干燥機(jī)械與設(shè)備課件

1、第九章-干燥機(jī)械與設(shè)備2022/7/31第九章干燥機(jī)械與設(shè)備 第一節(jié) 概述 食品干燥過(guò)程是傳熱傳質(zhì)同時(shí)進(jìn)行的過(guò)程，通常為熱干燥過(guò)程，水分從食品中脫去時(shí)往往會(huì)發(fā)生物理狀態(tài)變化，水分由液或固態(tài)變成氣態(tài)而發(fā)生相變，以氣態(tài)形式脫除。便于物料的貯藏和運(yùn)輸，擴(kuò)大供應(yīng)范圍；滿足食品含水率的要求，達(dá)到安全貯藏的目的；抑制貯藏中的生化反應(yīng)，保證產(chǎn)品質(zhì)量；經(jīng)干燥和其它工藝處理，制成風(fēng)味和形狀各異的產(chǎn)品。干燥的目的：干燥的概念：第九章干燥機(jī)械與設(shè)備 第一節(jié) 概述1、自然干燥2、人工干燥：對(duì)流干燥、傳導(dǎo)干燥、輻射干燥、冷凍升華干燥干燥的方法：對(duì)流干燥（熱風(fēng)干燥）：空氣干燥法，此法直接以高溫的空氣作熱源，即對(duì)流傳熱，將

2、熱量傳給物料，使水分汽化同時(shí)被空氣帶走。傳導(dǎo)干燥（接觸干燥）：此法是間接靠間壁的導(dǎo)熱，將熱量傳給與間壁接觸的物料。熱源可為水蒸氣、熱水、燃?xì)?、熱空氣等。輻射干燥（?nèi)部干燥）：此法是利用紅外線、遠(yuǎn)紅外線、微波或介電等能源將熱量產(chǎn)給物料。第九章干燥機(jī)械與設(shè)備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(yú)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(yú)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(xué)性質(zhì)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

3、括晶體、膠體和生物組織體。干燥食品的分類：第九章干燥機(jī)械與設(shè)備水分在氣相傳遞的推動(dòng)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(jìn)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(dòng)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(zhuǎn)移。 對(duì)于任一種干燥方法，上述兩梯度均存在于物料內(nèi)部。 干燥的推動(dòng)力：第九章干燥機(jī)械與設(shè)備第九章干燥機(jī)械與設(shè)備干燥通常是產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中最后一道工序，因此與產(chǎn)品質(zhì)量，最終產(chǎn)品有著重要關(guān)系。如果干燥過(guò)程控制不好，會(huì)使產(chǎn)品變質(zhì)而受到損失。食品多為熱敏性物料，在干燥過(guò)程中如果控制不好導(dǎo)致變質(zhì)，破

4、壞其色、香、味，影響產(chǎn)品質(zhì)量。干燥方法和干燥設(shè)備的選擇，應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的特點(diǎn)、產(chǎn)量、經(jīng)濟(jì)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。第九章干燥機(jī)械與設(shè)備 第二節(jié) 噴霧干燥設(shè)備將液狀物料通過(guò)霧化器形成噴霧狀態(tài)，霧滴在沉降過(guò)程中，水分被熱空氣氣流蒸發(fā)而進(jìn)行脫水干燥的過(guò)程。 通過(guò)機(jī)械力的作用，使料液通過(guò)霧化器而霧化成霧滴，其直徑一般為10-100m，從而大大增加了表面積，一旦這些霧滴與從干燥塔頂部導(dǎo)入的熱空氣氣流接觸，在瞬間進(jìn)行強(qiáng)烈的熱交換和質(zhì)交換，使其中絕大多數(shù)水分迅速蒸發(fā)并被干燥介質(zhì)帶走而除去，經(jīng)1030s干燥便得到符合要求的產(chǎn)品。2、噴霧干燥的基本原理1、噴霧干燥定義第九章干燥機(jī)械與設(shè)

5、備3、噴霧干燥的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：干燥速度快產(chǎn)品質(zhì)量好工藝簡(jiǎn)單、控制方便生產(chǎn)率高營(yíng)養(yǎng)損失少產(chǎn)品純度高缺點(diǎn)：能耗大、熱效率不高設(shè)備較復(fù)雜、占地面積大、一次性投資大因廢氣濕含量較高，為降低水分含量，需耗用較多的空氣量。增加了鼓風(fēng)機(jī)電能消耗與粉塵回收裝置的負(fù)擔(dān)。干燥室易于粘附產(chǎn)品微粒，清洗困難，清洗量大將料液霧化成細(xì)小微粒，以及從廢氣回收夾帶的粉粒產(chǎn)品所需的機(jī)構(gòu)復(fù)雜。第九章干燥機(jī)械與設(shè)備食品在干燥過(guò)程中，凡與產(chǎn)品性接觸的部位，必須便于清洗滅菌；應(yīng)采取措施防止焦粉，防止熱空氣產(chǎn)生渦流與逆流，滿足工藝要求；產(chǎn)品中雜質(zhì)的增加應(yīng)特別注意，保證熱風(fēng)清潔。由于空氣過(guò)濾器效果不好，風(fēng)管及加熱器中心中的鐵銹以及保溫層中材料

