食品干燥机械与设备课件

第八章食品干燥机械与设备8/15/20231第八章食品干燥机械与设备8/1/20231第一节概述

定义：凡是使物料（溶液、悬浮液及浆液）所含水分由物料向气相转移，从而变物料为固体制品的操作，统称干燥。根据这一定义，干燥的含义显然与过滤、压榨等滤干、榨干以及浓缩均有区别。8/15/20232第一节概述8/1/20232要使水分从物料转移到气相，物料必须受热，水分吸收热量才能汽化。物料受热的方式仍然就是三种基本传热方式，即对流、传导和辐射。因此根据传热方式的不同，干燥分热风干燥、接触干燥和辐射干燥。物料中水分的汽化可以在不同的状态下进行，水分是在液态下汽化的，倘若预先将物料中水分冻结成冰，而后在极低的压力下，使之直接升华而转入气相，这种干燥称为冷冻干燥或冷冻升华干燥。8/15/20233要使水分从物料转移到气相，物料必须受热，水分吸收热量才能汽化

干燥的推动力：水分在气相传递的推动力为物料表面附近的一层气膜的蒸气分压与气相主体中蒸汽分压之差。由于物料水分汽化是在表面进行，故逐渐形成从物料内部到表面的湿度梯度，此湿度梯度即为干燥的推动力。

温度梯度也可以使物料内部水分传递，称为热传递。水分将从温度高处向低温处转移。对于任一种干燥方法，上述两梯度均存在于物料内部。8/15/20234干燥的推动力：8/1/20234干燥食品的分类按被干燥食品的状态分1.粉状食品物料：主要有淀粉、米粉、鱼粉、调味粉、果糖、各种氨基酸和食品添加剂等。2.片、条、块状食品物料：主要有干制的果蔬、饼干、茶叶、鱼虾干等海产品和猪牛肉等畜产品。3.浆状食品物料：主要有奶粉、豆粉、果胶、咖啡粉等。按被干燥食品的物理化学性质分1.液态食品：包括溶液、胶体溶液和非均相态食品。2.湿固态食品：包括晶体、胶体和生物组织体。8/15/20235干燥食品的分类按被干燥食品的状态分8/1/20235干燥的方法热风干燥：空气干燥法，此法直接以高温的空气作热源，即对流传热，将热量传给物料，使水分汽化同时被空气带走。接触干燥法：此法是间接靠间壁的导热，将热量传给与间壁接触的物料。热源可为水蒸气、热水、燃气、热空气等。辐射法：此法是利用红外线、远红外线、微波或介电等能源将热量产给物料。8/15/20236干燥的方法8/1/202368/15/202378/1/20237应用：干燥在国民经济各部门都有着重要意义。食品工业中干燥操作是一项最基本的单元操作，对于干燥食品它是一项主要的单元操作。例如：果蔬的干制，奶粉和蛋黄粉的制造，面包饼干的焙烤和淀粉的制造等等。另外发酵食品，味精，柠檬酸，酶制剂等等。啤酒生产中麦芽干燥，制糖生产中砂糖的干燥等。目的：食品干燥目的是去除物料中的水分，减少其体积和重量，便于产品的储存和运输；可防止微生物在成品中繁殖。8/15/20238应用：干燥在国民经济各部门都有着重要意义。食品工业中干燥操作干燥通常是产品生产过程中最后一道工序，因此与产品质量，最终产品有着重要关系。如果干燥过程控制不好，会使产品变质而受到损失。食品多为热敏性物料，在干燥过程中如果控制不好导致变质，破坏其色、香、味，影响产品质量。干燥方法和干燥设备的选择，应根据产品的特点、产量、经济性等综合考虑。目前食品产品的干燥广泛采用的是空气干燥法。8/15/20239干燥通常是产品生产过程中最后一道工序，因此与产品质量，最终产热风干燥设备的分类热风干燥：用对流方式将热空气的热量传递给物料，带走物料表面的水分。特点：热风既是载热体又是载湿体，因此热风干燥设备结构简单，操作容易。一、成件产品干燥设备：1、移动式干燥器：a、传送带式；b、车厢式；c、链板式。2、固定式干燥器：a、箱式；b、隧道式。8/15/202310热风干燥设备的分类热风干燥：用对流方式将热空气的热量传递给物第二节固定床和箱式干燥机固定床干燥特点是结构简单，容易制造，投资小，通用性强；但设备装卸物料不便，生产率低。烘房:它一般由烤架、加热炉、烟道、烟囱与烤架、烤盘等组成。烤房为土木砖结构，周围有保温层。这种设备的优点是升温排湿快，烤房较高，空间利用率较大，热能利用较好。缺点是操作劳动强度大。主要用于小批量土特产品、果品的干制。还可以在这类烘房内，利用蒸汽管道，间接加热，制作果脯等产品8/15/202311第二节固定床和箱式干燥机固定床干燥特点是结构简单，容易制固定床干燥设备循环干燥仓：组成：热风装置，循环装置，料仓特点：干燥速度快，处理量大，有贮存仓的作用。搅拌器作用：降低干燥室垂直方向水分梯度。均化空隙，增加通风均匀性。8/15/202312固定床干燥设备循环干燥仓：8/1/202312固定床和箱式干燥机二、箱式干燥器平行流：热风从物料表面通过，料层薄(20～50mm)，干燥强度小。穿流：热风从料层中通过，料层厚(45～65mm)，干燥强度大。8/15/202313固定床和箱式干燥机二、箱式干燥器8/1/2023138/15/2023148/1/202314第三节隧道式干燥设备一、结构和工作过程（一）隧道体

（二）料盘与装料

（三）料车与装料盘

（四）料车的运行有人工推车和链爪推车两种方式。１．人工推车２．链爪推车（五）门的结构与开闭

双扉式，旁推式或升降式

（六）风机（七）加热装置8/15/202315第三节隧道式干燥设备一、结构和工作过程8/1/20231二、类型和特点（一）顺流型隧道式干燥机

风机、加热器多设在隧道顶的上边。料车从隧道一端推人，湿物料先与高温热风接触，对高水分物料，可采用较高的热风温度，也不致损伤产品品质。而物料接近干燥成品时，热风温度降低，可防止产品过热，但难以获得低水分产品。8/15/202316二、类型和特点（一）顺流型隧道式干燥机8/1/2023

