第三章-食品的干燥(下)课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,第三章 食品的干燥（下）,气流干燥,气流干燥就是将粉末或颗粒食品物料悬浮在热气流中进行干燥的方法，只有能用气流输送的物料才能采用此法，一般须首先用其他干燥方法将物料干燥到水分低于,35-40%,，气流干燥也属流态化干燥技术之一,气流干燥,颗粒在气流中高度分散，,干燥时间短,；,气固相并流操作，干燥过程,物料温度不高,；,设备结构简单，占地面积小，,处理量大,；,适应性广，可用于块、膏糊状及泥状物料。对散粒状物料，最大粒径可达,10mm,。（对于块状,或膏状湿物料，一般在干燥器底部串联一粉碎机，湿物料和高温介质过粉碎机,内部，使膏状物料边干燥边粉碎，然后再进入气流干燥管进行干燥，以解决膏糊状物料难以连续干燥的问题。）,气流干燥器中的高速气流使颗粒之间、颗粒与器壁之间的激烈碰撞和摩擦，物料很容易粉碎和磨损，难以保存完好的结晶形状和结晶光泽，因此，对干燥产品有上述要求的情况下，不适于气流干燥方法。,有些物料极易粘附在管壁上，如钛白粉、粗制葡萄糖等不宜采用气流干燥方法；另外，物料粒度太细或物料本身有毒，由于气固相分离较难，一般也不宜采用气流干燥方法。,（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 的成品计，生产率为.5t/h；采用蒸汽加热的翅片式空气预热器，蒸汽压为cm,2；,干燥管 高，管 径，管内风速m/s。,这是工厂的气流干燥器,喷雾干燥,该法采用雾化器将料液分散为雾滴，并用热空气干燥雾滴而完成的干燥过程,;,常用于乳粉、大豆蛋白粉、蛋粉等粉体食品的生产，是粉体食品生产最重要的方法,；,喷雾干燥系统有不同的组成与性能,；,可以是溶液、乳浊液或悬浮液，也可以是熔融液或膏糊液,第二节 喷雾干燥,原理,：,通过,机械,的作用，将需干燥的物料，分散成很细的,雾状微粒,(以增大水分蒸发面积，加速干燥过程)，与热空气接触后，在一瞬间将大部分水分除去，而使物料中的固体物质干燥成,粉末,。,这是工厂的喷雾干燥器。喷雾干燥是比较新型的干燥，目前应用也比较广泛。比如奶粉，豆浆晶、各种中药冲剂，都是使用喷雾干燥器，由水剂制成粉粒状产品的。,喷雾干燥器,一、喷雾干燥的优缺点,（1）采用喷雾干燥，不需要粉碎、分级等操作，直接制成粉末产品，,简化了工序，,节省了设备。,（2）适于,处理热敏性物料,物料微粒化后，表面积增大，干燥迅速（几秒到十几秒），防止物料过热变质。,（）制品的,溶解性和流动性好,雾滴与热风接触，水分蒸发极快，可以形成中空球状或疏松团粒状的粉体，制品有良好的冲调性和流动性。,（）,容易改变操作条件,，控制或调节产品的质量指标、改变原料的浓度、热风温度等喷雾条件，可获得不同水分和粒度的产品。,（）,可以满足对产品的各种要求,增加某些措施或运用操作上的灵活性，能制成不同形状（球形、粉末、疏松团粒）、性质（流动性、速溶性）、色、香、味的产品。,（）连续作业，,处理量大,现国内中小乳粉厂，喷雾干燥设备的蒸发量为/。大、中型乳粉生产，每小时处理 鲜乳。,（7）设备较庞大，,投资费用、动力和热能消耗均较大。,喷雾干燥适宜干燥的物料：,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。,(3)要保证,热风洁净,。,(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)对粘性物料，应采取措施尽量,减少粘壁,现象。,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,（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。,2.