焙烤机械与设备

1、班级：食科班级：食科13-413-4班班组别：第组别：第 五五 组组成员：成员：引入概述 焙烤食品具有口味良好、营养丰富、品种多样、携带方便、食用快捷等特点，适合居家、旅行等不同场合食用，消费人群广泛。随着人们饮食习惯的改变，我国烘焙食品年人均烘焙产品消费量逐年上升。2012年我国人均烘焙产品消费量达到5.07千克。2012年，中国烘焙产品零售量为686.8万吨，同比增长7.83%；烘焙产品零售额为1100.26亿元，同比增长15.12%。预计到2018年焙烤食品零售规模将超过1700亿元。那么，做好焙烤产品的首要问题便是解决工具问题最难解决的工具问题焙烤设备带式烤炉带式烤炉3.箱式烤炉箱式烤

2、炉2.烤炉分类烤炉分类1.一、烤炉分类1、按热源分： 普通电炉 电炉 远红外电烤炉 微波炉 煤炉 燃气炉 木炭炉结构紧凑、占体积小、操作方便、生产效率高、焙烤质量好。 在食品焙烤中现多用远红外加热，在食品焙烤中现多用远红外加热，辐射是主要传热方式辐射是主要传热方式。热能的传递有三种形式，即传导、对流、辐射。热能的传递有三种形式，即传导、对流、辐射。 是利用传热材料中的分子互相碰撞，从而将热量传是利用传热材料中的分子互相碰撞，从而将热量传递的过程；递的过程； 是利用热量随物质的流动而传递能量的，大量热能是利用热量随物质的流动而传递能量的，大量热能消耗在介质里；消耗在介质里； 是不借助介质，而以电

3、磁波的形式直接传播来加热是不借助介质，而以电磁波的形式直接传播来加热工件，热能利用高。工件，热能利用高。什么是远红外线？什么是远红外线？ 日光通过三棱镜可分为红、橙、黄、绿、青、兰、日光通过三棱镜可分为红、橙、黄、绿、青、兰、紫七色可见光。在红色光和紫色光两端还存在着不紫七色可见光。在红色光和紫色光两端还存在着不可见光，即红外线和紫外线。可见光、红外线和紫可见光，即红外线和紫外线。可见光、红外线和紫外线都是电磁波，它们的区别只是波长不同而已。外线都是电磁波，它们的区别只是波长不同而已。在电磁波频谱上我们可以看到，可见光谱的波段极在电磁波频谱上我们可以看到，可见光谱的波段极窄，从窄，从0.4-0

4、.75m，而红外线介于可见光与微波之间，而红外线介于可见光与微波之间，其波长范围是其波长范围是0.75m至至1000m。红外线按波长的不。红外线按波长的不同又分为近红外和远红外，即从同又分为近红外和远红外，即从0.75m至至3m为近为近红外，从红外，从3m至至1000m为远红外，也有人将红外线为远红外，也有人将红外线分成近红外、中红外和远红外线。分成近红外、中红外和远红外线。远红外加热为什么比近红外加热为优？远红外加热为什么比近红外加热为优？ 不同物体对红外线的吸收是不同的，就是同一物体对不不同物体对红外线的吸收是不同的，就是同一物体对不同波长红外线辐射能的吸收也是不同的。同波长红外线辐射能的

5、吸收也是不同的。 如夏日在阳光下，在钢轨上走感觉烫脚，而在枕木上就如夏日在阳光下，在钢轨上走感觉烫脚，而在枕木上就不烫脚。这说明不同物质对日光中红外线的吸收程度不同。不烫脚。这说明不同物质对日光中红外线的吸收程度不同。由于不同物质，它们的原子和分子结构不同，因此，对红外由于不同物质，它们的原子和分子结构不同，因此，对红外线的吸收特性也不同。同一物体在不同波长上，对红外线的线的吸收特性也不同。同一物体在不同波长上，对红外线的吸收率也是不同的，如果辐射的红外线能量符合被加热物的吸收率也是不同的，如果辐射的红外线能量符合被加热物的吸收特性，则吸收率就大，反之则小。在物体吸收了一定波吸收特性，则吸收率