（二）逆流型隧道式干燥机上述两种隧道式干燥机的共同优缺点是：（1）构造简单，容易制做，投资较少，操作方便．（2）适应性强。可用做多种果蔬、土特产、中草药与经济作物产品的干燥。（3）生产能力较大。适于大中型生产规模。（4）隧道排出的部分废气，可与新鲜空气混合，经加热器，重新进入隧道，进行废气再循环，以提高热能的利用、调节热风湿度，适应物料的干燥要求。（5）物料干燥过程中处于静止状态，形状无损伤。物料与热风接触时间较长，热能利用较好。（6）热耗大。（7）结构庞大。如砖混结构的隧道干燥设备的总高约3m，宽2m，长数几米到十米。图9－5逆流型隧道式干燥机8/15/202317（二）逆流型隧道式干燥机上述两种隧道式干燥机的共同优缺点是（三）混合式隧道干燥机

湿物料入隧道先与高温而湿度低的热风作顺流接触，可得到较高的干燥速率；随着料车前移，热风温度逐渐下降、湿度增加，然后物料与隧道另端进入的热风作逆流接触，使干燥后的产品能达较低的水分。两段的废气均由中间排出，亦可进行部分废气再循环．这种设备与单段隧道式干燥设备相比，干燥时间短、产品质量好，兼有顺流、逆流的优点，但隧道体较长。

8/15/202318（三）混合式隧道干燥机8/1/202318（四）穿流型隧道式干燥机在隧道体的上下分段设有多个加热器。在每一个料车的前侧固定有挡风板，将相邻料车隔开。热风垂直穿过物料层，并多次换向。热风的温度可以分段控制。国外有一种两隧道并列的穿流型干燥设备，沿整个隧道纵向分若干干燥段，在两列隧道各干燥段的上部装一轴流风机，使热风在段内穿过两列隧道的物料层，同时输入一定量外界空气，排出一定量废气，进行部分废气再循环。这类穿流型隧道干燥机的特点是干燥迅速，比平流型的干燥时间缩短，产品的水分均匀，但结构较复杂，消耗动力较大。8/15/202319（四）穿流型隧道式干燥机8/1/202319第四节带式干燥机

带式干燥机是将物料置于输送带上，在随带运动的过程中与热风接触而干燥的设备．因结构和流程不同，有多层。单级和多级等各种类型。一、多层带式干燥机8/15/202320第四节带式干燥机带式干燥机是将物料置于输送带上，在随带二、单级穿流带式干燥机由一个循环输送带、两个空气加热器、三台风机和传动变速装置等组成。全机分成两个干燥区。第一干燥区的空气自下而上经加热器穿过物料层。第二干燥区是空气自上而下经加热器穿过物料层．每个干燥区的热风温度和湿度都是可以控制的，亦可以在干燥过程中，对物料上色和调味。8/15/202321二、单级穿流带式干燥机由一个循环输送带、两个空气加热器、三台三、多级穿流带式干燥机它用于制作各种脱水蔬菜、葡萄干、麦片、酵母等产品。优缺点是；（1）物料在干燥过程中，不受振动或冲击，不损伤，粉尘飞扬少。（２）物料在带间转移时，得到松动和翻转，使物料的蒸发表面积增大，改善通气性和干燥均匀性。（３）干燥区的数目较多，每一区的热风流量、流向、温度和湿度均可控制，符合物料干燥工艺的要求。（４）结构较复杂，设备费用高。（５）设备的进出料口，密封不严，易产生漏气。8/15/202322三、多级穿流带式干燥机它用于制作各种脱水蔬菜、葡萄干、麦片、第五节气流干燥机一、特征（一）干燥强度大（二）干燥时间短、物料温度低干燥管长10～20m，物料的干燥时间0.5～2s。干燥管的进风温度为134～144℃，物料在干燥管出口的温度为55～70℃。（三）结构简单、处理量大除干燥管外，只需风机、热源、加料器及产品回收装置等，设备投资费用较少。占地面积亦较小。（四）适应性

要求被干燥物料的颗粒粒径在0.5～0.7mm以下。对块、膏糊状湿物料，需先进行粉碎再气流干燥。对产品的水分要求在3％以下或要求保持结晶形状、光泽及易粘附于干燥管的物料不适用。（五）动力消耗较大

由于使用较高速气流，需选用高、中压离心风机，动力消耗较大。8/15/202323第五节气流干燥机一、特征8/1/202323二、类型和性能（一）单级气流干流机它属于直管式小型生产设备，用于制做淀粉，按含水率为１３．５％的成品计，生产率为０.２～０．5t/h；采用蒸汽加热的翅片式空气预热器，蒸汽压为５～７ｋｇ／cm2；干燥管高７～１２ｍ，管径３０～４０ｃｍ，管内风速２０m/s。8/15/202324二、类型和性能（一）单级气流干流机8/1/202324（二）两级气流干燥机

该机是直管中型生产设备。用于制做淀粉，按含水率13.5％的成品计，生产率为1.2～3.2t/ｈ。采用二级干燥管可以节约热能，降低管的高度。其蒸汽压力、风温、风速、管径等与一级干燥机基本相同。8/15/202325（二）两级气流干燥机该机是直管中型生产设备。用于制做淀粉，（一）喷雾干燥原理利用不同的喷雾器（机械），将需干燥的物料喷成雾状，形成具有较大的表面积的分散微粒（10-200um），同热空气发生强烈的热交换，迅速排除本身的水分，在几秒至几时秒内获得干燥。如与高温400-500℃的热风接触需0.01-0.04秒内就完成干燥，与100-150℃的热风接触需1-3秒就完成干燥。成品以粉末状态沉降于干燥器的底部排出。第六节喷雾干燥机8/15/202326（一）喷雾干燥原理第六节喷雾干燥机8/1/202326一、喷雾干燥的优缺点8/15/202327一、喷雾干燥的优缺点8/1/202327喷雾干燥适宜干燥的物料：8/15/202328喷雾干燥适宜干燥的物料：8/1/202328二、对喷雾干燥机的要求