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。,适用于可燃性溶剂系统，溶剂需回收，产生有污染的臭气。,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。,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。,（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,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,。,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。,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.,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。,（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。,三、雾化器的类型和性能,1、压力式喷雾,原理,：主要是采用,高压泵,，以70200大气压的压力，将浓缩后的浓料通过,雾化器(喷枪),喷成雾状小液滴喷人干燥室，与热空气直接接触，其表面水分迅速蒸发，在很短的时间内完成干燥。,压力雾化器,压力雾化器的特点,优点,结构简单、制造成本低、维修、,更换方便；,动力消耗较小,缺点,：喷嘴易堵塞、磨损；,操作弹性小，产量调节范围窄。,2、离心喷雾干燥,原理,：利用在水平方向做高速旋转的圆盘，给浓,料以离心力，将其成薄膜状甩出，受到空,气的撕扯，变成细丝、雾状液滴喷入干燥,室，与热空气直接接触，其表面水分迅速,蒸发，在很短的时间内完成干燥。,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。,2.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。,优点,：液料通道大，不易堵塞；,对液料的适应性强。高粘度、高浓度的,液料均可；,操作弹性大，进液量变化25时，对,产品质量无大影响。,缺点,：结构复杂、造价高；,动力消耗比压力式大；,只适于顺流立式喷雾干燥设备。,离心雾化器的特点,3、气流式喷雾,雾化原理,：利用高速气流对液膜的摩擦分裂作用，把液,体雾化。高速气流可用压缩空气或蒸汽。,特 点,：动力消耗大，适用粘度范围大，结构简单。,五、喷雾干燥设备流程,压力式,干燥过程在密闭状态下进行，室内具有一定的负压。,采用平底，有利于人进入清理，但出粉比较困难。,（一）箱式平底型喷雾干燥,浓缩液料,从贮料罐通过高压泵和雾化器喷入干燥室。,空气,经蒸汽间接加热，形成热风亦送入干燥室。,干燥成品,至干燥室下部用冷风冷却，然后从底部卸出。,废气,中挟带的粉末经分离器重进入干燥室。,（二）带冷却器的塔式喷雾干燥机,（三）MD型喷雾干燥,（四）K-7型单喷嘴二级喷雾干燥,特点,采用喷雾和沸腾干燥相结合的,二级干燥,方法,沸腾干燥前有,潮粉附聚,装置，使细粉造粒。,热风入口处有,均风板整流,，防止吹偏。,冷风幕,冷却壁面。,离心喷雾,（一）安海德罗式离心喷雾流程,特点,干燥室底部为,平底型式,，喷雾空总高度可降低，相应厂房总高度也降低。,干燥后粉与废气全部一次就由气流输送至旋风分离器，因为,刮板式刮粉器,每分钟回结一周，使粉在短时间脱离干燥室的高温。,干粉与废气在旋风分离器内分离时，由于外界引入冷空气，使得在分离过程，成品得到,冷却，,但冷却效率不高。,气流输送,，摩擦大。