干燥機(jī)械與設(shè)備2

1、2022-3-171第第5節(jié)節(jié) 微波加熱機(jī)械微波加熱機(jī)械 微波是指微波是指波長在波長在1mm-1m頻率為頻率為3000MHz-30GHz之間的電磁波。之間的電磁波。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，微波技術(shù)迅隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，微波技術(shù)迅速應(yīng)用到通訊、廣播、電視、化工、醫(yī)速應(yīng)用到通訊、廣播、電視、化工、醫(yī)療等領(lǐng)域中，給人類的生產(chǎn)、生活提供療等領(lǐng)域中，給人類的生產(chǎn)、生活提供了極大的方便。了極大的方便。 2022-3-172一、微波焙烤的機(jī)理和特點(diǎn)一、微波焙烤的機(jī)理和特點(diǎn) n微波焙烤主要利用了微波的熱效應(yīng)。微波焙烤主要利用了微波的熱效應(yīng)。n并不會(huì)生熱，它是一種高頻的電磁波，微波所形成的并不會(huì)生熱，它是一

2、種高頻的電磁波，微波所形成的交變電場的方向發(fā)生著高速的改變，這種改變使處于交變電場的方向發(fā)生著高速的改變，這種改變使處于微波場中的極性分子也處于高速振蕩狀態(tài)。微波場中的極性分子也處于高速振蕩狀態(tài)。n如果富含水分的食品處于如果富含水分的食品處于2450MHz2450MHz的微波場中，的微波場中，具有很具有很大極性的水分子的振蕩頻率將達(dá)到大極性的水分子的振蕩頻率將達(dá)到0.4080.408億次億次/min/min，分，分子的快速運(yùn)動(dòng)使水分子間的碰撞和摩擦加劇，產(chǎn)生大子的快速運(yùn)動(dòng)使水分子間的碰撞和摩擦加劇，產(chǎn)生大量的熱量，從而能把食品加熱和烘烤。量的熱量，從而能把食品加熱和烘烤。n因微波是電磁波，它會(huì)

3、在實(shí)際傳播過程中發(fā)生反射、因微波是電磁波，它會(huì)在實(shí)際傳播過程中發(fā)生反射、折射、吸收、穿透等作用，故處于微波爐中的被焙烤折射、吸收、穿透等作用，故處于微波爐中的被焙烤食品所受的微波作用是來自各個(gè)方向的微波的疊加。食品所受的微波作用是來自各個(gè)方向的微波的疊加。2022-3-1732 2、微波所用的波段及單位、微波所用的波段及單位n微波所用頻率單位為兆赫，目前用于工業(yè)、微波所用頻率單位為兆赫，目前用于工業(yè)、科研和醫(yī)療上科研和醫(yī)療上 （簡稱（簡稱ISMISM）有四個(gè)波段。）有四個(gè)波段。n只有只有915 MHz915 MHz（波長（波長0.328m0.328m）和）和2450 MHz2450 MHz（波

4、長（波長0.1225m0.1225m） 兩種頻率得到廣泛使有。兩種頻率得到廣泛使有。n在較高的兩個(gè)波段（在較高的兩個(gè)波段（C C、K K）還未見有大功）還未見有大功率的設(shè)備，這是由于微波管的功率、效率、率的設(shè)備，這是由于微波管的功率、效率、成本尚未達(dá)到工業(yè)使用要求。成本尚未達(dá)到工業(yè)使用要求。2022-3-1743 3、微波與各種材料的關(guān)系、微波與各種材料的關(guān)系n在微波常用到材料可分為在微波常用到材料可分為導(dǎo)體、絕緣導(dǎo)體、絕緣體、介質(zhì)、磁性化合物體、介質(zhì)、磁性化合物4 4類類。n微波在傳輸過程中會(huì)遇到不同的材料，微波在傳輸過程中會(huì)遇到不同的材料，會(huì)產(chǎn)生會(huì)產(chǎn)生反射、吸收和穿透反射、吸收和穿透現(xiàn)象；