6、的泄漏所造成的；為了便于檢查生產(chǎn)運(yùn)行情況，應(yīng)配置溫度、壓力指示記錄儀、燈孔等；4、噴霧干燥對(duì)設(shè)備的要求第九章干燥機(jī)械與設(shè)備具有高回收率的粉塵回收裝置；為了提高產(chǎn)品的溶解性、速溶性，干燥的產(chǎn)品應(yīng)迅速?gòu)母稍锸胰〕隼鋮s（連續(xù)出粉）；干燥室內(nèi)溫度及排風(fēng)溫度不許超過(guò)100，它不僅是保證質(zhì)量，而且是安全問(wèn)題（因?yàn)闅怏w中粉濃度達(dá)到一定值，溫度大于160，若遇閃火，爆炸）；提高干燥室的熱效率，必須使噴霧時(shí)濃料液滴和熱空氣均勻接觸，其次，加熱器、干燥室、風(fēng)管等應(yīng)予以保溫；對(duì)于粘性物料應(yīng)盡量減少粘壁現(xiàn)象。第九章干燥機(jī)械與設(shè)備5、噴霧干燥適宜干燥的物料第九章干燥機(jī)械與設(shè)備第九章干燥機(jī)械與設(shè)備(1)按霧化方法分類 壓

7、力式噴霧干燥器離心式噴霧干燥器 氣流式噴霧干燥器 噴霧干燥的分類第九章干燥機(jī)械與設(shè)備第九章干燥機(jī)械與設(shè)備1.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(lái)源一般使用高壓泵。其過(guò)程是將濃縮過(guò)的物料通過(guò)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(shí)間內(nèi)即被干燥成為球狀顆粒的干燥操作。壓力噴霧器的特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作時(shí)無(wú)噪音；改變噴嘴內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，容易得到所需的噴矩形狀；生產(chǎn)量大時(shí)，可采用多噴嘴噴霧；制造成本低；操作簡(jiǎn)單，更換檢修方便。缺點(diǎn)：生產(chǎn)中，流量難調(diào)節(jié)；噴嘴孔徑小于1mm時(shí)，易堵塞；不適

8、宜于黏度高的物料。第九章干燥機(jī)械與設(shè)備2.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(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的圓盤(pán)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(xì)絲或液滴。被甩出的料液，受到因圓盤(pán)高速轉(zhuǎn)動(dòng)而帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)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(diǎn)：調(diào)整轉(zhuǎn)速，可以調(diào)整霧化料液的粒徑；物料黏度的適應(yīng)性比壓力噴霧干燥廣，即可以處理黏度低的料液，對(duì)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(zhì)輕強(qiáng)度高的性能，對(duì)材質(zhì)的要求高。第九章干燥機(jī)械與設(shè)備 并流、逆流和混合型三種(2)按物料與干燥介質(zhì)接觸方法分類 在噴霧干燥室內(nèi)，液滴與熱風(fēng)呈同方向流動(dòng).常用的基本形

9、式： 垂直下降并流 、垂直上升并流行型、水平并流型1.并流式噴霧干燥器第九章干燥機(jī)械與設(shè)備垂直下降并流 特點(diǎn)是塔壁粘粉比較少。垂直上升并流行型 要求干燥塔截面風(fēng)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(xì)粉干燥時(shí)間短，粗粒干燥時(shí)間長(zhǎng)，產(chǎn)品具有均勻干燥的特點(diǎn)。但動(dòng)力消耗大。第九章干燥機(jī)械與設(shè)備在并流系統(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(shí)空氣的溫度也隨著降低，因此，從液滴到干燥成品的整個(gè)過(guò)程中，物料的溫度不高，這對(duì)于熱性物料的干燥是特別有利的。這時(shí)，由于蒸發(fā)速度快，液滴膨脹甚至破裂，因此并流操作時(shí)所得產(chǎn)品常為非球形的

10、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。水平并流型 熱風(fēng)在干燥室內(nèi)呈螺旋狀運(yùn)動(dòng)，以便與液滴均勻混合，并能延長(zhǎng)干燥時(shí)間。液滴水平噴出（壓力噴霧）。缺點(diǎn)是處理量增加時(shí)，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(shí)存在問(wèn)題不小。漸漸被淘汰 。第九章干燥機(jī)械與設(shè)備2.逆流式噴霧干燥器在噴霧干燥器內(nèi)，熱風(fēng)與液滴呈反方向流動(dòng)。特點(diǎn)：高溫?zé)犸L(fēng)進(jìn)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(dá)到較低的程度，物料在干燥器內(nèi)懸浮時(shí)間長(zhǎng).適于含水量高的物料干燥.設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)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

11、力噴霧。第九章干燥機(jī)械與設(shè)備3.混合型噴霧干燥器 氣流從上向下（有一個(gè)方向），霧滴有兩個(gè)方向（從下向上，從上向下）。 特點(diǎn)：氣流與產(chǎn)品較充分接觸，并起騷動(dòng)，脫水效率較高，耗熱量較少。但產(chǎn)品有時(shí)與濕的熱空氣流接觸，故干燥不均勻。第九章干燥機(jī)械與設(shè)備特點(diǎn)：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(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適用于廢氣中濕含量較高，無(wú)毒無(wú)臭氣體。缺點(diǎn)：載熱體消耗量大。簡(jiǎn)述流程：壓力噴霧，離心噴霧，氣流噴霧都可以按照開(kāi)放式系統(tǒng)設(shè)計(jì)。(3)按生產(chǎn)流程分類 1.開(kāi)放式噴霧干燥系統(tǒng)第九章干燥機(jī)械與設(shè)備2.封閉循環(huán)是噴霧干燥系統(tǒng)第九章干燥機(jī)械與設(shè)備特點(diǎn)：載熱體在系統(tǒng)中組成一個(gè)封閉的循環(huán)回路，有利于節(jié)

