食品廠對干燥設備技術(shù)要求

1、第一節(jié)第一節(jié) 干燥原理及對干燥設備的技術(shù)要求干燥原理及對干燥設備的技術(shù)要求一、干燥過程 當物料受熱干燥時，相繼發(fā)生以下兩個過程： 表面汽化：熱量從周圍環(huán)境傳遞至物料表面使其表面水分蒸發(fā) 。 內(nèi)部擴散：物料內(nèi)部水分傳遞到物料表面。二、干燥設備技術(shù)要求 （一）干燥設備分類 (1)按干燥器操作壓力分 常壓式和真空式干燥器。 (2)按干燥器操作方式分 間歇操作和連續(xù)操作干燥器。 (3)按被干燥物料的形態(tài)分 塊狀物料、帶狀物料、粒狀物料、膏狀物料、溶液或漿狀物料干燥器等。 (4)按干燥器供給物料熱量的方法分 傳導加熱、對流加熱、輻射加熱、高頻加熱干燥器等。 二、干燥設備技術(shù)要求二、干燥設備技術(shù)要求 (5

2、)按干燥器使用干燥介質(zhì)的種類分 空氣、煙道氣、過熱水蒸氣、惰性氣體干燥介質(zhì)的干燥器。 (6)按干燥器的結(jié)構(gòu)分 噴霧干燥器、流化床干燥器、氣流干燥器、回轉(zhuǎn)圓筒干燥器、滾筒干燥器、真空耙式干燥器、各種箱式和帶式干燥器等。 (7)按干燥器的干燥過程分 絕熱干燥過程和非絕熱干燥過程，前者又可分為小顆粒物料干燥器和塊狀物料干燥器；后者也可分為真空干燥器、傳導傳熱干燥器以及輻射傳熱干燥器。二、干燥設備技術(shù)要求二、干燥設備技術(shù)要求 （二）干燥器的選型 主要應根據(jù)物料的形態(tài)、性質(zhì)、干燥產(chǎn)品的要求、產(chǎn)品的大小、處理方式以及所采用的熱源等為出發(fā)點，結(jié)合干燥器的分類進行對比，確定所適合的干燥器的類型。至于選用何種干

3、燥器，一方面可借鑒目前生產(chǎn)采用的設備，另一方面可利用干燥設備的最新發(fā)展，選擇適合該任務的新設備。如這兩方面都無資料，就應在實驗的基礎上，再經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟核算后作出結(jié)論，才能保證選用的干燥器在技術(shù)上可行，產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)良，且經(jīng)濟合理。三、食品工業(yè)常用的干燥器及其三、食品工業(yè)常用的干燥器及其應用應用 (1)噴霧干燥器 用于奶粉、奶油粉、乳清粉、蛋粉、果汁粉、速溶咖啡、速溶茶、蛋白粉等物料的干燥。 (2)流化床干燥器 用于食鹽、谷物、玉米胚芽、糖粉、奶粉等物料的干燥。 (3)箱式和帶式干燥器 用于各類食品、糖、味精等物料的干燥。 (4)微波干燥器 用于薄片食品(如餅干、肉干、快速面)、飲料、巧克力、蜂乳晶等

4、的加熱干燥及包裝食品的加熱殺菌。 (5)紅外線干燥器 用于谷物、蔬菜、水果、食糖、糕點制品、面包、熏烤肉、魚、香腸制品等物料的干燥。 三、食品工業(yè)常用的干燥器及其三、食品工業(yè)常用的干燥器及其應用應用 (6)升華(冷凍)干燥器 用于魚類、高級蔬菜(如蘑菇等)、湯粉、飲料等物料的干燥。 (7)氣流干燥器 用于淀粉、面粉、葡萄糖、食鹽、味精、切成碎塊的馬鈴薯及肉丁等食品的干燥。 (8)真空干燥器 用于液體、漿體、粉體和散粒食品的干燥。第二節(jié)第二節(jié) 帶式干燥機帶式干燥機 帶式干燥機是一種將物料置于輸送帶上，在隨帶運動通過隧 道過程中與熱風接觸而干燥的設備。它一般由若干個獨立的單元段組成，每個單元段包括

