干燥机械装备及技术

1、食品工厂机械与设备第一章 总论 干燥机械干燥机械的类型干燥机械的类型一.按热量传递方式分类：对流式 传导式 辐射式二.按工作压力分类： 常压干燥机 真空干燥机 对流型干燥设备l干燥介质：流体(热空气，过热蒸汽等)，使食品升温脱水，并将食品脱除的水分带出干燥室外。自身状态从高温低湿变为低温高湿。l主要设备型式：厢式干燥器、洞道式干燥机、流化床干燥机、喷动床干燥机和气流式干燥机和喷雾干燥机等。l按物流气流接触方式：并流、逆流、混流和横流式干燥器等。一、厢式干燥器l厢式干燥器是一种常压间歇式干燥器，小型的称为烘箱，大型的称为烘房。食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备l如图如图9.1（1）所示的横

2、流式中，热空气在物料上）所示的横流式中，热空气在物料上方掠过，与物料进行湿交换和热交换。方掠过，与物料进行湿交换和热交换。食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备l若框架层数较多，可分成若干组，空气每流经一组料盘之后，就流过加热器再次提高温度，如图9.1（2）所示，即为具有中间加热装置的横流式干燥器。食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备l穿流式如图9.1（3）所示, 粒状、纤维状等物料在框架的网板上铺成一薄层，空气以0.31.2m/s的速度垂直流过物料层，可获得较大的干燥速率。l厢式干燥器特点n优点：制造和维修方便，使用灵活性大。食品工业上常用于需长时间干燥的物料、数量不多的物料以及需要特

3、殊干燥条件的物料，如水果、蔬菜、香料等。n缺点：主要是干燥不均匀，不易抑制微生物活动，装卸劳动强度大，热能利用不经济(每汽化1kg水分，约需2.5kg以上的蒸汽)。n结构如图结构如图9.1所示。所示。n为减少热损失，厢式干燥器的四壁用绝热材料构成。为减少热损失，厢式干燥器的四壁用绝热材料构成。n厢内有多层框架，物料盘置于其上，也可将物料放在框架小车上推入厢内，故又称厢内有多层框架，物料盘置于其上，也可将物料放在框架小车上推入厢内，故又称为盘架式干燥器。为盘架式干燥器。n厢式干燥器内设有加热器，有多种型式和布置方式，加热方法可采用蒸汽、煤气或厢式干燥器内设有加热器，有多种型式和布置方式，加热方法

4、可采用蒸汽、煤气或电加热。电加热。n干燥器内的风机强制引入新鲜空气与器内废气混合，并驱使混合气流循环流过加热干燥器内的风机强制引入新鲜空气与器内废气混合，并驱使混合气流循环流过加热器，再流经物料。空气流过物料的方式有横流和穿流两种。器，再流经物料。空气流过物料的方式有横流和穿流两种。食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备二、隧道式干燥机l料盘-小车及进出n湿物料在料盘中散布成均匀料层。料盘堆放在小车上，湿物料在料盘中散布成均匀料层。料盘堆放在小车上，料盘与料盘之间留有间隙供热风通过。料盘与料盘之间留有间隙供热风通过。n洞道式干燥机的进料和卸料为半连续式，即当一车湿洞道式干燥机的进料和卸料为半

5、连续式，即当一车湿料从洞道的一端进入时，从另一端同时卸出另一车干料从洞道的一端进入时，从另一端同时卸出另一车干料。料。n洞道中的轨道通常带有洞道中的轨道通常带有1/200的斜度，可以由人工或绞的斜度，可以由人工或绞车等机械装置来操纵小车的移动。车等机械装置来操纵小车的移动。n洞道的门只有在进、卸料时才开启，其余时间都是密洞道的门只有在进、卸料时才开启，其余时间都是密闭的。闭的。l干燥介质空气空气由风机推动流经预热器，然后依次在各小车的料盘之间掠过，同时伴随轻微的穿流现象。空气的流速为2.56.0m/s，不小于1.0m/s。l物料与热风流向n热风可沿物流纵向流动，分为并流、逆流和混流三种。n热风

