哈尔滨商业大学食品机械第章焙烤机械

第四章焙烤机械食品机械

哈尔滨商业大学

第一节概述

一、什么是焙烤机械？完成焙烤操作的机械叫焙烤机械。特点：执行机构简单设计内容：1、提供足够的热源。

2、热源选择、布置合理。

3、保温节能。

4、炉体结构尺寸合理。

5、炉温可控制、炉内潮气可排除。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二、分类2、按结构形式分：箱式炉链条隧道炉隧道炉网带隧道炉钢带隧道炉风车炉水平旋转炉1、热传导接触传热2、热对流介质传热自然对流

第二节加热原理

一、热交换形式3、热辐射载能电磁波传热式中：C—辐射换热系数

F1

—辐射体表面积

T1、T2—分别为辐射体积受热体温度当辐射体完全被加热物包围时式中：F2—受热物表面积

ε1

、ε2

—分别为辐射体及受热体的辐射率

Cb—黑体的辐射系数

Cb=4.88千卡/米2.时.K4

∵F2>>F1

∴C≈ε1Cb

∴1、红外线可见光红光端以外一段区域内不可见的光线波长：0.76-1000μm根据波长不同可将红外线分为：近红外线：0.76-1.4μm

中红外线：1.4-3μm

远红外线：3-1000μm红外线遵循可见光的反射、吸收、透射规律二、红外线及其加热原理2、红外线加热原理（1）物质吸收红外线原理原子化学键物质内部的原子总是以它本身具有的固有频率而不断运动,当某种物质受到一束红外线照射时，若：红外线的传输频率=物质的固有频率则：物质中的弹簧就会吸收红外线的能量而发生共振，即加速分子的热运动，使物质的温度升高。若红外线的传输频率=物质的固有频率,则:红外线就不会被物质吸收，而是串过分子或被分子反射。（2）物质吸收红外线的条件必要条件：由于振动改变分子的对称性，而使偶极矩发生变化。对双原子的物质对红外线不产生吸收。如：Cl2等,非对称结构的物质，如：H2O，无论怎样振动，都改变分子的对称性，所以每一种振动都可以产生对红外线的吸收。（3）选择性吸收与选择性辐射①选择性吸收:物质只在几个波长范围内有强烈吸收的特性②选择性辐射:辐射体的辐射能力按波长不同而变化的特性③匹配辐射加热:当选择性吸收与选择性辐射当相一致时的加热。④最佳匹配红外线加热物体的三种情况A、表层加热正匹配B、表里同时加热偏匹配C、里层加热内匹配ελλαλλε正匹配偏匹配α1、扩散加热过程中水分子的移动称为扩散。内扩散：物料内部水分移动现象扩散外扩散：物料表面的水分向外移动的现象湿扩散：由于物料内部存在水分梯度而内扩散引起的水分移动热扩散：由于物料内部存在温度梯度而引起的水分移动四、水分扩散

如果物料中温度梯度与水分梯度的方向一致时，则物料中热扩散与湿扩散的方向一致，这将加速物料的水分脱出。如果物料中温度梯度与水分梯度的方向相反时，则物料中热扩散与湿扩散的方向相反，当热扩散比湿扩散强烈时，物料内部的水分不但不能扩散到物料表面，反而把水分往内部赶，使水分不能脱出。热源被加热物热对流热辐射1、以供热方式分旁热式：由外部供热给辐射体产生辐射能。如电热丝供热给辐射体。直热式：电热元件既是发热体又是辐射体。如电阻带2、以结构形式分灯状辐射元件金属氧化美管管状辐射元件碳化硅管板状辐射元件乳白石英玻璃管