,（二）丹麦“尼罗”离心喷雾干燥机,1、主 要 部 件,（1）尼罗离心喷雾盘,（2）冷却沸腾床,进来的新鲜空气，在壳腔内与通入冷水或盐水的换热管道进行热交换，使空气冷到露点以下，使所含湿气凝结,冷却减湿,（3）空气减湿器,2、尼罗式流程的特点,二级干燥,（喷雾沸腾),喷雾盘,盘弯曲槽,，可减少成品中的空气。,进热风处有蜗壳式,热风分配盘,，使热风分配均匀，防止产生焦粉、粘粉现象。,在干燥以后操作中，设计有,沸腾冷却床和空气减湿器。,三、传导干燥,传导干燥是指湿物料贴在加热表面上进行的干燥，热传递取决于温度梯度的存在；,常和传导对流联合干燥一起使用；,干燥强度大，相应能量利用率较高；,干燥过程尽量使物料处于运动状态，有各种不同的干燥设备。,如转筒干燥，滚筒干燥，真空干燥，冷冻干燥等,回转干燥,处理量大，安全性高；,加热介质多样；,适于粘性低的粉粒状物料、密度较小的物料干燥；,设备占地大，结构复杂，耗材多，投资大,多用于含水分比较少的颗粒状物料干燥,热气流与物料直接接触，或由蒸汽等热源来加热圆筒壁,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。,二、分类和一般结构,（一）分类,直接加热式,顺流式；逆流式；错流式；穿流式；端面进风式；侧面进风式。,间接加热式,内置加热管式；筒壁加热式。,复合加热式,热风与物料先顺流加热，而后逆流加热。,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。,这是工厂常用的转筒干燥器,滚筒干燥,将物料在缓慢转动和不断加热的滚筒表面上形成薄膜，滚筒转动过程完成干燥过程；,不适于热塑性食品物料的干燥；,常用蒸汽作为加热源；,干燥时间仅需,2,秒到几分钟；,分类多样,浸泡、喷溅和喷雾进料；真空及常压滚筒干燥；单滚筒、双滚筒式,滚筒转动一周便完成干燥过程,可用于液态、浆状或泥浆状物料,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。,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。,真空干燥,真空干燥是指在低气压条件下进行的干燥；,有利于减少热对热敏性成分的破坏；,一般可制成不同膨化度的干制品；,干燥速度取决于真空度，物料状态及受热程度；,热量常靠传导或辐射向食品传递,制品品质优良，但成本较高,（一）真空干燥箱,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。,（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。,真空耙式干燥器,真空干燥设备应用,三、传导干燥,冷冻干燥,又称,升华干燥,，指干燥时物料的水分直接由,冰晶体蒸发,成水蒸气的干燥过程,；,是目前食品干燥方法中干燥过程,物料温度最低,的干燥,；,被干燥的物料首先要进行,预冻,，然后在高真空状态下进行,升华干燥,.,1升华干燥的特点,(1)在,低温,下操作，能保存食品的色、香、味。对热敏,感性物质特别适合。,(2)在,真空,操作，易氧化的物质(如油脂类)得到了保护。,(3),复水快，食用方便。,因为水分是在结冰状态下直接蒸发的，故在干燥过,程中，水汽不带动可溶性物质移向物料表面，不会,在物料表面沉积盐类，不会形成硬质薄皮；亦不会,因收缩引起变形，故极易吸水恢复原形。,(4)能,排除9599,以上的水分，产品能长期保存。,(5),费用高,。,3.5 试验型冷冻干燥装置,实验室的小型冷冻干燥装置，主要是用来摸索新物料冷冻干燥的过程工艺参数。其中包括研究新物料在冷冻干燥过程中可能出现的问题；研究多种参数对新物料冷冻干燥的影响；摸索预冻过程的降温速率和预冻温度、冻干保护剂的种类和浓度、一次和二次干燥工艺参数及其控制方法等，以期达到既能得到优质的冻干产品，又能降低冻干过程的时间和能耗的目的。