5、循環(huán)風機、加熱裝置、單獨或公用的新鮮空氣抽入系統(tǒng)和尾氣排出系統(tǒng)，干燥介質(zhì)的溫度、濕度和循環(huán)量等操作參數(shù)可以獨立控制，使物料干燥過程達到最優(yōu)化。 帶式干燥器因結(jié)構(gòu)和干燥流程不同，有多層、單層和多級等各種不同的類型。物料在干燥過程中，不受振動或沖擊作 用，不會造成損傷，設備結(jié)構(gòu)簡單，安裝維修方便，但占地面積大，運行噪音較大。DWTDWT封閉式循環(huán)式干燥機封閉式循環(huán)式干燥機第三節(jié)第三節(jié) 噴霧干燥設備噴霧干燥設備 一、噴霧干燥原理 噴霧干燥利用霧化器將溶液、乳濁液、懸浮液或膏狀料液分裂成細小霧狀液滴，在其下落過程中，與熱氣體(空氣、氮氣或過熱水蒸氣)接觸進行傳熱傳質(zhì)，瞬間將大部分水分除去而成為粉末狀或

6、顆粒狀的產(chǎn)品。用于奶粉、蛋粉、果汁粉、速溶咖啡、速溶茶及制備微膠囊制品等產(chǎn)品。 1.噴霧干燥過程 如圖12-22所示。在干燥室頂部引入熱風，同時料液被送到室頂部，然后經(jīng)過霧化器霧化成細小的霧滴，由于霧滴群具有極大的表面積，與熱空氣接觸后，短時間內(nèi)物料水分被蒸發(fā)成為干制品，從干燥室底部卸料裝置排出。熱風吸收水蒸氣后溫 度降低，濕度增大，作為廢氣由排風機從干燥室下側(cè)抽出，廢氣中夾帶的微粉用分離裝置回收。一、噴霧干燥原理一、噴霧干燥原理圖圖131322 22 噴噴霧干燥示意圖霧干燥示意圖一、噴霧干燥原理一、噴霧干燥原理 2.噴霧干燥的特點 (1)優(yōu)點： a)干燥過程非常迅速。霧滴直徑10200m，瞬

7、間可蒸發(fā)9598%的水分，時間僅需540s左右。 b)干燥過程中液滴的溫度低，產(chǎn)品質(zhì)量較好。5060 。 c)產(chǎn)品具有良好的溶解性、流動性和分散性。 d)生產(chǎn)過程簡化，操作控制方便。 e)制品純度高。 f)適宜于連續(xù)化大規(guī)模生產(chǎn)。 (2)缺點：a)設備比較復雜，一次性投資較大。b) 廢氣夾帶的微粉，需要一套高效的分離裝置，結(jié)構(gòu)復雜、費用較貴。c)因設備龐大，且衛(wèi)生條件要求高，設備清理工作量大。d)設備的熱效率不高，熱消耗大，熱效率約30%40%，動力消耗大。二、噴霧干燥設備的主要構(gòu)成二、噴霧干燥設備的主要構(gòu)成 噴霧干燥設備主要包括原料液供給系統(tǒng)、空氣加熱系統(tǒng)、干燥系統(tǒng)、氣固分離系統(tǒng)及控制系統(tǒng)。

8、干燥系統(tǒng)是噴霧干燥設備的關鍵，包括霧化器、干燥室等，霧化器使料液分裂成霧滴，干燥室是料液與空氣進行傳熱傳質(zhì)的重要場所。 1.霧化器 霧化器是噴霧干燥的關鍵部件，霧滴平均直徑一般為2060m。噴霧干燥中使用的霧化器分為壓力式、離心式和氣流式。 （1）壓力式霧化器 壓力式霧化器俗稱壓力噴嘴，液體在高壓作用下通過噴嘴時，因噴嘴結(jié)構(gòu)形成旋轉(zhuǎn)運動，最后經(jīng)噴嘴孔高速噴出而被霧化。二、噴霧干燥設備的主要構(gòu)成二、噴霧干燥設備的主要構(gòu)成 當噴嘴孔為細直孔時，隨著壓力增加，液體流出狀態(tài)的演變過程如圖13-25。由高壓泵供來的高壓(220MPa) 液體，經(jīng)噴 嘴作用后，部分勢能轉(zhuǎn)化為動能使液體呈現(xiàn)強烈的旋轉(zhuǎn)運動。離