（1）物料在干燥过程中，凡与物料相接触的设备部位，必须便于清洗灭菌。（2）应采取措施防止焦粉，避免热空气产生逆流，满足工艺要求。(３)要保证热风洁净，检查风管和加热器中是否有铁锈或渗漏保温材料，以防混入产品。(４）为了提高产品的溶解度，速溶性，干燥的产品，应迅速从干燥室连续排出，经冷却后包装。（５）排风温度不允许超过要求，以保证产品质量和安全。（６）为提高干燥室的热效率。喷雾时被干燥的料液和热空气均匀接触，加热器、干燥室和热风管，需隔热保温。（7）对粘性物料，应采取措施尽量减少粘壁现象。8/15/202329二、对喷雾干燥机的要求8/1/202329二.喷雾干燥器的分类（一）按生产流程分类（二）按喷雾和气体流动方向分类（三）按雾化方法分类8/15/202330二.喷雾干燥器的分类（一）按生产流程分类8/1/202330（一）按生产流程分类1.开放式喷雾干燥系统特点：载热体在系统中只使用一次就排入大气中，不再循环使用，结构简单，适用于废气中湿含量较高，无毒无臭气体。缺点：载热体消耗量大。简述流程：压力喷雾，离心喷雾，气流喷雾都可以按照开放式系统设计。8/15/202331（一）按生产流程分类8/1/2023312.封闭循环式喷雾干燥系统特点：载热体在系统中组成一个封闭的循环回路，有利于节约载体热。回收溶剂，防止污染大气，载热体大多使用惰性气体。流程：从干燥塔排除的废气，经旋风除尘器除去微细粒子，然后进入冷凝器。冷凝器的作用:是将废气中的溶剂（或水分）冷凝下来，除湿后的尾气经鼓风机升压，进入一个间接式加热器后又变为热风，如此往复循环使用。适用于可燃性溶剂系统，溶剂需回收，产生有污染的臭气。8/15/2023322.封闭循环式喷雾干燥系统特点：载热体在系统中组成一个封闭的3.自惰循环式喷雾干燥系统自惰就是指系统中有一个自制惰性气体的装置。在这个装置中，引入空气和可燃性气体进行燃烧，将空气中的氧气烧掉，剩下氮气和二氧化碳（惰性气体）作为干燥介质。为使系统中气体压力平衡，在鼓风机出口处安装一个放气减压装置，部分空气可排放到大气中。适用于：有臭气发出，产品有高度爆炸性，着火危险，通过燃烧消除掉臭气和产品粉末。8/15/2023333.自惰循环式喷雾干燥系统自惰就是指系统中有一个自制惰性气体（二）按喷雾和气体流动方向分类并流、逆流和混合型三种1.并流式：在喷雾干燥室内，液滴与热风呈同方向流动.常用的基本形式：垂直下降并流、垂直上升并流行型、水平并流型8/15/202334（二）按喷雾和气体流动方向分类并流、逆流和混合型三种8/1垂直下降并流特点是塔壁粘粉比较少。垂直上升并流行型要求干燥塔截面风速要大于干燥物料的悬浮速度，以保证物料能被带走。由于在干燥室内细粉干燥时间短，粗粒干燥时间长，产品具有均匀干燥的特点。但动力消耗大。水平并流型热风在干燥室内呈螺旋状运动，以便与液滴均匀混合，并能延长干燥时间。液滴水平喷出（压力喷雾）。缺点是处理量增加时，需增加压力喷枪数目，但由喷雾距离小，喷雾角度受一定限制，在清扫产品时存在问题不小。渐渐被淘汰。8/15/202335垂直下降并流特点是塔壁粘粉比较少。8/1/202335在并流系统中，最热的干燥空气与水分含量最大的液滴接触，因而迅速蒸发，液滴表面温度接近于空气的湿球温度，同时空气的温度也随着降低，因此，从液滴到干燥成品的整个过程中，物料的温度不高，这对于热性物料的干燥是特别有利的。这时，由于蒸发速度快，液滴膨胀甚至破裂，因此并流操作时所得产品常为非球形的多孔颗粒，具有较低的视密度。在食品工业中，如牛奶，果汁，鸡蛋液物料的干燥，绝大多数采用并流喷雾干燥。8/15/202336在并流系统中，最热的干燥空气与水分含量最大的液滴接触，因而迅2.逆流式喷雾干燥器在喷雾干燥器内，热风与液滴呈反方向流动。特点：高温热风进入干燥器内首先与要干燥的粒子接触，使内部水分含量达到较低的程度，物料在干燥器内悬浮时间长.适于含水量高的物料干燥.设计时应注意气流速度小于成品粉粒悬浮速度，以防粉粒被废气夹带。常用于压力喷雾。8/15/2023372.逆流式喷雾干燥器在喷雾干燥器内，热风与液滴呈反方向流动。3.混合型喷雾干燥器气流从上向下（有一个方向），雾滴有两个方向（从下向上，从上向下）。特点：气流与产品较充分接触，并起骚动，脱水效率较高，耗热量较少。但产品有时与湿的热空气流接触，故干燥不均匀。8/15/2023383.混合型喷雾干燥器8/1/202338（三）按雾化方法分类1.压力式喷雾干燥器2.离心式喷雾干燥器3.气流式喷雾干燥器食品工业上应用以压力式和离心式为主，气流式应用范围较小，这是由于动力消耗大，经济上不合理。8/15/202339（三）按雾化方法分类1.压力式喷雾干燥器8/1/2023391.压力式喷雾干燥器压力喷雾干燥的含义是指物料的雾化方法是使用压力而得，其压力的来源一般使用高压泵。其过程是将浓缩过的物料通过雾化器，使料液的表面张力得以克服而雾化为雾状微粒喷入干燥室，在干燥室中与热空气直接接触，其表面十分迅速蒸发，在很短时间内即被干燥成为球状颗粒的干燥操作。压力喷雾干燥具有操作简单，技术成熟和生产能力高的特点，在乳制品工业应用广泛。压力喷雾器的特点优点：结构简单，工作时无噪音；改变喷嘴内部的结构，容易得到所需的喷矩形状；生产量大时，可采用多喷嘴喷雾；制造成本低；操作简单，更换检修方便。缺点：生产中，流量难调节；喷嘴孔径小于1mm时，易堵塞；不适宜于黏度高的物料。8/15/2023401.压力式喷雾干燥器压力喷雾干燥的含义是指物料的雾化方法是使8/15/2023418/1/2023412.离心式喷雾干燥器离心喷雾是利用在水平方向作高速旋转运动的圆盘上注入料液，使料液在离心力的作用下以高速甩出，形成薄膜、细丝或液滴。被甩出的料液，受到因圆盘高速转动而带动旋转的空气的摩擦、阻碍和撕裂等作用而被分散成微小的液滴。离心喷雾干燥的特点调整转速，可以调整雾化料液的粒径；物料黏度的适应性比压力喷雾干燥广，即可以处理黏度低的料液，对黏度高的浓缩液雾化干燥的效果也较好；喷雾器的材料要求具有质轻强度高的性能，对材质的要求高。8/15/2023422.离心式喷雾干燥器离心喷雾是利用在水平方向作高速旋转运动的三、雾化器的结构和雾化机理喷雾干燥对雾滴的平均直径有一定要求,因此将溶液分散成雾滴是喷雾干燥的一个关键。它不仅对经济技术指标而且对产品质量均有较大的影响，特别是对热敏性物料的干燥更为重要。8/15/202343三、雾化器的结构和雾化机理8/1/202343实现物料雾化的雾化器目前有如下三种：1、压力喷雾器（压力喷嘴）系利用高压泵（70-200大气压）强制液体通过小孔（孔径为0.5-1.5mm）使之分散成雾滴；2、气流式喷雾器利用压缩空气或过热蒸汽（一般为2.5-6大气压表压）的高速流动，将溶液分散成雾滴；3、离心式喷雾器利用高速旋转（75-150m/s圆周速度）的圆盘，使液体受离心力的作用而分散成雾滴。8/15/202344实现物料雾化的雾化器目前有如下三种：8/1/202344三种雾化方法各有其优缺点压力喷雾器（机械式）适用于一般粘度的料液，动力消耗最少，大约每吨溶液所需耗能为4-10kw.h,其缺点是必须要有高压泵，喷嘴小易堵塞，操作弹性小，生产调节范围窄。气流式的动力消耗最大，每㎏料液约需0.4-0.8㎏压缩空气。