6、就大，反之则小。在物体吸收了一定波长红外线能量后，就产生共振现象，引起分子和原子的共振长红外线能量后，就产生共振现象，引起分子和原子的共振与转动加剧，增加了运动的能量，而使物体自身发热。与转动加剧，增加了运动的能量，而使物体自身发热。 并不是所有物质都吸收红外线，某些具有对称结构的分并不是所有物质都吸收红外线，某些具有对称结构的分子象氮、氢、氧等气体不子象氮、氢、氧等气体不 出所谓的特性，因而就不吸收红外出所谓的特性，因而就不吸收红外线。线。 水、水蒸气和玻璃等无机物以及绝大多数的有机物和高水、水蒸气和玻璃等无机物以及绝大多数的有机物和高分子物质都能吸收红外线，而且能够强烈的吸收红外线。通分子

7、物质都能吸收红外线，而且能够强烈的吸收红外线。通过实验可知，物质在近红外区和远红外区都有吸收红外峰，过实验可知，物质在近红外区和远红外区都有吸收红外峰，而远红外区的峰值带更宽，能强烈地吸收远红外辐射能量，而远红外区的峰值带更宽，能强烈地吸收远红外辐射能量，所以都用远红外加热。所以都用远红外加热。远红外烤炉加热原理远红外烤炉加热原理 远红外线既具有波的性质，也具有粒子的性质，一般化合远红外线既具有波的性质，也具有粒子的性质，一般化合物分子内部的原子总是以化学键相连结，从力学观点看是由原物分子内部的原子总是以化学键相连结，从力学观点看是由原子这样一种具有质量的圆球和相当于将这些球相结合的，有相子这

8、样一种具有质量的圆球和相当于将这些球相结合的，有相当结合力当结合力“弹簧弹簧”所构成，而这种所构成，而这种“弹簧弹簧”的动作有两种类型的动作有两种类型基本振动，一类是向结合成原子圆球方向作伸缩运动，一类是基本振动，一类是向结合成原子圆球方向作伸缩运动，一类是从结合轴方向脱离，改变其角度的变角振动，当分子受到具有从结合轴方向脱离，改变其角度的变角振动，当分子受到具有某种频率的红外线照射时，则某种频率的红外线照射时，则“弹簧弹簧”会吸收红外线而发生共会吸收红外线而发生共振，红外线的能量促使振，红外线的能量促使“弹簧弹簧”的运动激化。的运动激化。 远红外加热属于电磁波加热，在热交换的远红外加热属于电

9、磁波加热，在热交换的3种形式中传导与种形式中传导与对流需要靠煤介来传热，而辐射则不然，食品及有机物在波长对流需要靠煤介来传热，而辐射则不然，食品及有机物在波长为为35m间具有最大的吸收波，当此吸收波与电磁波一致时，间具有最大的吸收波，当此吸收波与电磁波一致时，促使物质分子振动而产生摩擦热。物质在有限温度下内部的原促使物质分子振动而产生摩擦热。物质在有限温度下内部的原子及分子作不规则运动，加热后分子运动加剧与物体所接触的子及分子作不规则运动，加热后分子运动加剧与物体所接触的空气分子激烈也相互碰撞，其结果是以与温度对应的波长的电空气分子激烈也相互碰撞，其结果是以与温度对应的波长的电磁波释放出来。磁

10、波释放出来。 食品烤炉常用的有管状元件和板状两种。食品烤炉常用的有管状元件和板状两种。 、管状元件、管状元件 、金属氧化镁管、金属氧化镁管 由管体（碳钢或不锈钢），发热体（电阻丝）、由管体（碳钢或不锈钢），发热体（电阻丝）、填充料（氧化镁粉）超绝缘与传热作用和辐射涂填充料（氧化镁粉）超绝缘与传热作用和辐射涂层等层等组成组成。 氧化镁管的表面负荷率与表面温度有关。表面温氧化镁管的表面负荷率与表面温度有关。表面温度越高，辐射能量越大。但是在辐射涂层材料已选定度越高，辐射能量越大。但是在辐射涂层材料已选定的情况下，其最大辐射波长随表面温度升高而向短方的情况下，其最大辐射波长随表面温度升高而向短方向移

