食品加工机械（第二版）提伟钢-项目4 干燥设备

项目四干燥机械设备任务一对流型干燥设备任务二传导型干燥设备任务三电磁辐射干燥设备1.这是什么设备？有什么用途？1.这是什么设备？有什么用途？管式杀菌机进行液体物料的杀菌2.管式超高温杀菌设备有哪几种类型？2.管式超高温杀菌设备有哪几种类型？3.对流型干燥设备有哪些？？3.对流型干燥设备有哪些？？箱式干燥机、洞道干燥机、带式干燥机、喷雾干燥机、流化床干燥机等。4.这是哪种干燥设备？有哪些类型？4.这是哪种干燥设备？有哪些类型？

箱式干燥机有平流和穿流两种。3.这是什么干燥设备？3.这是什么干燥设备？其输送带是什么材质的？网带式干燥机不锈钢任务一对流型干燥设备干燥介质：流体(热空气，过热蒸汽等)，使食品升温脱水，并将食品脱除的水分带出干燥室外。自身状态从高温低湿变为低温高湿。主要设备型式：厢式干燥器、洞道式干燥机、流化床干燥机、气流式干燥机和喷雾干燥机等。按物流气流接触方式：并流、逆流、混流和横流式干燥器等。一、厢式干燥机厢式干燥器是一种常压间歇式干燥器，小型的称为烘箱，大型的称为烘房。1.厢式干燥机结构包括干燥室、空气加热器、循环风机、物料盘等。为间歇式操作设备。图4-1横流式箱式干燥器1-绝热材料2-物料盘3-物料4-可调节叶片5-风机2.厢式干燥机特点优点：物料装卸容易，损失小，盘易清洗；设备结构简单、投资少；能干燥所有物料，适用于经常更换产品的小批量物料。

缺点：物料分散性差，干燥时间长；热效率低，仅为40%左右；产品质量不稳定。（三）厢式干燥机分类平流：热风从物料表面平行通过，料层薄(20～50mm)，干燥强度小。穿流：热风从料层中穿流通过，料层厚(45～65mm)，干燥强度大。二、洞道式干燥机1.洞道式干燥机的结构由一条长度约20～40米带轨道的洞道、堆放湿物料盘的小车、风机、空气加热器、循环气流风门、新鲜空气入口和废气出口等组成。图4-4洞道式干燥器1-湿料车侧向入口2-干料车侧向出口3-风机4-空气加热器5-循环气流风门

6-新鲜空气入口7-废气排出口（1）洞道有一段长度为20~40m的隧道，隧道中的轨道通常带有1/200的斜度，可以由人工或绞车等机械装置来操纵小车的移动。（2）小车湿物料在料盘中散布成均匀料层。料盘堆放在小车上，料盘与料盘之间留有间隙供热风通过。2.洞道式干燥机的分类（1）混合式混流综合了并流、逆流的优点，在整个干燥周期的不同阶段可以更灵活地控制干燥条件。通常将洞道分成两段，第一段为并流，干燥速率大，对应于物料的第一干燥阶段；第二阶段为逆流，可满足物料的最终干燥要求，对应于物料的第二干燥阶段。因为第二阶段的干燥时间较长，一般洞道的第二段也比第一段长。（2）顺流式

料车从隧道一端推人，湿物料先与高温热风接触，对高水分物料，可采用较高的热风温度，也不致损伤产品品质。而物料接近干燥成品时，热风温度降低，可防止产品过热，但难以获得低水分产品。（3）逆流式料车从隧道一端推人，湿物料先与低温高湿的热风接触，传热速率高。而物料接近干燥成品时，与高温低湿的热风温度接触。较少使用。（4）穿流式干燥机的每一段由活动隔板分隔，在料车进出时，隔板打开，而在干燥时则将洞道切断成为纵向通路，靠换向装置构成总体上曲折的气流通道。加热器设在马蹄形的换向处，可以独立控制该段气流的温度。三、网带式干燥设备1.结构网带式干燥机由干燥室、输送带、风机、加热器、提升机和卸料机等组成。输送带为不锈钢丝网或多孔板不锈钢链带，转速可调。2.工作原理网带式干燥机是一种将物料置于输送网带上，随输送带运动通过隧道的过程中与热风接触而干燥的设备。沿输送网方向，可分成若干相对独立的单元段，每个单元段包括循环风机、加热装置、单独或公用的新鲜空气抽入系统和尾气排出系统。每段内干燥介质的温度、湿度和循环量等操作参数可以独立控制，使物料干燥过程达到最优化。3.应用网带式干燥机适用于谷物、脱水蔬菜、中药材等产品的干燥。适用的物料形状可有片状、条状、颗粒、棒状、滤饼类等。4.类型（1）单层单段式网带式干燥机优点：网带透气性能好，热空气易与物料接触，停留时间可任意调节。物料不易破碎。每个单元可利用循环回路，控制蒸发强度。若采用红外加热，可一起干燥、杀菌，一机多用。