9、開噴嘴后形成旋轉(zhuǎn)的空心圓錐形薄膜（圖1326），厚度大約至0.540cm，又稱空心錐噴霧。隨著液膜伸長變薄，最后分裂為小霧滴。 壓力霧化器優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，維修、更換方便；動力消耗較??；改變噴嘴的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，可獲得到不同的霧化效果。缺點：生產(chǎn)過程中流量及操作壓力無法單獨調(diào)節(jié)，否則會影響霧化質(zhì)量。噴嘴孔徑很小，一般在1mm以下，極易堵塞，不適于高粘度料液。噴嘴易磨損，需經(jīng)常更換。二、噴霧干燥設備的主要構(gòu)成二、噴霧干燥設備的主要構(gòu)成圖圖131325 25 不同流速的液體霧化狀態(tài)不同流速的液體霧化狀態(tài)圖圖131326 26 噴霧特性比較噴霧特性比較(a)(a)實心錐噴霧實心錐噴霧 (b)(b

10、)空心錐噴霧空心錐噴霧二、噴霧干燥設備的主要構(gòu)成二、噴霧干燥設備的主要構(gòu)成 （2）離心式霧化器 離心式霧化器是液體在流經(jīng)高速旋轉(zhuǎn)盤內(nèi)腔或表面時因獲得 的離心力而被霧化。 當料液被送至高速旋轉(zhuǎn)圓盤上后，在自身慣性力離心力和重力作用下得到加速而分離霧化，其中離心力遠大于重力，稱為離心霧化；液體和周圍空氣接觸面處的摩擦力作用，促使形成液滴，稱為速度霧化。這兩種霧化同時存在，隨著料液量和霧化器轉(zhuǎn)速的增大，順序發(fā)生直接分裂成液滴、絲狀割裂成液滴和膜狀分裂成液滴三種霧化形式（圖12-30）圖圖131330 30 離心噴霧的霧化過程離心噴霧的霧化過程(a)(a)直接分裂成液滴直接分裂成液滴 (b)(b)絲狀

11、割裂成液滴絲狀割裂成液滴 (c)(c)膜狀分裂成液滴膜狀分裂成液滴二、噴霧干燥設備的主要構(gòu)成二、噴霧干燥設備的主要構(gòu)成 液滴大小和噴霧的均勻性，主要取決于旋轉(zhuǎn)圓盤的圓周速度和液膜厚度。液膜厚度與溶液的性質(zhì)、處理量有關；圓盤的圓周速度較小(小于50m/s)時，噴霧不均勻性隨圓盤轉(zhuǎn)速的增加而減小，圓盤圓周速度大于60m/s時，就能克服不均勻性。要得到均勻的液滴，需要滿足下列5個條件：霧化輪轉(zhuǎn)動時無振動；旋轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速要高； 液體通道表面光滑；料液在流體通道上均勻分布；均勻的進料速度。 離心霧化器的液料通道大，不易堵塞；對料液的適應性強，高粘度、高濃度的液料均可；操作彈性大。但結(jié)構(gòu)復雜，造價高。圖圖1

12、31331 31 光滑圓盤光滑圓盤(a)(a)平板型平板型 (b)(b)盤型盤型 (c)(c)碗型碗型 (d)(d)杯型杯型圖圖13133232多葉圓盤多葉圓盤1 1盤蓋盤蓋 2 2鉚釘鉚釘 3 3圓盤圓盤50kg 50kg 霧化盤霧化盤高速離心霧化器高速離心霧化器6000 6000 200kg 200kg 霧化盤霧化盤霧霧 化化 器器二、噴霧干燥設備的主要構(gòu)成二、噴霧干燥設備的主要構(gòu)成 （3）氣流式霧化器 又稱二流體噴霧，利用蒸汽或壓縮空氣的高速運動(一般為200300m/s)使料液在噴嘴出口處相遇而產(chǎn)生液膜分裂而霧化。由于料液速度不大，而氣流速度很高，兩種流體存在著相當高的相對速度，液膜被

13、拉成絲狀，然后分裂成細小的霧滴。霧滴的大小取決于相對速度和料液的速度，相對速度越高，霧滴越細，粘度越大，霧滴增大。增加氣液的重量比，可得到均勻的霧滴；在一定范圍內(nèi)，液體出口愈大，霧滴也愈細；液滴的直徑還隨氣體粘度的減小或氣體重度的增加而減少。二、噴霧干燥設備的主要構(gòu)成二、噴霧干燥設備的主要構(gòu)成 氣流式霧化器噴嘴結(jié)構(gòu)簡單，磨損??；對于低粘度或高粘度料液(包括濾餅在內(nèi))，特別是含有少量雜質(zhì)的物料，均可霧化，適用范圍廣；所得霧滴較細；噴嘴操作彈性大，處理量有一定伸縮性，且調(diào)節(jié)氣液比可控制霧滴大小，也就控制了成品粒度；動力消耗大，為離心式霧化器的5-8倍。 圖圖121236 36 內(nèi)混合噴嘴內(nèi)混合噴嘴

