食品干燥機械和設備課件

食品干燥機械和設備第一節(jié)概述

定義：凡是使物料（溶液、懸浮液及漿液）所含水分由物料向氣相轉移，從而變物料為固體制品的操作，統(tǒng)稱干燥。根據(jù)這一定義，干燥的含義顯然與過濾、壓榨等濾干、榨干以及濃縮均有區(qū)別。5/24/20232要使水分從物料轉移到氣相，物料必須受熱，水分吸收熱量才能汽化。物料受熱的方式仍然就是三種基本傳熱方式，即對流、傳導和輻射。因此根據(jù)傳熱方式的不同，干燥分熱風干燥、接觸干燥和輻射干燥。物料中水分的汽化可以在不同的狀態(tài)下進行，水分是在液態(tài)下汽化的，倘若預先將物料中水分凍結成冰，而后在極低的壓力下，使之直接升華而轉入氣相，這種干燥稱為冷凍干燥或冷凍升華干燥。5/24/20233

干燥的推動力：水分在氣相傳遞的推動力為物料表面附近的一層氣膜的蒸氣分壓與氣相主體中蒸汽分壓之差。由于物料水分汽化是在表面進行，故逐漸形成從物料內(nèi)部到表面的濕度梯度，此濕度梯度即為干燥的推動力。

溫度梯度也可以使物料內(nèi)部水分傳遞，稱為熱傳遞。水分將從溫度高處向低溫處轉移。對于任一種干燥方法，上述兩梯度均存在于物料內(nèi)部。5/24/20234干燥食品的分類按被干燥食品的狀態(tài)分1.粉狀食品物料：主要有淀粉、米粉、魚粉、調(diào)味粉、果糖、各種氨基酸和食品添加劑等。2.片、條、塊狀食品物料：主要有干制的果蔬、餅干、茶葉、魚蝦干等海產(chǎn)品和豬牛肉等畜產(chǎn)品。3.漿狀食品物料：主要有奶粉、豆粉、果膠、咖啡粉等。按被干燥食品的物理化學性質分1.液態(tài)食品：包括溶液、膠體溶液和非均相態(tài)食品。2.濕固態(tài)食品：包括晶體、膠體和生物組織體。5/24/20235干燥的方法熱風干燥：空氣干燥法，此法直接以高溫的空氣作熱源，即對流傳熱，將熱量傳給物料，使水分汽化同時被空氣帶走。接觸干燥法：此法是間接靠間壁的導熱，將熱量傳給與間壁接觸的物料。熱源可為水蒸氣、熱水、燃氣、熱空氣等。輻射法：此法是利用紅外線、遠紅外線、微波或介電等能源將熱量產(chǎn)給物料。5/24/202365/24/20237應用：干燥在國民經(jīng)濟各部門都有著重要意義。食品工業(yè)中干燥操作是一項最基本的單元操作，對于干燥食品它是一項主要的單元操作。例如：果蔬的干制，奶粉和蛋黃粉的制造，面包餅干的焙烤和淀粉的制造等等。另外發(fā)酵食品，味精，檸檬酸，酶制劑等等。啤酒生產(chǎn)中麥芽干燥，制糖生產(chǎn)中砂糖的干燥等。目的：食品干燥目的是去除物料中的水分，減少其體積和重量，便于產(chǎn)品的儲存和運輸；可防止微生物在成品中繁殖。5/24/20238干燥通常是產(chǎn)品生產(chǎn)過程中最后一道工序，因此與產(chǎn)品質量，最終產(chǎn)品有著重要關系。如果干燥過程控制不好，會使產(chǎn)品變質而受到損失。食品多為熱敏性物料，在干燥過程中如果控制不好導致變質，破壞其色、香、味，影響產(chǎn)品質量。干燥方法和干燥設備的選擇，應根據(jù)產(chǎn)品的特點、產(chǎn)量、經(jīng)濟性等綜合考慮。目前食品產(chǎn)品的干燥廣泛采用的是空氣干燥法。5/24/20239熱風干燥設備的分類熱風干燥：用對流方式將熱空氣的熱量傳遞給物料，帶走物料表面的水分。特點：熱風既是載熱體又是載濕體，因此熱風干燥設備結構簡單，操作容易。一、成件產(chǎn)品干燥設備：1、移動式干燥器：a、傳送帶式；b、車廂式；c、鏈板式。2、固定式干燥器：a、箱式；b、隧道式。5/24/202310第二節(jié)固定床和箱式干燥機固定床干燥特點是結構簡單，容易制造，投資小，通用性強；但設備裝卸物料不便，生產(chǎn)率低。烘房:它一般由烤架、加熱爐、煙道、煙囪與烤架、烤盤等組成。烤房為土木磚結構，周圍有保溫層。這種設備的優(yōu)點是升溫排濕快，烤房較高，空間利用率較大，熱能利用較好。缺點是操作勞動強度大。主要用于小批量土特產(chǎn)品、果品的干制。還可以在這類烘房內(nèi)，利用蒸汽管道，間接加熱，制作果脯等產(chǎn)品5/24/202311固定床干燥設備循環(huán)干燥倉：組成：熱風裝置，循環(huán)裝置，料倉特點：干燥速度快，處理量大，有貯存?zhèn)}的作用。攪拌器作用：降低干燥室垂直方向水分梯度。均化空隙，增加通風均勻性。5/24/202312固定床和箱式干燥機二、箱式干燥器平行流：熱風從物料表面通過，料層薄(20～50mm)，干燥強度小。穿流：熱風從料層中通過，料層厚(45～65mm)，干燥強度大。5/24/2023135/24/202314第三節(jié)隧道式干燥設備一、結構和工作過程（一）隧道體

（二）料盤與裝料

（三）料車與裝料盤

（四）料車的運行有人工推車和鏈爪推車兩種方式。１．人工推車２．鏈爪推車（五）門的結構與開閉

雙扉式，旁推式或升降式

（六）風機（七）加熱裝置5/24/202315二、類型和特點（一）順流型隧道式干燥機

風機、加熱器多設在隧道頂?shù)纳线?。料車從隧道一端推人，濕物料先與高溫熱風接觸，對高水分物料，可采用較高的熱風溫度，也不致?lián)p傷產(chǎn)品品質。而物料接近干燥成品時，熱風溫度降低，可防止產(chǎn)品過熱，但難以獲得低水分產(chǎn)品。5/24/202316

