干燥设备1.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,*,第一节 概述,食品的干燥是为了,减少体积和重量,，便于成品的,贮存和长途运输,，同时，可,防止微生物在成品中繁殖,。,成品水分含量较低，贮存间越长。,在干燥过程中，还必须保存食品的维生素、蛋白质和其它营养成分。,一、干燥的食品分类,按食品的形状分,(1),粉状物料,各种蛋白粉、淀粉、糖类、氨基酸和各种食品添加剂等。,(2),片、条、块状物料,干制的蔬菜和水果、茶叶、面包、饼干、菌类、海产品以及肉脯、肉干等禽畜产品等。,（,3,）,浆状或膏糊状物料,乳品、果汁、植物蛋白、果胶和葡萄糖等。,2.,按食品的物化性质分,（1）,液态类,包括溶液、胶体和非均相液态食品，其特征是具有流动性。,（2）,湿固态类,包括晶体、胶体等。胶体分三种。,第一种为,弹性胶体,，如明胶、面团等，其特征为除去水分要收缩，但保持弹性；,第二种为,脆性胶体,，特征是除去水分会变脆；,第三种为,胶质毛细孔物料,，特征为干燥时收缩而干燥后会变脆。,(3),生物组织体,包括动植物原料切割而成的固体生物组织。如肉类、鱼类和马铃薯等。,二、水分蒸发,结合水和非结合水,结合水分是指物料和水结合力较强的水分,，其水分汽化变成蒸汽逸出的能力、水分在物料内部扩散转移和水分通过细胞膜的渗透能力都较低，是相对较难除去的水分；,非结合水是指与物料的结合力较弱的、相对易于除去的水分。,三、干燥机械的类型,按传热原理,1、,对流,干燥机,2、热传导干燥机,3、辐射干燥机,四、食品工业常用的干燥器及应用,(1),喷雾干燥器,广泛用于洗涤剂、奶粉、奶油粉、乳清粉、蛋粉、果汁粉、速溶咖啡、速溶茶、蛋白粉等物料的干燥。,(2),流化床干燥器,用于食盐、谷物、玉米胚芽、糖粉、奶粉等物料的干燥。,(3),箱式和带式干燥器,箱式干燥器用于纸张、皮革、陶瓷，颜料、食品、糖、味精等物料的干燥。带式干燥器用于烟叶、陶瓷制品、皮革、食品(甘薯切片)等物料的干燥。,1.,第二节 箱式与带式干燥器,一、常压对流箱式干燥机 (Constant pressure convection comportment dryer),箱式干燥器主要是以热风通过潮湿物料的表面而达到干燥的目的。,当热风沿着物料的水平表面通过时，称为,水平气流箱式干燥,；,当热风垂直穿过物料时，称为,穿流气流箱式干燥,。,干燥器内的风速通常为l.0ms左右，根据物料的性质可在0.5-3.0ms范围内选取。物料的装填厚度，一般为10-l00mm。,蒸汽型箱式蔬菜烘干机,箱式干燥机工作示意图,（1）平行流式（2）穿流式,1干燥室 2料盘或料网 3风机 4空气加热器,热风循环烘箱,穿流气流箱式干燥器,通过物料层的风速采用0.6-1.2ms。,物料层的装填厚度通常为45-65mm。,压力损失取决于物料的形状、物料层的填装厚度及风速，一般为20-50 mm水柱左右。,料盘上盖有金属网的穿流箱式干燥器,特点,（1）物料破损及粉尘少；,（2）适于少量、多种物料干燥；,（3）适用于能适当改变温度而进行干燥的程序控制方式。,间歇操作的箱式干燥器，结构简单，设备投资少，适应性强，故使用较多。,缺点是每次操作都要装卸物料，劳动强度大，设备利用率低。同时，产品质量也不够均匀。,3.洞道式干燥器(Tunnel dryer),用于脱水蔬菜、茶叶干燥,装有物料的小车布满整个洞道，并且与干燥介质平行移动或相反移动。