,美国labconco公司,的FreenZone冻干机；,美国VirTis公司,生产的VirTis 冻干机；,北京四环科学仪器厂生产的LGJ10型冻干机；,上海市离心机研究所生产的LG5型冻干机等。,真空泵,干燥室,制冷机,冷阱,Labconco公司的FreeZone 2.5型冷冻干燥机,冻干机及其改造,双级复叠式蒸汽压缩式制冷循环,冷阱温度可达-84,极限真空度为0.1Pa,干燥室为透明钟罩式，特殊设计的不锈钢样品架，样品盘间距可调。有可手动压盖机构，可对干燥室内的物料瓶进行压盖密封。有二层加热搁板，采用电加热，可稳定控温。干燥室底部有特殊设计的放水阀，安全方便。操作控制面板上有LCD数字显示屏，可显示冷阱温度、真空度、报警；并提供计算机通讯接口,首先更换了在冷阱和筒体之间的下盖板。更换后的下盖板具有较大的中心孔。此中心孔的直径大于吊架直径；而小于冷阱的直径。其次将搁架更换为吊架。物料小瓶置于吊架上；而吊架挂在压盖板上。根据我们以前提出的升降式降温仪的原理,通过手动压盖板的移动，可控制盛物料的吊架在筒体及冷阱内的移动。这样，物料的预冻就可以在干燥室内完成；,预冷后，即可开启真空泵；当冻干室压力降到一定程度后，可手动压盖板，调整吊架在冷阱和筒体内的位置，将样品的温度调整至要求的温度。这样的改造充分利用了该机的制冷系统，既可在干燥室内完成预冻任务，又可防止物料温度的过度回升，并使物料在一次干燥过程中维持在合适的温度上。,低温冷冻干燥系统示意图,1.计算机 2.A/D板 3.热电偶接线板 4.冻干室 5.加热板 6.样品 7.安瓿 8.电子天平 9.冷阱 10.放水阀 11.液氮杜瓦容器 12.电加热器 13.氮气瓶 14.减压阀 15.真空泵 16.流量计17.真空调节阀 18.电磁阀 19.电气控制箱 20.玻璃罩,具有产品取样机构的冻干系统,在隔离室的另一侧，设有一个手套操作箱（8），内置有测量物料含水量的Karl Fischer 装置。手套操作箱与隔离室之间靠一个真空密封塞隔离。当隔离室降压时，真空密封塞隔离了隔离室与操作箱。,当需要对物料样品进行残余水分含量等检测时，除去隔离室的真空；真空密封塞打开；物料样品由隔离室移至手套操作箱，用卡尔费休测量装置测量冻干过程中物料的残余水分含量。,物料容器（2）在干燥室（1）内进行干燥，此时隔离室的门闸（5）是关闭的。,当需要取样检测时，起动隔离室真空泵；待隔离室的压力降至与干燥室压力相同后，打开隔离室门闸；,用操作器（11）把样品容器移入隔离室；再闭合隔离室门闸（5），用隔离室内的电子天平（6）对物料进行称重。,具有取样机构的冷冻干燥系统,3.6 中间试验型冷冻干燥装置,中试型冻干机主要应用于各种医药和食品的研究机构,用于产品大批量生产前的工艺摸索。,一般说来，在中试型冻干机上摸索得到的工艺曲线，将直接运用生产型冻干机上，,因此对于工艺直接放大的要求较高。中试型冻干机，除尺寸与生产用的大中型冻干机有所区别外,其它结构及工艺原理都与大型机一样。,目前市场上供应的中试型冻干机，多采用单级蒸气压缩制冷系统，制冷温度最低可达-45,左右。这样的温度不能满足某些药品的最低冻结温度的要求。为了达到更低的温度，上海理工大学与上海东富龙科技有限公司合作研制的中试型冻干机，采用了,复叠式蒸汽压缩制冷系统,，使制冷温度最低可达-80,左右。此冻干装置主要由干燥箱、冷阱、制冷系统、真空系统、加热系统组成。,1制冷系统 2真空系统 3加热冷却换热器 4干燥箱 5冷阱,此制冷系统由高温级和低温级两部分组成，,高温级使用中温制冷剂R502；低温级使用低温制冷剂R13，,从而形成复叠式制冷循环。,搁板的冷却和加热，,是采用硅油作载冷（热）剂。,部件3就是对载冷（热）剂进行冷却和加热的换热器。,载剂的冷却靠制冷系统；加热靠电加热。载剂（硅油）在循环泵的驱动下将冷（热）量带到搁板，对搁板进行冷却或加热。