濃縮和干燥機械與設備課件

食品(shípǐn)工廠機械與設備第八章濃縮(nónɡsuō)和枯燥設備食品工廠機械(jīxiè)與設備——第八章濃縮設備第一頁，共一百一十五頁。食品(shípǐn)工廠機械與設備第八章濃縮(nónɡ1第八章濃縮和枯燥(kūzào)機械與設備濃縮與食品加工食品工業(yè)中的濃縮設備(shèbèi)第一節(jié) 真空蒸發(fā)濃縮設備

第二節(jié) 冷凍濃縮設備第三節(jié)真空枯燥設備第四節(jié)噴霧枯燥設備第五節(jié)沸騰枯燥設備第六節(jié)冷凍枯燥設備食品(shípǐn)工廠機械與設備——第八章濃縮設備第二頁，共一百一十五頁。第八章濃縮和枯燥(kūzào)機械與設備濃縮與食品加工食品2濃縮(nónɡsuō)與食品加工濃縮是除去食品料液中局部水分的單元操作，在食品加工中有著重要的地位。例如鮮乳、果蔬榨取得到的原汁、植物性提取液〔如咖啡、茶〕、生物處理〔酶解、發(fā)酵〕別離液等均含有大量的水分，為便于(biànyú)運輸、貯存、后續(xù)加工以及方便使用等，往往需要進行濃縮。食品(shípǐn)工廠機械與設備——第八章濃縮設備第三頁，共一百一十五頁。濃縮(nónɡsuō)與食品加工濃縮是除去食品3食品工業(yè)的濃縮(nónɡsuō)設備食品濃縮可以采用真空蒸發(fā)濃縮設備、冷凍濃縮設備和膜濃縮設備等。目前，食品工業(yè)使用最廣泛的濃縮設備是真空蒸發(fā)濃縮設備。冷凍濃縮設備對于含熱敏性和揮發(fā)性成分(chéngfèn)料液的濃縮有很大吸引力。膜濃縮設備本質上是膜別離設備。食品工廠機械與設備(shèbèi)——第八章濃縮設備(shèbèi)第四頁，共一百一十五頁。食品工業(yè)的濃縮(nónɡsuō)設備食品濃縮可以采用真空蒸4食品工廠機械(jīxiè)與設備——第八章濃縮和枯燥機械(jīxiè)與設備枯燥在食品工業(yè)(shípǐnɡōnɡyè)中的地位枯燥在食品工業(yè)中有著很重要的地位。枯燥可以起到減小食品體積和重量從而降低貯運本錢、提高食品保藏穩(wěn)定性，以及改善和提高食品風味和食用方便性等作用。從液態(tài)到固態(tài)的各種食品物料均可以枯燥成適當(shìdàng)的干制品。例如，牛乳、蛋液、豆乳通過噴霧枯燥可以得到乳粉、蛋粉和豆奶粉；蔬菜水果通過熱風枯燥可以得到脫水蔬菜和水果。第五頁，共一百一十五頁。食品工廠機械(jīxiè)與設備——第八章濃縮和枯燥機械(5食品工廠(gōngchǎng)機械與設備——第八章濃縮和枯燥機械與設備枯燥(kūzào)操作與設備枯燥是在物料(wùliào)內部的溶劑〔水〕借助于分子擴散作用從固相物料(wùliào)溶質相對完全除去的一個過程。完成枯燥任務的機械設備通常是由多臺裝置構成的系統(tǒng)，但往往稱為枯燥機或枯燥器。例如，噴霧枯燥系統(tǒng)稱為噴霧枯燥器，冷凍枯燥設備系統(tǒng)稱為冷凍枯燥機或冷凍枯燥器等。第六頁，共一百一十五頁。食品工廠(gōngchǎng)機械與設備——第八章濃縮和枯6第一節(jié) 真空蒸發(fā)濃縮(nónɡsuō)設備真空蒸發(fā)濃縮設備主要由蒸發(fā)器、冷凝器及真空系統(tǒng)等構成。具體(jùtǐ)形式較多，主要差異表現(xiàn)在蒸發(fā)器的形式和效數(shù)、二次蒸汽利用以及操作連續(xù)性等方面。真空蒸發(fā)濃縮設備特點一、蒸發(fā)器二、真空蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)的輔助設備三、典型真空濃縮系統(tǒng)食品工廠機械(jīxiè)與設備——第八章濃縮設備第七頁，共一百一十五頁。第一節(jié) 真空蒸發(fā)濃縮(nónɡsuō)設備真空蒸發(fā)濃縮設備7真空蒸發(fā)濃縮設備(shèbèi)特點優(yōu)點：〔1〕在真空狀態(tài)下料液的沸點降低，加速了水分蒸發(fā)，防止了料液的高溫處理，適合于處理熱敏性物料?！?〕熱源可以采用低壓蒸汽或廢熱蒸汽?！?〕由于(yóuyú)料液的沸點較低，使?jié)饪s設備的熱損失減少?！?〕對料液起加熱殺菌作用，有利于食品的保藏。缺點：〔1〕須有抽真空系統(tǒng)，從而增加附屬機械設備及動力?！?〕由于蒸發(fā)潛熱隨沸點降低而增大，所以熱能消耗大。食品工廠機械(jīxiè)與設備——第八章濃縮設備第八頁，共一百一十五頁。真空蒸發(fā)濃縮設備(shèbèi)特點優(yōu)點：食品工廠機械(jī8一、蒸發(fā)器〔一〕夾套式蒸發(fā)器〔二〕盤管式蒸發(fā)器〔三〕外加熱式蒸發(fā)器〔四〕長管式蒸發(fā)器〔五〕刮板式蒸發(fā)器〔六〕板式(bǎnshì)蒸發(fā)器〔七〕離心薄膜蒸發(fā)器食品(shípǐn)工廠機械與設備——第八章濃縮設備蒸發(fā)器是真空蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)的主體，由加熱室與別離室兩局部構成，食品料液在此受到加熱發(fā)生汽化，產生(chǎnshēng)濃縮液和二次蒸汽。食品物料蒸發(fā)濃縮往往需要考慮其熱敏性、結垢性、發(fā)泡性、結晶性、黏滯性等特點，要求的濃縮程度也不一致，因此蒸發(fā)器有多種形式。蒸發(fā)器的分類第九頁，共一百一十五頁。一、蒸發(fā)器〔一〕夾套式蒸發(fā)器食品(shípǐn)工廠機械與設9蒸發(fā)器的分類(fēnlèi)蒸發(fā)器按料液流程可分為循環(huán)式〔有自然循環(huán)式與強制循環(huán)式之分〕和單程式(chéngshì)；按加熱器結構可分為夾套式、盤管式、中央循環(huán)管式、升膜式、降膜式、片式、刮板式、離心外加熱式濃縮器等。食品(shípǐn)工廠機械與設備——第八章濃縮設備第十頁，共一百一十五頁。蒸發(fā)器的分類(fēnlèi)蒸發(fā)器按料液流程可分為循10〔一〕夾套式蒸發(fā)器又稱為攪拌式真空濃縮鍋，屬于間歇式中小型食品濃縮設備。主要由圓筒形夾套殼體、犁刀式攪拌器、汽液別離器等組成。被濃縮的料液投入鍋內，通過供入夾套內的蒸汽進行加熱，在攪拌器的強制性翻動下，料液形成對流而受到較為(jiàowéi)均勻的加熱，并釋放出二次蒸汽。二次蒸汽從上部抽出。夾套式蒸發(fā)器的特點食品(shípǐn)工廠機械與設備——第八章濃縮設備第十一頁，共一百一十五頁?！惨弧硦A套式蒸發(fā)器又稱為攪拌式真空濃縮鍋，屬于間歇式中小型食11夾套式蒸發(fā)器的特點(tèdiǎn)這種蒸發(fā)器的加熱面積小，料液溫度不均衡，加熱時間長，料液通道寬，通過強制攪拌加強了加熱器外表料液的流動(liúdòng)，減少了加熱死角，適宜于果醬、煉乳等高黏度料液的濃縮。食品工廠(gōngchǎng)機械與設備——第八章濃縮設備第十二頁，共一百一十五頁。夾套式蒸發(fā)器的特點(tèdiǎn)這種蒸發(fā)器的加熱面積小12〔二〕盤管式蒸發(fā)器結構工作(gōngzuò)過程特點食品工廠(gōngchǎng)機械與設備——第八章濃縮設備第十三頁，共一百一十五頁。〔二〕盤管式蒸發(fā)器結構食品工廠(gōngchǎng)機械與設13結構(jiégòu)主要由盤管加熱器、蒸發(fā)室、泡沫捕集器、進出料閥及各種控制儀表所組成。鍋體為立式圓筒密閉結構(jiégòu)，上部空間為蒸發(fā)室，下部空間為加熱室。泡沫捕集器為離心式，安裝于濃縮鍋的上部外側。泡沫捕集器中心立管與真空系統(tǒng)連接。食品工廠機械(jīxiè)與設備——第八章濃縮設備第十四頁，共一百一十五頁。結構(jiégòu)主要由盤管加熱器、蒸發(fā)室、泡沫捕集器、進14加熱(jiārè)室食品工廠(gōngchǎng)機械與設備——第八章濃縮設備