6、也与物流呈横向l混流方式n混流综合了并流、逆流的优点，在整个干燥周期混流综合了并流、逆流的优点，在整个干燥周期的不同阶段可以更灵活地控制干燥条件。的不同阶段可以更灵活地控制干燥条件。n通常将洞道分成两段，第一段为并流，干燥速率通常将洞道分成两段，第一段为并流，干燥速率大，对应于物料的第一干燥阶段；第二阶段为逆大，对应于物料的第一干燥阶段；第二阶段为逆流，可满足物料的最终干燥要求，对应于物料的流，可满足物料的最终干燥要求，对应于物料的第二干燥阶段。因为第二阶段的干燥时间较长，第二干燥阶段。因为第二阶段的干燥时间较长，一般洞道的第二段也比第一段长。一般洞道的第二段也比第一段长。l隧道干燥机特点n优

7、点：具有非常灵活的控制条件，可使食品处于几乎所要求的温度-湿度-速度条件的气流之下，因此特别适用于实验工作；料车每前进一步，气流的方向就转换一次，制品的水分含量更均匀。n缺点：结构复杂，密封要求高，需要特殊的装置；压力损失大，能量消耗多。食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备l网带式干燥机简介n网带式干燥机是一种将物料置于输送网带上，在随带运动通过隧道过程中与热风接触而干燥的设备。n网带式干燥机由干燥室、输送带、风机、加热器、提升机和卸料机等组成。n沿输送网方向，可分成若干相对独立的单元段，每个单元段包括循环风机、加热装置、单独或公用的新鲜空气抽入系统和尾气排出系统。每段内干燥介质的温度、湿

8、度和循环量等操作参数可以独立控制，使物料干燥过程达到最优化。n输送带为不锈钢丝网或多孔板不锈钢链带，转速可调。食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备n 全机分成两个干燥区和一个冷却区。每个干燥区段由空气加热器、全机分成两个干燥区和一个冷却区。每个干燥区段由空气加热器、循环风机、热风分布器及隔离板等组成加热风循环。循环风机、热风分布器及隔离板等组成加热风循环。n 第一干燥区的空气自下而上经加热热器穿过物料层，第二干燥区第一干燥区的空气自下而上经加热热器穿过物料层，第二干燥区的空气自上而下经加器穿过物料层。最后一个是冷却区，没有空的空气自上而下经加器穿过物料层。最后一个是冷却区，没有空气加热器。

9、气加热器。l工作过程 物料在干燥器内均匀运动前移的网带上，气流经加热器加热，由循环风机进入热风分配器，成喷射状吹向网带上的物料，与物料接触，进行传热传质。大部分气体循环，一部分温度低，含湿量较大的气体作为废气由排湿风机排出。（二）多段带式干燥机l亦称复合型带式干燥机，是用多条循环输送带(多至4条)串联组成物料输送系统的带式干燥机。l两段式带式干燥机举例(图9.5)l特点食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备（二）多段带式干燥机 多段带式干燥机食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备n如图9.6所示。工作时湿物料从进料口进至输送带上，随输送带运动至末端，通过翻板落至下一输送带移动送料，依次自上

10、而下，最后由卸料口排出。外界空气经风机和加热器形成热风，通过分层进风柜调节风量送入干燥室，使物料干燥。排出的废气可对物料进行预热。典型流化床干燥机系统系统构成如图所示。风机驱系统构成如图所示。风机驱使热空气以适当的速度通过床层，使热空气以适当的速度通过床层，与颗粒状的湿物料接触，使物料与颗粒状的湿物料接触，使物料颗粒保持悬浮状态。热空气既是颗粒保持悬浮状态。热空气既是流化介质，又是干燥介质。被干流化介质，又是干燥介质。被干燥的物料颗粒在热气流中上下翻燥的物料颗粒在热气流中上下翻动，互相混合与碰撞，进行传热动，互相混合与碰撞，进行传热和传质，达到干燥的目的。当床和传质，达到干燥的目的。当床层膨胀

11、至一定高度时，因床层空层膨胀至一定高度时，因床层空隙率的增大而使气流速度下降，隙率的增大而使气流速度下降，颗粒回落而不致被气流带走。经颗粒回落而不致被气流带走。经干燥后的颗粒由床侧面的出料口干燥后的颗粒由床侧面的出料口卸出。废气由顶部排出，并经旋卸出。废气由顶部排出，并经旋风分离器回收所夹带的粉尘。风分离器回收所夹带的粉尘。 气流分布板n是流化床干燥机的主要部件之一。n作用是支持物料，均匀分配气体，以创造良好的流化条件。振动流化床干燥机l主要由振动喂料器、主要由振动喂料器、振动流化床振动流化床、风机、空气加热、风机、空气加热器、空气过滤器和集尘器等组成。器、空气过滤器和集尘器等组成。l物料干燥