5、現(xiàn)象；n這情況完全取決于材料本身的幾個(gè)特這情況完全取決于材料本身的幾個(gè)特性，如介電常數(shù)、介電損耗系數(shù)、比性，如介電常數(shù)、介電損耗系數(shù)、比熱、形狀和含水量的多少等。熱、形狀和含水量的多少等。 2022-3-1754、影響微波焙烤的有關(guān)因素、影響微波焙烤的有關(guān)因素 nN = 5.5610-11E2tan （w/cm3） n式中：式中：N N單位體積物料吸收的功率（單位體積物料吸收的功率（w/cmw/cm3 3）n 微波的頻率（微波的頻率（MHzMHz）n 物料的介質(zhì)常數(shù)物料的介質(zhì)常數(shù)n tantan介質(zhì)損耗系數(shù)介質(zhì)損耗系數(shù)n E E電場強(qiáng)度（電場強(qiáng)度（v/cmv/cm）2022-3-176物質(zhì)物質(zhì)

6、介質(zhì)常介質(zhì)常數(shù)（數(shù)（）介質(zhì)損耗系介質(zhì)損耗系數(shù)（數(shù)（tantan）介質(zhì)損耗因介質(zhì)損耗因素（素（tantan）水（水（300MHz300MHz）冰（冰（-12-123000MHz3000MHz）小麥粉（含水率小麥粉（含水率8% 8% 2450MHz2450MHz）生豚肉（生豚肉（- -15152450MHz2450MHz）生牛肉生牛肉馬鈴薯（馬鈴薯（2450MHz2450MHz）豌豆（豌豆（2450MHz2450MHz）菠菜菠菜2450MHz2450MHz）木材（硬干材）木材（硬干材）木材（軟干材）木材（軟干材）生橡膠生橡膠聚乙烯聚乙烯氯乙烯氯乙烯聚苯乙烯聚苯乙烯77773.23.22.62.66

7、.86.85.05.04.54.52.52.513.013.03 35 52.3-2.62.3-2.62.32.33-53-52.6-3.02.6-3.00.150.150.000950.000950.030.031.21.20.150.150.20.20.20.20.50.50.030.030.0650.0650.0120.0120.00050.00050.025-0.050.025-0.050.0002-0.00040.0002-0.000411.511.50.0030.0030.0780.0788.168.160.750.750.90.90.50.56.56.50.090.090.325

8、0.3250.028-0.030.028-0.030.0120.0120.075-0.250.075-0.250.0005-0.00120.0005-0.00122022-3-1775、食品微波焙烤的特點(diǎn)、食品微波焙烤的特點(diǎn) n微波焙烤的優(yōu)點(diǎn)有：微波焙烤的優(yōu)點(diǎn)有：n（1 1）加熱時(shí)間比較短）加熱時(shí)間比較短n （2）對比較復(fù)雜形狀的物體加熱均勻性好對比較復(fù)雜形狀的物體加熱均勻性好 n （3）有調(diào)平作用有調(diào)平作用 n （4）便于控制便于控制 n （5 5）穿透能力強(qiáng)）穿透能力強(qiáng)n （6）熱效率高熱效率高 2022-3-178缺點(diǎn)：n一是食物表面的溫度未能充分升高，從而一是食物表面的溫度未能充分升高

9、，從而不能發(fā)生美拉德反應(yīng)或焦糖化反應(yīng)不能發(fā)生美拉德反應(yīng)或焦糖化反應(yīng)，使食，使食物一般不能象傳統(tǒng)的烘焙食品那樣呈現(xiàn)誘物一般不能象傳統(tǒng)的烘焙食品那樣呈現(xiàn)誘人的金黃色；人的金黃色；n二是對食物加熱時(shí)間的準(zhǔn)確度要求高，加二是對食物加熱時(shí)間的準(zhǔn)確度要求高，加熱時(shí)間稍微延長，就會(huì)產(chǎn)生不可挽回的過熱時(shí)間稍微延長，就會(huì)產(chǎn)生不可挽回的過度加熱的后果。度加熱的后果。n微波加熱的不均勻性是應(yīng)該高度重視的問微波加熱的不均勻性是應(yīng)該高度重視的問題。題。n微波設(shè)備費(fèi)貴，耗電量高，如裝置不妥，微波設(shè)備費(fèi)貴，耗電量高，如裝置不妥，尚有漏波危險(xiǎn)。尚有漏波危險(xiǎn)。2022-3-179第二節(jié)第二節(jié) 微波加熱器微波加熱器n一、微波設(shè)備