加熱室設有3~5組加熱盤管，分層排列，每盤1~3圈，各組盤管分別裝有可單獨操作的加熱蒸汽(zhēnɡqì)進口及冷凝水出口，進出口布置有兩種。第十五頁，共一百一十五頁。加熱(jiārè)室食品工廠(gōngchǎng)機械與設15工作(gōngzuò)過程操作時，先參加物料，待料液浸沒盤管后，自下而上翻開蒸汽閥門。在濃縮時應當控制好進料量，并與蒸發(fā)速度相等，保持一定的液位。操作過程中，不得往露出液面的盤管內(ɡuǎnnèi)通蒸汽，只有液料淹沒后才能通蒸汽。食品工廠機械與設備(shèbèi)——第八章濃縮設備(shèbèi)第十六頁，共一百一十五頁。工作(gōngzuò)過程操作時，先參加物料，待料液浸沒盤管16盤管式蒸發(fā)器的特點(tèdiǎn)優(yōu)點：結構簡單、制造方便、操作穩(wěn)定(wěndìng)、易于控制；盤管為扁圓形截面，液料流動阻力小，通道大，適于黏度較高的液料；由于加熱管較短，管壁溫度均勻，冷凝水能及時排除，傳熱面利用率較高；便于根據料液的液面高度獨立控制各層盤管內加熱蒸汽通斷及其壓力，以滿足生產或操作的需要。缺點：傳熱面積小，液料對流循環(huán)差，易結垢；料液受熱時間長，在一定程度上對產品質量有影響。食品工廠(gōngchǎng)機械與設備——第八章濃縮設備第十七頁，共一百一十五頁。盤管式蒸發(fā)器的特點(tèdiǎn)優(yōu)點：結構簡單、制造方便、17〔三〕外加熱式蒸發(fā)器食品工廠機械與設備(shèbèi)——第八章濃縮設備(shèbèi)分類(fēnlèi)操作過程優(yōu)缺點用途第十八頁，共一百一十五頁?！踩惩饧訜崾秸舭l(fā)器食品工廠機械與設備(shèbèi)——第18分類(fēnlèi)外加熱式蒸發(fā)器的特征是加熱室和別離室分開。根據(gēnjù)物料在加熱室與別離室間循環(huán)的方式，可分為強制循環(huán)式和自然循環(huán)式兩種。食品工廠(gōngchǎng)機械與設備——第八章濃縮設備第十九頁，共一百一十五頁。分類(fēnlèi)外加熱式蒸發(fā)器的特征是加熱室和別離室分19強制循環(huán)外蒸發(fā)器，主要(zhǔyào)由列管式加熱器、別離室和循環(huán)泵等構成。需要指出的是，這種蒸發(fā)器的加熱器，除了如圖中所示可水平安裝以外，還可以垂直安裝或傾斜安裝。食品工廠(gōngchǎng)機械與設備——第八章濃縮設備第二十頁，共一百一十五頁。強制循環(huán)外蒸發(fā)器，主要(zhǔyào)由列管式加熱器、別離室20自然循環(huán)外蒸發(fā)器。除無循環(huán)泵以外，根本構成與強制循環(huán)式相同。但加熱(jiārè)室只能垂直安裝。食品(shípǐn)工廠機械與設備——第八章濃縮設備第二十一頁，共一百一十五頁。自然循環(huán)外蒸發(fā)器。除無循環(huán)泵以外，根本構成與強制循環(huán)式21操作過程兩種外加熱式蒸發(fā)器均可以連續(xù)方式操作，也可以間歇方式操作。連續(xù)操作時，最初的一段時間為非穩(wěn)定期，這時不出料，當循環(huán)內料液濃度到達預定濃度時，通過離心泵抽吸出料。自然循環(huán)蒸發(fā)器，也可在濃縮液出口處加接管與出料離心泵相連。間歇操作時，最終(zuìzhōnɡ)出料的體積不得小于加熱室與別離室最少能循環(huán)的容積。食品工廠(gōngchǎng)機械與設備——第八章濃縮設備第二十二頁，共一百一十五頁。操作過程兩種外加熱式蒸發(fā)器均可以連續(xù)方式操作，也可以間歇方22優(yōu)缺點優(yōu)點：蒸發(fā)器的加熱室與別離室分開后，可調節(jié)兩者之間的距離和循環(huán)速度，使料液在加熱室中不沸騰，而恰在高出加熱管頂端處沸騰，加熱管不易被析出的晶體所堵塞；此外，還可以由幾個加熱室合用一個別離室，提高(tígāo)了操作的靈活性；自然循環(huán)外加熱式蒸發(fā)器的循環(huán)速度較大，可達1.5m/s，而用泵強制循環(huán)的蒸發(fā)器，循環(huán)速度還要大；這種蒸發(fā)器的檢修、清洗也較方便。缺點：溶液反復循環(huán)，在設備中平均停留時間較長，對熱敏性物料不利。食品工廠機械與設備(shèbèi)——第八章濃縮設備(shèbèi)第二十三頁，共一百一十五頁。優(yōu)缺點優(yōu)點：蒸發(fā)器的加熱室與別離室分開后，可調節(jié)兩者之間的距23用途(yòngtú)這種蒸發(fā)器可用于對熱敏性和風味成分保存要求不高的產品濃縮，如用于噴霧枯燥前牛乳(niúrǔ)和蛋白水解液等的濃縮。食品工廠機械與設備(shèbèi)——第八章濃縮設備(shèbèi)第二十四頁，共一百一十五頁。用途(yòngtú)這種蒸發(fā)器可用于對熱敏性和風味成分保存要24〔四〕長管式蒸發(fā)器對熱敏性成分保存有較嚴要求的產品，應當采用單程式蒸發(fā)器，料液只通過其加熱室一次即到達需要的濃度(nóngdù)。一般結構特點與類型升膜式蒸發(fā)器降膜式蒸發(fā)器食品工廠機械(jīxiè)與設備——第八章濃縮設備第二十五頁，共一百一十五頁。〔四〕長管式蒸發(fā)器對熱敏性成分保存有較嚴要求的產品，應當采用25一般結構特點(tèdiǎn)與類型長管式蒸發(fā)器一般采用內徑25~50mm，長徑比為100~150的長管制成。由于長徑比大，單位體積料液的受熱面積較大(jiàodà)，因而，料液進入加熱器后很快汽化而使?jié)饪s液呈膜狀在管內移動，因此這種蒸發(fā)器也是典型的膜式蒸發(fā)器。長管式蒸發(fā)器可以分為升膜式、降膜式和升降膜式蒸發(fā)器(圖8.5)。食品工廠(gōngchǎng)機械與設備——第八章濃縮設備第二十六頁，共一百一十五頁。一般結構特點(tèdiǎn)與類型長管式蒸發(fā)器一般采用內徑226食品工廠機械與設備(shèbèi)——第八章濃縮設備(shèbèi)第二十七頁，共一百一十五頁。食品工廠機械與設備(shèbèi)——第八章濃縮設備(sh271.升膜式蒸發(fā)器蒸汽由加熱器上部引入，而物料由下部進入，因此蒸汽與物料在加熱器內呈逆流。由于從下面進料，所以為防止靜壓效應引起的沸點升高，進入蒸發(fā)器的料液溫度應控制在接近(jiējìn)沸點。工作過程特點食品工廠機械(jīxiè)與設備——第八章濃縮設備第二十八頁，共一百一十五頁。1.升膜式蒸發(fā)器蒸汽由加熱器上部引入，而物料由下部進入，因此28工作(gōngzuò)過程預熱后接近沸點的料液從加熱室底部進入，自下而上流動(liúdòng)。在加熱作用和減壓狀態(tài)下，局部料液迅速氣化，產生二次蒸汽，并以80~200m/s的速度帶動濃縮液沿管內壁成膜狀上升。食品(shípǐn)工廠機械與設備——第八章濃縮設備第二十九頁，共一百一十五頁。工作(gōngzuò)過程預熱后接近沸點的料液從29工作(gōngzuò)過程在加熱(jiārè)室頂部，到達所需濃度的濃縮液與二次蒸汽的混合物，以較高的速度進入別離室，在離心力作用下兩者產生別離，濃縮液從別離室底部排出，二次蒸汽那么從頂部排出。食品工廠機械(jīxiè)與設備——第八章濃縮設備第三十頁，共一百一十五頁。工作(gōngzuò)過程在加熱(jiārè)室頂部，到達30特點(tèdiǎn)優(yōu)點：料液在加熱室內停留時間很短，傳熱系數(shù)高，適用于熱敏性料液濃縮；高速二次蒸汽具有良好的破沫作用，故尤其適用于易起泡沫的料液。缺點：一次濃縮比不夠(bùgòu)大，因此一般組成雙效或多效流程使用；由于薄膜料液的上升必須克服自身重力與管壁的摩擦阻力，故不適用于處理高黏度、易結垢或易結晶的溶液。食品工廠(gōngchǎng)機械與設備——第八章濃縮設備第三十一頁，共一百一十五頁。特點(tèdiǎn)優(yōu)點：料液在加熱室內停留時間很短，傳熱系31降膜式蒸發(fā)器別離室位于加熱(jiārè)室的下方。加熱(jiārè)室項部有布膜器〔又稱料液分布器〕，其作用是使料液在加熱(jiārè)管內均勻成膜并阻止二次蒸汽上升。工作過程特點食品工廠機械(jīxiè)與設備——第八章濃縮設備第三十二頁，共一百一十五頁。降膜式蒸發(fā)器別離室位于加熱(jiārè)室的下方。加熱(j32料液布膜器這種蒸發(fā)器操作關鍵是使料液在加熱管內均勻布膜。圖8.6為幾種常用的布膜器。圖中〔1〕的導流管是有螺旋形溝槽的圓柱體；〔2〕的導流管下端錐體端面向內凹入，以免液體再向中央聚集；〔3〕是利用加熱管上端(shànɡduān)管口的齒縫來分流液體；〔4〕是靠管子上端(shànɡduān)的旋液器分流液體。食品工廠機械(jīxiè)與設備——第八章濃縮設備第三十三頁，共一百一十五頁。料液布膜器這種蒸發(fā)器操作關鍵是使料液在加熱管內33工作(gōngzuò)過程