12、时，从喂料器进入流化床分配段。在平板物料干燥时，从喂料器进入流化床分配段。在平板振动和气流作用下，物料被均匀地供送到沸腾段，振动和气流作用下，物料被均匀地供送到沸腾段，在沸腾段经过干燥后进分选段，分选段内装有不同在沸腾段经过干燥后进分选段，分选段内装有不同规格的筛网，进行制品筛选及冷却，而后卸出产品。规格的筛网，进行制品筛选及冷却，而后卸出产品。带粉尘的气体经集尘器回收细粉后排出。带粉尘的气体经集尘器回收细粉后排出。l适合于干燥颗粒过粗或过细、易黏结、不易流化的适合于干燥颗粒过粗或过细、易黏结、不易流化的物料及对产品质量有特殊要求的物料。如砂糖。物料及对产品质量有特殊要求的物料。如砂糖。食品工

13、厂机械与设备第九章 干燥机械与设备振动流化床干燥机的主体结构如图振动流化床干燥机的主体结构如图9.14所示，它的机壳安装在所示，它的机壳安装在弹簧上，由振动电机驱动，分配段和筛选段下面均热空气腔体。弹簧上，由振动电机驱动，分配段和筛选段下面均热空气腔体。脉冲流化床干燥机食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备工作原理n在干燥机下部周向均布几根热风进管，每根管上装有快开阀门，按一定的频率（如416Hz）和次序启闭，使流化气体周期性脉冲输入。n气阀打开时，突然进入的气体会对物料床层产生脉冲，脉冲又很快在物料颗粒间传递能量，短时间内形成剧烈的局部流化沸腾状态，流化状态又在床内扩散和向上移动，从而使得

14、气体和物料间有强烈的传热传质作用。当气体阀门关闭时，流化态在同一方向逐步消失，物料又回到堆积状态。如此，流化床内的脉冲式循环一直维持到物料被干燥为止。气流干燥机简介n 气流干燥机利用高速热气流，在并流输送潮湿粉粒状或块粒状物料的过程中，对其进行干燥。n 气流干燥机适用于在潮湿状态仍能在气体中自由流动的颗粒物料的干燥，如面粉、谷物、葡萄糖、食盐、味精、离子交换树脂、水杨酸、切成粒状或小块状的马铃薯、肉丁及各种粒状食品等均可用采用气流干燥法干燥。食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备直管式气流干燥机直管式气流干燥机至今，直管式气流干燥机应用最普遍。如图9.17所示。被干燥物料经预热器加热后送入干

15、燥管的底部，然后被从加热器送来的热空气吹起。气体与固体物料在流动过程中因剧烈的相对运动而充分接触，进行传热和传质，达到干燥的目的。干燥后的产品由干燥机顶部送出，废气由分离器回收夹带的粉末后，经排风机排入大气。多级气流干燥机图所示即为两级气流干燥机，它既降低了干燥管的高度，第一段的扩张部分还可以起到对物料颗粒的分级作用。小颗粒物料随气流移动，大颗粒物料则由旁路通过星形加料器再进入第二段，以免沉积在底部转弯处将管道堵塞。脉冲式气流干燥机原有的直管被直径交替缩小与扩大的脉冲管代替，如图9.19(1)所示。物料首先进入管径较小的干燥管内，此处气体以较高的速度流过，使颗粒产生加速运动。当颗粒的加速运动终

16、了时，干燥管直径突然扩大。由于颗粒运动的惯性，在该段内颗粒的速度大于气流的速度，颗粒在运动过程中因气流阻力而不断减速。在减速终了时，干燥管直径再度突然缩小，颗粒又被加速。管径重复交替的缩小与扩大，使颗粒的运动速度也在加速和减速之间不断地变化，没有等速运动阶段，从而强化了传热和传质速率。旋风式气流干燥机物料与热空气一起以切线方向进入干燥机内，在内管和外管间作螺旋运动。颗粒处于悬浮旋转运动的状态，所产生的离心加速作用使物料在很短的时间内(几秒)达到干燥的目的。特点：体积小，结构简单，适用于干燥那些允许磨损的热敏性物料；但不适用于干燥含水量高、黏性大、熔点低、易升华爆炸、易产生静电效应的物料。 环形

