食品干燥機械與設備

食品干燥機械與設備第1頁/共79頁一、干燥目的干燥是從食品物料中除去水分的操作，目的是防止變質，便于貯存運輸，加工出不同風味。包括谷物、油料、果蔬、肉類甚至藥材等。第一節(jié)概述自然干燥→人工干燥第2頁/共79頁二、干燥設備分類由于食品物料種類各異，要求得到的干燥制成品要求也不同，使得食品干燥機械設備種類繁多?？梢詮牟煌瑐让鎸Ω稍镌O備進行分類。根據(jù)熱量傳遞方式，傳統(tǒng)上將各種干燥機械設備分成三大類：對流式、傳導式和輻射式。但這種分類是相對的。如真空干燥機和冷凍干燥機多采用接觸傳導方式提供干燥熱量，也可采用微波方式供熱。按操作壓強分類有常壓干燥機和真空干燥機。按操作方式分類，可分為連續(xù)式干燥機和間歇式干燥機。第3頁/共79頁第二節(jié)對流型干燥設備這是一類以對流方式對食品干燥的設備。干燥介質：流體(熱空氣，過熱蒸汽等)，使食品升溫脫水，并將食品脫除的水分帶出干燥室外。自身狀態(tài)從高溫低濕變?yōu)榈蜏馗邼?。主要設備型式：廂式干燥器、洞道式干燥機、流化床干燥機、噴動床干燥機和氣流式干燥機和噴霧干燥機等。按物流氣流接觸方式：并流、逆流、混流和橫流式干燥器等。第4頁/共79頁一、對流干燥設備的特點和過程

在工業(yè)上應用最普遍的是對流干燥。通常使用的干燥介質是空氣，被除去的濕分是水分。

空氣既是載熱體又是載濕體。物料的干燥過程是屬于傳熱和傳質相結合的過程。干燥過程進行的條件：被干燥物料表面所產生水汽（或其它蒸汽）的壓力大于干燥介質中水汽（或其它蒸汽）的分壓，壓差越大，干燥過程進行越快（表面汽化和內部擴散）。所以干燥介質須及時將汽化的水汽帶走，以保持一定的汽化水的推動力。

HtqWtippiM第5頁/共79頁二、廂式干燥機廂式干燥器是一種常壓間歇式干燥器，小型的稱為烘箱，大型的稱為烘房。一、廂式干燥機結構包括干燥室、空氣加熱器、循環(huán)風機、物料盤等。為間隙時操作設備。第6頁/共79頁二、廂式干燥機二、廂式干燥機特點優(yōu)點：物料裝卸容易，損失小，盤易清洗；設備結構簡單、投資少；能干燥所用物料，適用于經常更換產品的小批量物料。缺點：物料分散性差，干燥時間長；熱效率低，僅為40%左右；產品質量不穩(wěn)定。第7頁/共79頁二、廂式干燥機三、廂式干燥機分類

平行流：熱風從物料表面平行通過，料層薄(20～50mm)，干燥強度小。

穿流：熱風從料層中穿流通過，料層厚(45～65mm)，干燥強度大。第8頁/共79頁三、隧道式干燥機一、隧道式干燥機的組成

1、隧道

有一段長度為20~40m的洞道，洞道中的軌道通常帶有1/200的斜度，可以由人工或絞車等機械裝置來操縱小車的移動。

2、小車濕物料在料盤中散布成均勻料層。料盤堆放在小車上，料盤與料盤之間留有間隙供熱風通過。

洞道式干燥機的進料和卸料為半連續(xù)式，即當一車濕料從洞道的一端進入時，從另一端同時卸出另一車干料。第9頁/共79頁三、隧道式干燥機二、隧道式干燥機的分類1、混合式：混流綜合了并流、逆流的優(yōu)點，在整個干燥周期的不同階段可以更靈活地控制干燥條件。通常將洞道分成兩段，第一段為并流，干燥速率大，對應于物料的第一干燥階段；第二階段為逆流，可滿足物料的最終干燥要求，對應于物料的第二干燥階段。因為第二階段的干燥時間較長，一般洞道的第二段也比第一段長。第10頁/共79頁三、隧道式干燥機二、隧道式干燥機分類

2、順流式：

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傷產品品質。而物料接近干燥成品時，熱風溫度降低，可防止產品過熱，但難以獲得低水分產品。第11頁/共79頁三、隧道式干燥機二、隧道式干燥機分類