液體在重力作用下經料液分布器進入加熱管，然后沿管內壁成液膜狀向下流動，由于單位體積料液的受熱面積大，所以料液很快沸騰汽化，又由于向下加速，克服的流動阻力比升膜式小，產生的二次蒸汽能以很高的速度帶動(dàidòng)料液下降，所以傳熱效果好。食品工廠(gōngchǎng)機械與設備——第八章濃縮設備第三十四頁，共一百一十五頁。工作(gōngzuò)過程液體在重力作用下經料液34工作(gōngzuò)過程汽液混合物進入蒸發(fā)別離室進行別離，二次蒸汽由別離室頂部排出，濃縮液那么(nàme)由底部抽出。降膜式的料液經蒸發(fā)后，流下的液體根本到達需要的濃度。食品工廠(gōngchǎng)機械與設備——第八章濃縮設備第三十五頁，共一百一十五頁。工作(gōngzuò)過程汽液混合物進入蒸35特點(tèdiǎn)〔1〕加熱(jiārè)蒸汽與料液呈并流方式?！?〕蒸發(fā)時間短，為單流型，適用于熱敏性料液濃縮?！?〕不適于高黏度的料液濃縮?！?〕大多以雙效或多效形式組成蒸發(fā)設備，以提高濃縮比?！?〕不適用于處理易結晶或易結垢的溶液。食品(shípǐn)工廠機械與設備——第八章濃縮設備第三十六頁，共一百一十五頁。特點(tèdiǎn)〔1〕加熱(jiārè)蒸汽與料液呈并36〔五〕刮板(ɡuābǎn)式蒸發(fā)器也稱刮板式薄膜蒸發(fā)器，是利用外加動力的膜式蒸發(fā)器。結構(jiégòu)特點食品工廠機械與設備(shèbèi)——第八章濃縮設備(shèbèi)第三十七頁，共一百一十五頁?！参濉彻伟?ɡuābǎn)式蒸發(fā)器也稱刮板式薄膜蒸發(fā)器，是37結構(jiégòu)主體由刮板式加熱器與別離(biélí)室構成。別離室與加熱器制成一體，在加熱室與別離室的分界面處設濃縮料液引出口，二次蒸汽那么自別離室引出。別離室也可與加熱室分開，如右圖所示。濃縮液與二次蒸汽一起流入別離室，在此濃縮液從底部流出，而二次蒸汽那么從左上側引出。根據刮板加熱器軸線的取向，這種加熱器有立式和臥式兩種類型，但以立式為多。食品工廠(gōngchǎng)機械與設備——第八章濃縮設備第三十八頁，共一百一十五頁。結構(jiégòu)主體由刮板式加熱器與別離(biélí)室38特點(tèdiǎn)優(yōu)點：處理黏度高達50~100Pa?s的黏性料液時仍能保持較高的傳熱速率。故特別適用于濃縮糖含量高、蛋白含量高的物料，如雞蛋、蜂蜜和麥芽汁等料液。缺點(quēdiǎn)：設備加工精度要求高，生產能力小。因而一般用于后道濃縮。食品工廠機械與設備(shèbèi)——第八章濃縮設備(shèbèi)第三十九頁，共一百一十五頁。特點(tèdiǎn)優(yōu)點：處理黏度高達50~100Pa?s的39二、真空蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)的輔助(fǔzhù)設備真空蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)的主要設備是蒸發(fā)器，但它必須與適當?shù)母綄僭O備配合，才能在真空狀態(tài)下對料液進行正常的蒸發(fā)濃縮操作(cāozuò)。真空蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)的輔助設備通常有進料缸、物料泵、冷凝器、真空泵、蒸汽再壓縮泵等。蒸發(fā)器與這些輔助設備進行適當?shù)呐浜希梢缘玫讲煌问降恼婵照舭l(fā)濃縮系統(tǒng)?！惨弧尺M料缸〔二〕泵〔三〕冷凝器〔四〕間接式換熱器食品工廠機械與設備(shèbèi)——第八章濃縮設備(shèbèi)第四十頁，共一百一十五頁。二、真空蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)的輔助(fǔzhù)設備真空蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)40〔一〕進料缸進料缸用于稀料液的緩沖暫存。稀料液通過進料管進入缸體。缸內的液位由浮球閥控制維持相對穩(wěn)定。系統(tǒng)濃縮液的輸出一般裝有支路，當濃度達不到要求時由此支路管回流到進料缸，重新與稀料液混合后再進行蒸發(fā)(zhēngfā)濃縮。另外當濃縮操作結束后，進料缸通入清水后也可作為就地清洗的清水缸用。進料缸與蒸發(fā)器之間一般利用管路連接就可進料，前提是必須克服料液流動阻力，否那么需加泵，例如對于升膜式蒸發(fā)器，系統(tǒng)的真空度缺乏使料液引入到蒸發(fā)器的頂部，因此必須由泵提供動力。加工過程簡單的生產線，尤其是產量不大的間歇式生產線，不一定設進料缸，可直接將前道工序的料罐作為進料缸用。食品(shípǐn)工廠機械與設備——第八章濃縮設備第四十一頁，共一百一十五頁?！惨弧尺M料缸進料缸用于稀料液的緩沖暫存。稀料液通過進料管進入41浮球閥食品工廠機械與設備(shèbèi)——第八章濃縮設備(shèbèi)第四十二頁，共一百一十五頁。浮球閥食品工廠機械與設備(shèbèi)——第八章濃縮設備42〔二〕泵真空蒸發(fā)系統(tǒng)中所用的泵有以下(yǐxià)三類：物料泵冷凝水排除泵真空泵食品工廠機械(jīxiè)與設備——第八章濃縮設備第四十三頁，共一百一十五頁?！捕潮谜婵照舭l(fā)系統(tǒng)中所用的泵有以下(yǐxià)三類：食品43物料(wùliào)泵真空蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)處于負壓(fùyā)狀態(tài)，因此，連續(xù)蒸發(fā)操作時，濃縮液的出料一般要用泵抽吸完成。所用的泵可以用離心泵。除了強制循環(huán)式蒸發(fā)器中的循環(huán)泵以外，多效蒸發(fā)系統(tǒng)中，上一效蒸發(fā)器出來的濃縮液進入下一效蒸發(fā)器，一般也須用泵輸送。食品(shípǐn)工廠機械與設備——第八章濃縮設備第四十四頁，共一百一十五頁。物料(wùliào)泵真空蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)處于負壓(fùyā44冷凝水排除(páichú)泵此類泵用于排除負壓狀態(tài)加熱器中加熱蒸汽產生的冷凝水。當蒸發(fā)器的加熱器與真空系統(tǒng)相連，進入加熱器的蒸汽〔生蒸汽、二次蒸汽或兩者的混合物〕均可通過適當形式的調節(jié)控制，成為負壓狀態(tài)〔負壓狀態(tài)的蒸汽對應的溫度(wēndù)低于100℃〕。此時加熱器的冷凝水也為負壓，必須通過離心泵抽吸才能排出加熱器。食品工廠機械(jīxiè)與設備——第八章濃縮設備第四十五頁，共一百一十五頁。冷凝水排除(páichú)泵此類泵用于排除負壓狀態(tài)加熱器中加45真空泵真空泵為蒸發(fā)系統(tǒng)(xìtǒng)提供所需的真空度。通常采用的真空泵形式有往復式真空泵、水環(huán)式真空泵、蒸汽噴射泵和水力噴射泵等。真空泵的另一個作用是排除系統(tǒng)中產生的不凝性氣體。