第九章 第三四節(jié)

第九章第三四節(jié)第1頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月1一、概念:滾筒式干燥機是通過轉(zhuǎn)動的圓筒，以熱傳導(dǎo)的方式，將附在筒體外壁上的液態(tài)物料或帶狀物料進行干燥的一種連續(xù)操作設(shè)備。第2頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月2二、分類按滾筒數(shù)量分：單滾筒、雙滾筒和多滾筒式干燥機；按操作壓力分：常壓滾筒和真空式滾筒；按布料方式分：浸液式、噴濺式、棍鋪式等形式第3頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月3三、單滾筒干燥機滾筒：內(nèi)通加熱蒸汽干燥物料；刮刀：刮下滾筒上的干燥物料；（一）主要結(jié)構(gòu)第4頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月4料液槽：盛待干燥物料；排液虹吸管：加熱滾筒內(nèi)冷凝水；傳動裝置、螺旋輸送器等。進、排氣管：第5頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月5筒體：直徑0.6－1.6m，長徑比L/D＝0.8－2，最長筒體可達3.5m，轉(zhuǎn)速2－10r/min，附在滾筒上的料膜厚度為0.5－1.5mm。材料為鑄鐵或鋼板、不銹鋼板焊制。有鑄造和焊接兩種型式，在模擬現(xiàn)場加工條件下加工。1.滾筒：筒體、端蓋、端軸及軸承

熱容量大、傳熱穩(wěn)定、剛性、耐磨、壁厚重、熱阻大、導(dǎo)熱差壁薄、導(dǎo)熱性好、單體加工方便、L/D范圍大，適用第6頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月6鑄鐵與鋼制滾筒組件第7頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月7

鑄鐵與鋼制滾筒組件第8頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月82.布膜裝置：1）料槽：直接浸液布膜，最小浸液深度10－15mm。料槽、噴淋器、攪拌器、膜厚控制器第9頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月92）布膜器：A、噴濺式

B、噴霧管式第10頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月103）攪拌器：弧形（浸液式）保證長度方向均勻一致，無論上部或下部進料均應(yīng)保證攪拌。第11頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月114）膜厚控制器（高粘度及流動性差物料使用，控制成膜厚度）A、刮刀式第12頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月12B、壓輥式第13頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月133.刮料裝置刮刀：刮取已干燥物料，是滾筒連續(xù)作業(yè)的重要工序。1、刀片在滾筒整個長度方向均勻一致2、壓緊力足夠3、刀刃鋒利，保證物料清理徹底第14頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月14（二）工作過程需要干燥處理的料液由高位槽流入滾筒干燥機的原料槽內(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0.2-6MPa，溫度120－150度第15頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月15物料在滾筒中由筒壁傳熱使其濕分汽化，滾筒在一個轉(zhuǎn)動周期中完成布膜、汽化、脫水等過程，干燥后的物料由刮刀刮下，經(jīng)螺旋輸送送至成品貯存槽，最后進行粉碎或直接。在傳熱中蒸發(fā)出的水分，視其性質(zhì)可通過密閉罩，引入到相應(yīng)的處理裝置內(nèi)進行捕集粉塵或排放。第16頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月16第四節(jié)流化床干燥器第17頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月17一、概念及特點流化床干燥器又稱為沸騰床干燥器。流化床是指在一個設(shè)備中，將顆粒物料堆放在分布板上，當(dāng)氣流由設(shè)備下部通入床層，隨著氣流速度加大到某種程度，固體顆粒在床內(nèi)會產(chǎn)生沸騰狀態(tài)，這種床層稱為流化床，那么采用這種方法進行物料干燥的稱為流化床干燥。1、概念第18頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月18

從上述概念中可以看出，采用熱空氣為流化介質(zhì)干燥濕食品時，熱空氣既是流化介質(zhì)又是干燥介質(zhì)，起了雙重作用，而被干燥的物料則在熱氣流中一方面被吹起、翻滾、相互混合和摩擦碰撞，另一方面又進行傳熱和傳質(zhì)，從而達到干燥的目的。第19頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月19優(yōu)點：1）物料與干燥介質(zhì)接觸面大，攪拌激烈，表面更新機會多，熱容量大，熱傳導(dǎo)效果好，利用設(shè)備的效率高，可實現(xiàn)小規(guī)模設(shè)備大生產(chǎn)；2）干燥速度快，物料在設(shè)備內(nèi)停留時間短，適宜于熱敏性物料的干燥；2、特點第20頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月203）物料在干燥時內(nèi)停留時間可由出料口控制，容易控制物料的含水率；4）裝置簡單，設(shè)備造價低，本身無機械運動裝置，保養(yǎng)容易，維修費低；5）密封性能好，機械運轉(zhuǎn)部分不直接接觸物料，對衛(wèi)生指標(biāo)要求較高的食品干燥十分有利。第21頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月211）對被干燥物料顆粒度有一定的限制，不小于30um，又不大于4－6mm。2）不適于易結(jié)塊物料和易與設(shè)備壁間粘結(jié)的物料，主要用于物料粒度在0.4~6mm范圍的物料的干燥；3）該設(shè)備單層流化床難以保證物料干燥均勻，一般為三層，設(shè)備高；4）微細(xì)粒子易被風(fēng)吹散飛揚，部分粒子易破碎；

