食品干燥机械与设备

1第十章食品干燥机械与设备真空干燥箱

多层带式穿流干燥机压盖型冷冻干燥机多头压盖型冷冻干燥机动画：葡萄风干房间隙洞道干燥4本章主要内容

第一节概述

第二节真空干燥设备第三节冷冻干燥设备第四节喷雾干燥设备第五节沸腾干燥设备（流化床）第六节电磁辐射干燥设备第七节国内外干燥机械研究进展5第一节概述

干燥：从物体中除去水分的操作。

干燥示意图

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第一节概述一、干燥的概念：二、干燥的目的：三、干燥的方法：四、干燥食品的分类：

在物料内部的溶剂借助于分子扩散作用从固相物料溶质相对完全除去的一个过程，即从食品或食品物料中除去水分的过程。便于物料的贮藏和运输，扩大供应范围；满足食品含水率的要求，达到安全贮藏的目的；抑制贮藏中的生化反应，保证产品质量；经干燥和其它工艺处理，制成风味和形状各异的产品。加工程度分：自然干燥和人工干燥人工干燥又分为：对流干燥、传导干燥、辐射干燥、介电加热干燥按被干燥食品的状态：粉、块、浆按被干燥食品的理化性质：液态、湿固态78第二节真空干燥设备一、真空干燥的基本原理和特点1、基本原理2、真空干燥的特点物料在干燥过程中温度低，水分易蒸发，干燥时间短，物料易形成多孔状，产品溶解性，复水性，色泽口感好；能减轻甚至避免食品中脂肪氧化、色素褐变或其他氧化变质；可用较少的热能，得到较高的干燥速率，热能利用经济；适用性强，对不同性质，不同状态的物料，均能适应；控制能有较高的精度，但投资和动力消耗大，产量较低。9二、真空干燥设备的主要组件真空干燥设备的主要组件真空室供热系统真空系统水蒸气收集装置10带式连续真空干燥设备：加工对象：液态食品产品：泡沫片状，颗粒状特点：干燥时间短，能形成多孔状制品，能避免混入异物防止污染，可直接干燥高浓度，高粘度的物料。11

圆筒搅拌型真空干燥器动画：真空耙式干燥12第五节冷冻干燥设备一、冷冻干燥的基本原理及特点冷冻干燥，也叫升华干燥，就是将待干燥的湿物料在较低温度下冻结成固态后，在高真空度的环境下，将已冻结了的物料中的水分，不经过冰的融化而直接从固态升华为气态，从而达到干燥的目的。13冷冻干燥的特点(1)在低温下操作，能保存食品的色、香、味。对热敏感性物质特别适合。(2)在真空操作，易氧化的物质(如油脂类)得到了保护。(3)复水快，食用方便。

因为水分是在结冰状态下直接蒸发的，故在干燥过

程中，水汽不带动可溶性物质移向物料表面，不会

在物料表面沉积盐类，不会形成硬质薄皮；亦不会

因收缩引起变形，故极易吸水恢复原形。(4)能排除95～99％以上的水分，产品能长期保存。(5)费用高。14冷冻干燥的原理15

食品的干燥有其自身的特点，根据上述原理，食品冷冻干燥一般分三个阶段进行：一、预冻阶段二、升华干燥阶段三、解析干燥16二、冷冻干燥设备的主要组件、分类和应用

1．冷冻干燥设备的主要组件(1)冷冻干燥室(2)冷凝器(3)真空系统(4)制冷系统与加热系统(5)控制系统172．冷冻干燥设备的分类(1)间歇式冷冻干燥设备18(2)连续式冷冻干燥设备连续式冷冻干燥机从进料到出料为连续进行，相对于间歇式干燥机，处理量大，设备利用率高，适宜于单品种、大批量的生产。193．冷冻干燥技术的应用冷冻干燥技术主要用于一些高附加值产品的加工，要使冷冻干燥技术被广泛应用于食品工业，还需要解决降低设备造价，减小能量源消耗，缩短生产周期长等问题。由于冷冻升华干燥具有其他干燥方法无可比拟的优点，因此越来越受到人们的青睐。随着研究工作的深入，加工材料及制造技术的改进，冷冻升华干燥在食品、生物制品医药等方面的应用将日益广泛，在食品工业中，常用于肉类、水产、果蔬、禽蛋、酶制剂、维生素、方便食品、咖啡、茶和调味品等干燥。20

第三节喷雾干燥设备一、喷雾干燥的基本原理1、喷雾干燥定义：将液状物料通过雾化器形成喷雾状态，雾滴在沉降过程中，水分被热空气气流蒸发而进行脱水干燥的过程。2、喷雾干燥的基本原理通过机械力的作用，使料液通过雾化器而雾化成雾滴，其直径一般为10-20μm，从而大大增加了表面积，一旦这些雾滴与从干燥塔顶部导入的热空气气流接触，在瞬间进行强烈的热交换和质交换，使其中绝大多数水分迅速蒸发并被干燥介质带走而除去，经10～30s干燥便得到符合要求的产品。动画喷雾干燥器213、喷雾干燥的特点优点：①干燥速度快②产品质量好③工艺简单、控制方便④营养损失少⑤产品纯度高缺点：能耗大、热效率不高设备较复杂、占地面积大、一次性投资大干燥室易于粘附产品微粒，清洗困难，清洗量大将料液雾化成细小微粒，以及从废气回收夹带的粉粒产品所需的机构复杂。22送风系统送料系统干燥室排料系统排风系统23