（二）逆流型隧道式干燥機上述兩種隧道式干燥機的共同優(yōu)缺點是：（1）構造簡單，容易制做，投資較少，操作方便．（2）適應性強?？捎米龆喾N果蔬、土特產(chǎn)、中草藥與經(jīng)濟作物產(chǎn)品的干燥。（3）生產(chǎn)能力較大。適于大中型生產(chǎn)規(guī)模。（4）隧道排出的部分廢氣，可與新鮮空氣混合，經(jīng)加熱器，重新進入隧道，進行廢氣再循環(huán)，以提高熱能的利用、調(diào)節(jié)熱風濕度，適應物料的干燥要求。（5）物料干燥過程中處于靜止狀態(tài)，形狀無損傷。物料與熱風接觸時間較長，熱能利用較好。（6）熱耗大。（7）結構龐大。如磚混結構的隧道干燥設備的總高約3m，寬2m，長數(shù)幾米到十米。圖9－5逆流型隧道式干燥機5/24/202317（三）混合式隧道干燥機

濕物料入隧道先與高溫而濕度低的熱風作順流接觸，可得到較高的干燥速率；隨著料車前移，熱風溫度逐漸下降、濕度增加，然后物料與隧道另端進入的熱風作逆流接觸，使干燥后的產(chǎn)品能達較低的水分。兩段的廢氣均由中間排出，亦可進行部分廢氣再循環(huán)．這種設備與單段隧道式干燥設備相比，干燥時間短、產(chǎn)品質量好，兼有順流、逆流的優(yōu)點，但隧道體較長。

5/24/202318（四）穿流型隧道式干燥機在隧道體的上下分段設有多個加熱器。在每一個料車的前側固定有擋風板，將相鄰料車隔開。熱風垂直穿過物料層，并多次換向。熱風的溫度可以分段控制。國外有一種兩隧道并列的穿流型干燥設備，沿整個隧道縱向分若干干燥段，在兩列隧道各干燥段的上部裝一軸流風機，使熱風在段內(nèi)穿過兩列隧道的物料層，同時輸入一定量外界空氣，排出一定量廢氣，進行部分廢氣再循環(huán)。這類穿流型隧道干燥機的特點是干燥迅速，比平流型的干燥時間縮短，產(chǎn)品的水分均勻，但結構較復雜，消耗動力較大。5/24/202319第四節(jié)帶式干燥機

帶式干燥機是將物料置于輸送帶上，在隨帶運動的過程中與熱風接觸而干燥的設備．因結構和流程不同，有多層。單級和多級等各種類型。一、多層帶式干燥機5/24/202320二、單級穿流帶式干燥機由一個循環(huán)輸送帶、兩個空氣加熱器、三臺風機和傳動變速裝置等組成。全機分成兩個干燥區(qū)。第一干燥區(qū)的空氣自下而上經(jīng)加熱器穿過物料層。第二干燥區(qū)是空氣自上而下經(jīng)加熱器穿過物料層．每個干燥區(qū)的熱風溫度和濕度都是可以控制的，亦可以在干燥過程中，對物料上色和調(diào)味。5/24/202321三、多級穿流帶式干燥機它用于制作各種脫水蔬菜、葡萄干、麥片、酵母等產(chǎn)品。優(yōu)缺點是；（1）物料在干燥過程中，不受振動或沖擊，不損傷，粉塵飛揚少。（２）物料在帶間轉移時，得到松動和翻轉，使物料的蒸發(fā)表面積增大，改善通氣性和干燥均勻性。（３）干燥區(qū)的數(shù)目較多，每一區(qū)的熱風流量、流向、溫度和濕度均可控制，符合物料干燥工藝的要求。（４）結構較復雜，設備費用高。（５）設備的進出料口，密封不嚴，易產(chǎn)生漏氣。5/24/202322第五節(jié)氣流干燥機一、特征（一）干燥強度大（二）干燥時間短、物料溫度低干燥管長10～20m，物料的干燥時間0.5～2s。干燥管的進風溫度為134～144℃，物料在干燥管出口的溫度為55～70℃。（三）結構簡單、處理量大除干燥管外，只需風機、熱源、加料器及產(chǎn)品回收裝置等，設備投資費用較少。占地面積亦較小。（四）適應性

要求被干燥物料的顆粒粒徑在0.5～0.7mm以下。對塊、膏糊狀濕物料，需先進行粉碎再氣流干燥。對產(chǎn)品的水分要求在3％以下或要求保持結晶形狀、光澤及易粘附于干燥管的物料不適用。（五）動力消耗較大

由于使用較高速氣流，需選用高、中壓離心風機，動力消耗較大。5/24/202323二、類型和性能（一）單級氣流干流機它屬于直管式小型生產(chǎn)設備，用于制做淀粉，按含水率為１３．５％的成品計，生產(chǎn)率為０.２～０．5t/h；采用蒸汽加熱的翅片式空氣預熱器，蒸汽壓為５～７ｋｇ／cm2；干燥管高７～１２ｍ，管徑３０～４０ｃｍ，管內(nèi)風速２０m/s。5/24/202324（二）兩級氣流干燥機

該機是直管中型生產(chǎn)設備。用于制做淀粉，按含水率13.5％的成品計，生產(chǎn)率為1.2～3.2t/ｈ。采用二級干燥管可以節(jié)約熱能，降低管的高度。其蒸汽壓力、風溫、風速、管徑等與一級干燥機基本相同。5/24/202325（一）噴霧干燥原理利用不同的噴霧器（機械），將需干燥的物料噴成霧狀，形成具有較大的表面積的分散微粒（10-200um），同熱空氣發(fā)生強烈的熱交換，迅速排除本身的水分，在幾秒至幾時秒內(nèi)獲得干燥。如與高溫400-500℃的熱風接觸需0.01-0.04秒內(nèi)就完成干燥，與100-150℃的熱風接觸需1-3秒就完成干燥。成品以粉末狀態(tài)沉降于干燥器的底部排出。第六節(jié)噴霧干燥機5/24/202326一、噴霧干燥的優(yōu)缺點5/24/202327噴霧干燥適宜干燥的物料：5/24/202328二、對噴霧干燥機的要求