但其结构简单容易制造，适用于任何粘度或稍有固体的料液。离心式的动力消耗介于上述两种之间，适用于高粘度或带有固体的料液，而且转盘雾化操作弹性宽，可在设计生产能力的±25％范围内调节产量，而不影响产品的质量。其缺点是机械加工要求高，制造费用大，雾滴较粗，喷嘴较大，因此塔的直径也相应的比其他的喷雾器的塔大的多。8/15/202345三种雾化方法各有其优缺点8/1/202345（一）压力喷雾器雾化机理经过高压泵加压后的料液以一定的速度，沿切线方向进入喷嘴的旋室，这时液体的部分静压能将转化为动能，形成液体的旋转运动。根据自由旋涡动量矩守恒定律，旋转速度与旋涡半径成反比。因此越靠近轴心，旋转速度越大，其静压力越小，结果在喷嘴中央，形成一股压力等于大气压的空气旋流，而液体则变成绕空气旋转的环形液膜。从喷嘴喷出后，在料液物理性质的影响及介质的摩擦作用下，液膜伸长变薄，并撕裂成细丝，最后细丝断裂为液滴。8/15/202346（一）压力喷雾器雾化机理8/1/202346(二)离心式喷雾器离心式喷雾器液是一种应用较广泛的喷雾器，它使将料液送到高速旋转的转盘上，由于离心力的作用，料液被甩成薄膜，由喷雾盘的边缘甩出同时受空气的摩擦以及本身表面张力作用而成雾滴。8/15/202347(二)离心式喷雾器离心式喷雾器液是一种应用较广泛的喷雾器，它1.离心喷雾盘的结构周边有喷嘴、叶片、沟槽。离心喷雾盘的型式很多。常见的有喷枪式和圆盘式两大类。喷雾器型式的选择主要取决于被干燥物料的性质，如粘度较小的料液可采用喷枪式和多叶片式，对粘度大的料液可采用光滑盘，如碟式。8/15/2023481.离心喷雾盘的结构8/1/2023482.离心喷雾的雾化机理离心喷雾是利用在水平方向作高速旋转的圆盘给予溶液以离心力，使其以高速甩出，形成薄膜，由喷雾盘的边缘甩出同时受空气的摩擦以及本身表面张力作用而成细丝或液滴。8/15/2023492.离心喷雾的雾化机理离心喷雾是利用在水平方向作高速旋转的圆当离心盘转速很低并且液量很小时，则粘度和表面张力起决定因素。此时雾化机理为物性控制。当离心盘的转速越来越高，液量也越来越大时，则离心力和摩擦力起决定因素，此时雾化机理液就从物性控制过渡到离心力和摩擦控制，成为速度雾化机理。在工业生产条件下，大多采用高速转盘和大流量下操作，所以雾化主要是速度雾化。8/15/202350当离心盘转速很低并且液量很小时，则粘度和表面张力起决定因素。速度雾化所得喷雾具有很宽的滴径分布，为了提高喷雾的均匀性，可在低液量的情况下，提高转盘的速度。在喷雾干燥的操作条件下，想利用调节料液粘度和表面张力来获得均匀的液滴是不可能的。因此料液量一定时，为了保证液滴的均匀性，必须注意以下几点：①离心盘必须无震动运转；②转盘速度要高；③转盘上的叶片的沟槽表面必须平滑；④转盘上叶片表面完全为料液所润湿；⑤进料量要稳定而且均匀总之，液滴大小和喷雾的均匀性，与物料的性质、处理量、盘的结构、转速等有密切关系。8/15/202351速度雾化所得喷雾具有很宽的滴径分布，为了提高喷雾的均匀性，可（三）气流式喷雾器由于他的动力消耗太大，故食品工业很少应用。它是用于试验用小型设备和小批量生产，在此不作介绍。可参阅有关资料。（四）离心喷雾与压力喷雾的比较压力喷雾和离心喷雾在国内外食品工业上都用于大规模的生产中，目前国内外以压力喷雾为主。如蛋、乳粉生产中压力喷雾占76℅，而离心喷雾占24℅。国外欧洲以离心喷雾为主，美、日、丹麦等国以压力喷雾为主。8/15/202352（三）气流式喷雾器8/1/202352四、喷雾干燥器及系统组成：干燥室、喷雾器、热空气分配装置、进风机、空气过滤器、空气加热器、进料装置、粉尘回收装置及排风机。8/15/202353四、喷雾干燥器及系统组成：干燥室、喷雾器、热空气分配装置、进（一）喷雾干燥室多为厢式和塔式两大类。由于处理物料不同，受热温度不同，以及热风进入和进料方式不同，其结构型式也很多。干燥室所用材料不同，可分为金属结构的、钢筋水泥结构的及有衬里（瓷砖）结构的。目前普遍用金属结构。8/15/202354（一）喷雾干燥室8/1/2023541、厢式（卧式）用于水平方向的压力喷雾干燥，其底有平底的和斜底的。前者用于处理量不大的场合，结构简单。用于食品干燥其内衬不锈钢板，底部有良好的保温层，以免干燥积露回潮。干燥室外壁用绝热材料保温，常用的保温材料有：玻璃丝棉、砂渣棉、轻质石棉砖、蛭石、泡沫塑料等。8/15/2023551、厢式（卧式）用于水平方向的压力喷雾干燥，其底有平底的和斜2、塔室干燥室（干燥塔）新设计的喷雾干燥设备，几乎都采用塔式结构。适用于离心喷雾，压力喷雾和气流喷雾塔的结构。其骨架用型钢，内壁视处理物料可用薄不锈钢板或普通钢板制造。用型钢骨架是为了节省不锈钢，否则需用10mm厚的钢板做塔，材料费用高。塔底结构多为锥形底。为了防止物料产生粘壁现象，热塑性制品（高温软化，低温硬化），故具有塔壁冷却措施。常用的冷却方法有三种：1、有塔的圆锥体下部切线方向进入冷空气扫过塔壁。2、具有夹套3、沿塔内壁装有旋转空气清扫器，通冷空气冷却。8/15/2023562、塔室干燥室（干燥塔）新设计的喷雾干燥设备，几乎都采用塔式（二）热风盘热风进口位置及热风分配室热风进入干燥室之前，必须通过特殊结构的热风分配室使热风均匀分布，充分与颗粒接触。而且不产生涡流和焦粉现象。热风分配是出口风速一般为：5-8m/s,干燥室截面风速0.2-0.54m/s.8/15/202357（二）热风盘8/1/202357（三）空气过滤器、加热器、风机及粉尘回收装置1.空气过滤器2.空气加热器3.风机的选择4.粉尘分离装置8/15/202358（三）空气过滤器、加热器、风机及粉尘回收装置1.空气过滤器83.风机的选择喷雾干燥系统所用的进风机和排风机均为离心式鼓风机，其性能曲线在产品样本均有说明。选择风机时，风量要根据计算值，再加上一定裕量。如进风机加10～20％。排风机加15～30％，一般情况下，排风机的风量比进风机要大20～40％，使干燥塔内保持微负压，以避免粉尘跑向车间。8/15/2023593.风机的选择喷雾干燥系统所用的进风机和排风机均为离心式鼓在奶粉喷雾干燥中，一般要用进风机的风压为120～160mmH2O柱，排风机的风压为180～240mmH2O柱。进风机风压＝?空气过滤阻力+(空气除湿阻力+)加热器阻力+管道阻力排风机风压＝?干燥室阻力+粉尘过滤器阻力+排风系统管路阻力+干燥室内保持负压根据经验，进风管风速为6～12m/s，排风管风速为5～8m/s为宜，故其管路直径可用流量公式计算。8/15/202360在奶粉喷雾干燥中，一般要用进风机的风压为120～160mmH4.粉尘分离装置目的：回收物料，防止浪废，及防止对环境的污染。常用的为先用旋风分离器分离，再用袋滤器，或者单独使用旋风分离器，或单独使用袋滤器。1）袋滤器2）旋风分离器8/15/2023614.粉尘分离装置8/1/2023618/15/2023628/1/2023621）袋滤器袋滤器是一种有效的除尘装置，其回收效率可达100%，常直接安装在喷雾干燥器之后作为产品回收装置。(1)袋滤器的构造和操作袋滤器主要是由许多个长约2～3.5米、直径为0.15～0.20米的滤袋垂直地安装在外壳内。滤袋是用天然纤维或合成纤维为原料的纺织品制成的，大多不耐高温。