第三节远红外辐射元件及涂料

一、远红外辐射元件的分类

1、金属绳氧化镁劲管基体材料战：常用普御通碳钢热源：贡电热丝比，管隙踪蝶充填氧灵化镁粉浇（具有吩良好的阔导热性绝和槽缘性）。基体表面刘涂复远红县外涂料在炉体偿上的安姐装:二、管戒状远红胃外辐射摔元件二、管状贱远红外辐屈射元件性能特许点①金属醒基体，贪机械强孔度高，报寿命长姥，更换弃维修方江便。②容易批制造出寨各种形水状③金属糕基体高榴温下（600。C）出现可巩见光，使董红外线所占比尾例减少葡。④1m以上金属惊管高温下性易产生变际形，易出勤现烘烤不均的现屋象。⑤远红外畅涂料易脱药落。2、碳化轰硅管（1）结构基体：来碳化硅文管含碳化扣硅65%粘土35%混合、成柏型、烧结桶而成热源：兔电热丝碳化硅馋具有绝夹缘性，所以歌不需要添谱加充填竖物涂层：粉表面涂钳有远红数外涂料特点：（1）碳化开硅是一解种良好夜的远红司外辐射吉材料，俗远红外区帅的辐射防率较高忧，与食益品的吸需收光谱匹配可达幕到较好的途匹配效果狠，节能较猛明显。（2）制造蜂工艺简向单，成湖本低、责涂层不旱易脱落吵。（3）抗机火械振动燥性能差尖，易断骄裂。（4）隧道炉仇更换较困武难，箱式阔炉用的较稻多（5）热惯遭性较大德，升温舌时间较纸长。3、硅碳棒原料：高馆纯度的碳辜化硅（98%），经棕高温挤或压成型币，予烧音、再经付高温硅蜡化而成逼。特点：（1）通电学自热，网不用电迈热丝。（2）单位面纲积发热量坝大，温升渠快，节电效果弓明显。（3）成本高汪。（4）使用安爷装技术性倘强4、乳白石份英玻璃管基体：驳乳白石桨英玻璃墓管特点：（1）光谱辐伙射率高，ελ3-8μ妹m,11跑-25μ交mελ=0.截92（2）电能抄辐桐射能转娃化率高η=0温.65敢-0.坝7（3）热惯叉性小，犹通电到歌热平衡边时间为2-4分钟（4）不需涂产层，基体逢直接辐射住远红外线即，无涂层脱落。（5）节电棉明显，沟优于金肌属管、殃碳化硅纸管。（6）成本高嘉，易碎。节电机志理:（1）电能拘辐射能敬转化率佩高η=0氏.65恨-0.京7（2）可达乎到最佳晚匹配三、板式壶热元件特点：（1）可使炉拼内温度分接布均匀（2）安装粱方便（3）制造简唱单、成本感低（4）辐射率斑高（5）抗机县械振动归性差，鄙易碎（6）热惯性哗大，升温旋时间长能够辐射赔远红外线沿的材料很活多，如各垂种金属氧蚂化物、碳缓化物、硼罢化物和氮袄化物等。根据被容加热物圈的吸收扎特性及她最佳匹场配的要冈求，可阵选择单页一物质俊或多种绸物质的娱混合物晕，作为柳辐射涂陷料。远红外原辐射涂啊料的选间择原则（1）“最佳商匹配”持原则（2）涂料脸的辐射刚率要高（3）无毒辅、热膨盛胀系数笨与基体调相近（4）导热性变、冷热稳蚂定性好（5）原料价庭格低四、远红援外涂料1、砖砌途炉体材料：允耐火砖水、保温堆砖特点：简谨单、成本街低、热惯道性大、体坦积大、不首能移动2、金属管构件炉祥体材料：型巾钢：构成绵框架钢板：内女壁：采用霉反射率高见的材料，心如抛光铝帽板、抛光不锈钢忍板等外壁：马普通钢晕板，表皂面喷漆哈等处理保温材梢料：填允充在内跌外壁之券间，起睬绝热保吹温作用第四节食眨品烤炉的荐炉体设计下及结削构尺寸确浓定一、炉搁体的结乖构形式特点：炉下体轻、灵斥活，可制鱼成各种形劳状，便于铃运输、热及惯性小、嚷成本高、研用钢材多梳。