（1）物料在干燥過程中，凡與物料相接觸的設備部位，必須便于清洗滅菌。（2）應采取措施防止焦粉，避免熱空氣產(chǎn)生逆流，滿足工藝要求。(３)要保證熱風潔凈，檢查風管和加熱器中是否有鐵銹或滲漏保溫材料，以防混入產(chǎn)品。(４）為了提高產(chǎn)品的溶解度，速溶性，干燥的產(chǎn)品，應迅速從干燥室連續(xù)排出，經(jīng)冷卻后包裝。（５）排風溫度不允許超過要求，以保證產(chǎn)品質量和安全。（６）為提高干燥室的熱效率。噴霧時被干燥的料液和熱空氣均勻接觸，加熱器、干燥室和熱風管，需隔熱保溫。（7）對粘性物料，應采取措施盡量減少粘壁現(xiàn)象。5/24/202329二.噴霧干燥器的分類（一）按生產(chǎn)流程分類（二）按噴霧和氣體流動方向分類（三）按霧化方法分類5/24/202330（一）按生產(chǎn)流程分類1.開放式噴霧干燥系統(tǒng)特點：載熱體在系統(tǒng)中只使用一次就排入大氣中，不再循環(huán)使用，結構簡單，適用于廢氣中濕含量較高，無毒無臭氣體。缺點：載熱體消耗量大。簡述流程：壓力噴霧，離心噴霧，氣流噴霧都可以按照開放式系統(tǒng)設計。5/24/2023312.封閉循環(huán)式噴霧干燥系統(tǒng)特點：載熱體在系統(tǒng)中組成一個封閉的循環(huán)回路，有利于節(jié)約載體熱?；厥杖軇?，防止污染大氣，載熱體大多使用惰性氣體。流程：從干燥塔排除的廢氣，經(jīng)旋風除塵器除去微細粒子，然后進入冷凝器。冷凝器的作用:是將廢氣中的溶劑（或水分）冷凝下來，除濕后的尾氣經(jīng)鼓風機升壓，進入一個間接式加熱器后又變?yōu)闊犸L，如此往復循環(huán)使用。適用于可燃性溶劑系統(tǒng)，溶劑需回收，產(chǎn)生有污染的臭氣。5/24/2023323.自惰循環(huán)式噴霧干燥系統(tǒng)自惰就是指系統(tǒng)中有一個自制惰性氣體的裝置。在這個裝置中，引入空氣和可燃性氣體進行燃燒，將空氣中的氧氣燒掉，剩下氮氣和二氧化碳（惰性氣體）作為干燥介質。為使系統(tǒng)中氣體壓力平衡，在鼓風機出口處安裝一個放氣減壓裝置，部分空氣可排放到大氣中。適用于：有臭氣發(fā)出，產(chǎn)品有高度爆炸性，著火危險，通過燃燒消除掉臭氣和產(chǎn)品粉末。5/24/202333（二）按噴霧和氣體流動方向分類并流、逆流和混合型三種1.并流式：在噴霧干燥室內(nèi)，液滴與熱風呈同方向流動.常用的基本形式：垂直下降并流、垂直上升并流行型、水平并流型5/24/202334垂直下降并流特點是塔壁粘粉比較少。垂直上升并流行型要求干燥塔截面風速要大于干燥物料的懸浮速度，以保證物料能被帶走。由于在干燥室內(nèi)細粉干燥時間短，粗粒干燥時間長，產(chǎn)品具有均勻干燥的特點。但動力消耗大。水平并流型熱風在干燥室內(nèi)呈螺旋狀運動，以便與液滴均勻混合，并能延長干燥時間。液滴水平噴出（壓力噴霧）。缺點是處理量增加時，需增加壓力噴槍數(shù)目，但由噴霧距離小，噴霧角度受一定限制，在清掃產(chǎn)品時存在問題不小。漸漸被淘汰。5/24/202335在并流系統(tǒng)中，最熱的干燥空氣與水分含量最大的液滴接觸，因而迅速蒸發(fā)，液滴表面溫度接近于空氣的濕球溫度，同時空氣的溫度也隨著降低，因此，從液滴到干燥成品的整個過程中，物料的溫度不高，這對于熱性物料的干燥是特別有利的。這時，由于蒸發(fā)速度快，液滴膨脹甚至破裂，因此并流操作時所得產(chǎn)品常為非球形的多孔顆粒，具有較低的視密度。在食品工業(yè)中，如牛奶，果汁，雞蛋液物料的干燥，絕大多數(shù)采用并流噴霧干燥。5/24/2023362.逆流式噴霧干燥器在噴霧干燥器內(nèi)，熱風與液滴呈反方向流動。特點：高溫熱風進入干燥器內(nèi)首先與要干燥的粒子接觸，使內(nèi)部水分含量達到較低的程度，物料在干燥器內(nèi)懸浮時間長.適于含水量高的物料干燥.設計時應注意氣流速度小于成品粉粒懸浮速度，以防粉粒被廢氣夾帶。常用于壓力噴霧。5/24/2023373.混合型噴霧干燥器氣流從上向下（有一個方向），霧滴有兩個方向（從下向上，從上向下）。特點：氣流與產(chǎn)品較充分接觸，并起騷動，脫水效率較高，耗熱量較少。但產(chǎn)品有時與濕的熱空氣流接觸，故干燥不均勻。5/24/202338（三）按霧化方法分類1.壓力式噴霧干燥器2.離心式噴霧干燥器3.氣流式噴霧干燥器食品工業(yè)上應用以壓力式和離心式為主，氣流式應用范圍較小，這是由于動力消耗大，經(jīng)濟上不合理。5/24/2023391.壓力式噴霧干燥器壓力噴霧干燥的含義是指物料的霧化方法是使用壓力而得，其壓力的來源一般使用高壓泵。其過程是將濃縮過的物料通過霧化器，使料液的表面張力得以克服而霧化為霧狀微粒噴入干燥室，在干燥室中與熱空氣直接接觸，其表面十分迅速蒸發(fā)，在很短時間內(nèi)即被干燥成為球狀顆粒的干燥操作。壓力噴霧干燥具有操作簡單，技術成熟和生產(chǎn)能力高的特點，在乳制品工業(yè)應用廣泛。壓力噴霧器的特點優(yōu)點：結構簡單，工作時無噪音；改變噴嘴內(nèi)部的結構，容易得到所需的噴矩形狀；生產(chǎn)量大時，可采用多噴嘴噴霧；制造成本低；操作簡單，更換檢修方便。缺點：生產(chǎn)中，流量難調(diào)節(jié)；噴嘴孔徑小于1mm時，易堵塞；不適宜于黏度高的物料。5/24/2023405/24/2023412.離心式噴霧干燥器離心噴霧是利用在水平方向作高速旋轉運動的圓盤上注入料液，使料液在離心力的作用下以高速甩出，形成薄膜、細絲或液滴。被甩出的料液，受到因圓盤高速轉動而帶動旋轉的空氣的摩擦、阻礙和撕裂等作用而被分散成微小的液滴。離心噴霧干燥的特點調(diào)整轉速，可以調(diào)整霧化料液的粒徑；物料黏度的適應性比壓力噴霧干燥廣，即可以處理黏度低的料液，對黏度高的濃縮液霧化干燥的效果也較好；噴霧器的材料要求具有質輕強度高的性能，對材質的要求高。5/24/202342三、霧化器的結構和霧化機理噴霧干燥對霧滴的平均直徑有一定要求,因此將溶液分散成霧滴是噴霧干燥的一個關鍵。它不僅對經(jīng)濟技術指標而且對產(chǎn)品質量均有較大的影響，特別是對熱敏性物料的干燥更為重要。5/24/202343實現(xiàn)物料霧化的霧化器目前有如下三種：1、壓力噴霧器（壓力噴嘴）系利用高壓泵（70-200大氣壓）強制液體通過小孔（孔徑為0.5-1.5mm）使之分散成霧滴；2、氣流式噴霧器利用壓縮空氣或過熱蒸汽（一般為2.5-6大氣壓表壓）的高速流動，將溶液分散成霧滴；3、離心式噴霧器利用高速旋轉（75-150m/s圓周速度）的圓盤，使液體受離心力的作用而分散成霧滴。5/24/202344三種霧化方法各有其優(yōu)缺點壓力噴霧器（機械式）適用于一般粘度的料液，動力消耗最少，大約每噸溶液所需耗能為4-10kw.h,其缺點是必須要有高壓泵，噴嘴小易堵塞，操作彈性小，生產(chǎn)調(diào)節(jié)范圍窄。