11、动。当元件表面温度高于向移动。当元件表面温度高于600600时，则明显的发时，则明显的发出可见光。有用波长部分占的辐射强度的比例就下降出可见光。有用波长部分占的辐射强度的比例就下降了。了。 其特点：其特点：管子重量轻，热效率高，热容量小，升管子重量轻，热效率高，热容量小，升温起动快、结构紧凑、浓度好、可直接紧固于炉壁上，温起动快、结构紧凑、浓度好、可直接紧固于炉壁上，安装及更换方便，使用寿命较长。但氧化镁导热系数安装及更换方便，使用寿命较长。但氧化镁导热系数低，使元件表面负荷率降低，故不适应于大功率高温低，使元件表面负荷率降低，故不适应于大功率高温加热。加热。 、碳化硅管、碳化硅管 是由碳化硅

12、管、发热体（电阻丝）和辐射涂层是由碳化硅管、发热体（电阻丝）和辐射涂层组成组成，由，由于碳化硅不导电，故管内不需充填绝缘介质。于碳化硅不导电，故管内不需充填绝缘介质。 其特点其特点：辐射效率高，使用寿命长，制造工艺简单、成：辐射效率高，使用寿命长，制造工艺简单、成本低、涂层不易脱落。抗机械震动性差，热缩性大，升温时本低、涂层不易脱落。抗机械震动性差，热缩性大，升温时间长。间长。 、硅碳棒、硅碳棒 是以高纯度碳化硅（含量是以高纯度碳化硅（含量98.598.5），以高温再结晶方法），以高温再结晶方法制成，有涂层。制成，有涂层。 其特点其特点：通电自热，不同电阻丝，单位表面发热量大，：通电自热，不同

13、电阻丝，单位表面发热量大，升温快，比金属和碳化硅管具有明显的节电效果，其涂层化升温快，比金属和碳化硅管具有明显的节电效果，其涂层化学性稳定，所以烘烤产品质量好，但成本高，使用安装技术学性稳定，所以烘烤产品质量好，但成本高，使用安装技术性能较强。性能较强。 、乳白石英管、乳白石英管 是由乳白石英玻璃管和发热丝组成，无涂层。是由乳白石英玻璃管和发热丝组成，无涂层。 特点：特点：其光谱辐射率高，且稳定，不需远红外涂层，没其光谱辐射率高，且稳定，不需远红外涂层，没有涂层脱落问题，对食品卫生好。价格高，易损坏。有涂层脱落问题，对食品卫生好。价格高，易损坏。、板状辐射元件有以金属板为基体的和陶瓷复合板等。

14、在食品烤炉中，常用的是碳化硅板状元件，表面涂远红外辐射材料，其稳定分布均匀，适应性较大，制造简单，成本低，安装方便，辐射效率高，但抗机械性能差，且热敏性大，升温时间长。 2、按结构形式分： 箱式炉 带式炉 二、箱式烤炉二、箱式烤炉旋转式热风烤炉（1）结构 是旋转式热风循环烤炉，系法式面包生产线装置。（2）特点 受热均匀、可有效控制炉内温度、湿度，使焙烤食品色泽和成熟度一致。（3）应用 可用于面包、蛋糕及点心的烘焙。三、带式烤炉 （1） 概念 隧道炉是一种炉体较长、烘室为一狭长的隧道、在烘烤过程中食品沿隧道做直线运动的烤炉。 （2） 分类 有钢带隧道炉、网带隧道炉、烤盘链条隧道炉和手推烤盘隧道炉

15、。 （3） 结构 主要由炉体部分、加热系统和传动系统炉体部分、加热系统和传动系统三部分组成。各炉的炉体和加热部分相同，主要是传动系统不同。概述炉体炉体加热系统加热系统传动系统传动系统排潮系统排潮系统炉温调节装置炉温调节装置A、炉体( (一一) )炉体的结构炉体的结构 目前国内食品行业普遍采用的有三种形式：砖砌炉体、金目前国内食品行业普遍采用的有三种形式：砖砌炉体、金属构架体、预制构件炉体。属构架体、预制构件炉体。 砖砌炉体：砖砌炉体：一般为红砖或耐火砖，常用于煤炉或少数隧道一般为红砖或耐火砖，常用于煤炉或少数隧道炉。目前有的采用蛭石砖或藻土砖砌筑，其保温性能好。炉。目前有的采用蛭石砖或藻土砖砌