3、逆流式：

料車從隧道一端推人，濕物料先與低溫高濕的熱風接觸，傳熱速率高。而物料接近干燥成品時，與高溫低濕的熱風溫度接觸。較少使用。第12頁/共79頁三、隧道式干燥機二、隧道式干燥機分類

4、穿流式：

干燥機的每一段由活動隔板分隔，在料車進出時，隔板打開，而在干燥時則將洞道切斷成為縱向通路，靠換向裝置構成總體上曲折的氣流通道。加熱器設在馬蹄形的換向處，可以獨立控制該段氣流的溫度。第13頁/共79頁四、網(wǎng)帶式干燥設備網(wǎng)帶式干燥機適用于谷物、脫水蔬菜、中藥材等產品的干燥。適用的物料形狀可有片狀、條狀、顆粒、棒狀、濾餅類等。網(wǎng)帶式干燥機是一種將物料置于輸送網(wǎng)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。網(wǎng)帶式干燥機由干燥室、輸送帶、風機、加熱器、提升機和卸料機等組成。沿輸送網(wǎng)方向，可分成若干相對獨立的單元段，每個單元段包括循環(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)。每段內干燥介質的溫度、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。輸送帶為不銹鋼絲網(wǎng)或多孔板不銹鋼鏈帶，轉速可調。帶網(wǎng)式干燥機因結構和干燥流程不同可分成單層、多層和多段等不同的類型。第14頁/共79頁四、網(wǎng)帶式干燥設備1、工作過程

物料在干燥器內均勻運動前移的網(wǎng)帶上，氣流經加熱器加熱，由循環(huán)風機進入熱風分配器，成噴射狀吹向網(wǎng)帶上的物料，與物料接觸，進行傳熱傳質。大部分氣體循環(huán)，一部分溫度低，含濕量較大的氣體作為廢氣由排濕風機排出。第15頁/共79頁2、單層單段式網(wǎng)帶式干燥機（1）特點

優(yōu)點：網(wǎng)帶透氣性能好，熱空氣易與物料接觸，停留時間可任意調節(jié)。物料無劇烈運動，不易破碎。每個單元可利用循環(huán)回路，控制蒸發(fā)強度。若采用紅外加熱，可一起干燥、殺菌，一機多用。缺點：占地面積大，如果物料干燥的時間較長，則從設備的單位地面積生產能力上看不很經濟，另外設備的進出料口密封不嚴，易產生漏氣現(xiàn)象。四、網(wǎng)帶式干燥設備第16頁/共79頁（2）工作過程全機分成兩個干燥區(qū)和一個冷卻區(qū)。每個干燥區(qū)段由空氣加熱器、循環(huán)風機、熱風分布器及隔離板等組成加熱風循環(huán)。第一干燥區(qū)的空氣自下而上經加熱熱器穿過物料層，第二干燥區(qū)的空氣自上而下經加器穿過物料層。最后一個是冷卻區(qū)，沒有空氣加熱器。第17頁/共79頁3、單層多段帶式干燥機亦稱復合型帶式干燥機，是用多條循環(huán)輸送帶(多至4條)串聯(lián)組成物料輸送系統(tǒng)的帶式干燥機。（1）特點優(yōu)點：

①物料在帶間轉移時得以松動、翻轉，物料的蒸發(fā)面積增大，改善了透氣性和干燥均勻性。

②不同輸送帶的速度可獨立控制，且多個干燥區(qū)的熱風流量及溫度和濕度均可單獨控制，便于優(yōu)化物料干燥工藝。缺點:占地面積較大。四、網(wǎng)帶式干燥設備第18頁/共79頁（2）工作過程整個干燥機也分成兩個干燥區(qū)和一個吹風冷卻區(qū)，第一干燥區(qū)又分成前、后兩個溫區(qū)，物料經第一、二區(qū)干燥后，從第一輸送帶的末端自動落入第二個輸送帶的首端，其間物料受到撥料器的作用而翻動，然后通過冷卻區(qū)，最后由終端卸出產品。第19頁/共79頁4、多層帶式干燥機基本構成部件與單層式的類似。

輸送帶為多層(輸送帶層數(shù)可達15層，但以3~5層最為常用)，上下相疊架設在上下相通的干燥室內。（1）特點

層間有隔板控制干燥介質定向流動，使物料干燥均勻。

各輸送帶的速度獨立可調，一般最后一層或幾層的速度較低而料層較厚，這樣可使大部分干燥介質與不同干燥階段的物料得到合理的接觸分配，從而提高總的干燥速率。多層帶式干燥機結構簡單，常用于干燥速度低、干燥時間長的場合，廣泛用于谷物類的干燥，由于操作中多次翻料，因此不適于黏性物料及易碎物料的干燥。四、網(wǎng)帶式干燥設備第20頁/共79頁

