物料干燥設(shè)備

1、第九章 物料枯燥設(shè)備本章學(xué)習(xí)目標(biāo)1. 了解物料枯燥原理及工藝對(duì)于枯燥設(shè)備的技術(shù)要求2. 掌握物料枯燥設(shè)備的主要類型及其應(yīng)用特點(diǎn)3. 掌握各種枯燥設(shè)備的根本原理和性能特點(diǎn)4. 掌握枯燥設(shè)備的選用和使用要點(diǎn)目錄枯燥原理及對(duì)枯燥設(shè)備的技術(shù)要求通風(fēng)枯燥設(shè)備滾筒枯燥設(shè)備真空枯燥設(shè)備噴霧枯燥設(shè)備升華枯燥設(shè)備第一節(jié) 概述一、枯燥方法1. 種類： 自然枯燥和人工枯燥2. 原理： 利用自然的太陽(yáng)能輻射熱和常溫空氣，曬干、吹干和晾干。3. 特點(diǎn)： 簡(jiǎn)便易行，本錢低廉，受自然條件限制，枯燥時(shí)間長(zhǎng)，損耗大 ，產(chǎn)品質(zhì)量較差。4. 應(yīng)用： 杏、葡萄、柿、棗、黃花菜、竹筍等二、人工枯燥法三、枯燥的開展趨勢(shì)枯燥原理及對(duì)枯燥設(shè)

2、備的技術(shù)要求四、枯燥工程1. 物料受熱 枯燥時(shí)，相繼發(fā)生兩個(gè)過程：a) 外表 汽化：熱量從周圍環(huán)境傳遞至物料外表使其外表水分蒸發(fā)；b) 內(nèi)部 擴(kuò)散：物料內(nèi)部水分傳遞到物料外表2. 枯燥工程中水分的內(nèi) 部擴(kuò)散和外部外表汽化是同時(shí)進(jìn)行的，在不同階段其速率不同，而 整個(gè)枯燥過程由兩個(gè)過程中較慢的一個(gè)階段控制。1) 外表汽化控制2) 枯燥過程由外表汽化控制：如果外表汽化速率小于內(nèi)部擴(kuò)散速率，那么物料內(nèi)部 水分能迅速到達(dá)外表，使外表保持充分濕潤(rùn)，此時(shí)枯燥過程由枯燥過程由外表 汽化控制3. 改善枯燥速率的方法： 改變影響外表汽化的因素，就能使枯燥速率發(fā)生變化，如在對(duì)流枯燥中降低空氣相對(duì)濕 度、改善空氣流動(dòng)

3、狀況等，可以提高枯燥速率； 在傳導(dǎo)枯燥和輻射枯燥中提高導(dǎo)熱或輻射強(qiáng)度、改善濕空氣與物料的接觸與流動(dòng)狀況等有助 于提高枯燥速率內(nèi)部擴(kuò)散控制 內(nèi)部擴(kuò)散控制：如果外表汽化速率大于內(nèi)部擴(kuò)散速率，那么沒有足夠的水分?jǐn)U散到外表以供汽 化，此時(shí)枯燥工程受內(nèi)部擴(kuò)散控制。欲提高枯燥速率，必須從改善內(nèi)部擴(kuò)散著手減小物料厚度，以縮短水分的擴(kuò)散距離； 使物料堆積疏松、采用空氣穿流物料層，以增大枯燥外表積； 攪拌或翻動(dòng)物料使深層濕物料暴露于外表； 采用接觸加熱或微波加熱，使深層料溫高于外表等。在食品枯燥末期，物料水分較少，整個(gè)過程由內(nèi)部擴(kuò)散控制，是枯燥速率不斷減少的 降速枯燥五. 枯燥設(shè)備技術(shù)要求分類：按枯燥室內(nèi)操作壓

4、力：常壓枯燥器和真空枯燥器 按操作方式：連續(xù)枯燥器和間歇枯燥器 按枯燥介質(zhì)和物料的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方式：并流、逆流和錯(cuò)流枯燥器按供熱方式：對(duì)流枯燥器、接觸枯燥器、輻射枯燥器和介電枯燥器六、供熱方式對(duì)枯燥設(shè)備的影響 為枯燥設(shè)備提供熱量主要通過對(duì)流、傳導(dǎo)和輻射 對(duì)流加熱枯燥器：由流過物料外表或穿過物料層的熱空氣或其他氣體供熱，蒸發(fā)的水分 由于枯燥介質(zhì)帶走特點(diǎn)：初始恒速枯燥階段，物料外表溫度為對(duì)應(yīng)加熱介質(zhì)的濕球溫度?？菰锬┢诮邓匐A 段，物料的溫度之間逼近介質(zhì)的干球溫度。在枯燥熱敏性物料時(shí)，必須考慮此因素。傳導(dǎo)枯燥器又稱接觸枯燥器，由枯燥器內(nèi)的加熱板靜止或移動(dòng)的傳導(dǎo)供熱，蒸發(fā)的 水分由真空操作或少量氣流帶走。