缺点：占地面积大，如果物料干燥的时间较长，则从设备的单位地面积生产能力上看不很经济，另外设备的进出料口密封不严，易产生漏气现象。（2）单层多段带式干燥机亦称复合型带式干燥机，是用多条循环输送带(多至4条)串联组成物料输送系统的带式干燥机。优点：物料在带间转移时得以松动、翻转，物料的蒸发面积增大，改善了透气性和干燥均匀性。不同输送带的速度可独立控制，且多个干燥区的热风流量及温度和湿度均可单独控制，便于优化物料干燥工艺。缺点:

占地面积较大。工作过程：从第一输送带的末端自动落入第二个输送带的首端，其间物料受到拨料器的作用而翻动，然后通过冷却区，最后由终端卸出产品。二段带式干燥机示意图（3）多层带式干燥机基本构成部件与单层式的类似。输送带为多层(输送带层数可达15层，但以3~5层最为常用)，上下相叠架设在上下相通的干燥室内。①多层带式干燥机的特点层间有隔板控制干燥介质定向流动，使物料干燥均匀。各输送带的速度独立可调，一般最后一层或几层的速度较低而料层较厚，这样可使大部分干燥介质与不同干燥阶段的物料得到合理的接触分配，从而提高总的干燥速率。多层带式干燥机结构简单，常用于干燥速度低、干燥时间长的场合，广泛用于谷物类的干燥，由于操作中多次翻料，因此不适于黏性物料及易碎物料的干燥。②工作过程工作时湿物料从进料口进至输送带上，随输送带运动至末端，通过翻板落至下一输送带移动送料，依次自上而下，最后由卸料口排出。外界空气经风机和加热器形成热风，通过分层进风柜调节风量送入干燥室，使物料干燥。排出的废气可对物料进行预热。四、喷雾干燥机喷雾干燥机是一种将液体状物料通过雾化方式干燥成粉体的设备。许多粉状制品，如乳粉、蛋粉、豆乳粉、蛋白质水解物粉、微生物发酵物等都用喷雾干燥机生产，也是主要的微胶囊造粒设备之一。喷雾干燥机（一）喷雾干燥机的原理运用雾化装置等机械作用，把液态食品物料分散成雾状的细小液滴，使其表面积急剧增加，然后与热空气接触，在较短时间内（瞬时）除去大部分水分，获得水分含量较低的粉体产品的对流干燥过程。（二）喷雾干燥机的特点1.优点干燥速度快。产品质量好。松脆空心颗粒产品具有良好的流动性、分散性和溶解性，并能很好地保持食品原有的色、香、味。营养损失少。快速干燥大大减少了营养物质的损失，如牛乳粉加工中热敏性维生素C只损失5％左右。因此，特别适合于易分解、变性的热敏性食品加工。产品纯度高。喷雾干燥是在封闭的干燥室中进行，既保证了卫生条件，又避免了粉尘飞扬，从而提高了产品纯度。