缺點：第22頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月22按被干燥物料分為粒狀物料、膏狀物料、懸浮液和溶液等流動物料；按操作情況分為間歇式和連續(xù)式；按設(shè)備結(jié)構(gòu)形式分為單層流化床、多層流化床、臥式流化床、噴動流化床、脈沖流化床、振動流化床、惰性粒子流化床和錐形流化床干燥器。

3、分類第23頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月23二、流化過程及原理第24頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月241．第一階段――固定床

濕物料進入干燥器，先落在設(shè)備底部設(shè)有金屬制的多孔板（又分布板）上，在熱氣流未足以使其運動時，物料顆粒層雖與氣流接觸，但固體顆粒不發(fā)生相對位置的變動，稱之固定床。第25頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月252.第二階段－－流化床階段當(dāng)通入的氣流速度進一步增大，增大到足以把物料顆粒吹起，使顆粒懸浮在氣流中自由運動，物料顆粒間相互碰撞、混合，床層高度上升，整個床層呈現(xiàn)出類似液體般的流態(tài)，這時，再增加流速，壓力降亦保持不變。第26頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月26流化床干燥的特征1、流化床層有一個不太穩(wěn)定的上界面，界面以每秒鐘數(shù)次的頻率上下波動。2、床層中出現(xiàn)一部分氣體以鼓泡的形式高速流過床層，另一部分則以滲流的形式流過顆粒較為密集的乳化相。3、床層中固體顆粒相互之間作劇烈的相對運動，發(fā)生強烈的混合和攪拌。4、整個床層具有象流體一樣的特性：第27頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月27（1）密度比床層密度小的物體能浮在床層的上面。（2）床層傾斜，床層表面仍能保持水平；（3）床層中任意兩截面間的壓差可用靜力學(xué)關(guān)系式表示（△p=ρgL,其中ρ和L分別為床層的密度的高度）（4）有流動性，顆粒能像液體一樣從器壁小孔流出；（5）聯(lián)通兩個高度不同的床層時，床層能自動調(diào)整平衡。第28頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月28第29頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月29氣流流速繼續(xù)增加，當(dāng)氣流速度大于固體顆粒的沉降速度，這時，床層高度大于容器高度，固體顆粒被氣流帶走，空隙度增加，床層壓力減少。這種當(dāng)流速增大到某一數(shù)值，使流速對物料的阻力和物料的實際重量相平衡的流速，稱為“懸浮速度”、“最大流化速度”、“帶出速度”，當(dāng)氣流速度稍高于“帶出速度”，被干燥物料則被氣流帶走，這一階段稱之為氣流輸送階段。3．第三階段――氣流輸送第30頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月30第31頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月31三、流化床的結(jié)構(gòu)A、熱風(fēng)輸送系統(tǒng)：加熱器、鼓風(fēng)機、空氣過濾組成，輸送干燥介質(zhì)；B、多孔板（分布板）：其作用是1）支承固體顆粒物料；2）均勻分布?xì)怏w；3）分散氣流，在分布板上方產(chǎn)生較小氣泡；1、主要結(jié)構(gòu)第32頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月32C、濕物料輸送系統(tǒng)：皮帶或螺旋輸送器、拋料機等加料器，將濕物料送入干燥室；D、排風(fēng)系統(tǒng)：有旋風(fēng)除塵器、集灰斗、星形下料器、料倉及抽風(fēng)機組成，抽出蒸發(fā)的水分和灰塵等輕物，并回收雜物；E、卸料系統(tǒng)：卸料管及螺旋輸送器，排除干物；F、流化床體：絕熱風(fēng)罩、通風(fēng)室等。第33頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月33GLW系列流化床干燥機第34頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月34GWT-70型谷物流化干燥機第35頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月35四、各種不同形式的流化床單層流化床多層溢流管式多層穿流板式臥式多室式噴動床干燥器振動流休床脈沖流化床膏狀物料流化床干燥器第36頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月361.單層流化床干燥第37頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月37顆粒狀食品由供料裝置撒布在多孔板上，由熱風(fēng)輸送系統(tǒng)輸送熱空氣穿過多孔板，流經(jīng)堆積在多孔板上的顆粒食品層分為兩部分：一部分顆粒層在熱風(fēng)穿過和吸濕過程中被干燥，后由卸料系統(tǒng)排出；另一部分吸濕過的低溫空氣不斷上升，通過絕熱吸風(fēng)罩外逸，由排風(fēng)系統(tǒng)排出。而干燥床上的物料層的深度和物料在干燥床內(nèi)停留時間由出口的擋板高度來調(diào)節(jié)，流化床干燥可實現(xiàn)連續(xù)作業(yè)。2、工作過程第38頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月38此干燥器結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，生產(chǎn)能力大，能連續(xù)作業(yè)，一般使用于床層顆粒靜止高度較低（300－400mm）情況下，生產(chǎn)能力可達500－1000kg/h.m2,空氣消耗量3－12kg/h，適宜較易干燥或要求不嚴(yán)格的濕粒狀物料。流化床易出現(xiàn)溝流和騰涌的現(xiàn)象，單層的缺點是干燥仍存在相對不均勻，實際中用多層好。