16、筑，其保温性能好。其优其优点：点：结构简单、热惯性大、适用于长期运转的场合。结构简单、热惯性大、适用于长期运转的场合。缺点为缺点为：体积庞大、笨重、不能搬运。体积庞大、笨重、不能搬运。 金属构架炉体：金属构架炉体：由型钢构架、金属薄板和保温材料等构成。由型钢构架、金属薄板和保温材料等构成。其特点为：其特点为：炉体轻、灵活、热惯性小，可做成各种形式以适应炉体轻、灵活、热惯性小，可做成各种形式以适应产品要求，可分段制造，根据需要可组成不同的长度，每节间产品要求，可分段制造，根据需要可组成不同的长度，每节间用螺钉连接，便于安装运输，但成本高。用螺钉连接，便于安装运输，但成本高。 预预制构件炉体：制构

17、件炉体：是以膨胀珍珠岩和硅酸盐水泥以是以膨胀珍珠岩和硅酸盐水泥以10:110:1的比的比例混合压制而成。例混合压制而成。其特点：其特点：便于拆装、节约钢材、成本低、保便于拆装、节约钢材、成本低、保温性能好、热损失小。温性能好、热损失小。 (二）炉体尺寸1 1、炉膛截面有平面和拱型两种、炉膛截面有平面和拱型两种平面炉平面炉可减少炉堂高度，表面尺寸小、排潮有死区，可减少炉堂高度，表面尺寸小、排潮有死区，热损失小。热损失小。拱型顶拱型顶便于蒸气排放，避免形成水蒸气死区，但加便于蒸气排放，避免形成水蒸气死区，但加大了炉堂高度，热损失大。大了炉堂高度，热损失大。2 2、炉膛高度、炉膛高度平顶炉：平顶炉：

18、H H平平=L=L1 1+h+L+h+L2 2 L L1 1, ,L L2 2- -上下热元件至炉顶、底的距离（一般上下热元件至炉顶、底的距离（一般取取L L1 1= =L L2 2=50-70mm=50-70mm）。）。 h-h-上下元件间距（上下元件间距（mmmm）（其与制品的厚度有）（其与制品的厚度有关制品越厚，关制品越厚，h h值越长。）值越长。）拱型炉拱型炉: :H=d+H=d+L L1 1+h+L+h+L2 2 d - d -拱顶高拱顶高(mm),(mm),取取120-150mm120-150mm L1- L1-上元件至炉顶距离，一般取上元件至炉顶距离，一般取30-50mm30-5

19、0mm L2- L2-下元件至炉底距离，一般取下元件至炉底距离，一般取50-70mm50-70mm h - h -上、下热元件间距上、下热元件间距 电热管排布示意图电热管排布示意图3 3、炉堂宽度确定：、炉堂宽度确定： 管状辐射元件由于在发热部分，沿管管状辐射元件由于在发热部分，沿管长方向的分布温度不均匀，两端辐射热量长方向的分布温度不均匀，两端辐射热量小，制品受热不均匀，为了保证炉堂边缘小，制品受热不均匀，为了保证炉堂边缘食品的辐射效果，达到整体炉堂烘烤均匀食品的辐射效果，达到整体炉堂烘烤均匀一致，炉堂宽度要比食品排列的宽度大些，一致，炉堂宽度要比食品排列的宽度大些，一般超出一般超出100-

20、150mm,100-150mm,即即 b b（100100150)150) 炉宽度炉宽度(mm)(mm) b b食品排列宽食品排列宽(mm)(mm)4、炉体的长度LL总L1L1 隧道炉的炉长主要取决于生产能力，烘烤时间及输送装置的运行速度 、根据生产能力确定炉长、根据生产能力确定炉长 烤炉的总长烤炉的总长总总，由入炉端，由入炉端、加热区和出炉端、加热区和出炉端2 2三三部分组成。即：部分组成。即：总总1 12 2（）其中（）其中1 1、2 2由炉由炉体结构确定，而可由生产能力计算得出：体结构确定，而可由生产能力计算得出： L= (m)L= (m)式中：式中：G G生产能力（生产能力（kg/hk