工艺较简单。料液经喷雾干燥后，可直接获得粉末状或微细的颗粒状产品。

生产率高，便于实现机械化、自动化生产，操作控制方便，适于连续化大规模生产，且操作人员少，劳动强度低。2.缺点

投资大。水分蒸发强度仅能达到2.5~4.0kg／(m3·h)，故设备体积庞大，且需要雾化器、粉尘回收、清洗装置等。能耗大，热效率不高。热效率为30％~40%。（三）喷雾干燥机的构成（三）喷雾干燥机的构成（1）空气加热系统包括：空气过滤器、鼓风机、空气加热器、热分配器等。（2）雾化系统包括：料液贮槽、过滤器、供料装置、雾化器等。（3）干燥室包括：不同雾化装置、干燥室设计等。（4）产品收集系统包括：出粉器、贮粉装置、产品冷却和粒度筛分装置等。（5）废气排放及微分回收系统包括：捕粉装置、排风装置等。（6）系统控制装置及废热回收装置（四）不同类型喷雾干燥机的主要区别1、雾化器雾化器是整个喷雾干燥的关键部件之一，对产品质量和经济指标有重要影响。雾化器分散度越高，干燥效率越大；雾化越均匀，产品的含水量变化越小。因此，雾化器既要保证料液的分散度，又要使粒度变化控制在最小限度。分为离心式、压力式和气流式三种。（1）离心式雾化器料液在高速转盘（圆周速度90~160m/s）中受离心力作用从盘边缘甩出而雾化。离心式雾化器的雾化效果与料液特性、流量、圆盘形状直径及速度直接有关。离心式雾化器外形离心式雾化器结构优点：①液料通道大，不易堵塞；②对液料的适应性强。高粘度、高浓度的液料均可；③操作弹性大，进液量变化±25％时，对产品质量无大影响。缺点：①结构复杂、造价高；②动力消耗比压力式大；③只适于顺流立式喷雾干燥设备。

离心式雾化器特点：（2）压力式雾化器用高压泵使液体获得高压(7~20MPa)，高压液体通过喷嘴(孔径0.5~1.5mm)时，将压力能转变为动能而高速喷出时分散为雾滴。优点：①结构简单，操作无噪声；②改变喷嘴内部结构，易得到所需的雾化形状；③大规模生产可采用多喷嘴喷雾。缺点：①生产过程中流量无法调节；②喷嘴喷孔口径小于1mm时，易产生堵塞；③不适用粘度高的胶状料液及有固相分子的悬浊液喷雾；④喷嘴易磨损。压力式雾化器特点：（3）气流式雾化器是依靠高速气流工作的雾化器，利用料液在喷嘴出口处与高速运动(一般为200～300m/s)的空气相遇，由于料液速度小，而气流速度大，两者存在相当大速度差，从而液膜被拉成丝状，然后分裂成细小的雾滴。（4）三种雾化器比较在选型时，需考虑生产要求、待处理物料的性质及工厂能力等诸方面具体情况。目前国内以压力雾化器占多数，如在乳粉和蛋粉生产中，压力喷雾占76%，离心喷雾占24%。国外在欧洲以离心雾化器为主，而在美国、新西兰、澳大利亚、日本等国则以压力雾化器为主。气流式雾化器由于动力消耗大，适用于小型设备，而在食品工业中，很少在大规模生产中应用。2、喷雾干燥室提供雾化待干物料与热空气接触热交换的空间，是喷雾干燥机的核心，分为立式（常用）和卧式等。内部装有雾化器、热风分配器及出料装置等，并开有进、排气口、出料口及人孔、视孔、灯孔等。为了节能和防止(带有雾滴和粉末的)热湿空气在器壁结露和出于节能考虑，喷雾干燥室壁均由双层结构夹保温层构成，并且内层一般为不锈钢板制成。另外，为了尽量避免粉末黏附于器壁，一般干燥室的壳体上还安装有使黏粉抖落的振动装置。3、喷雾干燥机系统（1）压力式喷雾干燥机（2）离心式喷雾干燥机项目四干燥机械设备任务一对流型干燥设备五、流化床干燥机五、流化床干燥机（一）流化床干燥机的结构

流化床干燥机的结构主要由风机、加热器、流化床、旋风分离器、袋滤器、进料器、卸料器等部分组成。（二）工作原理风机驱使热空气以适当的速度通过床层，与颗粒状的湿物料接触，使物料颗粒保持悬浮状态。热空气既是流化介质，又是干燥介质。被干燥的物料颗粒在热气流中上下翻动，互相混合与碰撞，进行传热和传质，达到干燥的目的。当床层膨胀至一定高度时，因床层空隙率的增大而使气流速度下降，颗粒回落而不致被气流带走。经干燥后的颗粒由床侧面的出料口卸出。废气由顶部排出，并经旋风分离器回收所夹带的粉尘。（三）特点优点：设备小、生产能力大、占地面积小、物料逗留时间可任意调节、装置结构简单、设备费用不高、物料易流动。除一些附属部件如风机、加料器等外，无其它活动部分，因而维修费用低。物料颗粒的粉碎和设备的磨损也相对较小。缺点：操作控制比较复杂。流化床干燥机（四）流化床干燥设备的适用范围适宜于处理粉状且不易结块的物料，物料粒度通常为30μm~6mm。不适应粒径过大或过小，含水率过高，易结块的物料。物料颗粒直径小于30μm时，气流通过多孔分布板后极易产生局部沟流。颗粒直径大于6mm时，需要较高的流化速度，动力消耗及物料磨损随之增大。适用于处于降速干燥阶段的物料，对于粉状物料和颗粒物料，适宜的含水范围分别在2%~5%和10％~15％之间。气流干燥或喷雾干燥得到物料，若仍含有需要经过较长时间降速干燥方能去除的结合水分，则更适于采用流化床干燥。（五）几种典型的流化床干燥设备1.单层流化床干燥设备湿物料由带式输送机送到加料斗，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。2、多层流化床干燥设备（1）溢流式