,3.7 间歇式和连续式冷冻干燥设备,间歇式冷冻干燥设备,（1）适用于,多品种、中小批量,的药品和食品生产，特别是适合季节性强的食品生产；,（2）,单机操作,，如一台设备发生故障，不会影响其他设备的正常运行；,（3）便于设备的加工制造和维修保养；,（4）便于控制物料干燥时,不同阶段对加热温度和真空度的要求,。,其缺点是：,（1）由于装料、卸料和启动等预备性操作，使设备的利用率较低，能量浪费大；,（2）对于较大产量的生产要求，往往需要多台单机，且各单机均需配以整套的附属系统。,11,连续式冷冻干燥机示意图,冷冻室,2,装料室,3,装盘,4,装料隔离室,5,水汽凝结器,6,真空抽气系统,7,闸阀,8,冷冻干燥隧道,9,带有吊装和运输装置的加热板,10,卸料隔离室,11,卸料室,12,产品出口,13,清洗装置,14,传送运输器的吊车轨道,15,吊装运输器,连续式冻干机与间歇式冻干机的最大不同就在于它改变了原来的静态干燥原理，,使冻干工艺摆脱了单批次加料出料形式，将原料的冻干设定在一个全部封闭的动态加工系统内，而在这个系统中，预冻，保温，升华干燥各组搁板互不干预，独立执行。通过载料履带将物料依次带入各区域完成各部分工艺。,这样就可以使得能耗得到了充分的利用。,它适用于品种单一、产量大、原料充足的产品，尤其适用于浆状或颗粒食品的生产。连续式冷冻干燥机的优点是设备的利用率较高，便于实现自动化生产；缺点是设备庞大、复杂，难于加工制造，尤其是装、卸料口的真空密封问题，需要较高的加工工艺。,3.8 食品生产型冷冻干燥装置,食品生产用冻干机有几个明显的特点：,加工量很大；,工艺参数不十分严格；,冷阱温度和搁板温度不必很低；,二次干燥的加热温度可以高些。,真空系统,H1,H2,2,H3,H4,H5,旋片式真空泵,冷阱1,冷阱2,冷阱3,干燥室1,干燥室2,干燥室3,S1,S2,S3,组合式真空泵,当装入物料后，先采用,5台旋片式真空泵,（SR-75BI，SHINKO SEIKI）构成的大抽气速率的初期排气系统，急速地抽真空，直到压力降至80-90Pa。在干燥过程中，用,组合式真空泵,（FT4-450，ANLET株式会社）系统，将系统维持在4010 Pa，后期可达10 Pa以下。这种组合的工作方式可迅速提高真空度，并能降低能耗。,日本东洋技研株式会社制造的TFD-2000LF2型冷冻干燥机,干燥箱体,待干燥的食品物料托盘，用装料台车，经导轨，装入各搁板的中间；然后通过上下的搁板进行加热。,装料台车架 干燥仓,干燥室内有可以间接加热和制冷的搁板，共七层，均由AISI316L 不锈钢制成。,搁板组通过支架、滑轨，安装在冻干箱内，并可由液压活塞带动作上下运动。,板层厚度为20mm；在板层内部，有导热流体（低粘度硅油）循环通道；板层温度均匀，温差在1 以内。,载热剂加热系统,以硅油作载热剂；而用锅炉产生的高压蒸汽，通过热交换器来加热硅油载热剂。,干燥箱体内的搁板为扁平型结构，内部流动着载热剂。载热剂为硅油，长期使用也不会对加热搁板造成腐蚀。载热剂管路的流通截面大，阻力小，流动充分。加热温度可达100；而且载热剂和搁板表面的温差很小。,控制系统,采用工业控制计算机,自动控制系统，具有编程控制，触摸屏显示和设置操控指令,等功能。,药物生产型冷冻干燥装置,与中试型冷冻干燥装置相比，药品生产型的冷冻干燥系统，不仅具有干燥箱、水汽捕集器（凝结器）、制冷系统、真空系统、控制系统等，而且还有,液压系统,、CIP系统（Cleaning in place,在线清洗系统,）、SIP系统（Sterilization in place,在线灭菌系统,）和,安全连锁装置等,。,2、升华干燥设备结构,（1）箱式升华干燥设备,首先要预冻（,30,，,2h,）,抽真空，升华,过程,加热，蒸发剩,余水分,（,30,35,，,2,3h,）,（2）圆柱型升华干燥设备,适合大型企业生产。,原理与上述相同，过程也一致。