氣流式的動力消耗最大，每㎏料液約需0.4-0.8㎏壓縮空氣。但其結構簡單容易制造，適用于任何粘度或稍有固體的料液。離心式的動力消耗介于上述兩種之間，適用于高粘度或帶有固體的料液，而且轉盤霧化操作彈性寬，可在設計生產(chǎn)能力的±25％范圍內(nèi)調(diào)節(jié)產(chǎn)量，而不影響產(chǎn)品的質量。其缺點是機械加工要求高，制造費用大，霧滴較粗，噴嘴較大，因此塔的直徑也相應的比其他的噴霧器的塔大的多。5/24/202345（一）壓力噴霧器霧化機理經(jīng)過高壓泵加壓后的料液以一定的速度，沿切線方向進入噴嘴的旋室，這時液體的部分靜壓能將轉化為動能，形成液體的旋轉運動。根據(jù)自由旋渦動量矩守恒定律，旋轉速度與旋渦半徑成反比。因此越靠近軸心，旋轉速度越大，其靜壓力越小，結果在噴嘴中央，形成一股壓力等于大氣壓的空氣旋流，而液體則變成繞空氣旋轉的環(huán)形液膜。從噴嘴噴出后，在料液物理性質的影響及介質的摩擦作用下，液膜伸長變薄，并撕裂成細絲，最后細絲斷裂為液滴。5/24/202346(二)離心式噴霧器離心式噴霧器液是一種應用較廣泛的噴霧器，它使將料液送到高速旋轉的轉盤上，由于離心力的作用，料液被甩成薄膜，由噴霧盤的邊緣甩出同時受空氣的摩擦以及本身表面張力作用而成霧滴。5/24/2023471.離心噴霧盤的結構周邊有噴嘴、葉片、溝槽。離心噴霧盤的型式很多。常見的有噴槍式和圓盤式兩大類。噴霧器型式的選擇主要取決于被干燥物料的性質，如粘度較小的料液可采用噴槍式和多葉片式，對粘度大的料液可采用光滑盤，如碟式。5/24/2023482.離心噴霧的霧化機理離心噴霧是利用在水平方向作高速旋轉的圓盤給予溶液以離心力，使其以高速甩出，形成薄膜，由噴霧盤的邊緣甩出同時受空氣的摩擦以及本身表面張力作用而成細絲或液滴。5/24/202349當離心盤轉速很低并且液量很小時，則粘度和表面張力起決定因素。此時霧化機理為物性控制。當離心盤的轉速越來越高，液量也越來越大時，則離心力和摩擦力起決定因素，此時霧化機理液就從物性控制過渡到離心力和摩擦控制，成為速度霧化機理。在工業(yè)生產(chǎn)條件下，大多采用高速轉盤和大流量下操作，所以霧化主要是速度霧化。5/24/202350速度霧化所得噴霧具有很寬的滴徑分布，為了提高噴霧的均勻性，可在低液量的情況下，提高轉盤的速度。在噴霧干燥的操作條件下，想利用調(diào)節(jié)料液粘度和表面張力來獲得均勻的液滴是不可能的。因此料液量一定時，為了保證液滴的均勻性，必須注意以下幾點：①離心盤必須無震動運轉；②轉盤速度要高；③轉盤上的葉片的溝槽表面必須平滑；④轉盤上葉片表面完全為料液所潤濕；⑤進料量要穩(wěn)定而且均勻總之，液滴大小和噴霧的均勻性，與物料的性質、處理量、盤的結構、轉速等有密切關系。5/24/202351（三）氣流式噴霧器由于他的動力消耗太大，故食品工業(yè)很少應用。它是用于試驗用小型設備和小批量生產(chǎn)，在此不作介紹。可參閱有關資料。（四）離心噴霧與壓力噴霧的比較壓力噴霧和離心噴霧在國內(nèi)外食品工業(yè)上都用于大規(guī)模的生產(chǎn)中，目前國內(nèi)外以壓力噴霧為主。如蛋、乳粉生產(chǎn)中壓力噴霧占76℅，而離心噴霧占24℅。國外歐洲以離心噴霧為主，美、日、丹麥等國以壓力噴霧為主。5/24/202352四、噴霧干燥器及系統(tǒng)組成：干燥室、噴霧器、熱空氣分配裝置、進風機、空氣過濾器、空氣加熱器、進料裝置、粉塵回收裝置及排風機。5/24/202353（一）噴霧干燥室多為廂式和塔式兩大類。由于處理物料不同，受熱溫度不同，以及熱風進入和進料方式不同，其結構型式也很多。干燥室所用材料不同，可分為金屬結構的、鋼筋水泥結構的及有襯里（瓷磚）結構的。目前普遍用金屬結構。5/24/2023541、廂式（臥式）用于水平方向的壓力噴霧干燥，其底有平底的和斜底的。前者用于處理量不大的場合，結構簡單。用于食品干燥其內(nèi)襯不銹鋼板，底部有良好的保溫層，以免干燥積露回潮。干燥室外壁用絕熱材料保溫，常用的保溫材料有：玻璃絲棉、砂渣棉、輕質石棉磚、蛭石、泡沫塑料等。5/24/2023552、塔室干燥室（干燥塔）新設計的噴霧干燥設備，幾乎都采用塔式結構。適用于離心噴霧，壓力噴霧和氣流噴霧塔的結構。其骨架用型鋼，內(nèi)壁視處理物料可用薄不銹鋼板或普通鋼板制造。用型鋼骨架是為了節(jié)省不銹鋼，否則需用10mm厚的鋼板做塔，材料費用高。塔底結構多為錐形底。為了防止物料產(chǎn)生粘壁現(xiàn)象，熱塑性制品（高溫軟化，低溫硬化），故具有塔壁冷卻措施。常用的冷卻方法有三種：1、有塔的圓錐體下部切線方向進入冷空氣掃過塔壁。2、具有夾套3、沿塔內(nèi)壁裝有旋轉空氣清掃器，通冷空氣冷卻。5/24/202356（二）熱風盤熱風進口位置及熱風分配室熱風進入干燥室之前，必須通過特殊結構的熱風分配室使熱風均勻分布，充分與顆粒接觸。而且不產(chǎn)生渦流和焦粉現(xiàn)象。熱風分配是出口風速一般為：5-8m/s,干燥室截面風速0.2-0.54m/s.5/24/202357（三）空氣過濾器、加熱器、風機及粉塵回收裝置1.空氣過濾器2.空氣加熱器3.風機的選擇4.粉塵分離裝置5/24/2023583.風機的選擇噴霧干燥系統(tǒng)所用的進風機和排風機均為離心式鼓風機，其性能曲線在產(chǎn)品樣本均有說明。選擇風機時，風量要根據(jù)計算值，再加上一定裕量。如進風機加10～20％。排風機加15～30％，一般情況下，排風機的風量比進風機要大20～40％，使干燥塔內(nèi)保持微負壓，以避免粉塵跑向車間。5/24/202359在奶粉噴霧干燥中，一般要用進風機的風壓為120～160mmH2O柱，排風機的風壓為180～240mmH2O柱。進風機風壓＝?空氣過濾阻力+(空氣除濕阻力+)加熱器阻力+管道阻力排風機風壓＝?干燥室阻力+粉塵過濾器阻力+排風系統(tǒng)管路阻力+干燥室內(nèi)保持負壓根據(jù)經(jīng)驗，進風管風速為6～12m/s，排風管風速為5～8m/s為宜，故其管路直徑可用流量公式計算。5/24/2023604.粉塵分離裝置目的：回收物料，防止浪廢，及防止對環(huán)境的污染。常用的為先用旋風分離器分離，再用袋濾器，或者單獨使用旋風分離器，或單獨使用袋濾器。1）袋濾器2）旋風分離器5/24/2023615/24/2023621）袋濾器袋濾器是一種有效的除塵裝置，其回收效率可達100%，常直接安裝在噴霧干燥器之后作為產(chǎn)品回收裝置。(1)袋濾器的構造和操作袋濾器主要是由許多個長約2～3.5米、直徑為0.15～0.20米的濾袋垂直地安裝在外殼內(nèi)。濾袋是用天然纖維或合成纖維為原料的紡織品制成的，大多不耐高溫。