系統(tǒng)的不凝性氣體主要來自二次蒸汽，直接式冷凝器用的冷卻水也夾帶不凝性氣體。因此，除了與冷凝器相連接以外，真空泵還與再利用二次蒸汽作加熱劑的加熱器相連。食品工廠(gōngchǎng)機械與設備——第八章濃縮設備第四十六頁，共一百一十五頁。真空泵真空泵為蒸發(fā)系統(tǒng)(xìtǒng)提供所需的真空度。食品46〔三〕冷凝器作用:對系統(tǒng)產生的二次蒸汽冷凝，同時使其中的不凝結氣體別離，以減輕后面真空系統(tǒng)的負荷，維持系統(tǒng)所要求的真空度。冷凝器一般以水為冷卻介質，對于以水為溶劑的料液，真空蒸發(fā)系統(tǒng)中多采用直接式〔混合式〕冷凝器。而對于需要回收芳香成分的料液，那么需要采用間接式冷凝器。對于含有機溶劑的料液〔如乙醇提取液〕，為了回收有機溶劑，也需要采用間接式冷凝器。無論是間接式還是直接式冷凝器，均有不凝性氣體排出口(chūkǒu)與真空泵相連。食品工廠機械(jīxiè)與設備——第八章濃縮設備第四十七頁，共一百一十五頁?！踩忱淠髯饔?對系統(tǒng)產生的二次蒸汽冷凝，同時使其中的47〔四〕間接(jiànjiē)式換熱器間接式熱交換器對稀料液進行殺菌或預熱，這種熱交換器可由生蒸汽也可以用二次蒸汽加熱。這些(zhèxiē)換熱器可以為單程列管式換熱器，單獨用生蒸汽加熱；或與蒸發(fā)器的列管式換熱器并聯(lián)，用相同的負壓蒸汽進行加熱；還可以盤管狀結構通過蒸發(fā)器列管式加熱器的殼體。食品工廠機械(jīxiè)與設備——第八章濃縮設備第四十八頁，共一百一十五頁。〔四〕間接(jiànjiē)式換熱器間接式熱交換器對稀料液48第二節(jié)

冷凍(lěngdòng)濃縮設備一般情形冷凍濃縮的特點冷凍濃縮相關設備一、冷卻結晶設備二、冰與濃縮液的別離設備三、冷凍濃縮設備的裝置(zhuāngzhì)系統(tǒng)食品工廠(gōngchǎng)機械與設備——第八章濃縮設備第四十九頁，共一百一十五頁。第二節(jié) 冷凍(lěngdòng)濃縮設備一般情形食品工廠(g49冷凍濃縮的一般(yībān)情形冷凍濃縮是使溶液中的一局部水以冰的形式析出，并將其從液相中別離出去，從而使溶液濃縮的方法。冷凍濃縮特別(tèbié)有利于熱敏性食品的濃縮，具有以下優(yōu)點：低溫操作、氣液界面小、微生物增殖少、溶質劣化及揮發(fā)性芳香成分損失可控制在極低的水平等。濃縮的制品或直接作為成品，或作為冷凍枯燥過程中的半成品使用。食品工廠(gōngchǎng)機械與設備——第八章濃縮設備第五十頁，共一百一十五頁。冷凍濃縮的一般(yībān)情形冷凍濃縮是使溶液中的一局部水50冷凍(lěngdòng)濃縮的特點優(yōu)點：由于是在低溫下對溶液的濃縮，因而，對熱敏性物料，尤其是食品物料的濃縮非常有利；冷凍濃縮中溶劑水的排除不是通過加熱蒸發(fā)，而是依靠從溶液到冰晶的相際傳遞，因此，可防止低沸點的芳香(fāngxiāng)物質成分因揮發(fā)造成的損失。缺點：濃縮比較低；晶液的別離技術要求高，且溶液的黏度越大，別離越困難，冰晶的夾帶損失也越大；成品中的微生物活性未能受到抑制，加工后仍需采用加熱等后處理或需要冷凍貯藏；生產本錢較高。食品工廠機械(jīxiè)與設備——第八章濃縮設備第五十一頁，共一百一十五頁。冷凍(lěngdòng)濃縮的特點優(yōu)點：由于是在低溫下對溶液51冷凍(lěngdòng)濃縮相關設備冷凍濃縮主要包括料液冷卻結晶和冰晶與濃縮液別離(biélí)兩步，因而冷凍濃縮設備主要也由冷卻結晶設備和冰晶懸浮液別離(biélí)設備兩大局部組成。食品工廠機械(jīxiè)與設備——第八章濃縮設備第五十二頁，共一百一十五頁。冷凍(lěngdòng)濃縮相關設備冷凍濃縮主要包括料液冷卻52一、冷卻(lěngquè)結晶設備冷凍濃縮中的冷卻結晶設備實現(xiàn)兩個功能：冷卻除去結晶熱和進行結晶。根據冷卻方法(fāngfǎ)可分為直接冷卻式結晶器和間接冷卻式結晶器，間接式又可分為內冷式結晶器與外冷式結晶器。〔一〕直接冷卻式真空結晶器〔二〕內冷式結晶器〔三〕外冷式結晶器食品(shípǐn)工廠機械與設備——第八章濃縮設備第五十三頁，共一百一十五頁。一、冷卻(lěngquè)結晶設備冷凍濃縮中的冷卻結晶設備實53〔一〕直接冷卻(lěngquè)式真空結晶器直接冷卻式結晶是指結晶熱直接由溶液中發(fā)生(fāshēng)汽化相變?yōu)榱硪痪植课镔|帶走的結晶方法。發(fā)生(fāshēng)汽化的物質可以是水，也可以是制冷劑。局部水真空蒸發(fā)的結晶器直接冷卻式真空結晶器的特點應用舉例食品工廠機械與設備(shèbèi)——第八章濃縮設備(shèbèi)第五十四頁，共一百一十五頁?！惨弧持苯永鋮s(lěngquè)式真空結晶器直接冷卻式結晶是54局部(júbù)水真空蒸發(fā)的結晶器工作原理：真空狀態(tài)下局部水分從溶液中吸收熱量發(fā)生汽化，而溶液中另一局部水那么因熱量的除去而結晶成冰。這種局部水汽化，局部水結冰的過程根本(gēnběn)可使體系的溫度保持穩(wěn)定。例如，在絕對壓力267Pa直接冷卻式結晶器中，溶液所對應的沸騰約為-3℃，此時每蒸發(fā)掉1kg水需要吸收的蒸發(fā)潛熱可使7.14kg的水結晶成冰。直接冷卻比間接冷卻有兩大明顯的優(yōu)點。首先，它省掉了冷卻面，不用昂貴的刮板式換熱器。食品工廠機械與設備(shèbèi)——第八章濃縮設備(shèbèi)第五十五頁，共一百一十五頁。局部(júbù)水真空蒸發(fā)的結晶器工作原理：真空狀態(tài)下局部水55直接冷卻式真空(zhēnkōng)結晶器的特點設備費和能耗相對較低。由于減壓蒸發(fā)時，芳香物也損失了，以致濃縮液質量較差。對于(duìyú)多數(shù)果汁，如果能用吸收器吸收芳香物，就能減少芳香物的損失。食品工廠機械與設備(shèbèi)——第八章濃縮設備(shèbèi)第五十六頁，共一百一十五頁。直接冷卻式真空(zhēnkōng)結晶器的特點設備費和能耗相56應用(yìngyòng)舉例圖8.16為一種具有芳香物回收的真空結晶裝置(zhuāngzhì)。料液進入真空結晶器后，在267Pa絕對壓強下局部蒸發(fā)，局部水分成為冰晶。從結晶器出來的冰晶懸浮液經別離器別離后，冰晶排出，濃縮液從頂部進入吸收器。而從真空結晶器出來的帶芳香物的蒸汽先經冷凝器除去水分后，從底部進入吸收器。在吸收器內，濃縮液與芳香物的惰性氣體逆流流動，芳香物被濃縮液吸收，然后惰性氣體由吸收器頂部排出，而吸收了芳香物的濃縮液從吸收器底部排出。食品工廠(gōngchǎng)機械與設備——第八章濃縮設備第五十七頁，共一百一十五頁。應用(yìngyòng)舉例圖8.16為一種具有芳香物回收57〔二〕內冷式結晶器這類結晶器有兩種：產生幾乎(jīhū)完全固化懸浮液的結晶器產生可泵送漿料的結晶器

