食品工厂机械与设备之干燥机械与设备概述

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1、食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备,食品工厂机械与设备,第九章 干燥机械与设备,食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备,第九章 干燥机械与设备,干燥在食品工业中的地位 干燥操作与设备 干燥机械设备种类 第一节 对流型干燥设备 第二节 传导型干燥设备 第三节 冷冻干燥机 本章小结 思考题 自测题,食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备,干燥在食品工业中的地位,减小体积和重量,降低贮运成本、提高保藏稳定性，改善和提高食品风味和食用方便性等作用。 从液态到固态的各种食品物料均可以干燥成适当的干制品。例如，牛乳、蛋液、豆乳通过喷雾干燥可以得到乳粉、蛋粉和豆奶粉；蔬菜水果通过热风干燥可以得到脱

2、水蔬菜和水果。,食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备,干燥操作与设备,干燥是同时发生传热和传质的单元操作。 干燥机械设备通常是由多台装置构成的系统，但往往称为干燥机或干燥器。例如，喷雾干燥系统称为喷雾干燥机或喷雾干燥器，冷冻干燥设备系统称为冷冻干燥机或冷冻干燥器等。,食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备,干燥机械设备的分类,根据热量传递方式，干燥机械设备分成三大类：对流式、传导式和辐射式。见表9-1。 远红外和微波干燥机在本质上分别是远红外和微波加热器，它们已经在本书第五章介绍，这里不再介绍。 按操作压强分类:常压干燥机和真空干燥机。 按操作方式，可分为连续式和间歇式干燥机。,食品工厂

3、机械与设备第九章 干燥机械与设备,但需指出，这种分类是相对的。例如，真空干燥机和冷冻干燥机多采用接触传导方式提供干燥热量，但也可以采用微波方式供热。,干燥机械设备的分类,食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备,第一节 对流型干燥设备,干燥介质：流体(热空气，过热蒸汽等)，使食品升温脱水，并将食品脱除的水分带出干燥室外。自身状态从高温低湿变为低温高湿。 型式：厢式、洞道式、流化床、喷动床、气流式、喷雾干燥机。 按物流气流接触方式：并流、逆流、混流和横流式。,食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备,第一节 对流型干燥设备,一、厢式干燥器 二、洞道式干燥机 三、网带式干燥设备 四、流化床干燥设备

4、 五、气流干燥设备 六、喷雾干燥机,食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备,一、厢式干燥器,常压间歇式干燥器，小型烘箱，大型烘房。 典型厢式干燥器 横流式 中间加热式 穿流式 厢式干燥器特点,食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备,一、厢式干燥器,常压间歇式干燥器，小型烘箱，大型烘房。 典型厢式干燥器(图9.1),厢内有多层框架，物料盘置于其上，也可将物料放在框架小车上推入厢内，故又称为盘架式干燥器。 厢式干燥器内设有加热器，有多种型式和布置方式，加热方法可采用蒸汽、煤气或电加热。 干燥器内的风机强制引入新鲜空气与器内废气混合，并驱使混合气流循环流过加热器，再流经物料。空气流过物料的方式有

5、横流和穿流两种。,为减少热损失，厢式干燥器的四壁用绝热材料构成。,食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备,热空气在物料上方掠过，与物料进行湿交换和热交换。,食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备,若框架层数较多，可分成若干组，空气每流经一组料盘之后，就流过加热器再次提高温度，如图9.1（2）所示，即为具有中间加热装置的横流式干燥器。,食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备,粒状、纤维状等物料在框架的网板上铺成一薄层，空气以0.31.2m/s的速度垂直流过物料层，可获得较大的干燥速率。,食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备,厢式干燥器特点,优点：制造维修方便，灵活性大。 缺点：干燥不均

6、匀，不易抑制微生物活动，装卸劳动强度大，热能利用不经济(2.5kg蒸汽1kg水)。 常用于需长时间干燥、数量不多，及需要特殊条件干燥的物料，如水果、蔬菜、香料等。,食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备,二、洞道式干燥机,结构 料盘-小车及进出 干燥介质空气(2.56.0m/s，不小于1.0m/s) 物料与空气流向(并流、逆流和混流三种) 洞道干燥机特点,食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备,料盘-小车及进出,湿物料在料盘中散布成均匀料层。料盘堆放在小车上，料盘与料盘之间留有间隙供热风通过。 洞道式干燥机的进料和卸料为半连续式，即当一车湿料从洞道的一端进入时，从另一端同时卸出另一车干料。

7、 洞道中的轨道通常带有1/200的斜度，可以由人工或绞车等机械装置来操纵小车的移动。 洞道的门只有在进、卸料时才开启，其余时间都是密闭的。,食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备,干燥介质空气,空气由风机推动流经预热器，然后依次在各小车的料盘之间掠过，同时伴随轻微的穿流现象。空气的流速为2.56.0m/s，不小于1.0m/s。,食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备,物料与热风流向,热风可沿物流纵向流动，分为并流、逆流和混流三种。 热风也与物流呈横向,食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备,混流方式,混流综合了并流、逆流的优点，在整个干燥周期的不同阶段可以更灵活地控制干燥条件。 通常将洞

8、道分成两段， 第1段并流，干燥速率大，对应于第1干燥阶段； 第2段逆流，可满足物料最终干燥要求，对应第2干燥阶段。 第2阶段干燥时间较长，一般洞道的第2段也比第1段长。,食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备,洞道干燥机特点,优点： 气流温度-湿度-速度条件控制非常灵活，适用于实验工作； 料车每前进一步，气流的方向就转换一次，制品的水分含量更均匀。 缺点： 结构复杂，密封要求高，需要特殊的装置； 压力损失大，能量消耗多。,食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备,有一段长度为2040m的洞道。,如图9.3所示，干燥机的每一段由活动隔板分隔，在料车进出时，隔板打开，而在干燥时则将洞道切断成为纵