14、1.1.液體通道液體通道 2.2.混合室混合室 3.3.噴出口噴出口 4.4.氣體通道氣體通道 5.5.導向葉片導向葉片二、噴霧干燥設備的主要構(gòu)成二、噴霧干燥設備的主要構(gòu)成物料的過熱變質(zhì)，具有并流操作的特點，適用于熱敏性物料的干燥。這種流向顯著地延長了顆粒在塔內(nèi)的停留時間，可降低塔的高度。操作時，要防止要顆粒返回區(qū)域產(chǎn)生嚴重的粘壁現(xiàn)象。 （3）噴霧干燥室的粘壁問題 噴霧干燥的粘壁是指物料在干燥過程中粘結(jié)在干燥室內(nèi)壁表面的現(xiàn)象，主要有半濕物料粘壁、低熔點物料的熱熔性粘壁 和干粉表面附和。通常是半濕物料粘壁，即噴出的霧滴在沒有達到干燥之前就和器壁接觸而粘在壁上。當顆粒物料在干燥溫度下熔融而發(fā)粘，粘

15、附在熱壁上，稱為熱熔性粘壁。干粉在有限的空間內(nèi)運動，總會碰到熱壁而附于其上，但它不形成堅固層，并且厚度很薄，稱為干粉的表面粘附。二、噴霧干燥設備的主要構(gòu)成二、噴霧干燥設備的主要構(gòu)成 常用粘壁物料清除方法有：振打法、空氣吹掃法、刮刀清除法、鏈條清除法和毛刷清除法。 3. 熱風分配器 噴霧干燥技術(shù)之一就是液滴和熱風間的有效混合，其主要影響因素是各種霧化器噴霧軌跡、熱風導入形式，而熱風導入形 式與熱風分配器有關。熱風分配器應能夠使熱風均勻地與液滴接觸，防止氣流在塔內(nèi)形成渦流以避免或盡量減少粘壁現(xiàn)象，或迫使熱風在塔內(nèi)按需要作直線或螺旋線狀流動。根據(jù)熱風流入干燥塔內(nèi)的軌跡，熱風分配器有直流型和螺旋型。二

16、、噴霧干燥設備的主要構(gòu)成二、噴霧干燥設備的主要構(gòu)成 直流型熱風分配器形成的熱風呈與干燥塔軸線平行的直線流動，熱風流動速度均勻，所用熱風分配器一般為平面孔板和直導板結(jié)構(gòu)（圖1341），開孔率2040，氣流速度在0.4m/s以下。這種熱風氣流使得物料粘壁現(xiàn)象不易發(fā)生，但為保證足夠的干燥時間，要求干燥塔高度較大。 螺旋型熱風分配器形成的的熱風呈螺旋線流動，干燥時間較長，干燥塔高度較低。熱風可從干燥塔側(cè)壁切向引入，也可經(jīng)塔頂?shù)穆菪蜔犸L分配器引入。在離心噴霧中，大多數(shù)采用設置于塔頂?shù)穆菪蜔犸L分配器，霧滴也呈螺旋線流動。二、噴霧干燥設備的主要構(gòu)成二、噴霧干燥設備的主要構(gòu)成圖圖131341 41 直流型

17、熱風分配器直流型熱風分配器(a)(a)安裝形式安裝形式 (b)(b)分配孔板分配孔板 (c)(c)分配直導板分配直導板1.1.分配孔板分配孔板 2.2.霧化器霧化器 3.3.塔體塔體 4.4.直導板直導板二、噴霧干燥設備的主要構(gòu)成二、噴霧干燥設備的主要構(gòu)成 圖1342所示為典型的螺旋型熱風分配器蝸殼熱風分配器。其內(nèi)緣為圓形，離心霧化器安裝在中心。風道進口較大，橫截面積呈漸縮變化，使得錐形環(huán)隙進風均勻。錐形環(huán)隙內(nèi)外側(cè)設置有許多導風板，用以控制熱風的方向，使霧滴與熱風的混合達到工藝要求，保證干燥塔處于良好的操作狀態(tài)。導風板的角度可在035范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。導風板角度的改變直接影響霧滴的運動軌跡和最終產(chǎn)品