小车沿洞道移动，依靠轨道的倾斜度(倾斜度为1200)，或借助于安装在进料端的推车机带动。,干燥器洞道长度一般不超过50m，洞的宽度不超过3.5m。,小车与洞道的墙壁和洞顶的间隙，在物料对空气通过时阻力较大的情况下，应取最小值，一般为70-80mm。,干燥介质在有效截面上的流速不应小于2-3ms。,洞道式干燥器,二、真空接触式箱式干燥机(Vacuum contact comportment dryer),料液先经搅打混入空气或添加如碳酸氢铵之类分解后能产生气体的物质，然后由接触加热，在减压下气体即膨胀，形成可借真空度来控制的泡沫层。,泡沫层干燥的制品具有组织疏松、速溶性好的优点。因此泡沫真空干燥法常用来作为,制取速溶食品,的一种简使方法。,如麦乳精、代乳粉、水果粉、速溶咖啡、速溶茶等，但对高糖物料，如麦乳精等，为了防止制品软化，干燥后应迅速冷却。,FZG 真空干燥机,真空干燥箱,工作示意图,1干燥箱 2冷凝器 3真空泵,三、带式干燥器(Band dryer),可分为单带式、复带式和翻板式三种,1.水平气流带式干燥器,2.穿流气流带式干燥器,单层带式干燥机,多层带式干燥机,10层水平气流带式干燥器,3层穿流气流带式干燥器,四、带式真空干燥器(Vacuum continuous film dryer),有,单层输送带,和,多层输送带,之分,单层输送带的带式真空干燥机是由一连续的不锈钢带、加热滚筒、冷却滚筒、辐射元件及真空系统和加料闭风装置组成。,用于橙汁、番茄汁、牛奶、速溶茶和速溶咖啡等物料的干燥。,若在被干燥物料中,加入碳酸铵之类的膨松剂或在高压下充入氮气，干燥时物料会形成气泡,而膨松，可以制取高膨化制品。,多层带式真空干燥机,干燥机的特点是：干燥时间短，约5-40min；能形成多孔状制品；在干燥过程中，能避免混入异物而防止制品被污染；,可以直接干燥高浓度、高粘度的物料；,简化工序，节约热能。,带式真空干燥机在国外发展比较普遍，在我国还尚未有投产产品。,其原因是基础真空部件，如定量泵、真空定量单向卸料阀、耐高温输送网带等制造较困难。,而单板机制造系统的传感元件等电子器件，寿命较短，耗损费用大。,多层带式真空干燥机,1溶液箱 2干燥机本体 3一冷凝器 4溶剂回收装置,5一真空泵 6成品收集箱7一泵 8温水箱 9溶液供给泵,e&e VACUUM BELT DRYING PLANTfor liquid and solid products,第三节 滚筒干燥器,drum dryer,滚筒干燥器(Drum dryer)主要由只或两只滚筒所组成。,滚筒是中空的金属圆筒，由蒸汽或其他加热剂通入其内部进行加热。被干燥物料覆附在烘缸的表面进行接触传热，以达到干燥的目的。,浸没式,喷嘴式,滚筒干燥生产流程示意图,1一疏水器 2一皮带输送器 3一螺旋输送器4一滚筒干燥器 5一料液高位槽,6一湿空气加热器 7一切换阀 8一捕集器 9一提升机 10一引风机,1l一干燥成品贮槽 12一包装计量,一、滚筒干燥器生产流程,二、滚筒干燥器的主要特点,(1)热效率高,，,热效率可达70-80。,(2)干燥速率大,，,一般可达30-70kg H,2,0/m,2,h。(3)产品的干燥质量稳定,(4)适用范围较广,(5)供热介质简便,（6）滚筒的表面温度较高。对一些制品会因加热过度而有损风味或呈不正常的颜色。,(7)成本较昂贵。刮刀易磨损，使用周期短。筒体受到料液腐蚀及刮刀切削状态下的磨损后，难以修补，必须重新更换。,适用于热敏性非常高的物料的处理。,常压式,常用于麦片、豆粉、淀粉、婴儿米粉、土豆粉等的干燥。