5、對(duì)熱敏性物料宜采用真空操作。接觸枯燥器比對(duì)流干 燥器的熱效率高。輻射枯燥器由于投資和操作費(fèi)用較高，故用于高值產(chǎn)品的枯燥和排除少量難以排除的水 分四、操作溫度和操作壓力對(duì)枯燥設(shè)備的影響 對(duì)于給定的蒸發(fā)量，高溫操作可以采用較低的介質(zhì)流量和較小的設(shè)備。 在真空環(huán)境，溫度低于水的三相點(diǎn)操作的冷凍枯燥是一種特殊情況，冷凍枯燥時(shí)冰直接升 華為水蒸氣，雖然升華需要的熱量比蒸發(fā)低數(shù)倍，但真空操作費(fèi)用昂貴。例如，咖啡的冷 凍枯燥，其價(jià)格為噴霧枯燥 23倍，但產(chǎn)品質(zhì)量和香味的保存那么較佳。五、枯燥設(shè)備的選用1枯燥器選用原那么：2當(dāng)?shù)氐馁Y源與自然條件：熱源和動(dòng)力；原料：來源地、批量與供給季節(jié)、方式等； 自然條件：溫

6、度、相對(duì)濕度等；交通運(yùn)輸：道路與運(yùn)輸設(shè)備等3物料性能及枯燥特性：物料的形態(tài)，包括大小、形狀、固態(tài)或液態(tài)等；物料的物理 特性，包括密度、粘附性和水含量及其結(jié)合狀態(tài)等；枯燥特性，包括熱敏性和受熱收 縮、表層硬結(jié)等性質(zhì)4枯燥產(chǎn)品的要求：對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的要求，按單位時(shí)間的成品產(chǎn)量或原料處理量或水蒸發(fā) 量計(jì)算。對(duì)成品形態(tài)的要求，包括幾何形狀、結(jié)晶光澤和結(jié)構(gòu)多孔組織等。對(duì) 產(chǎn)品水分的要求。對(duì)產(chǎn)品枯燥均勻性的要求。對(duì)產(chǎn)品的衛(wèi)生要求。六、枯燥器的選型步驟1) 首先按濕物料的形態(tài)、物理特性和對(duì)產(chǎn)品形態(tài)、水分等要求，初選枯燥器的類型2) 按投資能力和處理量大小確定設(shè)備規(guī)模、操作方式(連續(xù)或間歇 )、自動(dòng)化程度3) 根

7、據(jù)物理的枯燥特性和對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)的要求，確定枯燥方式(常壓或真空、單段或多段)4) 根據(jù)熱源條件和枯燥方法確定加熱裝置 按處理量估算出枯燥器的容積 按原料、設(shè)備即操作費(fèi)用估算產(chǎn)品本錢通風(fēng)枯燥設(shè)備傳統(tǒng)的枯燥設(shè)備5) 應(yīng)用 ：塊狀、片狀、顆粒狀等食品物料的枯燥6) 原理： 常壓或真空狀態(tài)下，利用熱風(fēng)除去物料中的水分。7) 種類： 廂式枯燥機(jī)、帶式枯燥機(jī)和流化床枯燥機(jī)廂式枯燥機(jī) 特點(diǎn)：間歇式對(duì)流枯燥機(jī)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易制造，投資小，通用性強(qiáng)，設(shè)備安裝不當(dāng)易漏氣， 裝卸物料不便，生產(chǎn)率低。適用：小批量土特產(chǎn)品、水果、蔬菜的干制 烘房：由烤架、加熱爐、煙道、煙囪與枯燥容器等組成烤房周圍有保溫層，煙氣經(jīng)地道到墻

8、道、最后經(jīng)煙囪排出；烤房?jī)?nèi)有烤架、烤盤，作業(yè) 時(shí)由烘房的地面和墻壁供熱，枯燥物料，廢氣由排氣筒排出 優(yōu)點(diǎn)：升溫排濕快，烤房較高，空間利用率較大，熱能利用較好； 缺點(diǎn)：操作勞動(dòng)強(qiáng)度大， 廂式枯燥機(jī)性能主要影響因素1) 熱風(fēng)速率： 為了提高枯燥速率，需要有較大的傳熱系數(shù)，為此應(yīng)加大熱風(fēng)的循環(huán)速率， 同時(shí)，風(fēng)速應(yīng)小于物料臨界風(fēng)速，以防止物料被帶出。2) 物料層的間距： 在枯燥機(jī)內(nèi)，多層框架上料盤之間形成了空氣流動(dòng)的通道?？諝馔ǖ赖?大小與框架層數(shù)有關(guān)，它對(duì)于枯燥介質(zhì)的流速、流動(dòng)方向和分布有影響。3) 物料層的厚度： 為了保證枯燥物料的質(zhì)量，除采取降低廂內(nèi)循環(huán)熱風(fēng)溫度外，減小物料層厚度也是一個(gè)措施。物