18、質(zhì)量。圖1343為不同導風板角度對于霧云形態(tài)的影響。其中：圖1343a為導風板處于3035位置時，氣流高速旋轉(zhuǎn)形成的霧云形態(tài)，霧云呈高速旋轉(zhuǎn)的薄層，適于除去濺在塔頂?shù)恼撤?、需要霧滴在塔頂區(qū)停留時間較長的產(chǎn)品干燥及減少部分渦流；圖1343b為內(nèi)側(cè)導風板角度調(diào)節(jié)過分，霧云與水平面夾角為二、噴霧干燥設備的主要構(gòu)成二、噴霧干燥設備的主要構(gòu)成負值，易在霧化器附近產(chǎn)生粘粉，不宜采用；圖1343c內(nèi)外導風板接近于垂線，霧云呈向上流動的趨勢，易導致塔頂粘粉，但霧滴在熱區(qū)中心停留時間短，適用于熱敏物料的干燥；圖1343d為內(nèi)側(cè)導板接近水平，霧云旋轉(zhuǎn)速度高，適用于高濕物料的干燥；圖1343e為外側(cè)導風板為20、內(nèi)

19、側(cè)導風板為5時的霧云形態(tài)。 圖圖131342 42 蝸殼熱風分配器蝸殼熱風分配器1.1.蝸殼形風道蝸殼形風道 2.2.外導風板外導風板3.3.內(nèi)導風板內(nèi)導風板 4.4.離心式霧化器離心式霧化器圖圖131343 43 熱風分配器導風板對于霧云形態(tài)的影響熱風分配器導風板對于霧云形態(tài)的影響DD霧錐直徑霧錐直徑 霧錐與水平面夾角霧錐與水平面夾角 三、噴霧干燥設備系統(tǒng)配置三、噴霧干燥設備系統(tǒng)配置 （二）典型噴霧干燥流程與設備 1. “MD”型噴霧干燥機 帶冷卻器的塔式噴霧干燥機(圖1344 ) 為單噴頭立式并流型壓力噴霧干燥設備，采用壓力霧化器8和向下并流操作，塔的下部設有兩段冷卻器18。塔內(nèi)噴霧液滴和

20、整流后熱風作柱狀向下流動，在干燥塔的下部有粉末和廢氣分離器，塔內(nèi)瞬時干燥的粉末經(jīng)過圓錐分離室10，使大部分粉粒因重力落入逆流式兩段冷卻器，經(jīng)回轉(zhuǎn)上升的冷卻除濕空氣使粉末冷卻三、噴霧干燥設備系統(tǒng)配置三、噴霧干燥設備系統(tǒng)配置至接近室溫，有利于脂肪的固化和乳糖的結(jié)晶，排出后可在流化床進行充分冷卻至室溫。廢氣帶走的細粉由旋風分離器回收，用氣流輸送到第一冷卻段與主成品混合冷卻，也可重回入塔內(nèi)使細粉與噴霧液滴接觸，增加粉的粒徑，或?qū)⒓毞?回入原液進行重新噴霧干燥。 該設備的干燥塔塔體小，熱損失少；熱風呈柱狀流動，霧滴下降過程中受熱均勻，無過熱現(xiàn)象，可提高成品質(zhì)量，適用于熱敏物料，同時可大幅度減少熱風出口處

21、的焦粉和塔壁粘粉現(xiàn)象；塔壁吹有冷風，減少了粘壁和焦粉現(xiàn)象；塔內(nèi)設兩段冷卻器，簡化了冷卻裝置。但空氣進口多，流速流量調(diào)節(jié)困難。 圖圖13-44 13-44 帶冷卻器的塔帶冷卻器的塔式噴霧干燥機式噴霧干燥機1.1.貯液罐貯液罐 2.2.高壓高壓泵泵 3.3.高壓輸液管高壓輸液管 4.4.空氣過濾器空氣過濾器 5.5.風機風機 6.6.空氣加熱空氣加熱器器 7.7.充氣室充氣室 8.8.壓力式霧化器壓力式霧化器 9.9.干燥室干燥室 10.10.分離分離室室 11.11.旋風分離旋風分離器器 12.12.排風機排風機 13.13.消音器消音器 14.14.出風出風口口 15.15.閥門閥門 16.1