17、气流干燥机n一般的气流干燥机存在着不宜处理结晶物料及停留时间短的缺点。n近年来，国外根据气流干燥机内混相流动中传热、传质机理，对设备进行了很多改进，出现了形状复杂的气流干燥机，如图所示的环形管气流干燥机。n将干燥管设计成环状(或螺旋状)的主要目的是延长颗粒在干燥管内的停留时间。 喷雾干燥机喷雾干燥机是一种将液状物料通过雾化方式干燥成粉体的设备。许多粉状制品，如乳粉、蛋粉、豆乳粉、低聚糖粉、蛋白质水解物粉、微生物发酵物等都用喷雾干燥机生产。喷雾干燥机也是主要的微胶囊造粒设备之一。喷雾干燥的主要优缺点（1）干燥速度快（2）产品质量好（3）营养损失少（4）产品纯度高（5）工艺较简单（6）生产率高 （

18、7）成本高（8）能耗大，热效率低食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备l工作原理工作原理如图如图9.20所示。所示。雾化器出来的范围雾化器出来的范围10100 m的料液雾的料液雾滴，有巨大表面积，这些雾滴与进入干燥室的滴，有巨大表面积，这些雾滴与进入干燥室的热气流接触，可在瞬间热气流接触，可在瞬间(0.010.04s)发生强烈发生强烈的热交换和质交换，使其中绝大部分水分迅速的热交换和质交换，使其中绝大部分水分迅速蒸发气化并被干燥介质带走。由于水分蒸发会蒸发气化并被干燥介质带走。由于水分蒸发会从液滴吸收气化潜热，因而液滴的表面温度一从液滴吸收气化潜热，因而液滴的表面温度一般为空气的湿球温度。包

19、括雾滴预热、恒速干般为空气的湿球温度。包括雾滴预热、恒速干燥和降速干燥等三个阶段的整个过程，只需燥和降速干燥等三个阶段的整个过程，只需1030s便可得到符合要求的干燥产品。产品便可得到符合要求的干燥产品。产品干燥后由于重力作用，大部分沉降于底部，少干燥后由于重力作用，大部分沉降于底部，少量微细粉末随废气进入粉尘回收装置得以回收。量微细粉末随废气进入粉尘回收装置得以回收。基本构成 系统基本构成主要由雾化器、干燥室、粉尘分离器、进风机、空气加热器、排风机等构成。压力式雾化器的工作原理压力式雾化器的工作原理是高压泵使料液获得高压(720MPa) ，从喷雾头出来时，由于压力大，喷孔小(0.51.5mm

20、)，很快雾化成雾滴。料液的雾化分散度取决于喷嘴的结构、料液的流出速度和压力、料液的物理性质(表面张力、黏度、密度等)。l压力式雾化器的结构形式有多种，常见的有如图9.23所示的M型、S型等，M型喷头的结构如(1)所示，其中喷嘴是易磨件，它的材料可由不锈钢也可用耐磨性的材料(如红宝石)制成，两者的使用期分别为1周和1年左右。离心式雾化的机理离心式雾化的机理是借助高速转盘产生离心力，将料液高离心式雾化的机理是借助高速转盘产生离心力，将料液高速甩出成薄膜、细丝，并受到腔体空气的摩擦和撕裂作用而雾速甩出成薄膜、细丝，并受到腔体空气的摩擦和撕裂作用而雾化。化。食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备转盘

21、是离心雾转盘是离心雾化器的关键部件，化器的关键部件，形式有多种，图形式有多种，图所示为一些离心所示为一些离心喷雾转盘的实物。喷雾转盘的实物。 气流式雾化器 气流式雾化器 气流式雾化器是依靠高速气流工作的雾化器。雾化原理是利用料液在喷嘴出口处与高速运动(一般为200300m/s)的空气相遇，由于料液速度小，而气流速度大，两者存在相当大速度差，从而液膜被拉成丝状，然后分裂成细小的雾滴。雾滴大小取决于两相速度差和料液黏度，相对速度差越大，料液黏度越小，则雾滴越细。料液的分散度取决于气体的喷射速度、料液和气体的物理性质、雾化器的几何尺寸以及气料流量之比。食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备 气流式