特點第39頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月392.多層流化床干燥器第40頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月40溢流管式工作過程：物料由料斗送入，有規(guī)律地自上溢流而下，熱空氣則由底部進入。自下而上運動而將濕物料沸騰干燥，干燥后的物料，由出料管卸出。這種形式的干燥器，溢流管為主要部件。有溢流管式和穿流板式兩種第41頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月41（1）溢流管式多層流化床第42頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月42（2）穿流板式多層流化床干燥床物料直接從篩板孔由上而下流動，氣體則通過篩孔由下而上運動，在每塊板上形成沸騰床。故結(jié)構(gòu)簡單，但操作控制嚴(yán)格?？讖剑?－30倍；孔徑：10－12mm；開孔率：30%－50%第43頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月433.臥式多室流化床干燥器第44頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月44結(jié)構(gòu)：矩形箱式流化床，在長度方向用垂直擋板隔成多室，一般4－8室。開孔率：4%－13%。孔徑：1.5－2mm。篩板與擋板下沿有一定的間隙，大小可由擋板的上下移動來調(diào)節(jié)，并以擋板分隔成小室，其下部均有一進氣支管，其上有調(diào)節(jié)氣體流量的閥門。第45頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月454.玉米胚芽噴動干燥器第46頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月46工作過程：干燥時，熱氣流以高速從錐底進入，夾帶一部分固體顆料向上運動，形成中心通道，這股夾帶了固體顆料的氣流在床層頂部使顆料好似噴泉一樣，從中心噴出向四周散落，然后沿周圍向下移動，到錐底又被上升的氣流噴射向上，如此循環(huán)，達到干燥的要求。第47頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月475.振動式流化床干燥器第48頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月48工作過程：含水量為4%－6%的濕砂糖由加料器送入分配段，在平板的振動下，物料均勻地被送入流化段進行干燥，干燥后進入篩選段進行分級分選。適用：太粗或太細(xì)、易粘結(jié)、不易流化的物料以及對產(chǎn)品質(zhì)量有特殊要求的物料。第49頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月496.脈沖式流化床干燥器熱風(fēng)進口管閥門按一定的時間程序開與關(guān)，當(dāng)氣體突然進入時則產(chǎn)生脈沖，脈沖又很快在物料顆粒間傳遞能量，使熱氣流與待干燥的物料以流化狀態(tài)在床內(nèi)擴散和向上運動，在短時間內(nèi)形成一股強烈的流化狀態(tài)，使氣體和物料進行強烈的傳質(zhì)，但當(dāng)閥門關(guān)閉，流化狀態(tài)在同一方向逐漸消失，物料又回到固定狀態(tài)，如此循環(huán)，直到物料干燥。第50頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月507.膏狀物料流化床干燥第51頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月51第五節(jié)真空冷凍干燥機