10、的分類一、微波設(shè)備的分類n微波設(shè)備主要由微波設(shè)備主要由微波電源、微波發(fā)生器、微波電源、微波發(fā)生器、連接波導(dǎo)，加熱器及冷卻系統(tǒng)連接波導(dǎo)，加熱器及冷卻系統(tǒng)等部分組成。等部分組成。n在微波干燥系統(tǒng)中，微波加熱器是主要設(shè)在微波干燥系統(tǒng)中，微波加熱器是主要設(shè)備之一，其它還有如磁控管、功率監(jiān)視器、備之一，其它還有如磁控管、功率監(jiān)視器、匹配器等。匹配器等。n1 1、電極板間加熱干燥設(shè)備、電極板間加熱干燥設(shè)備n2 2、箱式微波爐加熱干燥設(shè)備、箱式微波爐加熱干燥設(shè)備n3 3、波導(dǎo)管加熱干燥設(shè)備、波導(dǎo)管加熱干燥設(shè)備2022-3-1710微波加熱設(shè)備方塊示意圖 2022-3-1711二、二、微波加熱設(shè)備微波加熱設(shè)備

11、n1 1、微波爐、微波爐n它是利用駐波場的微波加熱干燥設(shè)備。它的結(jié)它是利用駐波場的微波加熱干燥設(shè)備。它的結(jié)構(gòu)由構(gòu)由矩形諧振腔、輸入波導(dǎo)、反射板、攪拌器矩形諧振腔、輸入波導(dǎo)、反射板、攪拌器等組成等組成。n諧振腔是由金屬構(gòu)成矩形的中空六面體，其中諧振腔是由金屬構(gòu)成矩形的中空六面體，其中一面裝有反射板和攪拌器，還有一面裝有支承一面裝有反射板和攪拌器，還有一面裝有支承加熱物料的低損耗介質(zhì)組成的底板，在其它面加熱物料的低損耗介質(zhì)組成的底板，在其它面上上（箱壁上箱壁上）開有爐門和排濕孔；開有爐門和排濕孔；n如果用于連續(xù)生產(chǎn)的加熱設(shè)備，則在對應(yīng)的兩如果用于連續(xù)生產(chǎn)的加熱設(shè)備，則在對應(yīng)的兩側(cè)底邊還開有長方形孔

12、側(cè)底邊還開有長方形孔（通道通道），以便傳送帶，以便傳送帶和加工物品連續(xù)運(yùn)行由此通過。和加工物品連續(xù)運(yùn)行由此通過。 2022-3-1712家用微波爐家用微波爐2022-3-1713 簡易型微波爐簡易型微波爐 2022-3-1714工業(yè)用微波爐工業(yè)用微波爐2022-3-1715防止?fàn)t門泄漏的措施防止?fàn)t門泄漏的措施n（a）爐門和爐框具爐門和爐框具有良好的接觸有良好的接觸 n（b）扼流結(jié)構(gòu)扼流結(jié)構(gòu) n（c）電波吸收材料電波吸收材料 微波爐漏波示意圖微波爐漏波示意圖1-門門 2、4-漏波漏波 3-觀察窗觀察窗 5-食物食物 6-承物盤承物盤 7-變壓器變壓器 8-鼓風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)機(jī) 9-爐腔爐腔10-磁控管磁

13、控管 11-電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī) 12-攪拌機(jī)攪拌機(jī)2022-3-1716三層密封墊結(jié)構(gòu)1電波吸收材料 2扼流結(jié)構(gòu) 3爐前板 4金屬接觸結(jié)構(gòu) 5門后板 6爐內(nèi) 2022-3-1717間隙與微波能的關(guān)系 2022-3-1718接觸長度與漏波大小 2022-3-1719用于波導(dǎo)管上的扼流結(jié)構(gòu) 2022-3-17202 2、連續(xù)操作的微波加熱器、連續(xù)操作的微波加熱器 n連續(xù)操作的微波加熱器連續(xù)操作的微波加熱器注意的是注意的是，由于腔體的，由于腔體的入、出口回造成微波的泄露，因此要在傳送帶入、出口回造成微波的泄露，因此要在傳送帶上安裝金屬擋板或采用其他能使微波能在入、上安裝金屬擋板或采用其他能使微波能在入、出