8/15/2023631）袋滤器8/1/202363图7-10是一种半连续式清扫积尘的袋滤器，附有机械振动和压缩空气倒吹的装置。通常袋滤器并联若干单元，每个单元有许多滤袋，图7-10是其中一个单元的剖视图。8/15/202364图7-10是一种半连续式清扫积尘的袋滤器，附有机械振动和压缩

这个单元正处在操作中，含尘气体通过滤袋，粉尘积留在袋中，气体则透过滤袋排出去。粉尘积留到一定程度时(表现在压力降增高上，可达200—240毫米水柱)，这个单元就停止除尘操作，同时倒吹压缩空气并通过机械振动把积留的粉尘从袋中清除到锥底，然后由螺旋输送器排出去。如此循环不已。当一个单元在清扫时，其余各单元则处理全部含尘气体进行过滤。清扫次序和时间由一时控装置来控制。8/15/202365这个单元正处在操作中，含尘气体通过滤袋，粉尘积留在还有一种半连续式操作的袋滤器，称为脉冲袋滤器，是近年来发展的除尘效率较好的袋滤器，如图7—11所示。用一脉冲控制仪来控制每一滤袋的脉冲阀并准确地执行各滤袋喷吹清扫的程序切换。8/15/202366还有一种半连续式操作的袋滤器，称为脉冲袋滤器，是近年来发展的喷吹时滤袋突然膨胀，引起一次冲击振动，在瞬时间产生由内向外的逆向气流，故滤袋上的粉尘被吹落至袋滤器底部排出。此袋喷吹清扫后，就自动切换至另一滤袋喷吹，而此袋则进行过滤，每过滤15秒钟又切换至本袋喷吹。由此可见，脉冲袋滤器与上述机械振动和倒吹的袋滤器相比，在清扫时不需要关闭袋滤器中任何一个部分，而且每个滤袋的清扫时间与过滤时间相比不过1／100左右，因此脉冲袋滤器实际上可以看成是一个连续式清扫的袋滤器。8/15/202367喷吹时滤袋突然膨胀，引起一次冲击振动，在瞬时间产生由内向外的(2)滤袋材料滤袋材料是根据粉尘性质、空气温度和材料本身(织成滤布)的价格来选择的。用于喷雾干燥的袋滤器，大多不超过130℃，但是冶炼厂所用的袋滤器，则要求耐高温至250～300℃，还要求耐酸。除了耐高温、耐酸碱这些特殊要求外，一般还要求粉尘的回收效率高、寿命长和积灰后阻力小。滤袋的主要材料及其性能见表7-4。