,仅设备类型不同。,四、能量场作用下的干燥,指电磁场和声波场中的干燥作用；,物料中水分对能量场中的能量有特殊的吸收作用，使物料中水分汽化，提高干燥速率；,在能量场中能量的传输依然有对流与传导、辐射，但也有其特殊的形式和要求,四、能量场作用下的干燥,电磁场中的干燥,利用,电磁辐射能,作为干燥能源的干燥；,电磁辐射以,电磁波传播,，不同波长的电磁波具有一定的能级和对食品材料的吸收性；,常用的电磁波有,红外线,、,远红外线,和,微波,红外干燥,1、,原理,构成物质的基本质点是电子、原子或分子，这些质点即使处于基态都在不停地运动着振动或转动。这些运动都有自己的固有频率。当遇到具有某个频率的红外线辐射时，如果红外线的频率与基本质点的固有频率相等，则会发生与振动学中共振运动相似的情况，质点会吸收红外线并使运动进一步激化，转换成分子热运动温度升高。,2、特点,(1),热辐射率高,使用远红外线加热食品有着较高的热辐射率。,(2),热损失小,辐射加热不存在传热界面，远红外线直接辐射到被加热物体的表面，远红外线在空气中传播时的损失很小，即传热损失小。,(3),容易进行操作控制,远红外线同其它光波一样，具有直接传播、漫反射和镜反射的性质，因此可以通过光的集散、遮断机构，更合理地控制辐射热，使之在加热器中更为有效地被利用，以提高加热质量，减少热损失。,(4),加热速度快，传热效率高,在食品加工中，不仅要使产品的色、香、味俱佳，而且要尽可能保存食品的营养成分采用一般加热方法时，传热速度慢。运用远红外线加热，热源与物料不直接接触，因此可以在保证物料不过热的情况下，提高发热体(辐射体，也即热源)的温度。,(5),有一定的穿透能力,红外线的穿透能力没有微波强，但也具有一定的穿透能力，即对物体内部直接加热的能力。,(6),产品质量好,远红外线的光子能量比紫外线、可见光线都要小，因此一般只会产生热效果，不会引起食物成分的化学变化。,另外，远红外加热的速度快，时间缩短，因此食物成分受热分解的可能性也小。实验证明；一些含有叶绿素和维生素等易分解成分的果蔬，采用远红外加热干燥代替传统的干燥方法后，这些成分的损失大大减少。,干 燥,70年代,我国就开始利用远红外加热技术干燥谷物等农作物以及中草药，并取得了良好的干燥效果。,特别是远红外,烘干粮食,的技术，无论是设备和操作都已较为成熟，并且生产上已有应用，烘干设备的处理能力可达每天数百吨。,微 波 干燥,微波一般是指波长在1mm1m范围(频率为300300000MHz)的电磁波。也称做,超高频,。,微波的,传统应用,是将微波作为一种传递信息的媒介，应用于雷达、通讯、测量等方面。,近年来，除了传统的微波应用继续发展外，微波作为一种能技术也迅速发展，将微波能广泛用于对物体进行加热和干燥。,目前,915MHz,和,2450MHz,2个频率已广泛地为微波加热所采用。,1、原 理,被加热的介质由许多,极性分子,组成。在没有电场的作用下，这些偶极子在介质中作杂乱无规则的运动。,当介质处于,直流电场,作用之下时，偶极分子就重新进行排列。带正电的一端朝向负极，带负电的一端朝向正极。,若,改变电场的方向,，则偶极子的取向也随之改变。若电场迅速交替也改变方向，则偶极子亦随之作迅速的摆动。,由于分子的热运动和相邻分子间的相互作用，偶极子随外电场方向改变而作的规则摆动便受到干扰和阻碍，即产生了,类似摩擦,的作用，使分子获得能量，并以热的形式表现出来，表现为介质,温度的升高,。,2、特 点,(1),加热速度快,微波加热是内部加热，不靠热传导的作用，因此可以令物体内部温度迅速提高，所需加热时间短。一般只需常规方法的110一1l00的时间就可完成整个加热过程。,(2),加热均匀性好,微波加热是内部加热，容易达到均匀加热的目的，避免了表面硬化及不均匀等现象的发生。,(3),加热易于瞬时控制,微波加热的热惯性小，可以立即发热和升温，易于控制，有利于配制自动化流水线。