5/24/202363圖7-10是一種半連續(xù)式清掃積塵的袋濾器，附有機械振動和壓縮空氣倒吹的裝置。通常袋濾器并聯(lián)若干單元，每個單元有許多濾袋，圖7-10是其中一個單元的剖視圖。5/24/202364

這個單元正處在操作中，含塵氣體通過濾袋，粉塵積留在袋中，氣體則透過濾袋排出去。粉塵積留到一定程度時(表現(xiàn)在壓力降增高上，可達200—240毫米水柱)，這個單元就停止除塵操作，同時倒吹壓縮空氣并通過機械振動把積留的粉塵從袋中清除到錐底，然后由螺旋輸送器排出去。如此循環(huán)不已。當一個單元在清掃時，其余各單元則處理全部含塵氣體進行過濾。清掃次序和時間由一時控裝置來控制。5/24/202365還有一種半連續(xù)式操作的袋濾器，稱為脈沖袋濾器，是近年來發(fā)展的除塵效率較好的袋濾器，如圖7—11所示。用一脈沖控制儀來控制每一濾袋的脈沖閥并準確地執(zhí)行各濾袋噴吹清掃的程序切換。5/24/202366噴吹時濾袋突然膨脹，引起一次沖擊振動，在瞬時間產(chǎn)生由內(nèi)向外的逆向氣流，故濾袋上的粉塵被吹落至袋濾器底部排出。此袋噴吹清掃后，就自動切換至另一濾袋噴吹，而此袋則進行過濾，每過濾15秒鐘又切換至本袋噴吹。由此可見，脈沖袋濾器與上述機械振動和倒吹的袋濾器相比，在清掃時不需要關閉袋濾器中任何一個部分，而且每個濾袋的清掃時間與過濾時間相比不過1／100左右，因此脈沖袋濾器實際上可以看成是一個連續(xù)式清掃的袋濾器。5/24/202367(2)濾袋材料濾袋材料是根據(jù)粉塵性質、空氣溫度和材料本身(織成濾布)的價格來選擇的。用于噴霧干燥的袋濾器，大多不超過130℃，但是冶煉廠所用的袋濾器，則要求耐高溫至250～300℃，還要求耐酸。除了耐高溫、耐酸堿這些特殊要求外，一般還要求粉塵的回收效率高、壽命長和積灰后阻力小。濾袋的主要材料及其性能見表7-4。