14、口處形成短路的措施，防止微波泄露。出口處形成短路的措施，防止微波泄露。微波干燥機(jī)微波干燥機(jī)12022-3-1721微波干燥機(jī)微波干燥機(jī)2 2022-3-1722微波干燥機(jī)微波干燥機(jī)32022-3-1723微波真空冷凍設(shè)備 2022-3-1724磁控管磁控管 2022-3-1725微波能量產(chǎn)生原理微波能量產(chǎn)生原理n磁控管為真空電子管，磁控管為真空電子管，n具有陽極、陰極、柵極（與陰極一體），具有陽極、陰極、柵極（與陰極一體），n磁控管的燈絲在合適的電流情況下會(huì)產(chǎn)生電子，并磁控管的燈絲在合適的電流情況下會(huì)產(chǎn)生電子，并在負(fù)高壓的情況下向陽極運(yùn)動(dòng)，在負(fù)高壓的情況下向陽極運(yùn)動(dòng)，n同時(shí)由于磁控管外加磁場，

15、導(dǎo)致電子的運(yùn)動(dòng)偏轉(zhuǎn)，同時(shí)由于磁控管外加磁場，導(dǎo)致電子的運(yùn)動(dòng)偏轉(zhuǎn)，n在此運(yùn)動(dòng)過程中，電子能會(huì)轉(zhuǎn)化成微波能量，在此運(yùn)動(dòng)過程中，電子能會(huì)轉(zhuǎn)化成微波能量，n通過天線導(dǎo)出。通過天線導(dǎo)出。2022-3-1726連續(xù)式諧振腔加熱器 2022-3-1727微波平板型加熱器1輸送帶 2抑制器 3BJ22標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)4接波導(dǎo)輸入口 5錐形過度器 6接排風(fēng)機(jī)7b邊放大直角彎頭 8主加熱器 9冷水進(jìn)口 10熱水進(jìn)口 11水負(fù)載12吸收器 13進(jìn)料2022-3-1728三、微波加熱器頻率選擇的有關(guān)因素三、微波加熱器頻率選擇的有關(guān)因素 n1 1、干燥物料的體積及厚度、干燥物料的體積及厚度n當(dāng)了解到物料在當(dāng)了解到物料在915M

16、Hz915MHz及及2450MHz2450MHz時(shí)的時(shí)的tantan相差不大時(shí)，選用相差不大時(shí)，選用915MHz915MHz可有較大穿透深度，可有較大穿透深度，可以干燥較厚、體積較大的物料?？梢愿稍镙^厚、體積較大的物料。n2 2、物料的含水量及介質(zhì)損耗、物料的含水量及介質(zhì)損耗n一般說來，物料含水量大，一般說來，物料含水量大，tantan也大，當(dāng)也大，當(dāng)大，大，tantan也大。故含大量水分的物料可選用也大。故含大量水分的物料可選用915MHz915MHz，含水分量少要用高頻率，含水分量少要用高頻率2450MHz2450MHz。2022-3-1729n3 3、總產(chǎn)量及成本比較、總產(chǎn)量及成本比較n

17、915MHz915MHz的磁控管，可以獲得的磁控管，可以獲得30kw30kw或或60kw60kw的功的功率。而率。而2450MHz2450MHz磁控管只有磁控管只有5kw5kw左右的功率，左右的功率，而而915MHz915MHz磁控管工作效率比磁控管工作效率比2450MHz2450MHz高高10-2010-20。n故故2450MHz2450MHz只能用幾只磁控管并聯(lián)，或用價(jià)格只能用幾只磁控管并聯(lián)，或用價(jià)格昂貴的速調(diào)管，故在含大量水分時(shí)用昂貴的速調(diào)管，故在含大量水分時(shí)用915MHz915MHz，當(dāng)含水量到當(dāng)含水量到5 5左右再用左右再用2450MHz2450MHz。n4 4、2450MHz245

18、0MHz磁控管及波導(dǎo)比磁控管及波導(dǎo)比915MHz915MHz體積小體積小2022-3-1730六、微波對人體傷害及防護(hù)六、微波對人體傷害及防護(hù)措施措施n1 1、微波對人體的傷害、微波對人體的傷害n微波作用于生物體，大部分轉(zhuǎn)化為分子動(dòng)能，微波作用于生物體，大部分轉(zhuǎn)化為分子動(dòng)能，形成溫度升高，傷害生物體，統(tǒng)稱形成溫度升高，傷害生物體，統(tǒng)稱熱效應(yīng)熱效應(yīng)。有。有一定深度，在表皮處散熱快，但在皮下深度肌一定深度，在表皮處散熱快，但在皮下深度肌肉，散熱慢、升溫高，肉，散熱慢、升溫高，當(dāng)表皮尚不知疼痛，深當(dāng)表皮尚不知疼痛，深處卻已嚴(yán)重傷害處卻已嚴(yán)重傷害。n尤其是人的尤其是人的眼球部位眼球部位和睪丸部位，易被