,(4),选择性吸收,微波吸收与物质的,介电系数,有关，,水,的介电系数高，这有利于水分的蒸发。干物质吸收的微波能少，温度低，不过热，而且加热时间又短，因此能够保持食品的色、香、味等。,(5),加热效率高,由于加热作用始自加工物料本身，基本上不辐射散热，所以热效率高，热效率可达到80。,3、微波设备,微波发生器,由电源提供直流高压电流并使输入能量转换成微波能量。,加热器,微波能量通过连接波导传输到,加热器,，对被加热物料进行加热。,冷却系统,用于对微波管的腔体及阴极部分进行冷却。,4、微波加热在食品加工的应用,微波食品加工始于,1946年,但1960年以前，微波加热只限于在食品烹调和解冻上。,60年代起,，人们开始将微波加热应用于食品加工业。,60年代中期，美国和欧洲的许多生产厂家用微波加热,干燥土豆片,，并获得了色泽有很大改善的产品，这是食品工业中早期应用微波加热的成功例子,60年代后期,，其应用领域进一步扩展到食品,杀菌、消毒、脱水、漂烫和焙烤,等领域。,微波干燥,一般干燥,过程：,食品首先外部受热干燥，然后向内部传递。而热 量传递与水分扩散传递的方向相反。,结果,：,热量向内层传递愈来愈慢，水分向外层传递也愈 来愈慢。,微波加热,过程：,内部加热。物品的最内层首先干燥，最内层水分 蒸发迁移至次内层、外层。,结果：,水分由内层向外层的迁移速度很快，即,干燥速度 比一般的干燥速度快很多,特别是在物料的后续 干燥阶段。,一般食品微波干燥系统,四、能量场作用下的干燥,声波场,中的干燥,声波场作用于湿物料，可使物料温度有所提高，并强化传质过程，提高干燥速率；,不同介质对超声波的吸收不同，各种介质的最大吸收声波频率也有差异。,也称超声波干燥,超声波在辐射介质中的吸收，会放出一定热量，使介质温度相应提高,四、能量场作用下的干燥,声波场,中的干燥,常结合其它干燥方法，利用热空气和强大的低频声波在干燥室内与湿物料接触，几秒内即可达到干燥要求；,适于热敏性和易吸湿性或含脂肪量高的食品物料的干燥。,其干燥速率比常规喷雾干燥、转鼓干燥和真空干燥的速率高310倍，节约燃料50,五、组合干燥,结合各种干燥方法的组合干燥装置,利用两种不同的干燥设备组合起来，先利用第一干燥器使物料的含水量降至一定值后，再经第二干燥器，使物料水分及其它指标达到产品要求，以提高效率，改善产品质量。,如喷雾干燥方法中速溶奶粉生产的二段法生产工艺,五、组合干燥,结合各种热过程的联合干燥装置,把干燥、脱水、冷却等过程组合起来，实现一机多用的目的，还可合理地利用能源，实现生产的连续化。,结合其它过程的联合干燥装置,干燥器附带搅拌机和粉碎机的联合装置，可改善干燥物料流的流体力学状态，有利于破碎结块和消除粘壁现象，提高干燥速率。,二、发展趋势,（一）,干燥设备向系列化、大型化发展,现国内干燥设备以中小型为主，大型设备具有热能消耗少和操作费用低等优点。现乳粉生产设备引进日处理的国外乳品生产设备。气流、喷雾等干燥设备及热风炉等配套装置，均有系列产品。,（,二）,改进和完善现有的干燥设备，强化干燥过程,如隧道式、带式干燥中物料与热风的流向，由平流改为穿流，可显著缩短干燥时间，改善干燥均匀性。,（三）,降低热能消耗,因干燥设备的热能消耗大，国内外均研究节能措施。如余热回收利用，改进热风炉结构，使燃料充分燃烧。提高设备的保温绝热效果等。,（四）,改善干燥工艺,如将带式干燥机的热风参数（温度、流量和相对湿度），由单温区改为多温区，以符合物料的干燥特性和要求，提高产品的质量和干燥效率。,（五）,联合干燥方法的应用,采用两种不同的干燥装置串联使用，如喷雾干燥与流化床干燥联合，制作速溶乳粉等。,（六）,消除对环境的污染,如粉尘的回收、降低噪音等。,干燥方法的选择原则,根据被干燥食品物料的性质,如物料的状态以及它的分散性、粘附性能、湿态与干态的热敏性、粘性、表面张力、含湿量、物料与水分的结合状态等以及其在干燥过程的主要变化。