21、g/h） t t烘烤时间（烘烤时间（minmin） M M每公斤制品块数（块每公斤制品块数（块/kg/kg） R R炉带纵向每米长度上制品排数（排炉带纵向每米长度上制品排数（排/m/m） N N炉带横向宽度上制品个数（个）炉带横向宽度上制品个数（个） 机械效率机械效率RNGtM60、根据成型机输出成胚速度和烘烤时间来确定、根据成型机输出成胚速度和烘烤时间来确定炉长。炉长。 隧道炉一般与成型机械配套使用，组成连续隧道炉一般与成型机械配套使用，组成连续生产线，因此要求炉排的传送速度必须与成型和生产线，因此要求炉排的传送速度必须与成型和生胚速度同步，则炉长为：生胚速度同步，则炉长为： 总总1 12

22、2 其中：其中：. . 运输装备运动速度（运输装备运动速度（m/minm/min）（根据）（根据成型机输出能力而定。）成型机输出能力而定。） T T烘烤时间（分）（烘烤时间与生胚烘烤时间（分）（烘烤时间与生胚配方、辐射强度、吸收系数、辐射距离、炉内温配方、辐射强度、吸收系数、辐射距离、炉内温度等因素有关。一般通过实验或根据经验确定。）度等因素有关。一般通过实验或根据经验确定。）炉长的选择还需注意的两个问题炉长的选择还需注意的两个问题 、应与前级成型机相匹配，同时还应根据车间面积大、应与前级成型机相匹配，同时还应根据车间面积大小和布置确定长度。小和布置确定长度。 、烤炉越长，产量越高，但炉体越长

23、，载体运行速度、烤炉越长，产量越高，但炉体越长，载体运行速度越快，易产生跑偏，因此需综合考虑炉长及速度。越快，易产生跑偏，因此需综合考虑炉长及速度。 为了适应不同品种的需要，烤炉的传动机轴，为了适应不同品种的需要，烤炉的传动机轴，常设有无级变速装置。在烤炉长度确定的条常设有无级变速装置。在烤炉长度确定的条件下，通过调节速度来改变物料在炉内的停件下，通过调节速度来改变物料在炉内的停留时间，以取得好的焙烤效果。留时间，以取得好的焙烤效果。例：例：设计一台生产能力为设计一台生产能力为1400kg/h1400kg/h，网带宽，网带宽1m1m的的饼干烤炉。饼干烤炉。 已知：烘烤时间为已知：烘烤时间为mi

24、nmin，每公斤为，每公斤为200200块，块，带枞向每米上饼干带枞向每米上饼干1919排，横向宽度上为排，横向宽度上为1919块，成块，成品为品为0.90.9，确定炉长。，确定炉长。解：解：L= L= 若取若取1 12 2m m 则总长则总长m m 585 .579 . 01919602004140060mRNGtM（三）炉体的保温理想的保温效果，在烤炉正常工作时，理想的保温效果，在烤炉正常工作时，炉外壁的温度不高于炉外壁的温度不高于5050。 为了提高热效率，减少热损失，所为了提高热效率，减少热损失，所以在设计时应考虑以下几个问题：以在设计时应考虑以下几个问题： 提高炉壁热阻。提高炉壁热阻

25、。 加强炉内壁反射，减少辐射损失。加强炉内壁反射，减少辐射损失。 加强炉体密封，防止不必要的反加强炉体密封，防止不必要的反射损失与对流损失。射损失与对流损失。 尽量减少炉体尺寸和重量，以减尽量减少炉体尺寸和重量，以减少散热面积和自身蓄热。少散热面积和自身蓄热。 、保温材料选择、保温材料选择 炉体保温效果好坏，与保温材料性炉体保温效果好坏，与保温材料性质有很大关系。一般说，导热系数小于质有很大关系。一般说，导热系数小于0.2kcal/m0.2kcal/m2 2.h.h.的材料称为的材料称为保温材料保温材料。 设计时应尽量选用容重轻、导热系设计时应尽量选用容重轻、导热系数小的保温材料。数小的保温材