22、雾化器食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备喷雾干燥装置系统喷雾干燥系统的组成部分除了雾化器和干燥室之外，还有处理干燥介质的空气过滤器和加热器(直接燃烧加热或间接加热)，使干燥介质能均匀分布的热风分配器，输送介质的风机，以及产品收集装置和回收干燥介质中细粉的分离装置。喷雾干燥的流程系统有多种形式，最基本的是开放式系统，这是国内外普遍使用的装置系统。压力喷雾干燥机系统l压力喷雾干燥机，主要由空气过滤器、进风机、空气加热器、热风分配器、压力喷雾器、干燥塔、布袋过滤器和排风机等组成。工作原理 经空气过滤器过滤的洁净空气，由进风机吸入送入空气加热器加热至高温，通过塔顶的热风分配器进入塔体。热风分配器

23、由呈锥形的均风器和调风管组成，它可使热风均匀地呈并流状以一定速度在喷嘴周围与雾化浓缩液微粒进行热质交换。经干燥后的粉粒落到塔体下部的圆锥部分，与布袋过滤器下螺旋输送器送来的细粉混合。不断由塔下转鼓阀卸出。塔体下部装在空气振荡器。可定时轮流对敲击锥体，使积粉松动而沿塔壁滑下。布袋过滤器n 布袋过滤器内部分为三组，每组风管与排风机相连，各组可轮流在关断排风管的同时振动布袋，以振落袋内积粉。n 布袋过滤器下方有一螺旋输送器，将布袋振动下来的粉末输送至塔体圆锥部分与塔内粉粒混合从塔下转鼓阀排出。n 通过布袋过滤器回收夹带粉尘后的废气，经由排风机排入大气。离心喷雾干燥机系统l离心喷雾干燥机，主要由空气过

24、滤器、进风机、空气加热器、热风分配器、离心喷雾器、干燥塔、布袋过滤器和排风机等组成。关于冷却系统n不论是压力式还是离心式喷雾干燥机系统，直接从不论是压力式还是离心式喷雾干燥机系统，直接从干燥室出来的粉体一般温度较高。因此需要采取一干燥室出来的粉体一般温度较高。因此需要采取一定措施使之冷却下来。定措施使之冷却下来。n普通的做法是使干燥室出来的粉料在一凉粉室内先普通的做法是使干燥室出来的粉料在一凉粉室内先进行冷却，再进行包装。进行冷却，再进行包装。n先进的喷雾干燥系统则通常结合流化床技术，使干先进的喷雾干燥系统则通常结合流化床技术，使干燥塔出来的粉在此得到进一步流态化干燥，然后进燥塔出来的粉在此得

25、到进一步流态化干燥，然后进行流态化冷却。行流态化冷却。单滚筒干燥机n 采用浸没式加料方式，滚筒部分采用浸没式加料方式，滚筒部分浸没在稠厚的悬浮液物料中，因浸没在稠厚的悬浮液物料中，因滚筒的缓慢转动使物料成薄膜状滚筒的缓慢转动使物料成薄膜状附着于滚筒的外表面而进行干燥。附着于滚筒的外表面而进行干燥。n 当滚筒回转当滚筒回转3/47/8转时，物料已转时，物料已干燥到预期的程度，即被刮刀刮干燥到预期的程度，即被刮刀刮下，由螺旋输送器送走。下，由螺旋输送器送走。n 滚筒的转速因物料性质及转筒的大小而异，一般为滚筒的转速因物料性质及转筒的大小而异，一般为28r/min。滚筒。滚筒上的薄膜厚度为上的薄膜厚度为0.11.0mm。干燥产生的水汽被壳内流过滚筒面的。干燥产生的水汽被壳内流过滚筒面的空气带走，流动方向与滚筒的旋转方向相反。空气带走，流动方向与滚筒的旋转方向相反。l双滚筒干燥机 采用的是由上面加入湿物料的方法，干物料层的厚度可用调节两滚筒间隙的方法来控制。 真空干燥箱l主体是一真空密封的干燥室，是一种间歇式干燥设主体是一真空密封的干燥室，是一种间歇式干燥设备，适用于固体或热敏性、氧敏性液体食品物料。备，适用于固体或热敏性、氧敏性液体食品物料。l这种干燥机中，初期干燥速度很快，但当物料脱水这