食品(shípǐn)工廠機械與設備——第八章濃縮設備第五十八頁，共一百一十五頁?！捕硟壤涫浇Y晶器這類結晶器有兩種：食品(shípǐn)工廠58產生(chǎnshēng)幾乎完全固化懸浮液的結晶器這種結晶器中，沒有攪拌的液體與冷卻壁面相接觸，直至水分幾乎完全固化，所以在原理上它屬于層狀凍結。凍結的晶體成片狀或“雪〞狀，然后用機械方法除去。在這種結晶器中，即使非常稀的溶液也能一步濃縮至40％濃度的濃縮液，甚至還可能(kěnéng)更高。但是由于冰晶非常薄，濃縮液與冰晶的別離比較困難。食品工廠(gōngchǎng)機械與設備——第八章濃縮設備第五十九頁，共一百一十五頁。產生(chǎnshēng)幾乎完全固化懸浮液的結晶器這種結晶59產生(chǎnshēng)可泵送漿料的結晶器〔懸浮結晶法〕這種結晶器產生可泵送的懸浮液，在冷凍濃縮(nónɡsuō)中多數(shù)結晶器屬于這種。典型的設備中，晶體懸浮液在冷卻結晶器中僅停留幾分鐘。由于停留時間短，故晶體非常小〔<50μm〕。刮板式換熱器是典型的產生可泵送冰晶懸浮液的結晶器。食品工廠機械(jīxiè)與設備——第八章濃縮設備第六十頁，共一百一十五頁。產生(chǎnshēng)可泵送漿料的結晶器〔懸浮結晶法〕這60二、冰與濃縮液的別離(biélí)設備用于冷凍濃縮的冰與濃縮液的別離(biélí)設備有壓榨機、過濾式離心機、洗滌塔，以及這些設備組合形式等?！惨弧硥赫C〔二〕離心機〔三〕洗滌塔〔四〕壓榨機與洗滌塔的組合食品工廠(gōngchǎng)機械與設備——第八章濃縮設備第六十一頁，共一百一十五頁。二、冰與濃縮液的別離(biélí)設備用于冷凍濃縮的冰61〔一〕壓榨機常用液壓活塞式壓榨機和螺旋式壓榨機。采用壓榨機別離，可溶性固體的損失量取決于已壓縮冰餅中夾帶的濃液量。冰餅中的夾帶量與壓榨機采用的壓力有關，例如在1MPa壓力下，每千克冰中大致留附0.65kg液體,而在10MPa壓力下并且壓縮時間較長時，那么每千克冰中留附量可減少至0.1kg。由于壓榨法導致較多的可溶性固體損失(sǔnshī)，所以這種別離方法只用于作前期別離，為冰與溶液的最后完全別離提供冰含量較高的漿料。食品工廠機械(jīxiè)與設備——第八章濃縮設備第六十二頁，共一百一十五頁?！惨弧硥赫C常用液壓活塞式壓榨機和螺旋式壓榨機。食品工廠機械62〔二〕離心機冷凍濃縮中使用的離心機是過濾式離心機。別離(biélí)時的溶質損失取決于晶體大小和液體黏度。離心機別離的缺點是當液體從濾餅中流出時，芳香物質將受到損失，這是液體與大量空氣密切接觸所致。食品(shípǐn)工廠機械與設備——第八章濃縮設備第六十三頁，共一百一十五頁?！捕畴x心機冷凍濃縮中使用的離心機是過濾式離心機。食品(sh63第三節(jié)真空枯燥(kūzào)設備真空枯燥(kūzào)的特點：〔1〕物料在枯燥過程中的溫度低，防止過熱。水分容易蒸發(fā)，枯燥時間短，同時可使用物料形成多孔狀組織，產品的溶解性，復水性，色澤和口感較好?！?〕能將物料枯燥到很低的水分。〔3〕可用較少的熱能，得到較高的枯燥速率，熱量利用經濟?！?〕適用性強，對不同性質，不同狀態(tài)的物料，均能適應?！?〕與熱風枯燥相比，真空枯燥的控制能到達較高的精確要求，然而設備投資和動力消耗較大，產量較低。食品工廠(gōngchǎng)機械與設備——第八章濃縮設備第六十四頁，共一百一十五頁。第三節(jié)真空枯燥(kūzào)設備真空枯燥(kūzào)的特64真空枯燥(kūzào)設備真空枯燥設備的主要組件〔1〕真空室是物料枯燥場所，真空室的高度和體積是物料枯燥量的限制因素?！?〕供熱系統(tǒng)。真空室通常裝有放物料用的擱板或其它撐物，這些擱板用電熱或循環(huán)液體加熱?！?〕真空系統(tǒng)是指真空的獲得和維持的裝置，包括(bāokuò)泵和管道，安裝在真空室的外面?！?〕冷凝器是收集水蒸汽用的設備，可裝在真空室外并且還必須裝在真空泵前以免水蒸汽進入泵內造成污損，用蒸汽噴射泵抽真空時，它不但從真空室內抽出空氣而且還同時將帶出的水蒸汽冷凝，因而一般不再需要裝冷凝器。食品工廠機械與設備(shèbèi)——第八章濃縮設備(shèbèi)第六十五頁，共一百一十五頁。真空枯燥(kūzào)設備真空枯燥設備的主要組件食品工廠機械65真空枯燥(kūzào)設備〔1〕間歇式真空枯燥(kūzào)擱板式真空枯燥設備〔2〕連續(xù)式真空枯燥帶式真空枯燥機食品工廠機械(jīxiè)與設備——第八章濃縮設備第六十六頁，共一百一十五頁。真空枯燥(kūzào)設備〔1〕間歇式真空枯燥(kūzào)66食品工廠機械與設備(shèbèi)——第八章濃縮和枯燥機械與設備(shèbèi)一、真空(zhēnkōng)枯燥箱主體是真空(zhēnkōng)密封的枯燥室，是一種間歇式枯燥設備，適用于固體或熱敏性、氧敏性液體食品物料。真空枯燥箱結構真空枯燥箱的殼體第六十七頁，共一百一十五頁。食品工廠機械與設備(shèbèi)——第八章濃縮和枯燥機械67食品工廠機械與設備(shèbèi)——第八章濃縮和枯燥機械與設備(shèbèi)真空(zhēnkōng)枯燥箱結構室內裝有通加熱劑的加熱管、加熱板、夾套等，其間壁那么形成盤架。被枯燥的物料(wùliào)均勻地散放于由鋼板或鋁板制成的活動托盤中，托盤置于盤架上。蒸汽等加熱劑進入加熱元件后，熱量以傳導方式經加熱元件壁和托盤傳給物料。盤架和枯燥盤應盡可能做成外表平滑，以保證有良好的熱接觸?？菰镞^程產生的水蒸氣由連接管導入混合冷凝器。第六十八頁，共一百一十五頁。食品工廠機械與設備(shèbèi)——第八章濃縮和枯燥機械68食品工廠機械(jīxiè)與設備——第八章濃縮和枯燥機械(jīxiè)與設備真空(zhēnkōng)枯燥箱的殼體可以為方形，也可以為圓筒形，兩種形式真空(zhēnkōng)枯燥機的外形如圖9.35所示。第六十九頁，共一百一十五頁。食品工廠機械(jīxiè)與設備——第八章濃縮和枯燥機械(69食品(shípǐn)工廠機械與設備——第八章濃縮和枯燥機械與設備真空枯燥(kūzào)箱特點這種枯燥機中，初期枯燥速度很快，但當物料脫水收縮后，那么由于(yóuyú)物料與枯燥盤的接觸逐漸變差，傳熱速率也逐漸下降。操作過程中，加熱面溫度需要嚴格控制，以免與枯燥盤接觸的物料局部過熱。第七十頁，共一百一十五頁。食品(shípǐn)工廠機械與設備——第八章濃縮和枯燥機械70食品工廠(gōngchǎng)機械與設備——第八章濃縮和枯燥機械與設備二、帶式真空(zhēnkōng)枯燥機為連續(xù)式真空枯燥設備，主要(zhǔyào)用于液狀與漿狀物料的枯燥?？菰锸乙话銥榕P式封閉圓筒，內裝鋼帶式輸送機械。帶式真空枯燥機有單層和多層兩種形式。單層帶式真空枯燥機多層帶式真空枯燥機特點第七十一頁，共一百一十五頁。食品工廠(gōngchǎng)機械與設備——第八章濃縮和枯71食品工廠(gōngchǎng)機械與設備——第八章濃縮和枯燥機械與設備由一連續(xù)的不銹鋼帶、加熱滾筒、冷卻滾筒、輻射元件、真空系統(tǒng)(xìtǒng)和加料裝置等組成。供料口位于鋼帶下方，由一供料滾筒不斷將漿料涂布在鋼帶的外表。涂在鋼帶上的漿料隨鋼帶前移進入枯燥器下方的紅外線加熱區(qū)。單層帶式真空(zhēnkōng)枯燥機受熱的料層因內部產生的水蒸氣而膨松成多孔狀態(tài)，與加熱滾筒接觸前已具有膨松骨架。料層隨后經過滾筒加熱，再進入枯燥上方的紅外線區(qū)進行枯燥?？菰镏练纤趾恳蟮奈锪显诶@過冷卻滾筒時受到驟冷作用，料層變脆，再由刮刀刮下排出。第七十二頁，共一百一十五頁。食品工廠(gōngchǎng)機械與設備——第八章濃縮和枯72食品工廠(gōngchǎng)機械與設備——第八章濃縮和枯燥機械與設備三層輸送帶，沿輸送方向采用夾套式換熱板，設置了兩個加熱區(qū)和一個冷卻區(qū)域，分別用蒸汽、熱水、冷水進行加熱和冷卻。根據原料性質和枯燥工藝要求，各段的加熱溫度可以調節(jié)。原料在輸送帶上邊(shàngbiɑn)移動邊蒸發(fā)水分，枯燥成為泡沫片狀物品，冷卻后，經粉碎機粉碎成為顆粒狀制品，最后由排出裝置卸出?？菰锂a生的二次蒸汽和不凝性氣體通過排氣口，由冷凝和真空系統(tǒng)排出。多層帶式真空(zhēnkōng)枯燥機第七十三頁，共一百一十五頁。食品工廠(gōngchǎng)機械與設備——第八章濃縮和枯73食品工廠機械與設備——第八章濃縮(nónɡsuō)和枯燥機械與設備特點(tèdiǎn)枯燥時間短，約5~25min，能形成多孔狀制品，物料在枯燥過程中能防止混入異物，防止污染，可以直接(zhíjiē)枯燥高濃度、高黏度的物料，并可簡化工序，節(jié)約熱量。第七十四頁，共一百一十五頁。食品工廠機械與設備——第八章濃縮(nónɡsuō)和枯燥74食品(shípǐn)工廠機械與設備——第八章濃縮和枯燥機械與設備第四節(jié)、噴霧枯燥(kūzào)機噴霧枯燥機是一種將液狀物料(wùliào)通過霧化方式枯燥成粉體的設備。