（2）工作過程工作時濕物料從進料口進至輸送帶上，隨輸送帶運動至末端，通過翻板落至下一輸送帶移動送料，依次自上而下，最后由卸料口排出。外界空氣經風機和加熱器形成熱風，通過分層進風柜調節(jié)風量送入干燥室，使物料干燥。排出的廢氣可對物料進行預熱。第21頁/共79頁五、噴霧干燥機噴霧干燥機是一種將液狀物料通過霧化方式干燥成粉體的設備。許多粉狀制品，如乳粉、蛋粉、豆乳粉、蛋白質水解物粉、微生物發(fā)酵物等都用噴霧干燥機生產，也是主要的微膠囊造粒設備之一。1、噴霧干燥機的特點（1）優(yōu)點

干燥速度快。

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?？焖俑稍锎蟠鬁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。

產品純度高。噴霧干燥是在封閉的干燥室中進行，既保證了衛(wèi)生條件，又避免了粉塵飛揚，從而提高了產品純度。

工藝較簡單。料液經噴霧干燥后，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。

（2）缺點

投資大。水分蒸發(fā)強度僅能達到2.5~4.0kg／(m3·h)，故設備體積龐大，且需要霧化器、粉塵回收、清洗裝置等。

能耗大，熱效率不高。熱效率為30％~40%。第22頁/共79頁五、噴霧干燥機2、噴霧干燥機的原理

運用霧化裝置等機械作用，把液態(tài)食品物料分散成霧狀的細小液滴，使其表面積急劇增加，然后與熱空氣接觸，在較短時間內（瞬時）除去大部分水分，獲得水分含量較低的粉體產品的對流干燥過程。廢氣干物料旋風分離器蒸汽冷凝水冷空氣熱空氣板式換熱器第23頁/共79頁五、噴霧干燥機2、噴霧干燥機的原理

霧化器出來的范圍10~100μm的料液霧滴，有巨大表面積；

霧滴與進入干燥室的熱氣流接觸，可在瞬間(0.01~0.04s)發(fā)生強烈的熱交換和質交換，使其中絕大部分水分迅速蒸發(fā)氣化并被干燥介質帶走。

由于水分蒸發(fā)會從液滴吸收氣化潛熱，因而液滴的表面溫度一般為空氣的濕球溫度。

包括霧滴預熱、恒速干燥和降速干燥等三個階段的整個過程，只需10~30s便可得到符合要求的干燥產品。

產品干燥后由于重力作用，大部分沉降于底部，少量微細粉末隨廢氣進入粉塵回收裝置得以回收。第24頁/共79頁五、噴霧干燥機3、噴霧干燥機系統(tǒng)

第25頁/共79頁五、噴霧干燥機3、噴霧干燥機系統(tǒng)（1）空氣加熱系統(tǒng)包括：空氣過濾器、鼓風機、空氣加熱器、熱分配器等。（2）霧化系統(tǒng)包括：料液貯槽、過濾器、供料裝置、霧化器等。（3）干燥室包括：不同霧化裝置、干燥室設計等。（4）產品收集系統(tǒng)包括：出粉器、貯粉裝置、產品冷卻和粒度篩分（分級）裝置等。（5）廢氣排放及微分回收系統(tǒng)包括：捕粉裝置、排風裝置等。（6）系統(tǒng)控制裝置及廢熱回收裝置第26頁/共79頁五、噴霧干燥機4、霧化器

霧化器是整個噴霧干燥的關鍵部件之一，對產品質量和經濟指標有重要影響。霧化器分散度越高，干燥效率越大；霧化越均勻，產品的含水量變化越小。因此，霧化器既要保證料液的分散度，又要使粒度變化控制在最小限度。分為離心式、壓力式和氣流式三種。第27頁/共79頁五、噴霧干燥機（1）離心式霧化器

料液在高速轉盤（圓周速度90~160m/s）中受離心力作用從盤邊緣甩出而霧化。液體受到二種力作用，一是離心力和重力作用下得到加速而分裂霧化；二是液體和周圍空氣同時接觸面處，存在摩擦力促使形成霧滴。前者為離心霧化，后者為速度霧化，實際上這二者是同時存在的。