,干燥方法的选择原则,干燥制品的品质要求,如热敏感成分的保护要求，风味物质的挥发程度等；,干燥成本,设备投资，能耗及干燥过程的物耗与劳力消耗等；,最佳的工艺条件即在耗热、耗能量最少情况下获得最好的产品质量。,第四节 干制品的包装和贮藏,一,、,包装前干制品的处理,筛选分级,剔除块片和颗粒大小不合标准产品或其他碎屑杂质等物，有时在输送带上进行人工筛选；,大小合格的产品还需进一步在移动速度为3-7m/min的输送带上进行人工筛选,一、包装前干制品的处理,均湿处理,有时晒干或烘干的干制品由于翻动或厚薄不均会造成制品中水分含量不均匀一致，需将其放在密闭室内或容器内短暂贮藏，使水分在干制品内部重新扩散和分布，从而达到均匀一致的要求，这称为均湿处理。,特别是水果干制品，均湿处理还常称为回软和发汗,筛选,一、包装前干制品的处理,灭虫处理,干制品，尤其是果疏干制品常有虫卵混杂其间，在适宜的条件下会生长造成损失。故常用烟熏剂用甲基溴作为有效的烟熏剂，可使害虫中毒死亡。因残留溴会残留，一般允许残溴量应小于,150ppm,。,此外还有氯化乙烯和氯化丙烯,一、包装前干制品的处理,速化复水处理处理,压片法,刺孔法,刺孔压片法,即将颗粒状果干经过相距为一定距离间隙转辊，进行轧制压扁，薄果片复水比颗粒状迅速得多,将半干制品水分含量16-30%的干苹果片进行刺孔，然后再干制到5%，可加快干燥速度，还可使干制品复水加快,在转辊上装有刺孔用针，同时压片和刺孔，复水速度可达最快。,二、干制品的包装,干制品的处理和包装宜在低温、干燥、清洁和通风良好的环境中进行，最好能进行空气调节并将相对湿度维护在30%以下。门窗应装有纱窗，以防止室外灰尘和害虫侵入。,二、,干制品的包装,干制品包装的要求,能防止制品吸湿以免结块和长霉；,防止尘、虫、鼠等入侵；,不透外界光线；,具有耐久牢固的特点；,外观有利于商品的销售；,符合食品卫生标准；,费用低廉、合理,二、干制品的包装,干制品的包装容器,纸箱和纸盒是常用的包装容器；,金属罐是干制品较理想的容器；,干制果蔬粉需完全密封的铁罐或玻璃罐；,包装要求不高的制品可用一般包装材料；,大多数干制品用纸箱或纸盒包装时需衬有防潮包装材料,它具有密封、防潮、防虫和牢固耐久的特点，且能避免真空下破裂。,能防虫且会导致干制品吸潮以致结块,如豆类,三、干制品的贮藏,合理包装的干制品受环境因素影响较小，未经特殊包装或密封包装的干制品在不良环境因素下易发生变质现象，良好的贮藏环境是保证干制品耐藏性的重要因素。,三、干制品的贮藏,避光保藏,光线会促使果干变色并失去香味，在透光贮藏过中和空气接触的乳粉会因脂肪氧化而风味加速恶化；,控制环境湿度,干制品水分超过,10%,就会促使昆虫卵发育成长，侵害干制品；,三、干制品的贮藏,低温保藏,高温贮藏会加速高水分乳粉中蛋白质和乳糖间的反应，以致产品的颜色、香味和溶解度发生不良变化。温度每升高,10,，,蔬菜干制品中褐变的速度加速,3-7,倍。,综上，干制品必须保藏在光线较暗、干燥和低温的地方。,食品物料湿含量的参数有哪些？各有何意义？,空气的湿度有几种表示方法？各有何意义？如何求得相对湿度？,什么是空气的干球温度和湿球温度？如何通过这两个指标得到此时的空气绝对湿度？,试用食品的水分活度和平衡相对湿度说明食品干燥与吸湿的关系。,什么是平衡水分？它的影响因素有哪些？,什么是食品干燥的核心问题？,试从食品物料在干燥过程中食品湿含量、温度以及干燥速度三个方面描述食品干燥过程,试述食品干燥的机制，如何从机制上控制食品干燥过程？,试说明食品在干燥过程中发生干缩、表面硬化和内部形成多孔状态的原因。,对流干燥原理及特点,接触干燥原理及特点,对流干燥、接触干燥和辐射干燥各包括那些具体的干燥方式？,试用水的相平衡图说明冷冻干燥的原理。,述冷冻干燥和微波干燥的特点。,复习题,