許多粉狀制品，如乳粉、蛋粉、豆乳粉、低聚糖粉、蛋白質水解物粉、微生物發(fā)酵物等都用噴霧枯燥機生產。噴霧枯燥機也是主要的微膠囊造粒設備之一?！惨弧硣婌F枯燥過程與特點(優(yōu)點、缺點)〔二〕根本構成與類型〔三〕霧化器〔四〕枯燥室〔五〕噴霧枯燥裝置系統(tǒng)舉例第七十五頁，共一百一十五頁。食品(shípǐn)工廠機械與設備——第八章濃縮和枯燥機械75食品工廠機械與設備(shèbèi)——第八章濃縮和枯燥機械與設備(shèbèi)工作原理霧化器出來的范圍10~100μm的料液霧滴，有巨大外表積，這些霧滴與進入枯燥室的熱氣流接觸，可在瞬間(0.01~0.04s)發(fā)生強烈的熱交換和質交換〔包括霧滴預熱、恒速枯燥和降速枯燥三個階段〕，使其中絕大局部水分迅速(xùnsù)蒸發(fā)氣化并被枯燥介質帶走。只需10~30s便可得到符合要求的枯燥產品。產品枯燥后形成微細粉末，由于重力作用，大局部沉降于底部，少量微細粉末隨廢氣進入粉塵回收裝置得以回收。第七十六頁，共一百一十五頁。食品工廠機械與設備(shèbèi)——第八章濃縮和枯燥機械76食品(shípǐn)工廠機械與設備——第八章濃縮和枯燥機械與設備噴霧枯燥的主要(zhǔyào)優(yōu)點〔1〕枯燥速度快?！?〕產品質量好。松脆空心顆粒產品具有良好的流動性、分散性和溶解性，并能很好地保持食品原有的色、香、味?！?〕營養(yǎng)損失少?？焖倏菰锎蟠鬁p少了營養(yǎng)物質的損失，如牛乳粉加工中熱敏性維生素C只損失5％左右。因此，特別適合于易分解、變性的熱敏性食品加工。〔4〕產品純度高。噴霧枯燥是在封閉的枯燥室中進行，既保證了衛(wèi)生條件，又防止了粉塵飛揚(fēiyáng)，從而提高了產品純度。〔5〕工藝較簡單。料液經噴霧枯燥后，可直接獲得粉末狀或微細的顆粒狀產品?！?〕生產率高。便于實現(xiàn)機械化、自動化生產，操作控制方便，適于連續(xù)化大規(guī)模生產，且操作人員少，勞動強度低。第七十七頁，共一百一十五頁。食品(shípǐn)工廠機械與設備——第八章濃縮和枯燥機械77食品工廠機械與設備——第八章濃縮(nónɡsuō)和枯燥機械與設備噴霧枯燥的主要(zhǔyào)缺點〔1〕投資大。由于一般枯燥室的水分蒸發(fā)強度僅能到達2.5~4.0kg／(m3·h)，故設備體積龐大，且霧化器、粉塵回收以及清洗裝置等較復雜?！?〕能耗大，熱效率不高。一般情況下，熱效率為30％~40%，假設要提高熱效率，可在不影響(yǐngxiǎng)產品質量的前提下，盡量提高進風溫度以及利用排風的余熱來預熱進風。另外，因廢氣中濕含量較高，為降低產品中的水分含量，需耗用較多的空氣量，從而增加了鼓風機的電能消耗與粉塵回收裝置的負擔。第七十八頁，共一百一十五頁。食品工廠機械與設備——第八章濃縮(nónɡsuō)和枯燥78食品(shípǐn)工廠機械與設備——第八章濃縮和枯燥機械與設備根本(gēnběn)構成系統(tǒng)(xìtǒng)根本構成，主要由霧化器、枯燥室、粉塵別離器、進風機、空氣加熱器、排風機等構成。第七十九頁，共一百一十五頁。食品(shípǐn)工廠機械與設備——第八章濃縮和枯燥機械79食品工廠(gōngchǎng)機械與設備——第八章濃縮設備根本(gēnběn)構成第八十頁，共一百一十五頁。食品工廠(gōngchǎng)機械與設備——第八章濃縮設備80食品工廠(gōngchǎng)機械與設備——第八章濃縮和枯燥機械與設備枯燥室是噴霧枯燥機的核心，在此經霧化器霧化的料液滴與由進風機吸送來并經加熱器加熱的空氣接觸，迅速受熱使水分氣化而成為固體粒子，一局部大的落入器底、另一局部那么隨濕熱空氣一道進入粉塵回收裝置別離成濕空氣與粉塵。離開別離器的濕空氣或者由排風機直接排入大氣，或者局部進行余熱回收，以提高(tígāo)枯燥機的熱效率?？菰餀C底和別離器別離得到的枯燥產品可以直接出料進行包裝，也可經過一個粉體冷卻器進一步冷卻后再出料。枯燥(kūzào)室第八十一頁，共一百一十五頁。食品工廠(gōngchǎng)機械與設備——第八章濃縮和枯81食品工廠機械與設備(shèbèi)——第八章濃縮和枯燥機械與設備(shèbèi)噴霧枯燥(kūzào)機的類型形式較多，大體分類如表9-2所示。不同形式噴霧枯燥機的主要區(qū)別在于霧化器、枯燥室和加熱介質回收利用(lìyòng)程度等方面。第八十二頁，共一百一十五頁。食品工廠機械與設備(shèbèi)——第八章濃縮和枯燥機械82食品工廠機械與設備——第八章濃縮(nónɡsuō)和枯燥機械與設備噴霧枯燥機對加熱介質利用的三種情形。開放式是指從枯燥室機別離器出來的廢氣直接排向環(huán)境的枯燥系統(tǒng)，食品工業(yè)用的噴霧枯燥系統(tǒng)一般采用這種方式；封閉式是指從別離器出來的廢氣不直接排向環(huán)境而是經去濕處理后循環(huán)使用的枯燥系統(tǒng)，用于濕料中含有(hányǒu)不可排向環(huán)境的溶劑成分的物料的枯燥，或者熱風采用惰性氣體的情況。半封閉式是指局部利用濕熱空氣進行循環(huán)的枯燥系統(tǒng)。這種系統(tǒng)可以提高熱能效率，但同時增加了設備投資和操作的復雜性。加熱介質(jièzhì)的利用第八十三頁，共一百一十五頁。食品工廠機械與設備——第八章濃縮(nónɡsuō)和枯燥83食品(shípǐn)工廠機械與設備——第八章濃縮和枯燥機械與設備〔三〕霧化器霧化器也稱噴霧器。常見的霧化器形式(xíngshì)有三種，即壓力式、離心式和氣流式霧化器。1．壓力式霧化器2.離心式霧化器3．氣流式霧化器4．三類霧化器比較第八十四頁，共一百一十五頁。食品(shípǐn)工廠機械與設備——第八章濃縮和枯燥機械84食品工廠機械(jīxiè)與設備——第八章濃縮和枯燥機械(jīxiè)與設備1．壓力(yālì)式霧化器壓力式霧化器實際上是一種噴霧頭，裝在一段直管上以后便構成所謂(suǒwèi)的噴槍。噴霧頭(噴槍)需要與高壓泵配合才能工作。一般使用的高壓泵為三柱塞泵。壓力式霧化器的工作原理壓力式霧化器的結構形式由于單個壓力式噴霧頭的流量(生產能力)有限，因此，大型壓力式噴霧枯燥機通常由多支噴槍一起并聯(lián)工作。第八十五頁，共一百一十五頁。食品工廠機械(jīxiè)與設備——第八章濃縮和枯燥機械(85食品(shípǐn)工廠機械與設備——第八章濃縮和枯燥機械與設備壓力式霧化器的工作(gōngzuò)原理壓力式霧化器的工作原理是高壓泵使料液獲得高壓(7~20MPa)，從噴霧頭出來時，由于壓力大，噴孔小(0.5~1.5mm)，很快霧化成霧滴。料液的霧化分散度取決于噴嘴的結構(jiégòu)、料液的流出速度和壓力、料液的物理性質(外表張力、黏度、密度等)。第八十六頁，共一百一十五頁。食品(shípǐn)工廠機械與設備——第八章濃縮和枯燥機械86壓力(yālì)式霧化器的結構形式有多種，常見的有M型、S型等，M型噴頭的結構如(1)所示，其中噴嘴是易磨件，它的材料可由不銹鋼也可用耐磨性的材料(如紅寶石)制成，兩者的使用期分別(fēnbié)為1周和1年左右。第八十七頁，共一百一十五頁。壓力(yālì)式霧化器的結構形式有多種，常見的有M型、S型87食品工廠機械與設備——第八章濃縮(nónɡsuō)和枯燥機械與設備2.離心式霧化器離心式霧化器由機械驅動或氣流(qìliú)驅動裝置與噴霧轉盤結合而成。機械式離心霧化器的外形及結構離心式霧化的機理第八十八頁，共一百一十五頁。食品工廠機械與設備——第八章濃縮(nónɡsuō)和枯燥88食品工廠機械與設備(shèbèi)——第八章濃縮和枯燥機械與設備(shèbèi)機械(jīxiè)驅動第八十九頁，共一百一十五頁。食品工廠機械與設備(shèbèi)——第八章濃縮和枯燥機械89食品(shípǐn)工廠機械與設備——第八章濃縮和枯燥機械與設備轉盤是離心(líxīn)霧化器的關鍵部件，形式有多種，圖9.26所示為一些離心噴霧轉盤的實物。