離心式霧化器的霧化效果與料液特性、流量、圓盤形狀直徑及速度直接有關。第28頁/共79頁五、噴霧干燥機（1）離心式霧化器

離心式霧化過程的“三大”特點：

①當料液流量較少時，圓盤周邊的液滴立克被拋出直接分裂成液滴。

②當料液流量較大而轉速加快時，半球狀物料液被拉成許多絲狀射流，絲狀割裂成液滴。

③當料液流量繼續(xù)增大時，液絲間互相并成薄膜，膜絲分裂成液滴。第29頁/共79頁第30頁/共79頁五、噴霧干燥機（1）離心式霧化器優(yōu)點：①液料通道大，不易堵塞；②對液料的適應性強。高粘度、高濃度的液料均可；③操作彈性大，進液量變化±25％時，對產品質量無大影響。缺點：①結構復雜、造價高；②動力消耗比壓力式大；③只適于順流立式噴霧干燥設備。第31頁/共79頁五、噴霧干燥機（2）壓力式霧化器

用高壓泵使液體獲得高壓(7~20MPa)，高壓液體通過噴嘴(孔徑0.5~1.5mm)時，將壓力能轉變?yōu)閯幽芏咚賴姵鰰r分散為霧滴。當高壓液體從噴嘴出口噴出后不遠的距離，將克服表面張力，使液膜分裂成細線，加上湍流徑向分速度和周圍空氣相對速度的影響，使液線再分裂成大小不同的液滴。第32頁/共79頁五、噴霧干燥機（2）壓力式霧化器實際上是一支噴槍，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。

優(yōu)點：①結構簡單，操作無噪聲；②改變噴嘴內部結構，易得到所需的霧化形狀；③大規(guī)模生產可采用多噴嘴噴霧。缺點：①生產過程中流量無法調節(jié)；②噴嘴噴孔口徑小于1mm時，易產生堵塞；③不適用粘度高的膠狀料液及有固相分解的懸濁液噴霧；④噴嘴易磨損。第33頁/共79頁五、噴霧干燥機（3）氣流式霧化器是依靠高速氣流工作的霧化器，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。

第34頁/共79頁五、噴霧干燥機（3）氣流式霧化器料液的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，則霧滴越細。霧化分散度取決于噴嘴的結構、料液的流出速度和壓力、料液的物理性質(表面張力、黏度、密度等)。

第35頁/共79頁五、噴霧干燥機（4）三種霧化器比較在選型時，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、日本等國則以壓力噴霧為主。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36頁/共79頁五、噴霧干燥機5、噴霧干燥室

提供霧化待干物料與熱空氣接觸熱交換的空間，是噴霧干燥機的核心，分為立式（常用）和臥式等。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，噴霧干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，為了盡量避免粉末黏附于器壁，一般干燥室的殼體上還安裝有使黏粉抖落的振動裝置。（1）噴霧干燥工藝對干燥室的要求①要有一定的空間，以提供足夠熱空氣及物料停留時間；②要有一定的徑向寬度和清除物料粘壁裝置，保證物料不發(fā)生粘壁現(xiàn)象；③熱風在干燥室的分配合理，保證熱風和物料有效混合。第37頁/共79頁五、噴霧干燥機5、噴霧干燥室（2）三種常用于塔壁的冷卻方法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；③沿塔內壁安裝旋轉空氣清掃器，通冷空氣進行冷卻。（3）噴霧干燥室內熱風與物料流向按熱風與料液的運動方向分為：順流、逆流和混流。第38頁/共79頁五、噴霧干燥機5、噴霧干燥室（3）噴霧干燥室內熱風與物料流向①順流：熱風與霧化物料同向流動，常是室頂進入。霧滴初期與高溫低濕熱空氣接觸、傳熱動力大，對產品質量影響不大；后期與低溫高濕熱空氣接觸。適宜熱敏性物料。②逆流：熱風與霧化物料反向流動，常是物料室頂進入、熱風底部進入。霧滴初期與低溫高濕熱空氣接觸、后期與高溫低濕熱空氣接觸，傳熱動力穩(wěn)定、易過熱焦化。不適宜熱敏性物料。③混流：呈不規(guī)則流動，常是熱風上下反復流動、物料從上而下流動。霧滴與熱風接觸充分（產生騷動），干燥效果好，但可能產生粘壁。第39頁/共79頁五、噴霧干燥機6、噴霧干燥機系統(tǒng)（1）壓力式噴霧干燥機系統(tǒng)