26、料。 中、低温（中、低温（600600以下）隔热效果以下）隔热效果好的保温材料有好的保温材料有：石棉、硅藻土、蛭石、：石棉、硅藻土、蛭石、矿渣棉、膨胀珍珠岩和耐火纤维等。矿渣棉、膨胀珍珠岩和耐火纤维等。、保温层厚度的确定、保温层厚度的确定 保温层的厚度通常是利用平壁导热原保温层的厚度通常是利用平壁导热原理进行计算。其计算过程在化工原理中讲理进行计算。其计算过程在化工原理中讲过。过。 在实际中炉体各个部分保温层的厚度在实际中炉体各个部分保温层的厚度不同，因为在炉内热气流是上升的，所以不同，因为在炉内热气流是上升的，所以一般顶部的厚度比两侧和底部厚，具体尺一般顶部的厚度比两侧和底部厚，具体尺寸可根

27、据结构选择。底部为寸可根据结构选择。底部为100-150mm,100-150mm,两两侧为侧为200-250mm200-250mm，顶部为，顶部为250-300mm250-300mm。（四）炉体密封需要密封处（1）每节炉体的接合部，通常采用有弹性密封垫。作用：密封；缓冲炉体的热胀冷缩 （2）电热管道管处密封密封处：炉门口，通常采用耐热硅橡胶密封处B、加热系统辐射距离的确定辐射距离的确定 辐射距离是指管状元件的中心或板状元件的辐射辐射距离是指管状元件的中心或板状元件的辐射涂层到烤盘底部或钢带上表面之间的距离。距离的大涂层到烤盘底部或钢带上表面之间的距离。距离的大小直接影响远红外的辐射温度，还影响

28、炉堂尺寸。根小直接影响远红外的辐射温度，还影响炉堂尺寸。根据照度定律可知，辐射能量的大小与距离的平方成反据照度定律可知，辐射能量的大小与距离的平方成反比，但在制作较好的炉堂中，由于多次反射其辐射能比，但在制作较好的炉堂中，由于多次反射其辐射能量与距离的量与距离的1.25-1.51.25-1.5次方成反比。次方成反比。 总之，辐射强度随距离增加而衰减，距离越近，总之，辐射强度随距离增加而衰减，距离越近，强度越大，辐射面小，加热效果越好。但辐射温度分强度越大，辐射面小，加热效果越好。但辐射温度分布的不均匀性越显著，从而会因加热不均匀而影响产布的不均匀性越显著，从而会因加热不均匀而影响产品质量。距离

29、越大则与上情况相反，但辐射强度的分品质量。距离越大则与上情况相反，但辐射强度的分布趋向均匀。布趋向均匀。辐射元件的间距确定辐射元件的间距确定管状辐射元件的温度分布情况管状辐射元件的温度分布情况当辐射距离不变时，只改变热元件间的距当辐射距离不变时，只改变热元件间的距离，温度场分布将发生变化。离，温度场分布将发生变化。热元件间距越小，温度分布越均匀，且温度越高；热元件间距越小，温度分布越均匀，且温度越高；热元件间距越大，温度分布越不均匀，且温度降低热元件间距越大，温度分布越不均匀，且温度降低管状元件的一般取：管状元件的一般取：150-250mm150-250mm辐射元件的布置辐射元件的布置均匀排布

30、热元件：均匀排布热元件：特点：各热元件间距均匀相等，应用最广。特点：各热元件间距均匀相等，应用最广。分组排布热元件：分组排布热元件：温度场分组热元件被烘烤食品食品运动方向电热管排布示意图电热管排布示意图C、传动系统（1 1）驱动装置的位置：应放在出炉端。）驱动装置的位置：应放在出炉端。（2 2）设计师除有电机驱动外，还应设有一套手动驱动系）设计师除有电机驱动外，还应设有一套手动驱动系 统。统。推荐钢带炉滚筒直径：推荐钢带炉滚筒直径：D=2DD=2Dminmin钢带炉一般钢带炉一般15M15Mn nT Ti i低合金钢，不用低合金钢，不用普通碳素钢。普通碳素钢。网带炉：网呆挠性好，可不考虑网带炉：网呆挠性好，可不考虑变形，只考虑滚筒直径能产生足变形，只考虑滚筒直径能产生足够的摩擦力矩即可。够的摩擦力矩即可。一般一般:D=500-600(mm):D=500-600(mm)D、排潮系统在焙烤过程中，食品面坯的水分大量逸出，水蒸在焙烤过程中，食品面坯的水分大量逸出，水蒸气一方面阻止、妨碍面