8/15/202368(2)滤袋材料滤袋材料是根据粉尘性质、空气温度和材料本身喷雾干燥的应用喷雾干燥作为现代对流干燥方法之一被广泛地应用于化工、食品、生物、制药等工业中，用于干燥真溶液、胶体溶液、悬浊液、乳浊液、浆料液和可流动的膏状料，特别是用来干燥乳及乳制品、蛋、酵母、维生素、酶制剂、血液和血浆代用品、咖啡、粉末油脂等。8/15/202369喷雾干燥的应用喷雾干燥作为现代对流干燥方法之一被广泛地应用于第七节滚筒干燥机一、分类滚筒干燥机有多种型式，如单滚筒式、双滚筒式，常压式与真空式，顶槽式与喷雾式。二、工作的原理和过程（一）顶槽式双滚筒干燥机

滚筒和其端部挡板，构成供料的顶槽。双滚筒必须同速，其间隙可以调节。贴着每个滚筒外圆装有刮刀。加热蒸汽从滚筒中心轴的一端进入筒内，温度１５０℃。工作时，经杀菌或浓缩后的乳液，先进入顶槽，滚筒转动后，将薄一层液料带出，通过滚筒表面，很快被加热蒸发，并连续不断地将烘干的薄片刮掉，落入输送槽，再进行粉碎；过筛和包装。（二）喷雾式双滚筒干燥机其工作的原理和过程与顶槽式基本相同。主要区别是滚筒上装有喷嘴，工作时在滚筒表面上喷洒薄薄一层油料。这种供料方法，加热面的热利用率可达９０％，而顶槽式还不到７０％。料膜的形成条件8/15/202370第七节滚筒干燥机一、分类滚筒干燥机有多种型式，如单滚筒干燥特点1.热效率高因主要传热方式为热传导，传热方向在整个传热周期中保持一致，所以滚筒内大部分热量用于物料的汽化，热效率达80%-90%。2.干燥速率大筒壁上湿料膜的传热和传质过程，方向一致，温度梯度大，使料液表面保持较高的蒸发速度。3.产品的干燥质量稳定缺点：滚筒表面湿度较高，对一些物料会因过热有损风味或呈现不正常的颜色。8/15/202371滚筒干燥特点1.热效率高8/1/202371流化床干燥器又称沸腾床干燥器，是20世纪60年代发展起来的一种新型干燥设备。所谓流化床，是指在一个设备中，将颗粒物料堆放在分布板上，当气流由设备的下部通向床层，随着气流速度加大到某种程度，固体颗粒在床内就会产生沸腾状态，这种床层称为流化床，采用这种方法干燥成为流化床干燥。流化床干燥在食品中应用，主要应用于干燥碎麦芽、汤料粉、大麦、果汁颗粒、砂糖、干酪素、葡萄糖、人造肉等。第八节流化床及喷动床干燥机8/15/202372流化床干燥器又称沸腾床干燥器，是20世纪60年代发展起来的一

一、流化床干燥的特点

（1）物料与热风的接触面积大，体积传热系数较高，一般在8.36～25.08MJ/（m2·ｈ·℃）。（２）干燥速率大，物料在设备内停留时间短，适宜于热敏性物料的干燥。（３）物料受热时间的调节范围大，可使产品的终水分达较低程度。（４）所用设备结构简单，造价低廉，运转稳定，操作维修方便。（5）密封性好，机械运转部分不与物料直接接触，对卫生指标要求高的食品干燥十分有利。（6）对被干燥物料的颗粒有一定的限制。（7）对易结块物料因容易产生与设备壁间粘结而不适用。（8）单层流化床难以保证物料干燥均匀。8/15/202373一、流化床干燥的特点8/1/202373流化原理流化三种情况：8/15/202374流化原理流化三种情况：8/1/202374三、流化床干燥机的类型、组成和特点按结构形式分为单层型、多层型、多室型。立式和卧式。按附加装置分有带振动器和间接加热器的．按作业方式分为连续式和间歇式。以下介绍几种常用的流化床干燥机．8/15/202375三、流化床干燥机的类型、组成和特点8/1/202375（一）卧式多室型流化床干燥机由多孔板、风机、空气预热器、隔板、旋风分离器等组成。在多孔板上按一定间距设置隔板，构成多个干燥室，隔板间距可以调节．物料从加料口先进入最前一室，借助于多孔板的位差，依次由隔板与多孔板间隙中顺序移动，最后从末室的出料口卸出。空气加热后，统一或通过支管分别进入各干燥室，与物料接触进行干燥。夹带粉末的废气经旋风分离器，分离出的物料重回人干燥室，净化废气由顶部排出。这种干燥机对物料的适应性较大。连续作用，生产能力大。因设有隔板，使物料均匀干燥；亦可对不同干燥室，通入不同风量和风温，最后一室的物料还可用冷风进行冷却；但热效率比多层流化床干燥机低，另外物料过湿易在前一、二干燥室产生结块，需注意清除。8/15/202376（一）卧式多室型流化床干燥机8/1/202376