第40頁/共79頁五、噴霧干燥機6、噴霧干燥機系統(tǒng)（1）壓力式噴霧干燥機系統(tǒng)

物料-平衡槽-離心泵-過濾器-高壓泵-壓力霧化器-粉粒（干燥室出口）-流化床干燥-篩分機-成品和回溶粉。塔頂空氣過濾器空氣-鼓風機-加熱器-壓力式干燥室-旋風分離器-放空。流化床空氣過濾器

排除第41頁/共79頁五、噴霧干燥機6、噴霧干燥機系統(tǒng)（2）離心式噴霧干燥機

第42頁/共79頁六、流化床干燥設備1、流化床干燥設備的原理與特點（1）原理物料被大量氣流吹起，呈懸浮狀態(tài)，在沸騰移動中干燥。（2）特點物料與干燥介質接觸充分，傳熱效果好，溫度分布均勻；干燥速度大，停留時間短，生產能力高；同一設備既可以分批生產，又可連續(xù)生產；干燥停留時間可根據(jù)產品含水量調整；設備簡單，投資費用低，操作維修方便。

不適應粒徑過大或過小，含水率過高，易結塊的物料。適宜于處理粉狀且不易結塊的物料，物料粒度通常為30μm~6mm。物料顆粒直徑小于30μm時，氣流通過多孔分布板后極易產生局部溝流。顆粒直徑大于6mm時，需要較高的流化速度，動力消耗及物料磨損隨之增大。第43頁/共79頁六、流化床干燥設備2、流化床干燥設備的適用范圍

適宜于處理粉狀且不易結塊的物料，物料粒度通常為30μm~6mm。

物料顆粒直徑小于30μm時，氣流通過多孔分布板后極易產生局部溝流。

顆粒直徑大于6mm時，需要較高的流化速度，動力消耗及物料磨損隨之增大。

適用于處于降速干燥階段的物料，對于粉狀物料和顆粒物料。

適宜的含水范圍分別在2%~5%和10％~15％之間。

氣流干燥或噴霧干燥得到物料，若仍含有需要經過較長時間降速干燥方能去除的結合水分，則更適于采用流化床干燥。第44頁/共79頁六、流化床干燥設備3、單層流化床干燥設備濕物料由膠帶輸送機送到加料斗，再經拋料機送入干燥機內。空氣經過濾器由鼓風機送入空氣加熱器加熱，熱空氣進入流化床底后由分布板控制流向，對濕物料進行干燥。物料在分布板上方形成流化床。干燥后的物料經溢流口由卸料管排出，夾帶細粉的空氣經旋風分離器分離后由抽風機排出。第45頁/共79頁六、流化床干燥設備4、多層流化床干燥設備（1）溢流式適用于要求干燥較均勻或干燥時間較長的產品。干燥機整體為塔形結構，內設多層孔板。濕物料顆粒由第一層加入，經初步干燥后由溢流管進入下一層，最后從最底層出料。由于顆粒在層與層之間沒有混合，僅在每一層內流化時互相混合，且停留時間較長，所以產品能達到很低的含水量且較為均勻，熱量利用率也顯著提高。第46頁/共79頁六、流化床干燥設備4、多層流化床干燥設備（2）穿流式干燥時，物料直接從篩板孔自上而下分散流動，氣體則通過篩孔自下而上流動，在每塊板上形成流化床。結構簡單，生產能力強，但控制操作要求較高。適用物料顆粒的直徑一般在0.8~5mm。為使物料能通過篩板孔流下，篩板孔徑應為物料粒徑的5~30倍，篩板開孔率30％~40％。物料的流動主要依靠自重作用，氣流還能阻止其下落速度過快，故所需氣流速度較低，大多數(shù)情況下，氣體的空塔氣速與流化速度之比為1.2~2。第47頁/共79頁六、流化床干燥設備5、臥式多室流化床干燥設備（1）目的