喷雾干燥室：雾化器、热风分配器、刮粉、出料装置等

雾化器分为4、喷雾干燥设备的主要组件压力式雾化器离心式雾化器

利用高压泵，使料液获得很高的压力(2～20MPa)，从直径较小喷嘴中喷出，由于压力大，喷嘴小，料液瞬时雾化成直径很微小的雾滴。料液的分散度取决于喷嘴的结构、料液的流出速度和压力、料液的物理性质(表面张力、粘度、密度等)。

借助高速转盘产生离心力，将料液高速甩出成薄膜、细丝，并受到腔体空气的摩擦和撕裂作用而雾化，喷雾的均匀性随着圆盘转速的增加而提高。

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喷雾干燥设备应用27

第四节沸腾干燥设备（流化床）一、沸腾干燥的基本原理与特点1．沸腾干燥的基本原理

将颗粒物料堆放在分布板上，当气体由设备下部通入床层，随着气流速度加大到某种程度，固体颗粒在床层内就会产生沸腾状态，这种床层称为流化床。沸腾干燥是在干燥物料时，热空气既是流化介质，又是干燥介质，而被干燥的物料在热气流中一方面被吹起、翻滚、互相混合和摩擦碰撞，另一方面又在进行传热和传质，从而达到干燥的目的。2829优点：

1、物料与干燥介质接触充分，传热效果好，温度分布均匀；

2、干燥速度大，停留时间短，故适宜于热敏性物料干燥；

3、干燥室停留时间可根据产品含水量调整；

4、床内纵向返混激烈，温度分布均匀，对物料表面水分可

使用比较高的热风温度。

缺点：

1、对物料的颗粒度有一定的限制，一般要求不小于30微米，

不大于4－6毫米为合适。2、在物料的湿含量高而且结团场合不适。

3、对易结块物料与设备会粘壁或堵塞。2．沸腾干燥的特点

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二、流化床干燥器的主要组件、分类和应用

1．流化床干燥器的组件

流化床干燥器主要有热风系统(空气过滤器、鼓风机、加热器、气体预分布器等)、进料系统(带式输送机、加料器等)、流化床系统(分布板、干燥器等)、分离系统(抽风机、料仓、下料器、施风除尘器等)以及卸料管等装置组成，其中加料器有三种形式：旋转加料管、散布栅和散布锥。312．流化床干燥器的分类按被干燥的物料分类：①粒状物料；②膏状物料；③悬浮液和溶液等具有流动性的物料。按操作情况分类：①间歇式；②连续式。按设备结构形式分类：①单层流化床干燥器；②多层流化床干燥器；③卧式多室流化床干燥器；④喷动干燥器；⑤脉冲流化床干燥器；⑥振动流化床干燥器；⑦惰性粒子流化床干燥室；⑧锥形流化床干燥器。32设备