12、約載體熱?；厥沼袡C(jī)溶劑，防止污染大氣，載熱體大多使用惰性氣體（如N2,CO2等）。流程：從干燥塔排除的廢氣，經(jīng)旋風(fēng)除塵器除去微細(xì)粒子，然后進(jìn)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(lái)，除濕后的尾氣經(jīng)鼓風(fēng)機(jī)升壓，進(jìn)入一個(gè)間接式加熱器后又變?yōu)闊犸L(fēng)，如此往復(fù)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。粉料與空氣混合爆炸等。第九章干燥機(jī)械與設(shè)備3.自惰循環(huán)是噴霧干燥系統(tǒng)第九章干燥機(jī)械與設(shè)備自惰就是指系統(tǒng)中有一個(gè)自制惰性氣體的裝置。在這個(gè)裝置中，引入空氣和可燃性氣體進(jìn)行燃燒，將空氣中的氧氣燒掉，剩下氮?dú)夂投趸甲鳛楦稍锝橘|(zhì)。為使系統(tǒng)中氣體壓力平衡，在鼓風(fēng)機(jī)出口處安裝

13、一個(gè)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(xiǎn)，通過(guò)燃燒消除掉臭氣和產(chǎn)品粉末。第九章干燥機(jī)械與設(shè)備4.半封閉循環(huán)是噴霧干燥統(tǒng)系統(tǒng)中有一燃燒器。半封閉在于干燥介質(zhì)燃燒去臭氣后一部分排入大氣，另一部分燃燒后循環(huán)使用 .第九章干燥機(jī)械與設(shè)備噴霧干燥器及系統(tǒng)組成：干燥室、供料設(shè)備、霧化器、介質(zhì)處理設(shè)備、產(chǎn)品收集方式及廢氣處理裝置。第九章干燥機(jī)械與設(shè)備（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(fēng)進(jìn)入和進(jìn)料方式不同，其結(jié)構(gòu)型式也很多。干燥室所用材料不同，可分為金屬結(jié)構(gòu)的、鋼筋水泥結(jié)構(gòu)的及有襯里（瓷磚）結(jié)構(gòu)的。目前普遍用金屬結(jié)構(gòu)。干

14、燥室是噴霧干燥的工作空間，霧化后的液滴在干燥室內(nèi)與干燥介質(zhì)相互接觸進(jìn)行傳熱傳質(zhì)而達(dá)到干制品的水分要求，其內(nèi)部裝有霧化器、熱風(fēng)分配器及出料裝置等。第九章干燥機(jī)械與設(shè)備1、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(chǎng)合，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(zhì)石棉磚、蛭石、泡沫塑料等。第九章干燥機(jī)械與設(shè)備2、塔室干燥室（干燥塔）新設(shè)計(jì)的噴霧干燥設(shè)備，幾乎都采用塔式結(jié)構(gòu)。適用于離心噴霧，壓力噴霧和氣流噴霧塔的結(jié)構(gòu)。其骨架用型鋼，內(nèi)壁視處理物料可用薄不銹鋼板或普

15、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(fèi)用高。塔底結(jié)構(gòu)有錐形底、平底、斜底，但在食品工業(yè)中多為錐形底。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、由塔的圓錐體下部切線方向進(jìn)入冷空氣掃過(guò)塔壁。2、設(shè)冷卻用夾套 3、沿塔內(nèi)壁裝有旋轉(zhuǎn)空氣清掃器，通冷空氣冷卻。第九章干燥機(jī)械與設(shè)備壓力式霧化器 利用高壓泵，使料液獲得很高的壓力(720MPa)，從直徑為0.51.5mm的噴嘴中噴出，由于壓力大，噴嘴小，料液瞬時(shí)霧化成直徑很微小的霧滴。料液的分散度取決于噴嘴的結(jié)構(gòu)、料液的流出速度和壓力、料液的物理性質(zhì)(表面張

16、力、粘度、密度等)。（二）噴霧器 霧化器也稱噴霧器是噴霧干燥的關(guān)鍵設(shè)備，直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量，其作用是將料液霧化分散成微細(xì)液滴。常見(jiàn)的霧化器形式有：壓力式、離心式和氣流式 壓力式霧化器必須具有使流體產(chǎn)生湍流的結(jié)構(gòu)，壓力式霧化器結(jié)構(gòu)不同有多種形式，常見(jiàn)的有M型、S型等。第九章干燥機(jī)械與設(shè)備b)離心式霧化器 借助高速轉(zhuǎn)盤(pán)產(chǎn)生離心力，將料液高速甩出成薄膜、細(xì)絲，并受到腔體空氣的摩擦和撕裂作用而霧化，噴霧的均勻性隨著圓盤(pán)轉(zhuǎn)速的增加而提高。 利用料液在噴嘴出口處與高速運(yùn)動(dòng)(一般為200300ms)的蒸汽或壓縮空氣相遇，由于料液速度小，而氣流速度大，兩者存在相當(dāng)高的相對(duì)速度，液膜被拉成絲狀，然后分裂成細(xì)小