降低壓強降，保證產品均勻干燥，降低床層高度。（2）結構

橫截面為長方形，用垂直擋板分隔成多室，擋板下端與多孔分布板之間留有間隙，使物料能從一室進入另一室。（3）工作過程

物料由第一室進入，從最后一室排出，在每一室與熱空氣接觸，氣、固兩相總體上呈錯流流動。（4）特點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，必要時可通入冷空氣對產品進行冷卻。第48頁/共79頁六、流化床干燥設備6、脈沖流化床干燥設備在干燥機下部周向均布幾根熱風進管，每根管上裝有快開閥門，按一定的頻率（如4~16Hz）和次序啟閉，使流化氣體周期性脈沖輸入。當氣閥打開時，突然進入的氣體會對物料床層產生脈沖，脈沖又很快在物料顆粒間傳遞能量，短時間內形成劇烈的局部流化沸騰狀態(tài)，流化狀態(tài)又在床內擴散和向上移動，從而使得氣體和物料間有強烈的傳熱傳質作用。

當氣閥關閉時，流化態(tài)在同一方向逐步消失，物料又回到堆積狀態(tài)。如此，流化床內的脈沖式循環(huán)一直維持到物料被干燥為止。適用于不易干燥或有特殊要求的物料，屬間歇操作，適用于粒度為10μm~0.4mm的物料，床高0.1~0.4m。第49頁/共79頁六、流化床干燥設備7、典型流化床干燥設備系統(tǒng)風機驅使熱空氣以適當?shù)乃俣韧ㄟ^床層，與顆粒狀的濕物料接觸，使物料顆粒保持懸浮狀態(tài)。

熱空氣既是流化介質，又是干燥介質。

被干燥的物料顆粒在熱氣流中上下翻動，互相混合與碰撞，進行傳熱和傳質，達到干燥的目的。

當床層膨脹至一定高度時，因床層空隙率的增大而使氣流速度下降，顆?；芈涠恢卤粴饬鲙ё?。

經干燥后的顆粒由床側面的出料口卸出。廢氣由頂部排出，并經旋風分離器回收所夾帶的粉塵。第50頁/共79頁七、氣流干燥設備

1、氣流干燥原理與分類

（1）原理

氣流干燥機利用高速熱氣流，在并流輸送潮濕粉粒狀或塊粒狀物料的過程中，對其進行干燥。

（2）適用范圍氣流干燥機適用于在潮濕狀態(tài)仍能在氣體中自由流動的顆粒物料的干燥，如面粉、谷物、葡萄糖、食鹽、味精、離子交換樹脂、水楊酸、切成粒狀或小塊狀的馬鈴薯、肉丁及各種粒狀食品等均可用采用氣流干燥法干燥。粒徑在0.5~0.7mm以下的物料，不論其初始濕含量如何，一般都能干燥至0.3％~0.5％的含水量。因此，乳品和蛋加工工業(yè)中，有時也用氣流干燥機對噴霧干燥機得到的粉末作進一步的干燥。如要獲得更低的含水量，則還可在氣流干燥機之后再設置一流化床干燥機。

（3）分類氣流干燥機有多種形式，主要有直管式、多級式、脈沖式、套管式、旋風式、環(huán)管式等。第51頁/共79頁七、氣流干燥設備2、直管式氣流干燥機

被干燥物料經螺旋送料器送入干燥管的底部，然后被預熱器加熱后的熱空氣吹起。

氣體與固體物料在流動過程中因劇烈的相對運動而充分接觸，進行傳熱和傳質，達到干燥的目的。

干燥后的產品由干燥機頂部送出，廢氣由分離器回收夾帶的粉末后，經排風機排入大氣。

第52頁/共79頁七、氣流干燥設備2、直管式氣流干燥機（1）優(yōu)點

①干燥強度大。物料在熱風中呈懸浮狀態(tài)，能最大限度地與熱空氣接觸，且由于氣速較高(一般達20~40m/s)，空氣渦流的高速攪動，使氣-固邊界層的氣膜不斷受沖刷，減小了傳熱和傳質的阻力。②干燥時間短。對于大多數(shù)的物料只需0.5~2s，最長不超過5s，因為是并流操作，所以特別適宜于熱敏性物料的干燥。③占地面積小。由于氣流干燥的容積傳熱系數(shù)大，所以干燥機體積可大為減小。④熱效率高。由于干燥機散熱面積小，所以熱損失小，最多不超過5%，因而干燥非結合水時熱效率可達60％左右、干燥結合水時可達20％左右。