1、单层沸腾干燥器

结构简单，操作方便，生产能力大，应用广泛。适宜易干燥或干燥强度要求不严格的粒状物料。单层圆筒型流化床干燥机结构如图所示。工作过程气流分布板气流预分布器特点33工作过程湿物料由胶带输送机送到加料斗，再经抛料机送入干燥机内。空气经过滤器由鼓风机送入空气加热器加热，热空气进入流化床底后由分布板控制流向，对湿物料进行干燥。物料在分布板上方形成流化床。干燥后的物料经溢流口由卸料管排出，夹带细粉的空气经旋风分离器分离后由抽风机排出。34气流分布板是流化床干燥机的主要部件之一。作用是支持物料，均匀分配气体，以创造良好的流化条件。多采用金属或陶瓷材料制作。各种气流分布板如图所示。35气流预分布器图为两种结构形式的气流预分布器。作用：使气流能够较为均匀地到达分布板，并使得可在较低阻力下达到均匀布气。有些设备，为使气流分布均匀，还直接将整个床体分隔成若干个室。36特点优点：结构简单。缺点：(1)由于颗粒在床中与气流高度混合，自由度很大，为了限制颗粒过早从出料口出去，保证物料干燥均匀，必须有较高的流化床层才能使颗粒在床内停留足够的时间，从而造成气流压降增大。单层流化床干燥机操作方便，在食品工业上应用广泛，适用容易干燥、处理量较大且对最终含水量要求不高的产品。37（二）多层沸腾床干燥机适用于要求干燥较均匀或干燥时间较长的产品。干燥机整体为塔形结构，内设多层孔板，通常物料由干燥塔上部的一层加入，物料通过适当方式自上而下转移，干燥物料最后从底层或塔底排出。因此，湿物料与加热空气在流化床干燥机内总体呈逆流向。物料从上一层进入下一层的方法有多种，如图所示。根据物料在层间转移方式可分为溢流式和穿流式(即直流式)两种形式。38溢流式多层流化床干燥机图9.12(1)所示为溢流式多层流化床干燥机。湿物料颗粒由第一层加入，经初步干燥后由溢流管进入下一层，最后从最底层出料。由于颗粒在层与层之间没有混合，仅在每一层内流化时互相混合，且停留时间较长，所以产品能达到很低的含水量且较为均匀，热量利用率也显著提高。39穿流板式流化床干燥机如图所示。干燥时，物料直接从筛板孔自上而下分散流动，气体则通过筛孔自下而上流动，在每块板上形成流化床。结构简单，生产能力强，但控制操作要求较高。适用物料颗粒的直径一般在0.8~5mm。为使物料能通过筛板孔流下，筛板孔径应为物料粒径的5~30倍，筛板开孔率30％~40％。物料的流动主要依靠自重作用，气流还能阻止其下落速度过快，故所需气流速度较低，大多数情况下，气体的空塔气速与流化速度之比为1.2~2。4041设有间距可调隔板，延长干燥时间，使物料均匀干燥。生产能力大。使用灵活。可对不同干燥室，通入不同风量和风温，最后一室的物料还可用冷风进行冷却。物料过湿易在前一、二干燥室产生结块。适合难干燥和热敏感性物料的干燥。2、卧式多室沸腾干燥器42在多孔板上按一定间距设置隔板，构成多个干燥室，隔板间距可以调节。物料从加料口先进入最前一室，借助于多孔板的位差，依次由隔板与多孔板间隙中顺序移动，最后从末室的出料口卸出。空气加热后，统一或通过支管分别进入各干燥室，与物料接触进行干燥。夹带粉末的废气经旋风分离器，分离出的物料重回人干燥室，净化废气由顶部排出。43

3、振动流化床干燥器流化床的机壳可振动。该干燥机可由分配段、流化段和筛选段三部分组成。可做干燥或冷却机用。速溶奶粉生产中与喷雾干燥联合使用。该形式的干燥机适合于干燥太粗或太细、易黏结、不易流化的物料。4445

第六节电磁辐射干燥设备电磁辐射干燥设备是利用电磁感应加热(如微波)或红外线辐射效应来干燥物料，由于这种感应和辐射效应使物料中的极性分子(主要是水分子)在激烈的运动中产生摩擦而发热，因此物料能从外部到内部同时均匀发热而干燥，并且具有选择性，不会过热而焦化，外部形状的保持也比其他干燥方法好。46一、红外辐射干燥设备1．红外辐射干燥的基本原理

红外线辐射器所产生的电磁波传播到被干燥的物料，当红外线的发射频率和被干燥物料中分子运动的固有频率(红外线的发射波长和被干燥物料的吸收波长)相匹配时，引起物料中的分子强烈振动，在物料内部发生激烈摩擦产生热而达到干燥的目的。472．红外辐射干燥的特点1)干燥速度快，生产效率高，节约电能消耗，中间不需要通过媒介物。2)设备小，便于连续生产和自动控制，与微波干燥相比，干燥装置更简单。3)干燥质量好，由于物料表面和内部的分子同时吸收远红外辐射，因此加热均匀，产品外观和组织结构等均有提高。4)建造简便，易于推广。4870年代我国就开始利用远红外加热技术干燥谷物等农作物以及中草药，并取得了良好的干燥效果。特别是远红外烘干粮食的技术，无论是设备和操作都已较为成熟，并且生产上已有应用，烘干设备的处理能力可达每天数百吨。493．远红外辐射干燥设备的主要组件及种类

辐射器：发射红外线或远红外线的器件干燥室：将辐射器装入干燥室即组成了干燥机。反射集光装置：利用红外线的反射、吸收和透射特性，在红外线和远红外线干燥机中，为了加强辐射效力，常利用具有很高反射系数的金属制作反射集光装置。50二、微波干燥设备1．微波干燥的基本原理

微波一般是指波长在1mm～1m范围(频率为300～300000MHz)的电磁波。也称做超高频。微波的传统应用是将微波作为一种传递信息的媒介，应用于雷达、通讯、测量等方面。近年来，除了传统的微波应用继续发展外，微波作为一种能技术也迅速发展，将微波能广泛用于对物体进行加热和干燥。微波干燥是利用微波在快速变化的高频电磁场中与物质分子相互作用，被吸收而产生热效应，把微波能量直接转换为介质热能，从而达到干燥的目的。

512．微波干燥的特点1)干燥速度快2)干燥均匀，产品质量好3)选择性加热干燥4)热效率高523．微波干燥设备的主要组件(1)直流电源、微波发生器、冷却装置、微波传输元件、微波加热器、控制及安全保护系统等组成。(2)微波干燥设备的主要形式：微波炉、微波真空干燥箱直流电源微波发生器冷却系统微波加热器被加热物料连接波导53

第七节国内外干燥机械研究进展国内