霧化器第九十頁，共一百一十五頁。食品(shípǐn)工廠機械與設備——第八章濃縮和枯燥機械90食品(shípǐn)工廠機械與設備——第八章濃縮和枯燥機械與設備離心式霧化(wùhuà)的機理離心式霧化的機理是借助高速轉盤產生離心力，將料液高速甩出成薄膜、細絲，并受到腔體空氣(kōngqì)的摩擦和撕裂作用而霧化，圖9.25所示為離心霧化的情形。第九十一頁，共一百一十五頁。食品(shípǐn)工廠機械與設備——第八章濃縮和枯燥機械91食品工廠機械與設備——第八章濃縮(nónɡsuō)和枯燥機械與設備3．氣流(qìliú)式霧化器氣流式霧化(wùhuà)器是依靠高速氣流工作的霧化(wùhuà)器。霧化(wùhuà)原理是利用料液在噴嘴出口處與高速運動(一般為200~300m/s)的空氣相遇，由于料液速度小，而氣流速度大，兩者存在相當大速度差，從而液膜被拉成絲狀，然后分裂成細小的霧滴。霧滴大小取決于兩相速度差和料液黏度，相對速度差越大，料液黏度越小，那么霧滴越細。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、霧化(wùhuà)器的幾何尺寸以及氣料流量之比。圖9.27所示為氣流式霧化(wùhuà)的實際情形。氣流式霧化器的結構有多種，常見的有二流式、三流式、四流式和旋轉式，其結構如圖9.28所示。第九十二頁，共一百一十五頁。食品工廠機械與設備——第八章濃縮(nónɡsuō)和枯燥92食品工廠機械(jīxiè)與設備——第八章濃縮和枯燥機械(jīxiè)與設備第九十三頁，共一百一十五頁。食品工廠機械(jīxiè)與設備——第八章濃縮和枯燥機械(93食品工廠機械(jīxiè)與設備——第八章濃縮和枯燥機械(jīxiè)與設備第九十四頁，共一百一十五頁。食品工廠機械(jīxiè)與設備——第八章濃縮和枯燥機械(94食品(shípǐn)工廠機械與設備——第八章濃縮和枯燥機械與設備4．三類(sānlèi)霧化器比較三類霧化器各有特點，見表9-3。在選型時，需考慮生產要求、待處理物料的性質及工廠等諸方面具體情況。國內外食品工業(yè)大規(guī)模生產時都采用壓力噴霧和離心噴霧。目前國內以壓力噴霧占多數(shù)，如在乳粉和蛋粉生產中，壓力噴霧占76%，離心噴霧占24%。國外在歐洲以離心噴霧為主，而在美國、新西蘭、澳大利亞、日本(rìběn)等國那么以壓力噴霧為主。氣流式由于動力消耗大，適用于小型設備，而在食品工業(yè)中，很少在大規(guī)模生產中應用。第九十五頁，共一百一十五頁。食品(shípǐn)工廠機械與設備——第八章濃縮和枯燥機械95食品工廠機械與設備——第八章濃縮(nónɡsuō)和枯燥機械與設備第九十六頁，共一百一十五頁。食品工廠機械與設備——第八章濃縮(nónɡsuō)和枯燥96食品工廠機械(jīxiè)與設備——第八章濃縮和枯燥機械(jīxiè)與設備〔四〕枯燥(kūzào)室枯燥室結構(jiégòu)結構形式廂式枯燥室塔式枯燥室熱氣流與霧滴流向第九十七頁，共一百一十五頁。食品工廠機械(jīxiè)與設備——第八章濃縮和枯燥機械(97食品(shípǐn)工廠機械與設備——第八章濃縮和枯燥機械與設備結構(jiégòu)形式噴霧枯燥室分為廂式和塔式兩大類，每類枯燥室由于處理物料、受熱溫度、熱風進入和出料方式等的不同，結構(jiégòu)形式又有多種。第九十八頁，共一百一十五頁。食品(shípǐn)工廠機械與設備——第八章濃縮和枯燥機械98食品工廠機械(jīxiè)與設備——第八章濃縮和枯燥機械(jīxiè)與設備枯燥(kūzào)室結構枯燥室是噴霧枯燥的主體設備，霧化后的液滴在枯燥室內與枯燥介質相互接觸進行(jìnxíng)傳熱傳質而到達干制品的水分要求。其內部裝有霧化器、熱風分配器及出料裝置等，并開有進、排氣口、出料口及人孔、視孔、燈孔等。為了節(jié)能和防止(帶有霧滴和粉末的)熱濕空氣在器壁結露和出于節(jié)能考慮，噴霧枯燥室壁均由雙層結構夾保溫層構成，并且內層一般為不銹鋼板制成。另外，為了盡量防止粉末黏附于器壁，一般枯燥室的殼體上還安裝有使黏粉抖落的振動裝置。第九十九頁，共一百一十五頁。食品工廠機械(jīxiè)與設備——第八章濃縮和枯燥機械(99食品(shípǐn)工廠機械與設備——第八章濃縮和枯燥機械與設備1．廂式枯燥(kūzào)室又稱臥式枯燥室，用于水平方向的壓力噴霧枯燥。廂式枯燥室用于食品枯燥時應內襯不銹鋼板，室底一般采用瓷磚或不銹鋼板。枯燥室的室底應有良好的保溫層，以免干粉積露回潮。枯燥室殼壁也必須用絕熱材料來保溫。通常廂式枯燥室的后段有凈化尾氣用的布袋過濾器，并將引風機安裝在袋濾器的上方。由于氣流方向與重力方向垂直，霧滴在枯燥室內(shìnèi)行程較短，接觸時間也短，且不均一，所以產品的水分含量不均勻；此外，從臥式枯燥室底部卸料也較困難，所以新型噴霧枯燥設備幾乎都采用塔式結構。第一百頁，共一百一十五頁。食品(shípǐn)工廠機械與設備——第八章濃縮和枯燥機械100食品工廠機械與設備——第八章濃縮(nónɡsuō)和枯燥機械與設備2．塔式枯燥(kūzào)室常稱為枯燥塔，新型噴霧枯燥設備幾乎都用塔式結構?？菰锼牡撞坑绣F形底、平底和斜底三種，食品工業(yè)中常采用前者。對于吸濕性較強且有熱塑性的物料，往往會造成干粉黏壁成團的現(xiàn)象，且不易回收，必須具有塔壁冷卻(lěngquè)措施。第一百零一頁，共一百一十五頁。食品工廠機械與設備——第八章濃縮(nónɡsuō)和枯燥101食品(shípǐn)工廠機械與設備——第八章濃縮和枯燥機械與設備三種常用(chánɡyònɡ)于塔壁冷卻的方法〔1〕由塔的圓柱體下部切線方向進入冷空氣掃過塔壁。〔2〕設冷卻用夾套。冷空氣由圓柱體上部夾套進入，并由錐底夾套排出?！?〕沿塔內壁安裝旋轉空氣(kōngqì)清掃器，通冷空氣(kōngqì)進行冷卻。第一百零二頁，共一百一十五頁。食品(shípǐn)工廠機械與設備——第八章濃縮和枯燥機械102食品工廠機械與設備(shèbèi)——第八章濃縮和枯燥機械與設備(shèbèi)3．熱氣流(qìliú)與霧滴流向噴霧枯燥(kūzào)室內熱氣流與霧滴的流動方向，直接關系到產品質量以及粉末回收裝置的負荷等問題。各型噴霧枯燥設備中，熱氣流與霧滴的流動方向有并流、逆流及混流三類。第一百零三頁，共一百一十五頁。食品工廠機械與設備(shèbèi)——第八章濃縮和枯燥機械103食品工廠(gōngchǎng)機械與設備——第八章濃縮和枯燥機械與設備并流型噴霧枯燥(kūzào)器并流操作時由于熱空氣與霧滴以相同的方向運動，與干粉接觸時的溫度最低，因而目前在食品工業(yè)中，如乳粉、蛋粉、果汁粉等的生產(shēngchǎn)，大多數(shù)均采用并流操作，其它兩種操作那么較少采用。并流式可分為水平、垂直下降和垂直上升式三種。熱風先與料液霧滴接觸，室內溫度劇降，不會使枯燥物料受熱過度，可采用較高的進風溫度，適宜于熱敏性物料的枯燥。第一百零四頁，共一百一十五頁。食品工廠(gōngchǎng)機械與設備——第八章濃縮和枯104食品工廠(gōngchǎng)機械與設備——第八章濃縮和枯燥機械與設備逆流(nìliú)型噴霧枯燥器熱風自枯燥室的底部上升，料液從頂部噴灑而下。物料在枯燥室內懸浮時間較長，適宜于含水量高的物料枯燥。在這種操作(cāozuò)中，已干制品與高溫氣體相接觸，因而不可能用于熱敏性物料的枯燥。由于廢氣由頂部排出，為了減少未干霧滴被廢氣帶走，必須控制氣體速度保持在較低的水平。第一百零五頁，共一百一十五頁。食品工廠(gōngchǎng)機械與設備——第八章濃縮和枯105食品工廠機械與設備——第八章濃縮(nónɡsuō)和枯燥機械與設備混流型噴霧枯燥(kūzào)器這種流向的優(yōu)點是綜合了并流和逆流的優(yōu)點，削弱了兩者明顯的弊端，且有攪動作用，所以脫水效率較高。產品有時與濕的熱空氣流接觸，枯燥(kūzào)不均勻。內壁局部粘粉嚴重。第一百零六頁，共一百一十五頁。