（二）振动流化床干燥机

由振动给料器、振动流化床、风机、空气加热器、空气过滤器和集尘器等组成．流化床的机壳安装在弹簧上，可以通过电机使其振动。流化床的前半段为干燥段，空气用蒸汽加热后，从床底部进入床内，后半段为冷却段，空气经过滤器、用风机送入床内。工作时物料从给料器进入流化床前端，通过振动和床下气流的作用，使物料以均匀的速度滑床面向前移动，同时进行干燥，而后冷却，最后卸出产品。带粉尘的气体，经集尘器回收物料并排出废气．根据需要整个床内可变成全送热风或全送冷风，以达到物料干燥或冷却的目的．8/15/202377（二）振动流化床干燥机8/1/2023778/15/2023788/1/202378（三）喷动床干燥机

由喷动床、风机、空气加热器、旋风分离器等组成。喷动床下部为圆锥形，上部为圆筒形。工作时，湿物料由螺旋输料器进入喷动床内。空气经加热后，以高速从锥底进入，冲开物料并夹带一部分物料向上运动，形成一个中央通道，物料的密度随运动的高度而增加，至床顶部似喷泉一样，从中心喷出，向四周散落，然后因重力向下移动，到锥底后又被上升气流喷射上去，如此循环喷动，达干燥要求后，由底部放料阀卸出产品。适宜干燥谷物、玉米胚芽等物料。8/15/202379（三）喷动床干燥机8/1/202379第九节回转式干燥机回转式干燥机是颗粒状、短条状、片状物料通过旋转圆筒内部时，与简内热风或加热壁面有效地接触而被干燥的设备，适用于鱼粉、果粉、瓜子、牧草等产品的干燥操作。特征（1）生产能力大，水分蒸发量可高达１０t/ｈ。连续作业。机械化程度较高。（２）对物料的适应性强，即使物料的水分、粒度有较大变化亦能适用．（３）顺流式回转干燥机，能使用高温热风，若使排风大量循环，则热效率可达８０％以上。（４）操作稳定方便，费用较低。产品干燥的均匀性亦较好。（５）比较笨重，金属材料耗量大，设备投资较高。占地面积大，传动部件多需经常检修。8/15/202380第九节回转式干燥机8/1/202380二、分类和一般结构（一）分类１．直接加热式①顺流式；②逆流式；③错流式；④穿流式；⑤端面进风式；③侧面进风式。２．间接加热式①内置加热管式；②筒壁加热式。３．复合加热式热风与物料先顺流加热，而后逆流加热。（二）结构１．筒体多用钢板制成。国内现有转筒直径为0.6～2.5m，长度为２～７ｍ。筒体中心轴线与水平线略成一倾角。２．抄板直接加热式回转筒体内均设有抄板，以便将物料在筒内不断提起，然后自由落下，得到均匀分布与热风充分接触３．轮箍和托轮两者是承受筒体转动的支持部件，用铸铁、铸钢制成。按筒体长度可采用２点、３点或４点支承。４．驱动装置所需功率小时，可直接利用轮箍与托轮的摩擦，驱动托轮使筒体转动。所需功率较大时，可用链传动或齿轮传动。５．空气密封装置转筒与固定部件间，采用弹性材料的滑动机构或迷宫式等结构，以防止热风泄漏和外界空气侵入。8/15/202381二、分类和一般结构（一）分类8/1/202381三、转筒干燥设备(一)工作原理：湿物料在滚筒内被回转筒的抄板抄起至一定高度后落下，在下落过程中接触热风，由于回转筒的搅拌综合作用，物料和热风接触充分，干燥迅速，热效率高。特点：作业连续平稳，适合高水分物料，但机构庞大，造价高。8/15/202382三、转筒干燥设备(一)工作原理：湿物料在滚筒内被回转筒的抄8/15/2023838/1/202383第十节真空干燥机在常压下的各种加热干燥方法，因物料受热，其色、香、味和营养成分均受到一定损失。若在低压条件下，对物料加热进行干燥，能减少品质的损失。这种方法称为真空干燥．特征和类型特征：①物料在干燥过程中的温度低、避免过热。水分容易蒸发，干燥时间短，同时可使物料形成多孔状组织，产品的溶解性、复水性。色泽和口感较好；②能将物料干燥到很低的水分；③可用较少的热能。得到较高的干燥速率，热量利用经济；④适应性强，对不同性质、不同状态的物料，均能适应；⑤与热风干燥相比，设备投资和动力消耗较大，产量较低。型式：箱型、转筒型、带式连续型、喷雾薄膜型等。8/15/202384第十节真空干燥机在常压下的各种加热干燥方法，因物料受热，其

二、组成、工作过程

（一）真空干燥箱

箱式真空干燥机的主要工作部分，它由箱体、加热板、门、管道接口和仪表等组成。箱体上端装有真空管接口与获得真空装置相通；还设有压力表、温度表和各种阀门，以控制操作条件。工作时，先将预处理过的物料置于烘盘内，再将烘盘放入箱内加热板上，打开抽气阀，使真空度达到1.3～5.3kPa，然后打开蒸汽阀使箱内达到一定温度，再逐步降温，达干燥要求后，关闭蒸汽阀、抽气阀开启充气阀，打开箱门，卸出产品。8/15/202385二、组成、工作过程8/1/202385（二）带式真空干燥机

它由干燥室、加热与冷却系统、原料供给、输送和抽气系统等部分组成。工作过程是液状或浆状的原料先行预热，经供料泵均匀地置于干燥室内的输送带上，带下有加热和冷却装置，分为蒸汽加热、热水加热和冷却三个区域，加热区域又分为４或５段，第一、二段用蒸汽加热为恒速干燥段，第三、四段为减速干燥．第五段为制品均质段．都用热水加热。按原料性质和干燥工艺要求，各段的加热温度可以调节。原料在带上边移动边蒸发水分，干燥后形成泡沫片状物品，然后通过冷却区，再进入粉碎机粉碎成颗粒状制品，由排出装置卸出。干燥室内的二次蒸汽用冷凝器凝缩成水排出。这种干燥设备的特点是干燥时间短，为５～２５min，能形成多孔状制品，物料在干燥过程中能避免混入异物防止污染，可以直接干燥高浓度、高粘度的物料，简化工序，节约热耗。8/15/202386（二）带式真空干燥机8/1/202386真空干燥设备带式连续真空干燥设备：加工对象：液态食品产品：泡沫片状，颗粒状特点：干燥时间短，能形成多孔状制品，能避免混入异物防止污染，可直接干燥高浓度，高粘度的物料。8/15/202387真空干燥设备带式连续真空干燥设备：8/1/2023878/15/2023888/1/202388