22、6.換熱器換熱器 17.17.冷風冷風管管 18.18.冷卻室冷卻室 YPLYPL壓力噴霧干燥造粒機壓力噴霧干燥造粒機 旋風系列除塵器旋風系列除塵器 三、噴霧干燥設備系統(tǒng)配置三、噴霧干燥設備系統(tǒng)配置 2. “尼羅”離心噴霧干燥機（圖1347） 塔體內(nèi)外壁全用不銹鋼制造，并經(jīng)拋光處理，符合食品衛(wèi)生要求，外觀好。保溫層厚60mm，在塔的錐部裝有8個電磁振蕩器，由繼電器控制，每隔一定時間，交換地振動幾次，可以把粘附于塔錐部搭橋的粉末振下來，及時送到出粉口。它的離心噴霧盤全用不銹鋼制造，采用彎曲多葉板噴霧盤，盤上共有16條葉槽，圓盤直徑為210mm，在14000rmin的速度下可處理500kgh料液均

23、勻地進入底盤。采用一臺主旋風分離器，效率高，出粉方便，易清掃和清洗，輸粉管道大為簡化。進熱風處有蝸殼式熱風分配盤，使熱風分配均勻，防止產(chǎn)生焦粉、粘粉現(xiàn)象。 在干燥以后操作中，設計有沸騰冷卻床和空氣減濕器。三、噴霧干燥設備系統(tǒng)配置三、噴霧干燥設備系統(tǒng)配置 工作過程是濃乳從物料平衡槽1經(jīng)雙聯(lián)過濾器2濾去濃乳中的雜質(zhì)，由螺桿泵3均勻送至塔頂離心噴霧機4，將濃乳噴成霧狀，與蝸殼式熱風盤5送入的熱空氣進行熱交換，瞬時被干燥成粉粒，經(jīng)由錐體部分沉降分離后，較大顆粒落入干燥塔6下部錐體部分，由振動器7輸送到沸騰冷卻床8進一步干燥、冷卻，再送至振動篩9過篩后落入粉箱10被真空吸至貯粉罐11充氮貯存。其中，過細

24、的粉末被氣流夾帶分別進入旋風分離器13和細粉回收旋風分離器14回收，而后被吹回干燥塔頂部與霧狀的濃乳霧滴聚合后重新干燥，形成大顆粒乳粉。 新鮮空氣經(jīng)空氣過濾器21過濾后，由燃油熱風爐進風機22鼓入燃油熱風爐23加熱，使溫度提高到220，經(jīng)蝸殼式熱風盤5葉片導向呈均勻旋轉(zhuǎn)風進入干燥塔6。圖圖131347 “47 “尼羅（尼羅（NiroNiro）”離心噴霧干燥機工藝流程圖離心噴霧干燥機工藝流程圖 1.料液平衡槽 2.雙聯(lián)過濾器 3.螺桿泵 4.離心噴霧機 5.蝸殼式熱風盤 6.干燥塔7.振動器 8.沸騰冷卻床 9.振動篩 10.粉箱 11.貯粉罐 12.真空泵 13.旋風分離器14.細粉回收旋風分

25、離器 15、21、25.空氣過濾器 16、17.鼓形閥 18.細粉回收風機 19、20.排風機 22.燃油熱風爐進風機 23.燃油熱風爐 24.排煙風機 26.風機 27.除濕冷卻器 28.冷卻風圈排風機 29.電磁振蕩器 30.儀表控制臺 三、噴霧干燥設備系統(tǒng)配置三、噴霧干燥設備系統(tǒng)配置圖圖131333 33 曲葉圓盤曲葉圓盤圖圖131334 34 多管圓盤多管圓盤1.1.圓盤圓盤 2.2.噴管噴管旋轉(zhuǎn)加料器 旋轉(zhuǎn)加料器 CJG-LCJG-L離心噴霧干燥設備離心噴霧干燥設備離心噴霧干燥塔離心噴霧干燥塔二、典型離心機二、典型離心機 沸騰冷卻床8所用冷空氣，先經(jīng)空氣過濾器25過濾，由風機26送入

26、冷卻器27冷卻除濕后進入沸騰冷卻床8。 本機采用直通流程制造速溶產(chǎn)品的流程，即形成粗顆粒部分作為產(chǎn)品直接排出，而細粉重新被送回進行附聚，直至形成粗顆粒才作為產(chǎn)品排出，因所形成大顆粒的結(jié)構(gòu)與料液成分有關，不能保證呈多孔結(jié)構(gòu)的團粒，因此其速溶性也受到料液成分的影響，適用于脫脂速溶奶粉的生產(chǎn)，或使用限制疏水成分向顆粒表面遷移的添加劑的產(chǎn)品。這種設備主要參數(shù)：水分蒸發(fā)量為250kg/h，熱風爐耗油量為2830kg/h，熱風溫度為220，排風溫度為88，干燥塔直徑為3m，總高6.9m，電機總功率為29.5kW。所得產(chǎn)品顆粒大而均勻，容重小，速溶性好。第四節(jié)第四節(jié) 升華干燥設備升華干燥設備 升華干燥是利用