17、的霧滴，霧滴大小取決于相對(duì)速度和料液的粘度，相對(duì)速度越高，粘度越小，霧滴越細(xì)；料液的分散度取決于氣體的噴射速度，料液和氣體的物理性質(zhì)，霧化器的幾何尺寸以及氣流量之比。c)氣流式霧化器第九章干燥機(jī)械與設(shè)備第九章干燥機(jī)械與設(shè)備第九章干燥機(jī)械與設(shè)備a)空氣過(guò)濾器（三）介質(zhì)處理設(shè)備 介質(zhì)處理設(shè)備的作用是保證介質(zhì)符合工藝要求，滿足干燥塔內(nèi)氣流分布要求。主要包括空氣過(guò)濾器、空氣加熱器、空氣分配器等。 通過(guò)除塵實(shí)現(xiàn)除菌目的，保證介質(zhì)衛(wèi)生。b)空氣加熱器c)空氣分配器 通過(guò)加熱使介質(zhì)符合工藝要求，一般采用間接式加熱。 引導(dǎo)介質(zhì)在干燥塔內(nèi)均勻分布，常見(jiàn)形式有直線氣流空氣分配器和旋轉(zhuǎn)氣流空氣分配器。第九章干燥機(jī)械

18、與設(shè)備產(chǎn)品收集方式： 及時(shí)進(jìn)行介質(zhì)與產(chǎn)品顆粒的氣固分離，其方式有塔內(nèi)分離和塔外分離兩類。廢氣處理設(shè)備與回收利用 回收產(chǎn)品及保證排放于大氣的廢氣符合環(huán)保要求。噴霧干燥處理方式有開(kāi)放式、封閉式和半封閉式三種。第九章干燥機(jī)械與設(shè)備 （一）概念流化：“流化”是指固體顆粒被流體吹起呈懸浮狀態(tài)，粒子可以相互分離，作上下、左右、前后運(yùn)動(dòng)，這種狀態(tài)我們稱作“流化”，或流態(tài)化，流動(dòng)化或沸騰狀態(tài)（即沸騰）。沸騰干燥：是指干燥介質(zhì)使固體顆粒在沸騰狀態(tài)下進(jìn)行干燥的過(guò)程。 第三節(jié) 沸騰干燥設(shè)備（流化床）第九章干燥機(jī)械與設(shè)備（二）流化原理流化三種情況：(1)固定床 當(dāng)流體(熱空氣)速度較低時(shí)，在床層中固體顆粒雖與流體相接

19、觸，但固體顆粒的相對(duì)位置不發(fā)生變化，這時(shí)固體顆粒的狀態(tài)稱為固定床。(2)流化床 當(dāng)固定床階段的流體速度逐漸增加，固體顆粒就會(huì)產(chǎn)生相互間的位置移動(dòng)，若再增加流體速度，而床層的壓力損失保持不變，固體顆粒在床層中就會(huì)產(chǎn)生不規(guī)則的運(yùn)動(dòng)，這時(shí)床層狀態(tài)就處于流態(tài)化，即為流化床。(3)氣流輸送隨著流體速度的增加，固體顆粒運(yùn)動(dòng)則更為劇烈，當(dāng)流體流速超出固體顆粒的沉降速度時(shí)，固體顆粒就不能繼續(xù)停留在容器內(nèi)，而被氣流帶出容器，床層內(nèi)的固體顆粒密度降低，因此這時(shí)也稱為稀相流化床。 第九章干燥機(jī)械與設(shè)備（三）適用范圍沸騰干燥一般適用于30微米6毫米顆粒狀物料，或結(jié)團(tuán)現(xiàn)象不嚴(yán)重的場(chǎng)合。對(duì)溶液或懸浮液的液體物料的干燥和造

20、粒也很合適。尤其對(duì)含水要求很低的產(chǎn)品特別合適。第九章干燥機(jī)械與設(shè)備（1）物料與熱風(fēng)的接觸面積大，體積傳熱系數(shù)較高，一般在8.3625.08 MJ/（m2 ）。（）干燥速率大，物料在設(shè)備內(nèi)停留時(shí)間短，適宜于熱敏性物料的干燥。（）物料受熱時(shí)間的調(diào)節(jié)范圍大，可使產(chǎn)品的終水分達(dá)較低程度。（）所用設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定，操作維修方便。（5） 密封性好，機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)部分不與物料直接接觸，對(duì)衛(wèi)生指標(biāo)要求高的食品干燥十分有利。（6） 對(duì)被干燥物料的顆粒有一定的限制。（7） 對(duì)易結(jié)塊物料因容易產(chǎn)生與設(shè)備壁間粘結(jié)而不適用。（8） 單層流化床難以保證物料干燥均勻。 （四）流化床干燥的特點(diǎn) 第九章干燥機(jī)械與設(shè)備

21、（五）流化床干燥器的分類 按被干燥的物料分類：粒狀物料；膏狀物料；懸浮液和溶液等具有流動(dòng)性的物料。按操作情況分類：間歇式；連續(xù)式。按設(shè)備結(jié)構(gòu)形式分類：?jiǎn)螌恿骰哺稍锲?；多層流化床干燥器；臥式多室流化床干燥器；噴動(dòng)干燥器；脈沖流化床干燥器；振動(dòng)流化床干燥器；惰性粒子流化床干燥室；錐形流化床干燥器。 第九章干燥機(jī)械與設(shè)備（六）沸騰干燥設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)由進(jìn)料機(jī)構(gòu)、氣流分布板、床體、介質(zhì)處理系統(tǒng)、廢氣處理系統(tǒng)。進(jìn)料機(jī)構(gòu)作用是保證物料流量連續(xù)穩(wěn)定且在氣流分布板上均勻分布。氣流分布板是干燥器床體的重要組成部分，其作用是支撐物料，均勻分配氣流，創(chuàng)造良好的流化條件。介質(zhì)處理系統(tǒng)與噴霧干燥系統(tǒng)相似，僅在空