19、傷害。和睪丸部位，易被傷害。n微波輻射危害人體的機(jī)理主要是熱效應(yīng)、非熱微波輻射危害人體的機(jī)理主要是熱效應(yīng)、非熱效應(yīng)和累積效應(yīng)等。效應(yīng)和累積效應(yīng)等。 2022-3-17312、防護(hù)措施、防護(hù)措施 n（1 1）設(shè)備本身設(shè)計(jì)和安裝問題設(shè)備本身設(shè)計(jì)和安裝問題n如扼流結(jié)構(gòu)的門、抑制器、吸收器、如扼流結(jié)構(gòu)的門、抑制器、吸收器、1 144的短的短路等。采取封閉性屏蔽，或遙控操作。路等。采取封閉性屏蔽，或遙控操作。n（2 2）采用防護(hù)用具采用防護(hù)用具n防護(hù)眼鏡防護(hù)眼鏡：形式多種，有銅絲網(wǎng)、鉛玻璃，涂有：形式多種，有銅絲網(wǎng)、鉛玻璃，涂有二氧化錫的玻璃等。其中以銅絲網(wǎng)式防護(hù)鏡效果二氧化錫的玻璃等。其中以銅絲網(wǎng)式防

20、護(hù)鏡效果較好。銅絲網(wǎng)的絲徑為較好。銅絲網(wǎng)的絲徑為0.07-0.14mm0.07-0.14mm，網(wǎng)眼數(shù)量，網(wǎng)眼數(shù)量560-186560-186孔孔cmcm2 2。n防護(hù)工作服防護(hù)工作服：將電介絕緣材料作最外層，防止出：將電介絕緣材料作最外層，防止出現(xiàn)電弧現(xiàn)象和防腐，中間層為現(xiàn)電弧現(xiàn)象和防腐，中間層為0.457mm0.457mm，線間隙為，線間隙為1mm1mm的涂銀尼龍線編織成的的涂銀尼龍線編織成的“尼龍布尼龍布”，有良好反，有良好反射作用，穿此服可進(jìn)入射作用，穿此服可進(jìn)入200mw200mwmmmm2 2高場區(qū)。高場區(qū)。2022-3-1732n當(dāng)前，國內(nèi)外市場上流行三種防微波電磁輻射布當(dāng)前，國內(nèi)

21、外市場上流行三種防微波電磁輻射布料：料：n（a a）金屬絲纖維混紡布料）金屬絲纖維混紡布料n金屬纖維混紡織物的特點(diǎn)是：透氣性好，服飾感金屬纖維混紡織物的特點(diǎn)是：透氣性好，服飾感強(qiáng)，耐洗滌，手感好，屏效低。在強(qiáng)，耐洗滌，手感好，屏效低。在30MHz-1GHz30MHz-1GHz頻頻段，屏效為段，屏效為25-35dB25-35dB；在；在10KHz-1GHz10KHz-1GHz頻段，屏效頻段，屏效為為5-9dB5-9dB，屏蔽率低于，屏蔽率低于90%90%。而且金屬纖維紡紗還。而且金屬纖維紡紗還存在金屬纖維束不易牽伸，細(xì)紗的粗細(xì)節(jié)多，混存在金屬纖維束不易牽伸，細(xì)紗的粗細(xì)節(jié)多，混合不均，斷頭率高等問

22、題，應(yīng)進(jìn)一步探索工藝，合不均，斷頭率高等問題，應(yīng)進(jìn)一步探索工藝，改善紡紗質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，降低價(jià)格成本。改善紡紗質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，降低價(jià)格成本。2022-3-1733（b b）多離子纖維屏蔽布）多離子纖維屏蔽布n多金屬離子織物產(chǎn)品的特點(diǎn)是：多金屬離子織物產(chǎn)品的特點(diǎn)是：柔軟、透氣、服飾感強(qiáng)、使用范柔軟、透氣、服飾感強(qiáng)、使用范圍寬，可制成圍寬，可制成T T恤、內(nèi)衣、床單、恤、內(nèi)衣、床單、蚊帳等，在蚊帳等，在10KHz-1GHz10KHz-1GHz頻段，屏頻段，屏效為效為0-17dB0-17dB，屏蔽率在，屏蔽率在60%60%左右。左右。但它也有不耐清洗的缺點(diǎn)。但它也有不耐清洗的缺點(diǎn)。2022-