27、冰晶升華的原理，將含水物料先行凍結(jié)，然后在高真空的環(huán)境下，使已凍結(jié)了的食品物料的水分不經(jīng)過冰的融化直接從冰態(tài)升華為水蒸氣，從而使食品干燥的方法，所以又稱為真空冷凍干燥或冷凍干燥。 一、升華干燥的原理和特點 1、升華干燥的原理 由水的物態(tài)相平衡圖（圖1350）可知，O點(壓力為610Pa，溫度0.01)為三相共點，OA為升華線。只要壓力在三相點壓力之下，物料中的冰則可不經(jīng)過液態(tài)而直接升華為水汽。根據(jù)這個原理，就可以先將食品的濕原料凍結(jié)至冰點之下，使原料中的水分變?yōu)楣虘B(tài)冰，然后在較高的真空度下，將冰直接升華為蒸汽而除去，物料即被干燥。一、升華干燥的原理和特點一、升華干燥的原理和特點圖圖131350

28、 50 水的相平衡圖水的相平衡圖C CB B一、升華干燥的原理和特點一、升華干燥的原理和特點 2、升華干燥的主要特點 物料在低壓下干燥，能滅菌或抑制某些細菌的活力，防止氧化變質(zhì)。物料在低溫下干燥，可以最大限度地保留食品原有成分、味道、色澤和芳香。由于物料在升華脫水以前先經(jīng)凍結(jié)，形成穩(wěn)定的固體骨架，干制品不失原有的固體結(jié)構(gòu)，保持著原有形狀。多孔結(jié)構(gòu)的制品具有很理想的速溶性和快速復水性。升華時溶于水中的溶解物質(zhì)就地析出，避免了一般干燥方法中因物料內(nèi)部水分向表面遷移所攜帶的無機鹽在表面析出而造成表面硬化的現(xiàn)象。脫水徹底，長期保存，在常溫下，采用真空包裝，保質(zhì)期可達35年。設備的投資和運轉(zhuǎn)費用高，凍干

29、過程時間長，產(chǎn)品成本高。二、升華干燥裝置基本構(gòu)成二、升華干燥裝置基本構(gòu)成 如圖1351所示，升華干燥裝置由制冷系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、干燥系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等組成。 1、冷凍干燥室 為作業(yè)時盛裝物料的空間，有圓柱形、箱形等結(jié)構(gòu)形式，內(nèi)設置數(shù)層盛放物料的擱板和制冷蒸發(fā)器，通過一個裝有真空閥門的管道與冷凝器相連，將水汽排往冷凝器。其內(nèi)部裝有測量真空、擱板溫度和產(chǎn)品溫度的傳感器等。一般要求能夠在4050范圍內(nèi)作業(yè)，還可承受足夠高的真空。 2、水汽冷凝器 用于冷凝從干燥室內(nèi)排出的水蒸氣，降低干燥室內(nèi)水蒸氣壓力。其結(jié)構(gòu)為密封的真空容器，內(nèi)有與制冷機相通、表面積很大的蒸發(fā)器，可制冷到4080的二、升華干燥裝

30、置基本構(gòu)成二、升華干燥裝置基本構(gòu)成能力。還有除霜裝置和排出閥、熱空氣吹入裝置等，用來排出內(nèi)部水分并吹干內(nèi)部。1g冰13.3Pa汽化時產(chǎn)生9500L水汽。 3、真空系統(tǒng) 由冷凍干燥室、冷凝器、真空閥門和管道、真空設備和真空儀表構(gòu)成。目前真空設備及其組合有三種：即羅茨泵、低溫冷凝器和多級蒸汽噴射器。其中，多級蒸汽噴射器結(jié)構(gòu)簡單，無需機械動力，檢修方便，故障率低，對材質(zhì)要求不高，通常需要設置45級。 4、制冷系統(tǒng) 制冷機組與冷凍干燥室、冷凝器內(nèi)部的蒸發(fā)器等組成。制冷機可以是互相獨立的二套，即一套用于冷凍干燥室，一套用于冷凝器，也可合用一套冷凍機。 5、加熱系統(tǒng) 其作用是加熱冷凍干燥室內(nèi)的擱板，促使物