22、氣分布器方面有所不同。廢氣處理系統(tǒng)與噴霧干燥系統(tǒng)相同。第九章干燥機(jī)械與設(shè)備（一）單層圓筒型流化床干燥機(jī)結(jié)構(gòu)如圖9.8所示。工作過(guò)程氣流分布板氣流預(yù)分布器特點(diǎn)圖9. 8單層圓筒流化床干燥器幾種流化床干燥機(jī)的形式 第九章干燥機(jī)械與設(shè)備濕物料由膠帶輸送機(jī)送到加料斗，再經(jīng)拋料機(jī)送入干燥機(jī)內(nèi)?？諝饨?jīng)過(guò)濾器由鼓風(fēng)機(jī)送入空氣加熱器加熱，熱空氣進(jìn)入流化床底后由分布板控制流向，對(duì)濕物料進(jìn)行干燥。物料在分布板上方形成流化床。干燥后的物料經(jīng)溢流口由卸料管排出，夾帶細(xì)粉的空氣經(jīng)旋風(fēng)分離器分離后由抽風(fēng)機(jī)排出。工作過(guò)程第九章干燥機(jī)械與設(shè)備是流化床干燥機(jī)的主要部件之一。作用是支持物料，均勻分配氣體，以創(chuàng)造良好的流化條件。多

23、采用金屬或陶瓷材料制作。各種氣流分布板如圖9.8所示。氣體分布板第九章干燥機(jī)械與設(shè)備圖9.10為兩種結(jié)構(gòu)形式的氣流預(yù)分布器。作用：使氣流能夠較為均勻地到達(dá)分布板，并使得可在較低阻力下達(dá)到均勻布?xì)狻Ｓ行┰O(shè)備，為使氣流分布均勻，還直接將整個(gè)床體分隔成若干個(gè)室。氣流預(yù)分布器第九章干燥機(jī)械與設(shè)備優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：(1)由于顆粒在床中與氣流高度混合，自由度很大，為了限制顆粒過(guò)早從出料口出去，保證物料干燥均勻，必須有較高的流化床層才能使顆粒在床內(nèi)停留足夠的時(shí)間，從而造成氣流壓降增大。(2)由于濕物料與已干物料處于同一干燥室內(nèi)，因此，從排料口出來(lái)的物料較難保證水分含量均一。單層流化床干燥機(jī)操作方便，在食

24、品工業(yè)上應(yīng)用廣泛，適用于床層顆粒靜止高度低(300400mm)、容易干燥、處理量較大且對(duì)最終含水量要求不高的產(chǎn)品。特點(diǎn)第九章干燥機(jī)械與設(shè)備（二）多層流化床干燥機(jī)適用于要求干燥較均勻或干燥時(shí)間較長(zhǎng)的產(chǎn)品。干燥機(jī)整體為塔形結(jié)構(gòu)，內(nèi)設(shè)多層孔板，通常物料由干燥塔上部的一層加入，物料通過(guò)適當(dāng)方式自上而下轉(zhuǎn)移，干燥物料最后從底層或塔底排出。因此，濕物料與加熱空氣在流化床干燥機(jī)內(nèi)總體呈逆流向。物料從上一層進(jìn)入下一層的方法有多種，如圖9.11所示。根據(jù)物料在層間轉(zhuǎn)移方式可分為溢流式和穿流式(即直流式)兩種形式。第九章干燥機(jī)械與設(shè)備圖9.12(1)所示為溢流式多層流化床干燥機(jī)。濕物料顆粒由第一層加入，經(jīng)初步干燥

25、后由溢流管進(jìn)入下一層，最后從最底層出料。由于顆粒在層與層之間沒(méi)有混合，僅在每一層內(nèi)流化時(shí)互相混合，且停留時(shí)間較長(zhǎng)，所以產(chǎn)品能達(dá)到很低的含水量且較為均勻，熱量利用率也顯著提高。溢流式多層流化床干燥機(jī)第九章干燥機(jī)械與設(shè)備穿流板式流化床干燥機(jī)如圖9.12(2)所示。干燥時(shí)，物料直接從篩板孔自上而下分散流動(dòng)，氣體則通過(guò)篩孔自下而上流動(dòng)，在每塊板上形成流化床。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)能力強(qiáng)，但控制操作要求較高。適用物料顆粒的直徑一般在0.85mm。為使物料能通過(guò)篩板孔流下，篩板孔徑應(yīng)為物料粒徑的530倍，篩板開(kāi)孔率3040。物料的流動(dòng)主要依靠自重作用，氣流還能阻止其下落速度過(guò)快，故所需氣流速度較低，大多數(shù)情況下，

26、氣體的空塔氣速與流化速度之比為1.22。第九章干燥機(jī)械與設(shè)備第九章干燥機(jī)械與設(shè)備（三）臥式多室流化床干燥機(jī)目的：降低壓強(qiáng)降，保證產(chǎn)品均勻干燥，降低床層高度。如圖9.13所示。橫截面為長(zhǎng)方形，用垂直擋板分隔成多室，擋板下端與多孔板之間留有間隙，使物料能從一室進(jìn)入另一室。物料由第一室進(jìn)入，從最后一室排出，在每一室與熱空氣接觸，氣、固兩相總體上呈錯(cuò)流流動(dòng)。不同小室中的熱空氣流量可以分別控制，其中前段物料濕度大，可以通入較多熱空氣，而最后一室，必要時(shí)可通入冷空氣對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行冷卻。第九章干燥機(jī)械與設(shè)備特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、容易操作、干燥速度快。適用于各種難以干燥的顆粒狀、片狀和熱敏性物料。但熱效率較低