23、3-1734（c c）金屬纖維化導(dǎo)電布）金屬纖維化導(dǎo)電布n其特點(diǎn)是：鍍膜薄，附著力強(qiáng)，柔軟，透氣性好，使用頻率寬，屏蔽效能高。在300KHz-18GHz頻段電磁波屏蔽效能為58-80dB，屏蔽率在99.99%以上。由于金屬化層結(jié)構(gòu)致密，附著力強(qiáng)，加以薄涂層保護(hù)，很好地解決了耐清洗和多色調(diào)的問題。2022-3-1735（3）制定切實(shí)可行的安全操作規(guī)章制度n制定按期維修制度，工作區(qū)設(shè)置警戒標(biāo)制定按期維修制度，工作區(qū)設(shè)置警戒標(biāo)記，禁止一般人員進(jìn)入；記，禁止一般人員進(jìn)入；n采用微波指示器和警報(bào)器，漏波至危險(xiǎn)采用微波指示器和警報(bào)器，漏波至危險(xiǎn)時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)；時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)；n對初次使用微波設(shè)備的人，

24、應(yīng)經(jīng)過必要對初次使用微波設(shè)備的人，應(yīng)經(jīng)過必要的訓(xùn)練和熟悉的過程，并要掌握一定的的訓(xùn)練和熟悉的過程，并要掌握一定的微波知識與安全操作規(guī)程。微波知識與安全操作規(guī)程。 2022-3-1736第六節(jié)第六節(jié) 冷凍升華干燥裝冷凍升華干燥裝置置（一）升華干燥器（一）升華干燥器（Freezing dryerFreezing dryer）原理）原理將含水物料先行凍結(jié)，然后使物料中的水分在高真空將含水物料先行凍結(jié)，然后使物料中的水分在高真空下不經(jīng)液相直接從固相轉(zhuǎn)化為水汽排出，稱升華干燥下不經(jīng)液相直接從固相轉(zhuǎn)化為水汽排出，稱升華干燥法，或稱冷凍干燥法。法，或稱冷凍干燥法。從理論上已知水有三相：液相、氣相和固相。根據(jù)

25、壓從理論上已知水有三相：液相、氣相和固相。根據(jù)壓力減小，沸點(diǎn)下降的原理，由圖中可見，當(dāng)壓力降低力減小，沸點(diǎn)下降的原理，由圖中可見，當(dāng)壓力降低到到4.58mm4.58mm汞柱（汞柱（610.5Pa610.5Pa）時(shí)，溫度在）時(shí)，溫度在0 0以下，物料以下，物料中的水分即可從冰不經(jīng)過液相而直接升華成水汽。中的水分即可從冰不經(jīng)過液相而直接升華成水汽。但這是對但這是對純水純水而言，如為一般食品，其中含有的水，而言，如為一般食品，其中含有的水，基本上是一種溶液，冰點(diǎn)較純水要低，因此升華的溫基本上是一種溶液，冰點(diǎn)較純水要低，因此升華的溫度在度在-5-20左右，相應(yīng)的壓力左右，相應(yīng)的壓力在在133.29Pa

26、左右。左右。 2022-3-1737水的三相圖水的三相圖12022-3-1738水的三相圖水的三相圖 22022-3-1739（二二） 升華干燥的特點(diǎn)及升華干燥的特點(diǎn)及其在食品工業(yè)中應(yīng)用其在食品工業(yè)中應(yīng)用 n1 1、升華干燥的特點(diǎn)、升華干燥的特點(diǎn)n（1 1） 由于在低溫下操作，能最大限度地保存由于在低溫下操作，能最大限度地保存食品的色、香、味，如蔬菜的天然色素保持不食品的色、香、味，如蔬菜的天然色素保持不變，各種芳香物質(zhì)的損失可減少到最低限度。變，各種芳香物質(zhì)的損失可減少到最低限度。n（2 2） 因低溫操作，對熱敏感性物質(zhì)特別適合，因低溫操作，對熱敏感性物質(zhì)特別適合，能保存食品中的各種營養(yǎng)成分