（三）圆筒搅拌型真空干燥器

圆筒搅拌型真空干燥机的主要工作部分，又称耙式真空干燥器，由卧式圆筒、传动轴、搅拌桨（或称耙齿）和各管道接口等组成。筒壁为夹层，内通蒸汽或热水或热油。搅拌桨是向左和向右的两组耙齿，分别装在传动轴上。传动轴与圆筒壳体间，采用石棉作填料进行密封。工作过程是物料由圆简上部进入，当耙齿正、反转时，使物料先住两边而后又往中间移动，受到均匀搅拌；当物料与筒壁接触时受热，同时由真空装置抽走气化的水蒸气，促进干燥进程。如此耙齿不断地正反转动，当物料达干燥后即由下部卸出。8/15/202389（三）圆筒搅拌型真空干燥器8/1/2023898/15/2023908/1/202390真空干燥设备应用8/15/202391真空干燥设备应用8/1/202391第十一节冷冻干燥机械设备冷冻干燥，也叫升华干燥，就是将待干燥的湿物料在较低温度下冻结成固态后，在高真空度的环境下，将已冻结了的物料中的水分，不经过冰的融化而直接从固态升华为气态，从而达到干燥的目的。冷冻干燥的基本原理

水的相图

8/15/202392第十一节冷冻干燥机械设备冷冻干燥，也叫升华干燥，就是将待干食品冷冻干燥的三个阶段：1.预冻阶段，目的将物料溶液中的自由水分固化，使干燥后的产品与干燥前的形态基本相同，防止在抽真空干燥时出现气泡、收缩等不可逆现象。2.升华干燥阶段，此阶段约可除去物料水分的90%。3.解析干燥，解析未被冻结的毛细管壁和极性基团上吸附的部分水分，通过更高的真空度完成此阶段，结束后，产品含水量在0.5%-4%之间。8/15/202393食品冷冻干燥的三个阶段：8/1/202393冷冻干燥特点（1）最大限度地保存食品的色香味；对热敏性物质特别适合，能保存食品中的Vc等营养成分；（2）在真空和低温下操作，微生物的生长和酶的作用受到抑制；可除去95%-99%以上的水分，产品能长期保存而不变质；（3）脱水彻底，干制品重量轻，体积小，占地面积小，运输方便；（4）复水快，食用方便；（5）在真空操作下，氧气极少，一些易氧化的食品得到保护；（6）干燥产品一旦暴露空气中易吸湿、氧化，要采用一定保护作用的包装材料和包装形式；（7）投资费用和操作费用大，产品成本高。8/15/202394冷冻干燥特点（1）最大限度地保存食品的色香味；对热敏性物质特冷冻干燥在食品工业中的应用冷冻干燥在食品工业中常用于肉类、水产类、蔬菜类、速溶咖啡、香料等的干燥。在军需食品、远洋食品、宇航食品、登山食品等领域有非常好的应用前景。目前，使用冷冻干燥方法的食品主要有：土特产品，如野菜类食品；快食类食品，如方便面中的脱水蔬菜；调味品，如香精、香料、天然色素等；保健品，如花粉、名贵中草药提取物等；饮料产品，如麦乳精和其他颗粒型饮料制剂等；特殊用途食品，如远洋、宇航、军队等行业所需食品。8/15/202395冷冻干燥在食品工业中的应用冷冻干燥在食品工业中常用于肉类、水冷冻干燥机械设备组成部件冷冻干燥室、冷凝器、真空系统、制冷系统和加热系统、控制系统等。食品冷冻干燥机主要有间歇式和连续式两种形式。8/15/202396冷冻干燥机械设备组成部件8/1/202396第十二节电磁辐射食品干燥机械与设备电磁辐射干燥食品指的是利用不同力场作用给食品物料和它周围的介质施加运动，使食品物料的加热和干燥过程加速，干燥过程得到大大强化。目前，主要利用电磁感应加热（高频、微波）或红外线辐射效应干燥食品。电磁辐射是一种能量而不是热量，但可以在电介质中转化为热量，离子传导和偶极子转动是电磁辐射的主要原因。8/15/202397第十二节电磁辐射食品干燥机械与设备电磁辐射干燥食品指的是利微波干燥及其主要设备微波是指波长在1mm-1m范围的电磁波，其相应的频率范围在300-300000MHz。微波的传统应用是作为传递信息的媒介，应用于雷达、通讯等领域。近年来，最为一种能量场广泛用于干燥和加热操作中。目前广泛使用的是915MHz和2450MHz两个频率。微波加热基本原理通过电场直接作用于被干燥物料的分子，使其运动、相互摩擦而发热，由于发热而产生温度梯度，推动水分子自物料内部向表面移动，达到干燥的目的。8/15/202398微波干燥及其主要设备微波是指波长在1mm-1m范围的电磁波，微波干燥的特点（1）加热速度快；（2）加热均匀；（3）加热具有选择性；（4）过程控制迅速；（5）节省投资。微波干燥设备的主要组成直流电源、微波发生器、冷却装置、微波传输元件，加热器、控制及安全保护系统等。8/15/202399微波干燥的特点（1）加热速度快；8/1/2023998/15/20231008/1/2023100箱式微波加热器主要有矩形谐振腔、输入传导、反射板和搅拌器等组成。由于在操作中谐振腔是密封的，故微波能泄漏很少，安全性很高。8/15/2023101箱式微波加热器8/1/2023101远红外热辐射干燥远红外干燥利用远红外辐射发出的远红外线为被加热物质吸收，直接转化为热能，使物体升温而达到加热干燥的目的。此技术具有高效、优质、低耗等特点，在食品行业中广泛用于面包、饼干的烘烤操作。远红外辐射加热原理远红外线是波长在5.6μm以上的红外线。其加热干燥的原理是当被加热物体中的固有振动频率和射入该物体的远红外线的频率一致时，就会产生强烈的共振，使物体中的分子运动加剧，因而温度迅速升高，即物体内部分子吸收到红外辐射能，直接转变为热能而实现干燥。8/15/2023102远红外热辐射干燥远红外干燥利用远