27、，對(duì)于多品種小產(chǎn)量物料的適應(yīng)性較差。應(yīng)用：這種形式的干燥機(jī)被用于干燥砂糖、干酪素、葡萄糖酸鈣及固體飲料等。特點(diǎn)與應(yīng)用第九章干燥機(jī)械與設(shè)備主體是稱為滾筒的中空金屬圓筒。分類：?jiǎn)螡L筒雙滾筒式；兩者均有常壓和真空式。常壓?jiǎn)螡L筒和雙滾筒干燥機(jī)：圓筒隨水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)，其內(nèi)部可由蒸汽、熱水或其它載熱體加熱，圓筒壁即為傳熱面。物料的加入方式有浸沒(méi)式和噴灑式。浸沒(méi)式加料時(shí)，料液可能會(huì)因熱滾筒長(zhǎng)時(shí)間浸沒(méi)而過(guò)熱，為避免這一缺點(diǎn)，可采用灑濺式。真空滾筒干燥機(jī) 第四節(jié) 滾筒干燥機(jī)概念：是一種接觸式內(nèi)加熱傳導(dǎo)型的干燥機(jī)械，在干燥過(guò)程中，熱量由滾筒的內(nèi)壁傳到其外壁，穿過(guò)附在滾筒外的物料，把物料上的水分蒸發(fā)，是一種連續(xù)式干燥的

28、生產(chǎn)機(jī)械。第九章干燥機(jī)械與設(shè)備滾筒干燥機(jī)的工作原理：需要干燥處理的料液由高位槽流人滾筒干燥器的受料槽內(nèi)，由布膜裝置使物料薄薄地(膜狀)附在滾筒表面，滾筒內(nèi)通有供熱介質(zhì)，食品工業(yè)多采用蒸汽，壓力一般在0.26MPa，溫度在 120150之間，物料在滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)中由簡(jiǎn)壁傳熱使其濕分汽化，滾簡(jiǎn)在一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)周期中完成布膜、汽化、脫水等過(guò)程，干燥后的物料由刮刀刮下，經(jīng)螺旋輸送至成品貯存槽，最后進(jìn)行粉碎或直接包裝。在傳熱中蒸發(fā)出的水分，視其性質(zhì)可通過(guò)密閉罩，引入到相應(yīng)的處理裝置內(nèi)進(jìn)行捕集粉塵或排放。滾筒干燥機(jī)的分類：按滾筒的數(shù)量分為：?jiǎn)螡L筒、雙滾筒和多滾筒干燥機(jī)；按操作壓力分為：常壓式和真空式兩種；按布膜形式分

29、為：頂部進(jìn)料式、浸液式、噴濺式滾筒干燥機(jī)。第九章干燥機(jī)械與設(shè)備滾筒干燥特點(diǎn)1. 熱效率高因主要傳熱方式為熱傳導(dǎo)，傳熱方向在整個(gè)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(dá)80%-90%。2. 干燥速率大筒壁上濕料膜的傳熱和傳質(zhì)過(guò)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(zhì)量穩(wěn)定缺點(diǎn)：滾筒表面濕度較高，對(duì)一些物料會(huì)因過(guò)熱有損風(fēng)味或呈現(xiàn)不正常的顏色。第九章干燥機(jī)械與設(shè)備單滾筒干燥機(jī)采用浸沒(méi)式加料方式，滾筒部分浸沒(méi)在稠厚的懸浮液物料中，因滾筒的緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)使物料成薄膜狀附著于滾筒的外表面而進(jìn)行干燥。當(dāng)滾筒回轉(zhuǎn)3/47/8轉(zhuǎn)時(shí)，物料已干燥到預(yù)期的程度，即被

30、刮刀刮下，由螺旋輸送器送走。滾筒的轉(zhuǎn)速因物料性質(zhì)及轉(zhuǎn)筒的大小而異，一般為28r/min。滾筒上的薄膜厚度為0.11.0mm。干燥產(chǎn)生的水汽被殼內(nèi)流過(guò)滾筒面的空氣帶走，流動(dòng)方向與滾筒的旋轉(zhuǎn)方向相反。第九章干燥機(jī)械與設(shè)備雙滾筒干燥機(jī) 采用的是由上面加入濕物料的方法，干物料層的厚度可用調(diào)節(jié)兩滾筒間隙的方法來(lái)控制。第九章干燥機(jī)械與設(shè)備將滾筒密閉在真空室內(nèi)，便可成為如圖9.33所示的真空滾筒干燥機(jī)。由于干燥過(guò)程在真空下進(jìn)行，真空滾筒干燥機(jī)的進(jìn)料、卸料刮刀等的調(diào)節(jié)必須在真空干燥室外部來(lái)操縱，所以這類干燥機(jī)通常成本較高，一般只用來(lái)干燥極為熱敏的物料。真空滾筒干燥機(jī)第九章干燥機(jī)械與設(shè)備冷凍干燥，也叫升華干燥，