5/24/202368噴霧干燥的應用噴霧干燥作為現(xiàn)代對流干燥方法之一被廣泛地應用于化工、食品、生物、制藥等工業(yè)中，用于干燥真溶液、膠體溶液、懸濁液、乳濁液、漿料液和可流動的膏狀料，特別是用來干燥乳及乳制品、蛋、酵母、維生素、酶制劑、血液和血漿代用品、咖啡、粉末油脂等。5/24/202369第七節(jié)滾筒干燥機一、分類滾筒干燥機有多種型式，如單滾筒式、雙滾筒式，常壓式與真空式，頂槽式與噴霧式。二、工作的原理和過程（一）頂槽式雙滾筒干燥機

滾筒和其端部擋板，構成供料的頂槽。雙滾筒必須同速，其間隙可以調(diào)節(jié)。貼著每個滾筒外圓裝有刮刀。加熱蒸汽從滾筒中心軸的一端進入筒內(nèi)，溫度１５０℃。工作時，經(jīng)殺菌或濃縮后的乳液，先進入頂槽，滾筒轉動后，將薄一層液料帶出，通過滾筒表面，很快被加熱蒸發(fā)，并連續(xù)不斷地將烘干的薄片刮掉，落入輸送槽，再進行粉碎；過篩和包裝。（二）噴霧式雙滾筒干燥機其工作的原理和過程與頂槽式基本相同。主要區(qū)別是滾筒上裝有噴嘴，工作時在滾筒表面上噴灑薄薄一層油料。這種供料方法，加熱面的熱利用率可達９０％，而頂槽式還不到７０％。料膜的形成條件5/24/202370滾筒干燥特點1.熱效率高因主要傳熱方式為熱傳導，傳熱方向在整個傳熱周期中保持一致，所以滾筒內(nèi)大部分熱量用于物料的汽化，熱效率達80%-90%。2.干燥速率大筒壁上濕料膜的傳熱和傳質過程，方向一致，溫度梯度大，使料液表面保持較高的蒸發(fā)速度。3.產(chǎn)品的干燥質量穩(wěn)定缺點：滾筒表面濕度較高，對一些物料會因過熱有損風味或呈現(xiàn)不正常的顏色。5/24/202371流化床干燥器又稱沸騰床干燥器，是20世紀60年代發(fā)展起來的一種新型干燥設備。所謂流化床，是指在一個設備中，將顆粒物料堆放在分布板上，當氣流由設備的下部通向床層，隨著氣流速度加大到某種程度，固體顆粒在床內(nèi)就會產(chǎn)生沸騰狀態(tài)，這種床層稱為流化床，采用這種方法干燥成為流化床干燥。流化床干燥在食品中應用，主要應用于干燥碎麥芽、湯料粉、大麥、果汁顆粒、砂糖、干酪素、葡萄糖、人造肉等。第八節(jié)流化床及噴動床干燥機5/24/202372

一、流化床干燥的特點

（1）物料與熱風的接觸面積大，體積傳熱系數(shù)較高，一般在8.36～25.08MJ/（m2·ｈ·℃）。（２）干燥速率大，物料在設備內(nèi)停留時間短，適宜于熱敏性物料的干燥。（３）物料受熱時間的調(diào)節(jié)范圍大，可使產(chǎn)品的終水分達較低程度。（４）所用設備結構簡單，造價低廉，運轉穩(wěn)定，操作維修方便。（5）密封性好，機械運轉部分不與物料直接接觸，對衛(wèi)生指標要求高的食品干燥十分有利。（6）對被干燥物料的顆粒有一定的限制。（7）對易結塊物料因容易產(chǎn)生與設備壁間粘結而不適用。（8）單層流化床難以保證物料干燥均勻。5/24/202373流化原理流化三種情況：5/24/202374三、流化床干燥機的類型、組成和特點按結構形式分為單層型、多層型、多室型。立式和臥式。按附加裝置分有帶振動器和間接加熱器的．按作業(yè)方式分為連續(xù)式和間歇式。以下介紹幾種常用的流化床干燥機．5/24/202375（一）臥式多室型流化床干燥機由多孔板、風機、空氣預熱器、隔板、旋風分離器等組成。在多孔板上按一定間距設置隔板，構成多個干燥室，隔板間距可以調(diào)節(jié)．物料從加料口先進入最前一室，借助于多孔板的位差，依次由隔板與多孔板間隙中順序移動，最后從末室的出料口卸出。空氣加熱后，統(tǒng)一或通過支管分別進入各干燥室，與物料接觸進行干燥。夾帶粉末的廢氣經(jīng)旋風分離器，分離出的物料重回人干燥室，凈化廢氣由頂部排出。這種干燥機對物料的適應性較大。連續(xù)作用，生產(chǎn)能力大。因設有隔板，使物料均勻干燥；亦可對不同干燥室，通入不同風量和風溫，最后一室的物料還可用冷風進行冷卻；但熱效率比多層流化床干燥機低，另外物料過濕易在前一、二干燥室產(chǎn)生結塊，需注意清除。5/24/202376

（二）振動流化床干燥機

由振動給料器、振動流化床、風機、空氣加熱器、空氣過濾器和集塵器等組成．流化床的機殼安裝在彈簧上，可以通過電機使其振動。流化床的前半段為干燥段，空氣用蒸汽加熱后，從床底部進入床內(nèi)，后半段為冷卻段，空氣經(jīng)過濾器、用風機送入床內(nèi)。工作時物料從給料器進入流化床前端，通過振動和床下氣流的作用，使物料以均勻的速度滑床面向前移動，同時進行干燥，而后冷卻，最后卸出產(chǎn)品。帶粉塵的氣體，經(jīng)集塵器回收物料并排出廢氣．根據(jù)需要整個床內(nèi)可變成全送熱風或全送冷風，以達到物料干燥或冷卻的目的．5/24/2023775/24/202378（三）噴動床干燥機