31、料內(nèi)的冰晶升華。有直接和間接加熱兩種方式。直接加熱是指用電直接在箱內(nèi)加熱擱板，間接加熱則利用電或其他熱源三、升華干燥過程三、升華干燥過程加熱傳熱介質(zhì)，再將其通入擱板。 6、控制系統(tǒng) 由各種監(jiān)控元件、安全裝置、儀表等組成，自動化程度較高的控制系統(tǒng)可按工藝設定的凍干曲線自動地操作，同時對真空度、加熱板溫度和制冷系統(tǒng)進行監(jiān)視和報警，記錄各種數(shù)據(jù)。 三、升華干燥過程 升華干燥過程共分為三個階段： 1、預凍階段 通過預凍將溶液中的自由水固化，使干燥后產(chǎn)品與干燥前具有相同的形態(tài)，防止干燥時起泡、濃縮、收縮和溶質(zhì)移動等不可逆變化產(chǎn)生，減少因溫度下降引起的物質(zhì)可溶性降低和生命特性的變化。圖圖131351 51

32、 間歇式冷凍干燥設備間歇式冷凍干燥設備1.1.冷凝器冷凝器 2.2.制冷壓縮機制冷壓縮機 3.3.熱交換器熱交換器 4.4.真空泵真空泵5.5.膨脹閥膨脹閥6.6.蒸發(fā)器蒸發(fā)器 7.7.水汽凝結(jié)器水汽凝結(jié)器 8.8.擱板擱板 9.9.干燥箱干燥箱 10.10.蒸發(fā)器蒸發(fā)器 3 32 21 15 5三級水蒸汽噴射三級水蒸汽噴射真空泵真空泵 冷凍干燥設備冷凍干燥設備冷凍干燥設備冷凍干燥設備三、升華干燥過程三、升華干燥過程 a.預凍溫度 預凍溫度必須低于產(chǎn)品的共熔點溫度，升華干燥時，一般預凍溫度要比共熔點溫度低510。 表133 一些物質(zhì)的共熔點溫度物質(zhì)名稱共熔點/物質(zhì)名稱共晶熔點/純水020%明膠

33、，10%葡萄糖液320.85%氨化鈉液2220%明膠，10%蔗糖液1910%蔗糖溶液26馬血清3510%葡萄糖溶液27一般生物制品30脫脂牛奶26菠菜6人參15甘油水46.5三、升華干燥過程三、升華干燥過程 b.預凍時間 物料的凍結(jié)過程是放熱過程，需要一定時間。達到規(guī)定的預凍溫度以后，還需要保持一定時間。為使整箱全部產(chǎn)品凍結(jié)，根據(jù)凍干機不同，總裝量不同，物品與擱板之間接觸不同，一般在產(chǎn)品達到規(guī)定的預凍溫度后，需要保持2h左右的時間。 c.預凍速率 冷凍時形成的冰晶大小會影響干燥速率和干燥后產(chǎn)生的溶解度。大冰晶利于升華，但干燥后溶解慢，小冰晶升華慢，干后溶解快，能反映出產(chǎn)品原來結(jié)構(gòu)。選擇適宜的冷

34、卻速率，能得到較好理化性狀的產(chǎn)品，且利于干燥過程中的升華。三、升華干燥過程三、升華干燥過程 2、升華干燥階段 又稱第一階段干燥。將凍結(jié)后的產(chǎn)品置于密閉的真空容器中加熱，其冰晶就會升華成水蒸氣逸出而使產(chǎn)品脫水干燥。當全部冰晶除去時，第一階段干燥結(jié)束，此時約除去全部水分的90%左右。為避免冰晶熔化，該階段操作溫度和壓力都必須控制在產(chǎn)品共熔點以下。 3、解析干燥 又稱第二階段干燥。在升華干燥階段結(jié)束后，在干燥物質(zhì)的毛細管壁和極性基團上還吸附有一部分水分，這些水分未得以凍結(jié)。為了改善產(chǎn)品的貯存穩(wěn)定性，延長其保存期，需要除去這些水分。因吸附水的吸附能量高，其解析需要提供足夠的能量。因此，在不燃燒和不造成過熱變性的前提下，本階段物料的溫度應足夠地高，同時，為了使解析出來的三、升華干燥過程三、升華干燥過程水蒸氣有足夠的推動力逸出，箱內(nèi)需要處于高真空狀態(tài)。干燥產(chǎn)品的含水量需視產(chǎn)品種類和要求而定，一般在0.5%4%之間。 整個升