31、就是將待干燥的濕物料在較低溫度下凍結(jié)成固態(tài)后，在高真空度的環(huán)境下，將已凍結(jié)了的物料中的水分，不經(jīng)過(guò)冰的融化而直接從固態(tài)升華為氣態(tài)，從而達(dá)到干燥的目的。冷凍干燥的基本原理 水的相圖 第五節(jié) 冷凍干燥機(jī)第九章干燥機(jī)械與設(shè)備食品冷凍干燥的三個(gè)階段：1. 預(yù)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(shí)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(jié)的毛細(xì)管壁和極性基團(tuán)上吸附的部分水分，通過(guò)更高的真空度完成此階段，結(jié)束后，產(chǎn)品含水量在0.5%-4%之間。第九章干燥機(jī)械與設(shè)備冷凍干燥特點(diǎn)（1）

32、最大限度地保存食品的色香味；對(duì)熱敏性物質(zhì)特別適合，能保存食品中的Vc等營(yíng)養(yǎng)成分；（2） 在真空和低溫下操作，微生物的生長(zhǎng)和酶的作用受到抑制；可除去95%-99%以上的水分，產(chǎn)品能長(zhǎng)期保存而不變質(zhì)；（3） 脫水徹底，干制品重量輕，體積小，占地面積小，運(yùn)輸方便；（4） 復(fù)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(hù)；（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(hù)作用的包裝材料和包裝形式；（7）投資費(fèi)用和操作費(fèi)用大，產(chǎn)品成本高。第九章干燥機(jī)械與設(shè)備冷凍干燥在食品工業(yè)中的應(yīng)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(yuǎn)洋食

33、品、宇航食品、登山食品等領(lǐng)域有非常好的應(yīng)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(yuǎn)洋、宇航、軍隊(duì)等行業(yè)所需食品。第九章干燥機(jī)械與設(shè)備冷凍干燥設(shè)備的系統(tǒng)構(gòu)成各種型式的冷凍干燥裝置系統(tǒng)均由預(yù)凍、供熱、蒸汽和不凝結(jié)氣體排除系統(tǒng)及干燥室等部分構(gòu)成，如圖9.38所示。這些系統(tǒng)一般以冷凍干燥室為核心聯(lián)系在一起，有些部分直接裝在冷凍干燥室內(nèi)，如供熱的加熱板、供冷的制冷板和水汽凝結(jié)器等。預(yù)凍過(guò)程可以獨(dú)立于冷凍干燥機(jī)完成，此

34、時(shí)冷凍干燥箱內(nèi)不設(shè)冷凍板。（一）預(yù)冷凍系統(tǒng)（二）供熱系統(tǒng)（三）水蒸氣冷凝器（冷阱）第九章干燥機(jī)械與設(shè)備第九章干燥機(jī)械與設(shè)備（一）預(yù)冷凍系統(tǒng)一般來(lái)說(shuō)，各種食品凍結(jié)方法都可用來(lái)預(yù)凍。鼓風(fēng)式和接觸式凍結(jié)應(yīng)用最多。鼓風(fēng)式凍結(jié)一般在冷凍干燥主機(jī)外的速凍裝置中完成，以提高主機(jī)的工作效率。而接觸式凍結(jié)常在冷凍干燥室的物料擱板上進(jìn)行。液態(tài)物料可用真空噴霧凍結(jié)法進(jìn)行預(yù)凍。該方法是將液體物料從噴嘴中呈霧狀噴到凍結(jié)室內(nèi)，當(dāng)室內(nèi)為真空時(shí)，由于一部分水的蒸發(fā)使得其余部分的物料降溫而得到凍結(jié)。由于這種預(yù)凍方法可使料液在真空室內(nèi)連續(xù)預(yù)凍，因此可以使噴霧預(yù)凍室與升華干燥室相連，構(gòu)成完全連續(xù)式的冷凍干燥機(jī)。第九章干燥機(jī)械與設(shè)備

35、（二）供熱系統(tǒng)作用加熱方式主要有傳導(dǎo)、輻射和微波加熱三種。第九章干燥機(jī)械與設(shè)備 圖9.39所示為利用壓縮機(jī)的排氣作為擱板加熱熱源的凍干系統(tǒng)，壓縮機(jī)在熱泵運(yùn)行方式和制冷運(yùn)行方式間切換，可節(jié)省能耗。第九章干燥機(jī)械與設(shè)備傳導(dǎo)加熱法物料放在料盤(pán)或輸送帶上接受傳導(dǎo)的熱量。按熱能的提供方式有直接加熱和間接加熱兩種。熱源有電、煤氣、石油氣、天然氣和煤等。載熱體：水、蒸汽、礦物油、乙二醇、三氯乙烯等。用壓縮機(jī)排氣加熱的凍干系統(tǒng)第九章干燥機(jī)械與設(shè)備作 用提供升華所需的熱量。供給升華熱時(shí)，要保證傳熱速率既能使凍結(jié)層表面達(dá)到盡可能高的蒸汽壓，又不致使凍結(jié)層融化，所以應(yīng)根據(jù)傳熱速率決定熱源溫度。提供低溫凝結(jié)器(冷阱)