⑤無專用的輸送裝置。氣流干燥機的活動部件少，結構簡單、易維修、成本低。⑥操作連續(xù)穩(wěn)定?？梢砸淮涡酝瓿筛稍铩⒎鬯?、輸送、包裝等工序，整個過程可在密閉條件下進行，減少物料飛揚，防止雜質污染，既改善了產品質量又提高了回收率。⑦適用性廣?？蓱糜诟鞣N粉狀物料，粒徑最大可達100mm，濕含量可達10％~40%。第53頁/共79頁七、氣流干燥設備2、直管式氣流干燥機（2）缺點①全部產品由氣流帶出，因而分離器的負荷大。②氣速較高，對物料顆粒有一定的磨損，所以不適用于對晶形有一定要求的物料，也不適宜用于需要在臨界濕含量以下干燥的物料以及對管壁黏附性強的物料。③由于氣速大，全系統(tǒng)阻力大，因而動力消耗大。④干燥管較長，一般在10m或10m以上。第54頁/共79頁七、氣流干燥設備3、脈沖式氣流干燥機干燥直管被直徑交替縮小與擴大的脈沖管代替。物料首先進入管徑較小的干燥管內，此處氣體以較高的速度流過，使顆粒產生加速運動。當顆粒的加速運動終了時，干燥管直徑突然擴大。由于顆粒運動的慣性，在該段內顆粒的速度大于氣流的速度，顆粒在運動過程中因氣流阻力而不斷減速。在減速終了時，干燥管直徑再度突然縮小，顆粒又被加速。管徑重復交替的縮小與擴大，使顆粒的運動速度也在加速和減速之間不斷地變化，沒有等速運動階段，從而強化了傳熱和傳質速率。第55頁/共79頁七、氣流干燥設備4、套管式氣流干燥機氣流干燥管由內管和外管組成。物料和氣流同時由內管的下部進入。顆粒在管內加速運動至終了時，由頂部導入內外管間的環(huán)隙內，以較小的速度下降并排出。這種形式可以節(jié)約熱量。第56頁/共79頁第三節(jié)傳導干燥設備

傳導型干燥機的熱能供給主要靠導熱，要求被干燥物料與加熱面間應有盡可能緊密的接觸。故傳導干燥機較適用于溶液、懸浮液和膏糊狀固-液混合物的干燥。優(yōu)點：

首先在于熱能利用的經濟性，因這種干燥機不需要加熱大量的空氣，熱能單位耗用量遠較熱風干燥機為少；

其次傳導干燥可在真空下進行，特別適用于易氧化食品的干燥。分類：連續(xù)式和間歇式；常壓和真空。第57頁/共79頁第三節(jié)傳導干燥設備一、滾筒干燥機主體是稱為滾筒的中空金屬圓筒。分類：單滾筒和雙滾筒式；常壓和真空式。圓筒隨水平軸轉動，其內部可由蒸汽、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式和噴灑式。浸沒式加料時，料液可能會因熱滾筒長時間浸沒而過熱，為避免這一缺點，可采用灑濺式。第58頁/共79頁第三節(jié)傳導干燥設備一、滾筒干燥機1、單滾筒干燥機采用浸沒式加料方式，滾筒部分浸沒在稠厚的懸浮液物料中，因滾筒的緩慢轉動使物料成薄膜狀附著于滾筒的外表面而進行干燥。當滾筒回轉3/4~7/8轉時，物料已干燥到預期的程度，即被刮刀刮下，由螺旋輸送器送走。滾筒的轉速因物料性質及轉筒的大小而異，一般為2~8r/min。滾筒上的薄膜厚度為0.1~1.0mm。干燥產生的水汽被殼內流過滾筒面的空氣帶走，流動方向與滾筒的旋轉方向相反。第59頁/共79頁第三節(jié)傳導干燥設備一、滾筒干燥機2、雙滾筒干燥機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節(jié)兩滾筒間隙的方法來控制。第60頁/共79頁第三節(jié)傳導干燥設備一、滾筒干燥機3、真空滾筒干燥機