炉体设课计应注孟意以下快几点（1）提高伍热阻，隶取决于演保温层攀厚度及楼保温材蓄料的性环能。（2）加强辟炉内壁驶的反射半。∵内壁ρ∴α金(=1黑-ρ畅)以减少锣炉体吸讯热（3）加强密驰封，以减减少对流热驰损失（4）尽量妇减少炉蜻膛、炉客体尺寸际和炉体致总重，泊以减少飞加热空间寻、散热映表面及煤自身畜丘热二、炉体竟保温1、保温扎材料的样选择一般小呆于0.2千卡/米.时.。C都叫保温每材料保温材料锣的选择：葛导热系数桌低、容重轻千、成本房诚低。2、保温跟层厚度明的确定（1）确定佣保温层星厚度的陪依据：传热学睬原理在稳定传团热的条件史下，热流滴体对右避扶面的对流乳换热量，令必然等于壁通过平壁罢的导热量猛，也必然悔等于左壁衫面冷流体娱的对流换放热量。则联立整理一般保待温材料格的导热蠢系数k较小，而淋保温层厚终度L较大差别很小设计时驴假设：则：（2）通过炉己壁保温层疑的散热损开失t2——炉外壁的定温度tf2——炉外空狡气温度α2——炉外空榴气对流撤换热系摊数室内空搏气α2=7千卡/米.时.。C室外（有佛风）α2=12千卡/米.时.。C（3）保温层海厚度计算1、箱式炉（1）炉膛尺比寸确定①炉膛高没度确定分层布置饼式热元件尖，温度场淹的均匀性跨是一个重振要问题温度场丘的均匀胜性取决蝇于上下杜辐射元桑件的辐扁射距离尸。上辐射晕距离要缺求较高锋，因其熄直接照树射食品一般，再当管间如距离一状定时辐射距离拘均捞匀性距辐射能冲量详结构尺寸辐射距恒离确定清原则：切保证烘表烤均匀滥的前提舰下，辐盏射距离粮越小越搁好三、炉拘体尺寸雄确定一般经骑验数据沸：下辐射筋距离：A=进30-忽40m呜m(板式元件揪）60-飞70m珠m(管式元件播）上辐射距恩离：d=B+凑CB=2AC—被烘烤物债品的高度则：h=A+随B根据生呀产能力更，烤盘蛙面积，黑烤盘层持数为n则：H1=a+砍nh+银b式中：a、b—分别为上求下热元件斯至炉顶与持炉底的距欺离a=b=亩50-7摸0mm②炉膛宽检度与深遇度对管状伟热元件坛其发热舟部分沿管长俱方向的雷温度分闲布并不均匀伶，所以丢应将食录品放在热元件接温度均匀啄处。Bi=Si+(1咏50-剑100悄)mm（2）炉门打尺寸确雷定炉门尺寸嗽应在满足粒取放食品辉方便的前吓提下，取最小泻尺寸，喉以减少歉热量损嘉失。（3）总体尺炮寸确定炉宽：B=分B1+2L1炉深：B’=B2+2L1炉高：H=H1+L2+L3+L4注：此鲜尺寸不艺包括电制控箱尺很寸及热兽元件安顿装尺寸LL总L1L12、隧道炉（1）炉长的登确定隧道炉的剧炉长主要饶取决于生钢产能力，彻烘烤时间挡及输送装撒置的运行恳速度①根据生产竹能力确定撕炉长例：钢女、网带壤式隧道谜炉的生挖产能力辩计算公随式如下式中：G—生产能力(kg贡/h)L—加热区长逐度（m)R—炉带纵袖向每米上长度上蚕的制品光数N—炉带横臂向每米批长度上健的制品翁数M—每公斤晕制品的扯个数t—烘烤时羡间η—成品率近，饼干张炉η=0斯.9则：隧亏道炉总国厂L总=L1+L+L2L1、L2—由结构篮设计定一般：L1=L2=1m隧道炉炉贸体一般分圣节制造，喘在计算得L后应圆跌整为每学节炉体宅长的整颜数倍，廉每节炉滥长常见的有：1m、2m。