食品工廠機械與設備——第八章濃縮(nónɡsuō)和枯燥106食品工廠(gōngchǎng)機械與設備——第八章濃縮和枯燥機械與設備〔五〕噴霧枯燥裝置系統(tǒng)(xìtǒng)舉例噴霧枯燥系統(tǒng)的組成局部除了霧化器和枯燥室之外，還有處理枯燥介質的空氣過濾器和加熱器(直接燃燒(ránshāo)加熱或間接加熱)，使枯燥介質能均勻分布的熱風分配器，輸送介質的風機，以及產品收集裝置和回收枯燥介質中細粉的別離裝置。噴霧枯燥的流程系統(tǒng)有多種形式，最根本的是開放式系統(tǒng)，這是國內外普遍使用的裝置系統(tǒng)。1．壓力噴霧枯燥機系統(tǒng)2．離心噴霧枯燥機系統(tǒng)第一百零七頁，共一百一十五頁。食品工廠(gōngchǎng)機械與設備——第八章濃縮和枯107食品工廠機械與設備(shèbèi)——第八章濃縮和枯燥機械與設備(shèbèi)1．壓力(yālì)噴霧枯燥機系統(tǒng)立式壓力噴霧枯燥機，主要(zhǔyào)由空氣過濾器、進風機、空氣加熱器、熱風分配器、壓力噴霧器、枯燥塔、布袋過濾器和排風機等組成。進風機、空氣加熱器和排風機安排在一個層面。第一百零八頁，共一百一十五頁。食品工廠機械與設備(shèbèi)——第八章濃縮和枯燥機械108食品工廠機械與設備(shèbèi)——第八章濃縮和枯燥機械與設備(shèbèi)壓力(yālì)噴霧器采用單噴嘴噴霧，裝于塔頂。噴嘴的孔徑較大〔一般在2mm以上〕，可得到(dédào)較大粒度的枯燥粉粒。與該枯燥機配套的供料泵應為三柱塞式高壓泵。第一百零九頁，共一百一十五頁。食品工廠機械與設備(shèbèi)——第八章濃縮和枯燥機械109食品工廠機械與設備(shèbèi)——第八章濃縮和枯燥機械與設備(shèbèi)枯燥(kūzào)塔枯燥塔體的上部為圓柱形，下部(xiàbù)為圓錐形。塔體上下有兩個清掃門用于清掃塔壁積粉。布袋過濾器緊靠在枯燥室旁邊。第一百一十頁，共一百一十五頁。食品工廠機械與設備(shèbèi)——第八章濃縮和枯燥機械110食品(shípǐn)工廠機械與設備——第八章濃縮和枯燥機械與設備2．離心(líxīn)噴霧枯燥機系統(tǒng)并流式枯燥機組成及原理根本同壓力(yālì)式。與壓力式枯燥機的區(qū)別關于冷卻系統(tǒng)第一百一十一頁，共一百一十五頁。食品(shípǐn)工廠機械與設備——第八章濃縮和枯燥機械111食品工廠機械與設備——第八章濃縮(nónɡsuō)和枯燥機械與設備離心噴霧枯燥機與

壓力(yālì)噴霧枯燥機區(qū)別最大區(qū)別在于霧化器形式不同，由于離心噴霧器的霧化能量來自與離心噴霧頭的離心力，因此，為本枯燥機供料的泵不必是高壓泵。此外還有以下區(qū)別：離心式的熱風分配器為蝸旋狀；枯燥塔的圓柱體局部徑高比較大〔這主要因離心噴霧有較大霧化半徑(bànjìng)，從而要求有較高大的塔徑〕；第一百一十二頁，共一百一十五頁。食品工廠機械與設備——第八章濃縮(nónɡsuō)和枯燥112食品(shípǐn)工廠機械與設備——第八章濃縮和枯燥機械與設備關于(guānyú)冷卻系統(tǒng)直接從枯燥室出來的粉體一般溫度較高。需要采取一定措施使之冷卻。噴霧枯燥系統(tǒng)通常結合流化床技術，使枯燥塔出來的粉在此得到進一步流態(tài)化枯燥，然后(ránhòu)進行流態(tài)化冷卻。第一百一十三頁，共一百一十五頁。食品(shípǐn)工廠機械與設備——第八章濃縮和枯燥機械113思考題液體食品物料可用哪些類型的設備濃縮(nónɡsuō)？最常用的是哪些類型？真空蒸發(fā)濃縮設備一般由幾局部構成？各局部起什么作用？常有哪些具體型式？需回收溶液中的芳香成分，真空蒸發(fā)濃縮設備的冷凝器應采用什么型式？冷凍濃縮設備系統(tǒng)一般由哪些局部構成？各局部起什么作用？常有哪些具體型式？食品工廠機械(jīxiè)與設備——第八章濃縮設備第一百一十四頁，共一百一十五頁。思考題液體食品物料可用哪些類型的設備濃縮(nónɡsuō)114內容(nèiróng)總結食品工廠機械與設備。蒸發(fā)器按料液流程可分為循環(huán)式〔有自然循環(huán)式與強制循環(huán)式之分〕和單程式。根據物料在加熱室與別離室間循環(huán)的方式，可分為強制循環(huán)式和自然循環(huán)式兩種。這些換熱器可以為單程列管式換熱器，單獨用生蒸汽加熱。供料口位于鋼帶下方，由一供料滾筒不斷將漿料涂布在鋼帶的外表。離心式霧化器由機械驅動或氣流驅動裝置與噴霧轉盤結合(jiéhé)而成。并流式可分為水平、垂直下降和垂直上升式三種。塔體上下有兩個清掃門用于清掃塔壁積粉第一百一十五頁，共一百一十五頁。內容(nèiróng)總結食品工廠機械與設備。蒸發(fā)器按料液流115食品(shípǐn)工廠機械與設備第八章濃縮(nónɡsuō)和枯燥設備食品工廠機械(jīxiè)與設備——第八章濃縮設備第一頁，共一百一十五頁。食品(shípǐn)工廠機械與設備第八章濃縮(nónɡ116第八章濃縮和枯燥(kūzào)機械與設備濃縮與食品加工食品工業(yè)中的濃縮設備(shèbèi)第一節(jié) 真空蒸發(fā)濃縮設備

第二節(jié) 冷凍濃縮設備第三節(jié)真空枯燥設備第四節(jié)噴霧枯燥設備第五節(jié)沸騰枯燥設備第六節(jié)冷凍枯燥設備食品(shípǐn)工廠機械與設備——第八章濃縮設備第二頁，共一百一十五頁。第八章濃縮和枯燥(kūzào)機械與設備濃縮與食品加工食品117濃縮(nónɡsuō)與食品加工濃縮是除去食品料液中局部水分的單元操作，在食品加工中有著重要的地位。例如鮮乳、果蔬榨取得到的原汁、植物性提取液〔如咖啡、茶〕、生物處理〔酶解、發(fā)酵〕別離液等均含有大量的水分，為便于(biànyú)運輸、貯存、后續(xù)加工以及方便使用等，往往需要進行濃縮。食品(shípǐn)工廠機械與設備——第八章濃縮設備第三頁，共一百一十五頁。濃縮(nónɡsuō)與食品加工濃縮是除去食品118食品工業(yè)的濃縮(nónɡsuō)設備食品濃縮可以采用真空蒸發(fā)濃縮設備、冷凍濃縮設備和膜濃縮設備等。目前，食品工業(yè)使用最廣泛的濃縮設備是真空蒸發(fā)濃縮設備。冷凍濃縮設備對于含熱敏性和揮發(fā)性成分(chéngfèn)料液的濃縮有很大吸引力。膜濃縮設備本質上是膜別離設備。食品工廠機械與設備(shèbèi)——第八章濃縮設備(shèbèi)第四頁，共一百一十五頁。食品工業(yè)的濃縮(nónɡsuō)設備食品濃縮可以采用真空蒸119食品工廠機械(jīxiè)與設備——第八章濃縮和枯燥機械(jīxiè)與設備枯燥在食品工業(yè)(shípǐnɡōnɡyè)中的地位枯燥在食品工業(yè)中有著很重要的地位?？菰锟梢云鸬綔p小食品體積和重量從而降低貯運本錢、提高食品保藏穩(wěn)定性，以及改善和提高食品風味和食用方便性等作用。從液態(tài)到固態(tài)的各種食品物料均可以枯燥成適當(shìdàng)的干制品。例如，牛乳、蛋液、豆乳通過噴霧枯燥可以得到乳粉、蛋粉和豆奶粉；蔬菜水果通過熱風枯燥可以得到脫水蔬菜和水果。第五頁，共一百一十五頁。食品工廠機械(jīxiè)與設備——第八章濃縮和枯燥機械(120食品工廠(gōngchǎng)機械與設備——第八章濃縮和枯燥機械與設備枯燥(kūzào)操作與設備枯燥是在物料(wùliào)內部的溶劑〔水〕借助于分子擴散作用從固相物料(wùliào)溶質相對完全除去的一個過程。完成枯燥任務的機械設備通常是由多臺裝置構成的系統(tǒng)，但往往稱為枯燥機或枯燥器。例如，噴霧枯燥系統(tǒng)稱為噴霧枯燥器，冷凍枯燥設備系統(tǒng)稱為冷凍枯燥機或冷凍枯燥器等。第六頁，共一百一十五頁。食品工廠(gōngchǎng)機械與設備——第八章濃縮和枯121第一節(jié) 真空蒸發(fā)濃縮(nónɡsuō)設備真空蒸發(fā)