將滾筒密閉在真空室內。由于干燥過程在真空下進行，真空滾筒干燥機的進料、卸料刮刀等的調節(jié)必須在真空干燥室外部來操縱，所以這類干燥機通常成本較高，一般只用來干燥極為熱敏的物料。第61頁/共79頁第三節(jié)傳導干燥設備二、真空干燥箱主體是一真空密封的干燥室，是一種間歇式干燥設備，適用于固體或熱敏性、氧敏性液體食品物料。這種干燥機中，初期干燥速度很快，但當物料脫水收縮后，則由于物料與干燥盤的接觸逐漸變差，傳熱速率也逐漸下降。室內裝有通加熱劑（蒸汽等）的加熱管、加熱板、夾套或蛇管等，間壁則形成盤架。被干燥的物料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。盤架和干燥盤應盡可能做成表面平滑，以保證有良好的熱接觸。干燥過程產生的水蒸氣由連接管導入混合冷凝器。第62頁/共79頁第三傳導干燥設備三、帶式真空干燥機連續(xù)式真空干燥設備，主要用于液狀與漿狀物料的干燥。干燥室一般為臥式封閉圓筒，內裝鋼帶式輸送機械。帶式真空干燥機有單層和多層兩種形式。干燥時間短，約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、高黏度的物料，并可簡化工序，節(jié)約熱量。第63頁/共79頁第三傳導干燥設備三、帶式真空干燥機（1）單層帶式真空干燥機由一連續(xù)不銹鋼、加熱滾筒、冷卻滾筒、輻射元件、真空系統(tǒng)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表面。涂在鋼帶上的漿料隨鋼帶前移進入干燥器下方的紅外線加熱區(qū)。受熱料層因內部產生的水蒸氣而膨松成多孔狀態(tài)。料層隨后經過滾筒加熱，再進入干燥上方的紅外線區(qū)進行干燥。干燥至符合水分含量要求的物料在繞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64頁/共79頁第三傳導干燥設備三、帶式真空干燥機（2）三層帶式真空干燥機三層輸送帶，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(jù)原料性質和干燥工藝要求，各段的加熱溫度可以調節(jié)。原料在輸送帶上邊移動邊蒸發(fā)水分，干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。干燥產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。第65頁/共79頁第四節(jié)冷凍干燥設備一、冷凍干燥原理1、冷凍干燥定義冷凍干燥就是把含有大量水分的物質，預先進行降溫凍結成固體，然后在真空的條件下使水蒸汽直接升華出來，而物質本身剩留在凍結時的冰架中，因此它干燥后體積不變，疏松多孔。第66頁/共79頁第四節(jié)冷凍干燥設備一、冷凍干燥原理2、冷凍干燥原理

先將濕物料在共晶點（三相點）溫度以下凍結，使水分變成固態(tài)的冰，然后在適當?shù)恼婵斩认?，使冰直接升華為水蒸汽，再用真空系統(tǒng)中的冷凝器將水蒸汽冷凝，從而獲得干燥制品的技術。圖中OA、OB、OC三條曲線分別表示冰-水、水-水蒸氣、冰-水蒸氣兩相共存時水蒸汽與溫度之間的關系，分別稱為融化曲線、汽化曲線和升華曲線。O點稱為三相點，所對應的溫度為0.01℃、水蒸氣壓為6.11mbar（4.58mmHg，611Pa的條件下，水、冰、水蒸氣三者可共存且相互平衡。從理論上說，真空冷凍干燥的操作區(qū)域只需在水的三相點以下即可。但實際的操作條件要苛刻得多，通常在0.5-1.5mbar的真空度和-25℃左右溫度下，才能保證冷凍干燥的順利進行。第67頁/共79頁第四節(jié)冷凍干燥設備二、冷凍干燥設備組成包括預凍、供熱、蒸汽和不凝結氣體排除系統(tǒng)及干燥室等部分構成。

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，如供熱的加熱板、供冷的制冷板和水汽凝結器等。

預凍過程可以獨立于冷凍干燥機完成，此時冷凍干燥箱內不設冷凍板。第68頁/共79頁第四節(jié)冷凍干燥設備二、冷凍干燥設備組成第69頁/共79頁第四冷凍干燥設備二、冷凍干燥設備組成1、預凍系統(tǒng)溫度：必須過冷，溫度低于物質的實際冰點很多；低于樣品的共熔點0~20°C。冷速：影響冰晶?？炖?，冰晶小，相互之間的孔隙小，阻礙水蒸汽的排出，所以干燥時間長；慢冷，結晶大，相互之間的孔隙大，利于水蒸汽的排出，所以干燥時間短。2、供熱系統(tǒng)供熱方式主要有傳導、輻射和微波加熱三種，精細供熱、使水分升華，提供低溫凝結器(冷阱)融化積霜所需的熔解熱。供給升華熱時，要保證傳熱速率既能使凍結層表面達到盡可能高的蒸汽壓，又不致使凍結層融化，所以應根據(jù)傳熱速率決定熱源溫度。3、冷阱抽吸干燥過程中升華的水分。在13.3Pa的壓力下，1g冰升華可產生100m3的蒸汽，若直接采用真空泵抽吸，則需要極大容量的抽氣機才能維持所需