②根据成亲型机输出端生坯的速暮度和烘烤趴时间确定好炉长∴L=VtV—成型机晋输出生突坯的速诱度t—烘烤时间L总=L1+L+L2（2）炉膛尺防寸确定①炉膛柏高度确赵定H=A熊+d+晋a+b②炉膛宽度滚确定B1=S+（100-堡150）S—食品排披放宽度因考虑与桌成型机配青套（3）总体毕尺寸①炉总宽B=B1+2卷L1+2L4L1—侧壁保挺温层厚术度L4电热空舍间，由胶电热管讲尺寸确挥定②炉体总高H=H1+L1+L2+L5L5—支架高适度③输送敞食品的元离地高赖度H2设计时应沙考虑与之益配套的成亦型机输出浮生坯的离叹地高度,以使整虹个生产蝴线工作促协调。丈为扩大愉使用范谢围可将同支脚设陵计成可苦调的。隧道炉：匪需要密封唱处（1）每节涨炉体的测接合部支，通常桌采颠用有弹昼性密封章垫。密封处四、炉萍体密封作用：交密封；溜缓冲炉盼体的热谦胀冷缩（2）电热管公道管处密顾封箱式炉：密封处策：炉门掌口，通医常采用傅耐热硅难橡胶热平衡法浑是烤炉进具入稳定状剂态后，热浸元件发出壤的总热量叶应该与进宝入烤炉的傻生坯、载晋体、炉壁柔散热等总访热量之和济相平衡。即：被版烘烤物醒总吸热鹅量+热损失=炉所需的徐热量（热炒元件的总劲功率）Q=Q1+Q2+Q3+Q4式中：Q—热元件发细出的总热挡量（千卡/时）Q1—各种物料孙升温吸热批（千卡/时）Q2—水分蒸抢发吸热援（千卡/时）第五节缓电功天率悦计算一、热筝平衡法Q3—水分蒸召发后继洲续过热包时吸热沫（千卡/时）Q4—全部散驴热损失冰（千卡/时）Q4=Q41+Q42+Q43其中：Q41—烤盘吸粱热（千晚卡/时）Q42—传送装置卖（链条、啊钢、网带托）吸热（kca拘l/h）Q43—炉外壁散肠热损失（演千卡/时）1、各种都热量计延算（1）各种赶物料升骂温热量Q1Q1=∑G1iC1i△t(kc闪al/灾h）式中：G1i—每小时榨入炉的傅各种物卡料的重谨量（kg/称h）C1i—各种物刑料的比巨热(kc足al/芦kg.。C）△t—各种物扑料的升三温温差期（。C）（2）水分枯蒸发吸巷热Q2Q2=qG2(kc浊al/贩h）式中：q—气化潜防热(kca眠l/kg）q=5忧39(巾kcal仅/kg）G2—小时水乏分蒸发锣量（kg/垂h）（3）水分蒸奖发后过热日吸热量Q3Q3=G2C3△t(kc更al/千h）式中：C3—水蒸气比煌热(kc友al/麻kg.。C）△t—水蒸气秃过热温途度与蒸搂发温度旺的温差(。C)(4)全部散巨热损失Q4①烤盘系热国量Q41Q41=G41C41△t(kc贡al/救h）G41—每小时入至炉的烤盘傲重量（kg/h）C41—烤盘比热(kc这al/守kg.。C）△t—烤盘升般温温差楚（。C）②传送铜装置（鞋链条或棕钢带、安网带）她吸热量Q42=G42C42△t(kca饥l/h）G42—每小时戒入炉的仙传送装祥置重量溉（kg/h）C41—传送装炮置比热(kc筑al/竞kg.。C）△t—传送装置拌升温温差胀（。C）③炉壁散弓热量G43式中：F—炉外壁总尼表面积(m2)t1—炉外壁盖各散热贪面平均羞温度（。C）T1—炉外壁屋各散热阅面平均质绝对温技度（。K）T2—室温绝对折温度（。K）ε—炉壁全滑辐射率K—放热系锐数K=2.与2（平均欧值）2、电功率定计算式中：P—烤炉应配食置的电功啄率（kw）K1—电压波动维系数与电掩压有关K1与电压困有关：一般：K1=0.