27、，對維生素能保存食品中的各種營養(yǎng)成分，對維生素C C能保能保存存9090以上。在真空和低溫下操作，微生物的以上。在真空和低溫下操作，微生物的生長和酶的作用受到抑制。生長和酶的作用受到抑制。n（3） 升華干制品重量輕、體積小、貯藏時(shí)占升華干制品重量輕、體積小、貯藏時(shí)占地面積少、運(yùn)輸方便。地面積少、運(yùn)輸方便。 2022-3-1740n （4） 復(fù)水快，食用方便。復(fù)水快，食用方便。因?yàn)楸桓稍镂锪虾械囊驗(yàn)楸桓稍镂锪虾械乃质窃诮Y(jié)冰狀態(tài)下直接蒸發(fā)，故在干燥過程中，水分是在結(jié)冰狀態(tài)下直接蒸發(fā)，故在干燥過程中，水汽不帶動(dòng)可溶性物質(zhì)移向物料表面，不會(huì)在物料水汽不帶動(dòng)可溶性物質(zhì)移向物料表面，不會(huì)在物料表面沉

28、積鹽類，物料表面不會(huì)形成硬質(zhì)薄皮。亦不表面沉積鹽類，物料表面不會(huì)形成硬質(zhì)薄皮。亦不存在因中心水分移向物料表面時(shí)對細(xì)胞或纖維產(chǎn)生存在因中心水分移向物料表面時(shí)對細(xì)胞或纖維產(chǎn)生的張力，不會(huì)使物料干燥后因收縮引起變形，故極的張力，不會(huì)使物料干燥后因收縮引起變形，故極易吸水恢復(fù)原狀。易吸水恢復(fù)原狀。 n（5 5） 因在真空下操作，氧氣極少，因此一些易氧因在真空下操作，氧氣極少，因此一些易氧化的物質(zhì)化的物質(zhì) （如油脂類）（如油脂類） 得到了保護(hù)。得到了保護(hù)。n（6 6） 冷凍升華干燥法，能排除冷凍升華干燥法，能排除95-9995-99以上的水以上的水分，產(chǎn)品能長期保存而不變質(zhì)。分，產(chǎn)品能長期保存而不變質(zhì)。

29、2022-3-1741 （三）（三） 升華干燥設(shè)備結(jié)構(gòu)升華干燥設(shè)備結(jié)構(gòu)n1 1、箱式升華干燥設(shè)備、箱式升華干燥設(shè)備 n冷凍干燥系統(tǒng)可分為冷凍干燥系統(tǒng)可分為制冷系統(tǒng)、真空系制冷系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、干燥系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、干燥系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等。n按結(jié)構(gòu)分別由冷凍升華干燥箱、冷凝器、按結(jié)構(gòu)分別由冷凍升華干燥箱、冷凝器、冷凍機(jī)、真空泵、各種閥門和控制元件冷凍機(jī)、真空泵、各種閥門和控制元件及儀表等組成。及儀表等組成。 2022-3-1742升華干燥設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖升華干燥設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖 2022-3-1743實(shí)驗(yàn)用小型升華干燥設(shè)備實(shí)驗(yàn)用小型升華干燥設(shè)備2022-3-1744箱式升華干燥設(shè)備

30、組成示意圖箱式升華干燥設(shè)備組成示意圖1-1-冷凍干燥箱冷凍干燥箱 2-2-冷凝器冷凝器 3-3-真空泵真空泵 4-4-制冷壓縮機(jī)制冷壓縮機(jī)5-5-水冷卻器水冷卻器6-6-熱交換器熱交換器 7-7-冷凍干燥箱冷凝器閥門冷凍干燥箱冷凝器閥門 8-8-冷凝器真空泵閥門冷凝器真空泵閥門 9-9-板溫指示板溫指示10-10-冷凝溫度指示冷凝溫度指示11-11-真空計(jì)真空計(jì) 12-12-冷凍干燥箱放氣閥門冷凍干燥箱放氣閥門 13-13-冷凝器放出口冷凝器放出口 14-14-真空泵放氣閥真空泵放氣閥 1515膨脹閥膨脹閥2022-3-1745升華干燥設(shè)備生產(chǎn)系統(tǒng)圖升華干燥設(shè)備生產(chǎn)系統(tǒng)圖 2022-3-174