,真空式,可用于果汁、酵母、婴儿食品等。,三、滚筒干燥原理,1.料膜的形成,形成膜的厚度，与物料性质(形态、表面张力、粘附力、粘度等)、滚筒的线速度、筒壁温度、筒壁材料以及布膜的方式等因素有关。,料液的,表面张力,是同类液体分子之间的引力、,粘附力,是料液与金属筒壁之间不同分子的引力。,只有,粘附力大于表面张力时，料液才能附于滚筒上成膜,。,2.料膜的干燥过程,料膜干燥全过程，可分为,预热、等速干燥和降速干燥三个阶段,。,筒壁浸于料液中的成膜区域是预热阶段，蒸发作用不明显。,在料膜脱离料液主体后，干燥作用即开始，膜表面气化，并维持恒定的气化速度。,当膜内扩散速度小于表面气化速度时，则进入降速阶段的干燥。,随着料膜内湿度含量的降低，气化速度大幅度降低。,降速段的干燥时间，占总停留时间的80-98。,第四节 喷 雾 干 燥 设 备,（Spray dryer）,一、,喷雾干燥,机的干燥原理及组成,概念,喷雾干燥是通过机械的作用，将需干燥的物料，分散成很细的像雾一样的微粒(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。,用途,喷雾干燥目前在国内外已广泛采用,食品：,富脂奶粉、胳朊、可可奶粉、代乳粉、猪血粉、蛋清(黄)粉、,果汁粉、速溶咖啡、速溶茶,燕麦、鸡汁、咖啡、速溶茶、调味香料肉、蛋白质、大豆、花生蛋白质、水解物等。,糖类:,玉米浆、玉米淀粉、葡萄糖、果胶、麦芽糖、山梨酸钾等。,其它工业:,药物、生物制品等产品也常采用喷雾干燥法。,喷雾干燥装置组成系统,喷雾干燥装置组成系统,1.,空气加热、输送系统,：空气过滤器、空气加热器，风机等。,2.,料液供送、喷雾系统,：包括高压泵或送料泵、喷雾器等。,3.,气液接触干燥系统,：干燥室。,4.,制品分离、气体净化系统,：包括卸料器、粉末回收器，除尘器等。,二、喷雾干燥的特点,1.优点,(1)干燥过程迅速,，,仅需15-20s,。,含湿量40-90%的物料可在瞬间就可蒸发95-98%的水份,特别适用于热敏性物料的干燥.,(2),简化工序,(3)可以,调节与改变干燥粉末,的容积密度、粉粒大小及最终温度和最终湿度。,对产品的粒径、比重、含水量可根据需要，很容易的进行调节。,(4)在设备,材料选择,上要求,较低,。,(5)干燥过程完全是,密闭状态,下进行的。,(6)喷雾干燥,生产效率高,，操作人员少。,2.缺点,(1)设备比较复杂，一次投资较大，,干燥强度仅能达到2.5-4kg/m,3,，需要较大的车间面积，有时甚至需多层建筑。,(2)使被干燥物料雾化成细小微粒和从废气中,回收,夹带的粉末，需要价格较高的复杂设备。,(3)为了降低产品中水分含量，因废气中湿含量高，以致需要较多的空气量，从而增加鼓风机的,电能消耗,与回收装置的容量。,(4),热效率不高,，每蒸发1kg水分约需2-3kg的蒸汽，相当于1500-1700kcal热量。,喷,雾,干,燥,器喷雾干燥器系统示意图,1-高位槽2-过滤器3-缓冲罐4-隔膜泵5-加热器,6-旋风分离器7-湿除尘器8-喷雾塔,筛分机,包装是“10000级的清洁区”,即医疗设备的等级（超越FDA所规定的0万级),空气每数分钟即滤化一次.,铝箔包装机,可完成1200包/min,同时附有空袋侦测机,可筛检出任何空袋.所有的包装工作都在密闭的环境下（10万,级,）进行,以杜绝任何可能的污染.,三、喷雾干燥设备的分类,1.