9、向通路，靠换向装置构成总体上曲折的气流通道。加热器设在马蹄形的换向处，可以独立控制该段气流的温度。,食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备,三、网带式干燥设备,网带式干燥机简介 适用于谷物、脱水蔬菜、中药材等产品。物料形状可有片状、条状、颗粒、棒状、滤饼类等。 可分成单层、多层和多段等不同的类型。 （一）单段带式干燥机 （二）多段带式干燥机 （三）多层带式干燥机,食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备,网带式干燥机简介,物料置于输送网带上的物料,在通过隧道过程与热风接触干燥的设备。 组成: 干燥室(隧道)、输送带(网带或多孔板链带)、风机、加热器、提升机和卸料机等。 分段: 沿带向, 分若

10、干相对独立单元段(包括循环风机、加热装置、单独或公用的新鲜空气抽入系统和尾气排出系统)。介质温度、湿度和循环量等可独立控制，可使干燥优化。,食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备,（一）单段带式干燥机,典型结构举例 工作过程 特点,食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备,工作过程,物料在干燥器内均匀运动前移的网带上， 气流经加热器，由循环风机进入热风分配器，成喷射状吹向网带上的物料，与物料接触，进行传热传质。 大部分气体循环，一部分温度低，含湿量较大的气体作为废气由排湿风机排出。,食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备,单层单段式网带式干燥机特点,优点：网带透气性好，热空气与物料易接触;

11、停留时间可调; 物料无剧烈运动，不易破碎; 各单元可独立控制蒸发强度。 缺点：占地面积大，干燥时间长, 进出料口密封不严，易漏气。,食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备,全机分成两个干燥区和一个冷却区。 每个干燥区段由空气加热器、循环风机、热风分布器及隔离板等组成加热风循环。 第一干燥区的空气自下而上经加热热器穿过物料层，第二干燥区的空气自上而下经加器穿过物料层。最后一个是冷却区，没有空气加热器。,食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备,（二）多段带式干燥机,亦称复合型带式干燥机， 利用多条输送带(多至4条)串联成输送系统。 两段式带式干燥机举例(图9.5) 特点(多段可使物料松动,不同

12、速度, 占地大),食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备,特点,优点：物料在带间转移时得以松动、翻转，物料的蒸发面积增大，改善了透气性和干燥均匀性。不同输送带的速度可独立控制，且多个干燥区的热风流量及温度和湿度均可单独控制，便于优化物料干燥工艺。 缺点: 占地面积较大。,食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备,整个干燥机也分成两个干燥区和一个吹风冷却区，第一干燥区又分成前、后两个温区，物料经第一、二区干燥后，从第一输送带的末端自动落入第二个输送带的首端，其间物料受到拨料器的作用而翻动，然后通过冷却区，最后由终端卸出产品。,食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备,（三）多层带式干燥机,基本

13、构成部件与单层式的类似。 输送带为多层(可达15，以35层最常用)，上下相叠设在上下相通的干燥室内。 层间隔板: 控制干燥介质定向流动。 各带速度独立可调，后面的速度较低而料层较厚，使大部分干燥介质与各段物料合理接触分配。提高总干燥速率。 三层带式干燥机 结构简单，常用于干燥速度低、干燥时间长的场合(谷物类)干燥， 多次翻料，不适于黏性物料及易碎物料干燥。,食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备,如图9.6所示。工作时湿物料从进料口进至输送带上，随输送带运动至末端，通过翻板落至下一输送带移动送料，依次自上而下，最后由卸料口排出。外界空气经风机和加热器形成热风，通过分层进风柜调节风量送入干燥室

14、，使物料干燥。排出的废气可对物料进行预热。,食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备,四、流化床干燥设备,又称沸腾床干燥机, 物料呈沸腾状态干燥。 典型流化床干燥系统（图9.7）,主要由构成,新空气,进料,出料,细粉,排风,食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备,四、流化床干燥设备,特点,优点： 设备小产能大、物料逗留时间可调、 结构简单、占地面积小。 物料颗粒粉碎和设备磨损也相对较小。 缺点:操作控制较复杂。,食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备,适宜于处理粉状且不易结块的物料，物料粒度通常为30m6mm。 物料颗粒直径小于30m时，气流通过多孔分布板后极易产生局部沟流。 颗粒直径大于

15、6mm时，需要较高的流化速度，动力消耗及物料磨损随之增大。,流化床干燥机适宜处理的物料,四、流化床干燥设备,食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备,降速干燥阶段; 粉状和颗粒物料,应用的适宜含水范围分别在2%5%和1015之间。 气流干燥或喷雾干燥得到物料，若仍含有需要经过较长时间降速干燥方能去除的结合水分，则更适于采用流化床干燥。,适用的干燥阶段及物料状态,四、流化床干燥设备,食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备,单层圆筒型、 多层圆筒型、 卧式多室型、 振动型、脉冲型、惰性粒子型等。 复合型的流化床干燥机，如将振动型与惰性粒子型结合起来构成振动-惰性粒子型的流化床干燥机。,流化床干燥机的主要型式,四、流化床干燥设备,食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备,四、流化床干燥设备,（一）单层圆筒型流化床干燥机 （二）多层沸腾床干燥机 （三）卧式多室流化床干燥机 （四）其它型式的流化床干燥机,食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备,（一）单层圆筒型流化床干燥机,结构如图9.8所示。 工作过程,图9. 8单层圆筒流化床干燥器,废气出至分离器,干燥物料出,湿料进,热空气进,分布板,食品工厂机械与设备第九章 干燥机械与设备,是流化床干燥机的主要部件之一。 作用是支持物料，均匀分配气体，以创