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。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。（2）穿流式干燥时，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％。3.卧式多室流化床干燥设备（1）结构横截面为长方形，用垂直挡板分隔成多室，挡板下端与多孔分布板之间留有间隙，使物料能从一室进入另一室（2）工作过程物料由第一室进入，从最后一室排出，在每一室与热空气接触，气、固两相总体上呈错流流动。（3）特点：结构简单，容易操作、干燥速度快。适用于难于干燥的颗粒状、片状和热敏性物料。但热效率低，对于多品种、小产量物料适应性较差。4.振动流化床干燥机振动流化床干燥机的主体结构如图所示，它的机壳安装在弹簧上，由振动电机驱动，分配段和筛选段下面均为热空气腔体。主要由振动喂料器、振动流化床、风机、空气加热器、空气过滤器和集尘器等组成。振动流化床干燥机物料干燥时，从喂料器进入流化床分配段。在平板振动和气流作用下，物料被均匀地输送到沸腾段，在沸腾段经过干燥后进入分选段，分选段内装有不同规格的筛网，进行制品筛选及冷却，而后卸出产品，带粉尘的气体经集尘器回收细粉后排出。项目四干燥机械设备任务二传导型干燥设备传导型干燥机的热能供给主要靠导热，要求被干燥物料与加热面间应有尽可能紧密的接触。故传导干燥机较适用于溶液、悬浮液和膏糊状固-液混合物的干燥。传导型干燥根据其操作方式可分为连续式和间歇式；根据操作压强分为常压和真空；食品工业中最常见的传导型干燥机有滚筒干燥机、真空干燥箱和带式真空干燥机等。一、滚筒干燥机（一）结构滚筒干燥机主要由料槽、滚筒、刮刀、输送器、进料口、排料口等组成。滚筒干燥机主体部分滚筒是中空金属圆筒。按滚筒数可分为单滚筒干燥机和双滚筒干燥机；两者均有常压和真空式。常压滚筒干燥器1-空气出口2-滚筒3-刮刀4-螺旋输送器5-料槽6-贮料槽7-加料口（二）工作原理滚筒随水平轴转动，其内部可由蒸汽、热水或其它载热体加热，物料由进料口进入后喷洒在筒表面上，圆筒壁即为传热面。物料受热后水分蒸发，物料被干燥。物料的加入方式有浸没式和喷洒式。（三）特点不需要加热大量的空气，热能单位耗用量远较热风干燥机少；传导干燥可在真空下进行，特别适用于易氧化食品的干燥。缺点是生产能力不高，应用范围有限。（四）典型的滚筒干燥机1、单滚筒干燥机采用浸没式加料方式，滚筒部分浸没在稠厚的悬浮液物料中，因滚筒的缓慢转动使物料成薄膜状附着于滚筒的外表面而进行干燥。当滚筒回转3/4~7/8转时，物料已干燥到预期的程度，即被刮刀刮下，由螺旋输送器送走。滚筒的转速因物料性质及转筒的大小而异，一般为2~8r/min。滚筒上的薄膜厚度为0.1~1.0mm。干燥产生的水汽被壳内流过滚筒面的空气带走，流动方向与滚筒的旋转方向相反。2、双滚筒干燥机采用的是由上面加入湿物料的方法，干物料层的厚度可用调节两滚筒间隙的方法来控制。3、真空滚筒干燥机将滚筒密闭在真空室内。由于干燥过程在真空下进行，真空滚筒干燥机的进料、卸料刮刀等的调节必须在真空干燥室外部来操纵，所以这类干燥机通常成本较高，一般只用来干燥极为热敏的物料。二、真空干燥箱主体是一真空密封的干燥室，是一种间歇式干燥设备，适用于固体或热敏性、氧敏性液体食品物料。