按微粒化方法分类,压力喷雾,离心喷雾,气流喷雾,气流喷雾在食品工业中较少采用,（1）压力喷雾干燥法,压力喷雾干燥原理,主要是采用高压泵，以,7-20MPa,的压力，将溶液通过雾化器(喷枪)，使之克服溶液的表面张力，而聚化成直径,10-200um,的雾状微粒喷入干燥室，由于同热空气直接接触，进行热交换和水分的传递，其表面水分迅速蒸发，在很短的时间内即被干燥成球状颗粒，沉降于室底。,压力喷雾微粒化装置,压力喷雾微粒化装置是保证成品质量，提高干燥效率的关键性部件，目前较为常用的有,“M”型(Monarch)和“S”型(Spraying Systems),两种。,喷嘴一般均有使液流产生旋转的导沟，使料液形成旋流。,喷嘴材料,：,采用,碳化钨或钨钢,，通过粉末冶金制造，电火花钻孔(硬度大)。,也,采用高硬度耐磨材料人造红宝石制造。,压力式雾化器的结构形式,“M”型喷头结构图,1一管接头 2一螺帽 3一孔板 4一喷孔板,5一人造宝石 6一喷嘴,“S”型喷头结构图,l一喷嘴 2一喷嘴孔 3一喷芯4一沟槽,压力式喷嘴工作示意图,a压力分布,b喷嘴内液体运动示意图,工作原理,由泵使料液具有一定的压力(2-20MPa),以一定的初速度从切线方向进入喷嘴的旋转室中，这时，料液的部分,静压能转化为动能,，使料液形成旋转运动。,旋转速度与旋涡半径成反比,，,因此愈靠近轴心旋转速度愈大，其静压强愈小，,结果在喷嘴中央形成一股压力等于大气压的,空气旋流,，而液体则形成绕这个气心旋转的环形薄膜从喷嘴孔喷出，然后液膜伸长变薄并拉成细丝，最后细丝断裂为小液滴。,(2)离心喷雾干燥法,离心喷雾干燥的原理,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、细丝或液滴，,同时又受到周围空气的摩擦、阻碍与撕裂等作用，随圆盘旋转而产生的切向速度与离心力作用而产生的,径向速度,，结果以一合速度在圆盘上运动，其运动轨迹可设想为一,螺旋形,。,离,心,式,喷,雾,干,燥,器,离,心,喷,嘴,离心式喷雾干燥器系统示意图,1-计量泵 2-离心干燥器 3-加热器 4-旋风分离器5-布袋除尘器 6-风机,雾化有三种情况,离心雾化所得的粒子大小要比压力雾化均匀。,离心雾化与料液的物性、流量、圆盘直径、转速及周边形状有关。,雾化有三种情况:,(a)直接分裂成液滴,(b)丝状割裂成液滴,(c)膜状分裂成液滴,离心喷雾的雾化过程,（a）直接分裂成液滴(b)丝状割裂成液滴,(c)膜状分裂成液滴,离心喷雾器结构,离心盘设计要求：,润湿周边长，能使溶液达到高转速，喷雾均匀。离心盘本身结构要求坚固、质轻、结构简单、无死角、易拆洗、有较大的生产率。,光滑盘：,科研、教学、实验用,非光滑盘：,工业生产中用,尼罗式,离,心盘结构图,1一主轴,2一进料管,3一分槽,4一转盘,5一喷孔,各种离心分离盘结构示意图,喷枪式离心,喷雾结构图,2.按干燥室形式分类,可根据干燥室中热风和被干燥颗粒之间运动方向来分类，一般分作,并流型、逆流型和混流型,三种。,在食品工业中，如牛奶、果汁、鸡蛋液等等，都是热敏感物质，故绝大多数,采用,并流型,，也有采用混流型的。,四、喷雾干燥塔的结构,新型的干燥设备几乎全采用塔式金属结构，塔壁选用不锈钢板，也有采用铬钢(1Crl3、2Crl3)，俗称不锈铁，价格便宜23。塔形又分锥底形、平底型、斜底型三种。,塔壁冷却措施，常见的有三种型式结构：,1.由塔之圆柱体下部切向进入冷空气扫掠。,2.具有夹套冷空气自圆柱体上部夹套进入，并从锥底下部夹套排出。,3.沿塔内壁装有旋转空气清扫器，通入冷空气冷却，并扫除壁面上的粉末。,