36、融化積霜所需的熔解熱。第九章干燥機(jī)械與設(shè)備輻射加熱利用傳送鋼帶在干燥箱內(nèi)進(jìn)行物料輸送的冷凍干燥機(jī)，一般采用不與輸送帶接觸的輻射加熱器，先對(duì)鋼帶進(jìn)行加熱，再通過(guò)受熱的鋼帶對(duì)物料進(jìn)行接觸傳導(dǎo)加熱。另外，理論上，只要兩物體有溫差，就會(huì)發(fā)生熱量從高溫物體向低溫物體轉(zhuǎn)移的輻射傳熱。因此，在多層擱架板式冷凍干燥箱內(nèi)，作用于一層物料盤(pán)底的接觸加熱器，對(duì)下層物料而言，實(shí)際上就是一個(gè)輻射加熱器。第九章干燥機(jī)械與設(shè)備微波加熱微波加熱屬于內(nèi)部加熱，可使任何形狀物料的內(nèi)、外均一地將接受到的微波能轉(zhuǎn)化為熱能，從而使里外同時(shí)升溫。這種加熱方式對(duì)于不規(guī)則食品的凍干有很多好處。但由于微波加熱系統(tǒng)的復(fù)雜性，到目前為止，尚未出現(xiàn)

37、實(shí)用的微波加熱方式的工業(yè)化凍干設(shè)備。第九章干燥機(jī)械與設(shè)備（三）水蒸氣冷凝器（冷阱）作用標(biāo)準(zhǔn)冷阱系統(tǒng)也有直接抽氣的系統(tǒng)，如采用蒸汽噴射泵的真空系統(tǒng)。冷阱在系統(tǒng)中的位置冷阱的本質(zhì)與形式冷阱的除霜第九章干燥機(jī)械與設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)冷阱系統(tǒng) 冷阱安裝在干燥室與系統(tǒng)的真空泵之間。由于冷阱溫度低于物料的溫度，即物料凍結(jié)層表面的蒸汽壓大于冷阱內(nèi)的蒸汽分壓，因而從物料中升華出的蒸汽，在通過(guò)冷阱時(shí)大部分以結(jié)霜的方式凝結(jié)下來(lái)，剩下的一小部分蒸汽和不凝結(jié)氣體則由真空泵抽走。第九章干燥機(jī)械與設(shè)備作 用干燥過(guò)程中升華的水分必須連續(xù)快速地排除。在13.3Pa的壓力下，1g冰升華可產(chǎn)生100m3的蒸汽，若直接采用真空泵抽吸，則需要極

38、大容量的抽氣機(jī)才能維持所需的真空度，因此必須有脫水裝置。低溫冷凝器(冷阱)正是實(shí)現(xiàn)在低溫條件下除去大量水分的裝置。第九章干燥機(jī)械與設(shè)備冷阱在系統(tǒng)中的位置冷阱可作為一個(gè)獨(dú)立單元置于干燥室與真空泵之間，也可以直接安裝在干燥箱內(nèi)，這種冷阱稱為內(nèi)置式冷阱。內(nèi)置式冷阱可避免用管道連接所帶來(lái)的流導(dǎo)損失。兩種方式的比較見(jiàn)表9-4。第九章干燥機(jī)械與設(shè)備冷阱的除霜低溫冷凝器在運(yùn)行過(guò)程中，積聚的霜應(yīng)及時(shí)除去。除霜方式有間歇式和連續(xù)式兩種。第九章干燥機(jī)械與設(shè)備單個(gè)冷凝器間歇式工作對(duì)于較小的冷凍干燥系統(tǒng)，通常在冷凍干燥周期結(jié)束后，用一定溫度（常溫也可）的水來(lái)沖霜，并將其排除，然后進(jìn)行下一個(gè)周期的操作。這種沖水式除霜裝

39、置投資成本低，除霜操作簡(jiǎn)便。第九章干燥機(jī)械與設(shè)備第九章干燥機(jī)械與設(shè)備兩組冷阱交替除霜在較大的冷凍干燥系統(tǒng)內(nèi)安裝有兩組低溫冷凝器，一組正常運(yùn)行時(shí)，另一組則在除霜。利用切換裝置，實(shí)現(xiàn)工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。這種連續(xù)式除冰裝置是全自動(dòng)控制的，可以將冷凝器的霜層厚度控制在不超過(guò)23mm，從而使霜層表面的溫差損失減少，降低了制冷的能耗，同時(shí)使冷凝器的能力維持恒定，使單位面積冷凍干燥能力維持最大值。第九章干燥機(jī)械與設(shè)備冷阱的本質(zhì)與形式低溫冷凝器本質(zhì)上屬于間壁式熱交換器。形式：列管式、螺旋管式、盤(pán)管式、板式等。內(nèi)置式低溫冷凝器外置式低溫冷凝器第九章干燥機(jī)械與設(shè)備第九章干燥機(jī)械與設(shè)備一般呈圓筒狀，具有一大一小兩個(gè)管口，串聯(lián)在干燥箱和真空泵之間，圖9.41所示為幾種外置式低溫冷凝器。 第九章干燥機(jī)械與設(shè)備常見(jiàn)冷凍干燥裝置冷凍干燥裝置按操作的連續(xù)性可分為間歇式、連續(xù)式和半連續(xù)式三類，在食品工業(yè)中應(yīng)用最多的是間歇式和半連續(xù)式裝置。（一）間歇式冷凍干燥機(jī)（二）半連續(xù)式冷凍干燥系統(tǒng)（三）連續(xù)式冷凍干燥系統(tǒng) 第九章干燥機(jī)械與設(shè)備（一）間歇式冷凍干燥機(jī)間歇式冷凍干燥裝置有許多適合食品生產(chǎn)的特點(diǎn)，因此絕大多數(shù)的食品冷凍干燥裝置均采用這類裝置。間歇式冷凍干燥裝置特點(diǎn)第九章干燥機(jī)械與設(shè)備特 點(diǎn)優(yōu)