这种干燥机中，初期干燥速度很快，但当物料脱水收缩后，则由于物料与干燥盘的接触逐渐变差，传热速率也逐渐下降。室内装有通加热剂（蒸汽等）的加热管、加热板、夹套或蛇管等，间壁则形成盘架。被干燥的物料均匀地散放于由钢板或铝板制成的活动托盘中，托盘置于盘架上。蒸汽等加热剂进入加热元件后，热量以传导方式经加热元件壁和托盘传给物料。干燥过程产生的水蒸气由连接管导入混合冷凝器。三、带式真空干燥机连续式真空干燥设备，主要用于液状与浆状物料的干燥。干燥室一般为卧式封闭圆筒，内装钢带式输送机械。带式真空干燥机有单层和多层两种形式。带式真空干燥机干燥时间短，约5~25min，能形成多孔状制品，物料在干燥过程中能避免混入异物，防止污染，可以直接干燥高浓度、高黏度的物料，并可简化工序，节约热量。（1）单层带式真空干燥机由一连续不锈钢带、加热滚筒、冷却滚筒、辐射元件、真空系统和加料装置等组成。供料滚筒不断将浆料涂布在钢带的表面。料层经过滚筒加热，受热料层因内部产生的水蒸气而膨松成多孔状态。再进入干燥上方的红外线区进行干燥。干燥至符合水分含量要求的物料在绕过冷却滚筒时受到骤冷作用，料层变脆，再由刮刀刮下排出。三层输送带，沿输送方向采用夹套式换热板，设置了两个加热区和一个冷却区域，分别用蒸汽、热水、冷水进行加热和冷却。（2）多层带式真空干燥机根据原料性质和干燥工艺要求，各段的加热温度可以调节。原料在输送带上边移动边蒸发水分，干燥成为泡沫片状物品，冷却后，经粉碎机粉碎成为颗粒状制品，最后由排出装置卸出。干燥产生的二次蒸汽和不凝性气体通过排气口，由冷凝和真空系统排出。拓展：真空冷冻干燥机项目四干燥机械设备任务三电磁辐射干燥设备任务三电磁辐射型干燥设备电磁辐射干燥食品,是指利用不同力场作用下给食品物料和它周围的介质施加振动,使食品物料的加热和干燥过程。目前的技术,是利用相应的场能,特别是交变(脉冲)的场能,对食品物料进行辐射,使食品物料产生分子运动。由于这种感应和辐射效应是使食品物料中的有机分子(主要是水分子)在激烈的运动中产生摩擦而发热,物料的加热和干燥过程处在整体的、从外部到内部同时均匀发热地进行干燥。电磁辐射干燥方法有别于以热风、蒸汽为热源的外部加热方法,所以食品物料在干燥过程中具有选择性,不会过热而焦化,外部形状保持得也比其他干燥方法好。一、微波辐射干燥微波是电磁辐射能量场加热、干燥食品的一种方法与技术,微波是指波长在1mm～1m范围的电磁波,其相应的频率范围在300～300000MHz范围。目前,广泛使用的是915MHz和2450MHz两个频率。（一）微波干燥设备结构微波干燥设备的主要组成主要由直流电源、微波发生装置(磁控管、调速管等)、冷却装置、微波传输元件、加热器、控制及安全保护系统等组成目前用于食品工业的微波发生装置主要为磁控管;冷却装置主要用于对微波发生装置的腔体和阴极等部位进行冷却,方法为风冷和水冷,一般为风冷。微波传输元件是将微波传输到微波炉对被干燥物料进行干燥的元件。(二)微波干燥的特点1.加热速度快。由于微波能够深入到物体的内部,而不是靠物料本身的热传导,因此在只需要常规方法的50%或以下的时间就可以完成整个加热、干燥操作。2.加热均匀。在通常的情况下,微波内部加热保证体积热效应将导致加热均匀,避免了外热干燥中出现的温度梯度的现象。3.加热具有选择性。微波电磁场只与食品物料中的溶剂有关而不与基质耦合。因此,物料中的湿分被加热、排出水分,而水是典型的极性分子,吸收微波的能量多,蒸发快,因此,微波不会集中在已干