蚂826K2—功率储备毫系数一般：K2=1-1埋.3K2选取时港应考虑哀的因素惰：（1）计算边数据不难准时产何生的误涌差（2）烘烤废最大产献品时对朗功率的松增加需动求（3）生产条偷件变化式厌（生产任悠务、气候畜）或发展货需要当数据股不足或榆简化计爪算时，形可根据差炉的热街效率进肿行估算炉的热笔效率式中：Q1、Q2、Q3符号意数义同前η—炉的热块效率一般炉的奏热效率η=0容.5-穿0.5可5标准规谊定幅小折型炉η>0缓.5大型炉η>0.般55二、估政算法1、辐射葱元件的番间距确示定管状辐射集元件的温凭度分布情唉况第六节怨食品烤炉泪的其它设缴计一、辐射撞元件的工浪艺布置当辐射距往离不变时筑，只改变格热元件间陡的距离，温度壤场分布将戏发生变化升。热元件定间距越贡小，温赴度分布馋越均匀视，且温训度越高惭；热元件间衡距越大，术温度分布锁越不均匀兼，且温度捐降低管状元件盘的一般取牢：150-稍250m贡m当辐射隶距离不售变时，瓣只改变所热元件代间的距离，温度雪场分布将遮发生变化红。热元件间扮距越小，焰温度分布滩越均匀，拿且温度越蚕高；热元件间垮距越大，胳温度分布士越不均匀仆，且温度皮降低管状元饮件的一惹般取：150-雹250m部m管间距离射可根据辐痰射距离选贼取：若辐射废距离较值大，则狡管间距绒离可取冈大值若辐射亦距离较默小，则期管间距轨离可取得小值板状辐射享元件温度角分布特点：沿健整个辐射采板面的辐乓射强度均孙匀,温度场滴均匀组语合方便敌，一般带板间距离为20-喊50m低m管间距越离可根钉据辐射棋距离选落取：若辐射距睛离较大，钟则管间距刘离可取大做值若辐射佛距离较佣小，则物管间距龙离可取圆小值2、辐射元倡件的布局（1）箱式屠炉辐射饶元件的锯布置①分层布港置热元件特点：a、以辐鸡射加热贞为主b、热效骡率高c、热元妈件布置只要求高通过改壮变烤盘来支架的消位置，根可使箱萝式炉的抖烘烤范宣围扩大劫，以适干应不同阁厚度食虎品的烘挠烤。②侧壁布置甩热元件特点：a、以对鱼流加热比为主b、需风每机及引差风系统c、热元袜件布置鹊要求低（2）隧道炉祖辐射元件联的布置①均匀排盏布热元件罩：特点：矛各热元且件间距上均匀相蜜等，应袋用最广司。②分组问排布热霸元件：温度场分组热元件被烘烤食品食品运动方向食品移动匆通过多个苹升温、降躬温过程，扑可破坏制咐品表面的披蒸汽膜，栗改善水分魔蒸发状态庸。③根据食始品烘烤工扯艺排布热障元件1、箱使然炉∵炉内独空间较拐小，热娇气流一庆般流向掏上方∴热元缺件功率付分配应扫呈“上增低下高只”的趋改势2、隧道炉上层直辣接照射康食品，乞下层通成过载体够间接传婚给食品堂。一般功涨率分配货：上层骆功率<下层功尺率如:烤盘烘烤液的饼干炉蛛：上层：段下层=75-涉80%听形面碧包炉：辱上层：见下层=50-挎60%多用炉：湿上层：下貌层=10掩0%（通过温杏度控制系含统调温)二、功运率分配一般控恨制炉内未气氛温辰度，通存过温度寄传感器监、温控父仪及电呆器元件惊等实现浅自动控欧制。三、温度织控制隧道炉一尊般有多个左温区，多帽个感温探扫头、温控团仪实现自巾动控制。感温探头锁的安装位问置，应尽摘量放在炉雪内中心、售且接近食间品表面，划注意应尽皂量离开热隆元件表面留。（1）作用：减少水蒸朵气对红外匠辐射的吸仙，提高热均效率。扯有利食品靠的造色。（2）箱式份炉：排潮孔的惕位置:应布置在辞水蒸气排众放顺利的林地方，一谜般在炉顶兆火炉后壁樱上方。四、排潮旁系统排潮孔直过径：一般10-1巡寿5mm个数:一次烘看烤每公大斤面粉0.8-碑1个（3）隧道炉排气量纤大，应结排出车献间外，求