由噴動床、風機、空氣加熱器、旋風分離器等組成。噴動床下部為圓錐形，上部為圓筒形。工作時，濕物料由螺旋輸料器進入噴動床內(nèi)?？諝饨?jīng)加熱后，以高速從錐底進入，沖開物料并夾帶一部分物料向上運動，形成一個中央通道，物料的密度隨運動的高度而增加，至床頂部似噴泉一樣，從中心噴出，向四周散落，然后因重力向下移動，到錐底后又被上升氣流噴射上去，如此循環(huán)噴動，達干燥要求后，由底部放料閥卸出產(chǎn)品。適宜干燥谷物、玉米胚芽等物料。5/24/202379第九節(jié)回轉式干燥機回轉式干燥機是顆粒狀、短條狀、片狀物料通過旋轉圓筒內(nèi)部時，與簡內(nèi)熱風或加熱壁面有效地接觸而被干燥的設備，適用于魚粉、果粉、瓜子、牧草等產(chǎn)品的干燥操作。特征（1）生產(chǎn)能力大，水分蒸發(fā)量可高達１０t/ｈ。連續(xù)作業(yè)。機械化程度較高。（２）對物料的適應性強，即使物料的水分、粒度有較大變化亦能適用．（３）順流式回轉干燥機，能使用高溫熱風，若使排風大量循環(huán)，則熱效率可達８０％以上。（４）操作穩(wěn)定方便，費用較低。產(chǎn)品干燥的均勻性亦較好。（５）比較笨重，金屬材料耗量大，設備投資較高。占地面積大，傳動部件多需經(jīng)常檢修。5/24/202380二、分類和一般結構（一）分類１．直接加熱式①順流式；②逆流式；③錯流式；④穿流式；⑤端面進風式；③側面進風式。２．間接加熱式①內(nèi)置加熱管式；②筒壁加熱式。３．復合加熱式熱風與物料先順流加熱，而后逆流加熱。（二）結構１．筒體多用鋼板制成。國內(nèi)現(xiàn)有轉筒直徑為0.6～2.5m，長度為２～７ｍ。筒體中心軸線與水平線略成一傾角。２．抄板直接加熱式回轉筒體內(nèi)均設有抄板，以便將物料在筒內(nèi)不斷提起，然后自由落下，得到均勻分布與熱風充分接觸３．輪箍和托輪兩者是承受筒體轉動的支持部件，用鑄鐵、鑄鋼制成。按筒體長度可采用２點、３點或４點支承。４．驅動裝置所需功率小時，可直接利用輪箍與托輪的摩擦，驅動托輪使筒體轉動。所需功率較大時，可用鏈傳動或齒輪傳動。５．空氣密封裝置轉筒與固定部件間，采用彈性材料的滑動機構或迷宮式等結構，以防止熱風泄漏和外界空氣侵入。5/24/202381三、轉筒干燥設備(一)工作原理：濕物料在滾筒內(nèi)被回轉筒的抄板抄起至一定高度后落下，在下落過程中接觸熱風，由于回轉筒的攪拌綜合作用，物料和熱風接觸充分，干燥迅速，熱效率高。特點：作業(yè)連續(xù)平穩(wěn)，適合高水分物料，但機構龐大，造價高。5/24/2023825/24/202383第十節(jié)真空干燥機在常壓下的各種加熱干燥方法，因物料受熱，其色、香、味和營養(yǎng)成分均受到一定損失。若在低壓條件下，對物料加熱進行干燥，能減少品質的損失。這種方法稱為真空干燥．特征和類型特征：①物料在干燥過程中的溫度低、避免過熱。水分容易蒸發(fā)，干燥時間短，同時可使物料形成多孔狀組織，產(chǎn)品的溶解性、復水性。色澤和口感較好；②能將物料干燥到很低的水分；③可用較少的熱能。得到較高的干燥速率，熱量利用經(jīng)濟；④適應性強，對不同性質、不同狀態(tài)的物料，均能適應；⑤與熱風干燥相比，設備投資和動力消耗較大，產(chǎn)量較低。型式：箱型、轉筒型、帶式連續(xù)型、噴霧薄膜型等。5/24/202384

二、組成、工作過程

（一）真空干燥箱

箱式真空干燥機的主要工作部分，它由箱體、加熱板、門、管道接口和儀表等組成。箱體上端裝有真空管接口與獲得真空裝置相通；還設有壓力表、溫度表和各種閥門，以控制操作條件。工作時，先將預處理過的物料置于烘盤內(nèi)，再將烘盤放入箱內(nèi)加熱板上，打開抽氣閥，使真空度達到1.3～5.3kPa，然后打開蒸汽閥使箱內(nèi)達到一定溫度，再逐步降溫，達干燥要求后，關閉蒸汽閥、抽氣閥開啟充氣閥，打開箱門，卸出產(chǎn)品。5/24/202385（二）帶式真空干燥機

它由干燥室、加熱與冷卻系統(tǒng)、原料供給、輸送和抽氣系統(tǒng)等部分組成。工作過程是液狀或漿狀的原料先行預熱，經(jīng)供料泵均勻地置于干燥室內(nèi)的輸送帶上，帶下有加熱和冷卻裝置，分為蒸汽加熱、熱水加熱和冷卻三個區(qū)域，加熱區(qū)域又分為４或５段，第一、二段用蒸汽加熱為恒速干燥段，第三、四段為減速干燥．第五段為制品均質段．都用熱水加熱。按原料性質和干燥工藝要求，各段的加熱溫度可以調(diào)節(jié)。原料在帶上邊移動邊蒸發(fā)水分，干燥后形成泡沫片狀物品，然后通過冷卻區(qū)，再進入粉碎機粉碎成顆粒狀制品，由排出裝置卸出。干燥室內(nèi)的二次蒸汽用冷凝器凝縮成水排出。這種干燥設備的特點是干燥時間短，為５～２５min，能形成多孔狀制品，物料在干燥過程中能避免混入異物防止污染，可以直接干燥高濃度、高粘度的物料，簡化工序，節(jié)約熱耗。5/24/202386真空干燥設備帶式連續(xù)真空干燥設備：加工對象：液態(tài)食品產(chǎn)品：泡沫片狀，顆粒狀特點：干燥時間短，能形成多孔狀制品，能避免混入異物防止污染，可直接干燥高濃度，高粘度的物料。5/24/2023875/24/202388