31、61、2-制冷壓縮機(jī)制冷壓縮機(jī)3-低壓循環(huán)筒低壓循環(huán)筒4-氨泵氨泵5-急凍庫急凍庫6-冷藏庫冷藏庫7-干燥箱干燥箱 8-捕水器捕水器9-熱水泵熱水泵10、11 、12-羅茨泵羅茨泵13-水環(huán)泵水環(huán)泵14-干燥箱加熱筒干燥箱加熱筒15-捕水器化箱加熱桶捕水器化箱加熱桶16-冷卻塔冷卻塔17-冷卻水泵冷卻水泵2022-3-1747典型冷凍干燥工藝流程 2022-3-1748凍干工序操作操作要點(diǎn) n 首先要預(yù)凍、再抽真空首先要預(yù)凍、再抽真空降溫、降速過程降溫、降速過程 n物料內(nèi)部因含有大量水分，若先抽真空，使溶解在水中的物料內(nèi)部因含有大量水分，若先抽真空，使溶解在水中的氣體，因外界壓力降低很快溢出形

32、成氣泡跑掉，呈氣體，因外界壓力降低很快溢出形成氣泡跑掉，呈“沸騰沸騰”狀。狀。n水分蒸發(fā)成蒸汽而吸收自身熱量結(jié)成冰，冰再汽化則產(chǎn)品水分蒸發(fā)成蒸汽而吸收自身熱量結(jié)成冰，冰再汽化則產(chǎn)品發(fā)泡氣鼓，內(nèi)部有較多氣孔。發(fā)泡氣鼓，內(nèi)部有較多氣孔。n一般一般預(yù)凍到預(yù)凍到- -30左右，不同的物料其共熔點(diǎn)也不同，它是左右，不同的物料其共熔點(diǎn)也不同，它是凍結(jié)成固體的溫度，凍結(jié)成固體的溫度，要求預(yù)凍溫度低于共熔點(diǎn)要求預(yù)凍溫度低于共熔點(diǎn)5左右左右。n若溫度達(dá)不到要求，則凍結(jié)不徹底，其缺點(diǎn)如上所述。若溫度達(dá)不到要求，則凍結(jié)不徹底，其缺點(diǎn)如上所述。n預(yù)凍時(shí)間約預(yù)凍時(shí)間約2h左右左右，因每塊擱板溫度有異，需給予充分時(shí)，因每

33、塊擱板溫度有異，需給予充分時(shí)間，從低于共熔點(diǎn)溫度算起。間，從低于共熔點(diǎn)溫度算起。n預(yù)凍速度控制在預(yù)凍速度控制在1-4/min/min，過高過低對產(chǎn)品不利，過高過低對產(chǎn)品不利 。2022-3-1749 升華過程等溫、恒速過程 n冰直接汽化也需要吸收熱量，此時(shí)開始給予加熱，保持溫冰直接汽化也需要吸收熱量，此時(shí)開始給予加熱，保持溫度在接近而又低于共熔點(diǎn)溫度度在接近而又低于共熔點(diǎn)溫度。n若不給予熱量，物料本身溫度下降，則干燥速度下降，延若不給予熱量，物料本身溫度下降，則干燥速度下降，延長時(shí)間，產(chǎn)品水分不合格。若加熱太多或過量，則物料本長時(shí)間，產(chǎn)品水分不合格。若加熱太多或過量，則物料本身溫度上升，超過共

34、熔點(diǎn)，局部熔化，體積縮小、起泡。身溫度上升，超過共熔點(diǎn)，局部熔化，體積縮小、起泡。n1g1g冰在冰在13.33Pa13.33Pa時(shí)產(chǎn)生時(shí)產(chǎn)生9500L9500L水汽水汽，體積大，用普通機(jī)械泵，體積大，用普通機(jī)械泵來排除是不可能的。來排除是不可能的。n用蒸汽噴射泵需高壓蒸汽和多級串聯(lián)，對中小企業(yè)不合算，用蒸汽噴射泵需高壓蒸汽和多級串聯(lián)，對中小企業(yè)不合算，故采用冷凝器。故采用冷凝器。用其冷卻的表面來凝結(jié)水蒸汽成冰霜，保用其冷卻的表面來凝結(jié)水蒸汽成冰霜，保持在持在4040或更低，冷凝器中蒸汽壓降低在某或更低，冷凝器中蒸汽壓降低在某水平上，干水平上，干燥箱內(nèi)蒸汽壓高，形成壓差，故大量水汽不斷進(jìn)入冷凝器。燥箱內(nèi)蒸汽壓高，形成壓差，故大量水汽不斷進(jìn)入冷凝器。2022-3-1750 加熱，剩余水分蒸發(fā)階段 升溫、降速過程n凍結(jié)水分已全蒸發(fā)，產(chǎn)品已