(Vacuumfreezedrier)一、冷凍干燥的原理及特點

冷凍干燥又稱真空冷凍干燥，是先將濕物料凍結(jié)到其晶點溫度以下，使水分變成固態(tài)的冰，然后在適當(dāng)?shù)恼婵斩认?，使冰直接升華為水蒸汽，再用真空系統(tǒng)中的水氣凝結(jié)器將水蒸汽冷凝，從而獲得干燥制品的技術(shù)。第52頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月52該項技術(shù)是前蘇聯(lián)科學(xué)家拉巴斯塔羅茨基1921年發(fā)明的，第二次世界大戰(zhàn)中，為了保證血液的供給，開發(fā)了真空干燥技術(shù)，用于生產(chǎn)血漿，隨后各發(fā)達國家廣泛用于醫(yī)療藥品，到60年代開始應(yīng)用于食品工業(yè)，國內(nèi)90年代以來凍干食品才開始發(fā)展，目前產(chǎn)量尚低。第53頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月53特點：（1）物料在低壓下干燥，使物料中的易氧化成分不致氧化變質(zhì)，同時低壓缺氧能殺菌或抑制某些細(xì)菌的活力（2）物料在低溫下干燥，使物料中的熱敏成分能保留下來，營養(yǎng)成分和風(fēng)味損失很少，可以最大限度地保留食品原有成分、味道、色澤和芳香；（3）由于物料先預(yù)凍，形成穩(wěn)定的固體骨架，所以水分升華以后固體骨架基本保持不變，干制品不失原有的固體結(jié)構(gòu)，保持著原有形狀，因此，多孔結(jié)構(gòu)的食品具有理想的速溶性和快速復(fù)水性。第54頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月54（4）由于物料中水分在預(yù)凍后以冰晶的形態(tài)存在，原溶于水中的無機鹽類溶解物質(zhì)被均勻分配在物料之中，升華時溶于水中的溶解物質(zhì)就地析出，避免了一般干燥方法中因物料內(nèi)部水分向表面遷移所攜帶的無機鹽在表面析出而造成表面硬化的現(xiàn)象。（5）脫水徹底，重量輕，適合長途運輸和長期保存，在常溫下，采用真空包裝保質(zhì)期可達3—5年。第55頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月55設(shè)備投資和運轉(zhuǎn)費用高，凍干過程時間長，產(chǎn)品成本高。缺點：第56頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月56二、結(jié)構(gòu)冷凍干燥室冷阱真空系統(tǒng)制冷系統(tǒng)加熱系統(tǒng)控制系統(tǒng)第57頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月57

1.冷凍干燥室：箱內(nèi)有擱板，可用來擱置被凍干物料，當(dāng)物料在箱內(nèi)預(yù)冷時，該擱板既能冷卻，又能加熱。2.冷阱：是制冷系統(tǒng)中的蒸發(fā)器，保持低溫，排出水蒸汽。3.真空系統(tǒng)：用來保持干燥箱和水汽凝結(jié)器內(nèi)所必要的真空度，以及抽取從連接管和閥門等處泄露入系統(tǒng)中的空氣和不凝性氣體的。第58頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月584.制冷系統(tǒng):

一般為兩級壓縮制冷循環(huán)或復(fù)疊式制冷循環(huán)。

5.加熱系統(tǒng):

采用間接加熱形式，可利用中間介質(zhì)既作冷媒又作熱媒。

6.控制系統(tǒng):

按物料的不同凍干工藝，設(shè)定溫度和時間來控制整個工藝過程。第59頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月59前處理預(yù)凍抽真空升華干燥加熱后處理成品3、干燥過程第60頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月60第六節(jié)電磁輻射食品干燥機電磁輻射干燥食品，是指利用不同力場作用下給食品物料和它周圍的介質(zhì)施加振動，使食品物料的加熱和干燥過程加速，干燥過程得到大大的強化。電磁輻射（如微波等）是一種能量而不是一種熱量，它可以在電介質(zhì)中轉(zhuǎn)化為熱量，這種能量轉(zhuǎn)化的機理有多種，如離子傳導(dǎo)、偶極子轉(zhuǎn)動、界面極化、磁帶、壓電現(xiàn)象、電致伸縮、核磁共振、鐵磁共振等，其中廣泛認(rèn)為離子傳導(dǎo)、偶極子轉(zhuǎn)動是電磁輻射加熱的主要原因。第61頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月611．微波加熱原理

微波加熱利用的是介質(zhì)損耗原理，而且水的損耗因數(shù)比干物質(zhì)大得多，電磁場釋放能量中的絕大部分被物料中的水分子吸收。一般情況下，被干燥物料中的水分子由于布朗運動，分子的排列雜亂無章并迅速變化，極性相互抵消，宏觀上不呈現(xiàn)極性。而被置于由微波發(fā)生器產(chǎn)生的電場中時，微波場以每秒幾億次的高速周期地改變外加電場的方向，使介質(zhì)的極性水分子迅速擺動，產(chǎn)生顯著的熱效應(yīng)，從而使物料內(nèi)部和表面的溫度同時迅速升高。第62頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月622．微