（三）圓筒攪拌型真空干燥器

圓筒攪拌型真空干燥機的主要工作部分，又稱耙式真空干燥器，由臥式圓筒、傳動軸、攪拌槳（或稱耙齒）和各管道接口等組成。筒壁為夾層，內(nèi)通蒸汽或熱水或熱油。攪拌槳是向左和向右的兩組耙齒，分別裝在傳動軸上。傳動軸與圓筒殼體間，采用石棉作填料進行密封。工作過程是物料由圓簡上部進入，當耙齒正、反轉時，使物料先住兩邊而后又往中間移動，受到均勻攪拌；當物料與筒壁接觸時受熱，同時由真空裝置抽走氣化的水蒸氣，促進干燥進程。如此耙齒不斷地正反轉動，當物料達干燥后即由下部卸出。5/24/2023895/24/202390真空干燥設備應用5/24/202391第十一節(jié)冷凍干燥機械設備冷凍干燥，也叫升華干燥，就是將待干燥的濕物料在較低溫度下凍結成固態(tài)后，在高真空度的環(huán)境下，將已凍結了的物料中的水分，不經(jīng)過冰的融化而直接從固態(tài)升華為氣態(tài)，從而達到干燥的目的。冷凍干燥的基本原理

水的相圖

5/24/202392食品冷凍干燥的三個階段：1.預凍階段，目的將物料溶液中的自由水分固化，使干燥后的產(chǎn)品與干燥前的形態(tài)基本相同，防止在抽真空干燥時出現(xiàn)氣泡、收縮等不可逆現(xiàn)象。2.升華干燥階段，此階段約可除去物料水分的90%。3.解析干燥，解析未被凍結的毛細管壁和極性基團上吸附的部分水分，通過更高的真空度完成此階段，結束后，產(chǎn)品含水量在0.5%-4%之間。5/24/202393冷凍干燥特點（1）最大限度地保存食品的色香味；對熱敏性物質特別適合，能保存食品中的Vc等營養(yǎng)成分；（2）在真空和低溫下操作，微生物的生長和酶的作用受到抑制；可除去95%-99%以上的水分，產(chǎn)品能長期保存而不變質；（3）脫水徹底，干制品重量輕，體積小，占地面積小，運輸方便；（4）復水快，食用方便；（5）在真空操作下，氧氣極少，一些易氧化的食品得到保護；（6）干燥產(chǎn)品一旦暴露空氣中易吸濕、氧化，要采用一定保護作用的包裝材料和包裝形式；（7）投資費用和操作費用大，產(chǎn)品成本高。5/24/202394冷凍干燥在食品工業(yè)中的應用冷凍干燥在食品工業(yè)中常用于肉類、水產(chǎn)類、蔬菜類、速溶咖啡、香料等的干燥。在軍需食品、遠洋食品、宇航食品、登山食品等領域有非常好的應用前景。目前，使用冷凍干燥方法的食品主要有：土特產(chǎn)品，如野菜類食品；快食類食品，如方便面中的脫水蔬菜；調(diào)味品，如香精、香料、天然色素等；保健品，如花粉、名貴中草藥提取物等；飲料產(chǎn)品，如麥乳精和其他顆粒型飲料制劑等；特殊用途食品，如遠洋、宇航、軍隊等行業(yè)所需食品。5/24/202395冷凍干燥機械設備組成部件冷凍干燥室、冷凝器、真空系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等。食品冷凍干燥機主要有間歇式和連續(xù)式兩種形式。5/24/202396第十二節(jié)電磁輻射食品干燥機械與設備電磁輻射干燥食品指的是利用不同力場作用給食品物料和它周圍的介質施加運動，使食品物料的加熱和干燥過程加速，干燥過程得到大大強化。目前，主要利用電磁感應加熱（高頻、微波）或紅外線輻射效應干燥食品。電磁輻射是一種能量而不是熱量，但可以在電介質中轉化為熱量，離子傳導和偶極子轉動是電磁輻射的主要原因。5/24/202397微波干燥及其主要設備微波是指波長在1mm-1m范圍的電磁波，其相應的頻率范圍在300-300000MHz。微波的傳統(tǒng)應用是作為傳遞信息的媒介，應用于雷達、通訊等領域。近年來，最為一種能量場廣泛用于干燥和加熱操作中。目前廣泛使用的是915MHz和2450MHz兩個頻率。微波加熱基本原理通過電場直接作用于被干燥物料的分子，使其運動、相互摩擦而發(fā)熱，由于發(fā)熱而產(chǎn)生溫度梯度，推動水分子自物料內(nèi)部向表面移動，達到干燥的目的。5/24/202398微波干燥的特點（1）加熱速度快；（2）加熱均勻；（3）加熱具有選擇性；（4）過程控制迅速；（5）節(jié)省投資。微波干燥設備的主要組成直流電源、微波發(fā)生器、冷卻裝置、微波傳輸元件，加熱器、控制及安全保護系統(tǒng)等。5/24/2023995/24/2023100箱式微波加熱器主要有矩形諧振腔、輸入傳導、反射板和攪拌器等組成。由于在操作中諧振腔是密封的，故微波能泄漏很少，安全性很高。5/24/2023101遠紅外熱輻射干燥遠紅外干燥利用遠紅外輻射發(fā)出的遠紅外線為被加熱物質吸收，直接轉化為熱能，使物體升溫而達到加熱干燥的目的。此技術具有高效、優(yōu)質、低耗等特點，在食品行業(yè)中廣泛用于面包、餅干的烘烤操作。遠紅外輻射加熱原理遠紅外線是波長在5.6μm以上的紅外線。其加熱干燥的原理是當被加熱物體中的固有振動頻率和射入該物體的遠紅外線的頻率一致時，就會產(chǎn)生強烈的共振，使物體中的分子運動加劇，因而溫度迅速升高，即物體內(nèi)部分子吸收到紅外輻射能，直接轉變?yōu)闊崮芏鴮崿F(xiàn)干燥。