9、料層厚度由實(shí)驗(yàn)確定，通常為10100min。4) 風(fēng)機(jī)的風(fēng)量： 風(fēng)機(jī)的風(fēng)量根據(jù)計(jì)算所得的理論值 (空氣量 )和枯燥器內(nèi)泄漏量等因素確定。 為了使氣流不出現(xiàn)死角，風(fēng)機(jī)應(yīng)安裝在適宜的位置，同時(shí)安裝整流板以控制風(fēng)向，使熱 風(fēng)分布均勻。2 箱式枯燥機(jī)3 移動(dòng)床枯燥機(jī)4. 逆流型隧道式枯燥機(jī)5. 混合型隧道枯燥機(jī)6. 穿流型隧道式枯燥機(jī)7. 影響枯燥作用的因素8. 帶式枯燥機(jī)9. 滾筒枯燥機(jī)滾筒枯燥機(jī)工作原理滾筒枯燥的特點(diǎn)“1) 操作特性大，適應(yīng)性廣。影響滾筒枯燥速度作業(yè)的加熱介質(zhì)溫度、物料性質(zhì)、料膜厚度、 滾筒轉(zhuǎn)速等的主要因素均可單獨(dú)調(diào)節(jié)，而且便于調(diào)節(jié)而適應(yīng)不同物料和不同產(chǎn)量。2) 熱效率高，約 80

10、。因采用傳導(dǎo)方式進(jìn)行傳熱，風(fēng)向穩(wěn)定，熱損失僅為除端蓋散熱和輻 射3) 枯燥速度高，枯燥時(shí)間斷。物料呈0.51.5mm厚的薄膜狀枯燥，整個(gè)枯燥周期僅需1015s，特別適合漿狀食品物料的枯燥4) 滾筒外表溫度高，易造成蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)變化而使得產(chǎn)品不易溶解，產(chǎn)品品質(zhì)較差，故不適 用于產(chǎn)品質(zhì)量和溶解度要求高的物料。5) 筒體及刮刀易磨損，使用周期短。真空枯燥設(shè)備原理： 低壓下，對(duì)物料加熱進(jìn)行枯燥，能減少品質(zhì)的損失。真空枯燥的主要特點(diǎn) :1) 枯燥過程物料溫度第，無過熱現(xiàn)象，水分易于蒸發(fā)，所需時(shí)間短，同時(shí)所得產(chǎn)品可形成多孔結(jié)構(gòu)，具有較好的溶解性、復(fù)水性、色澤和口感。2) 產(chǎn)品的最終含水量低。帶式真空枯燥機(jī)噴

11、霧枯燥設(shè)備特點(diǎn)：1. 漿狀原料直接枯燥成粉粒狀產(chǎn)品，不需要粉碎、分級(jí)等操作，直接制成粉末產(chǎn)品，簡(jiǎn)化了工 序、節(jié)省了設(shè)備；2. 適于熱敏性物質(zhì)，物料微粒化后，外表積增大，枯燥迅速，且產(chǎn)品溫度不超過熱風(fēng)的濕球溫 度，防止物料過熱變質(zhì)；3. 制品的溶解性和流動(dòng)性好，霧滴與熱風(fēng)接觸，水分蒸發(fā)極快，可以形成中空球狀或疏松團(tuán)粒 狀的粉體，制品有良好的沖調(diào)性和流動(dòng)性。4. 霧滴大小和均勻程度對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)影響很大。 霧化器種類：壓力式，離心式和氣流式三、壓力式霧化器四、離心式霧化器氣流式噴頭三種噴頭的比擬離心噴霧枯燥機(jī)工藝流程 箱式平底型噴霧枯燥機(jī)1) 組成：空氣過濾器、進(jìn)風(fēng)機(jī)，空氣加熱器，噴霧器

12、，枯燥室，布袋過濾器，排風(fēng)機(jī)2) 工作過程：經(jīng)空氣過濾器過濾的潔凈空氣，經(jīng)加熱器加熱至高溫后在熱風(fēng)風(fēng)箱內(nèi)分成幾 股氣流，使熱風(fēng)均勻地分配進(jìn)入枯燥室。當(dāng)與噴嘴中噴出的分散成霧狀的濃乳微粒接觸 時(shí)，時(shí)微?？菰铩?) 特點(diǎn)：枯燥過程在密閉狀態(tài)下進(jìn)行，室內(nèi)有一定負(fù)壓，衛(wèi)生條件好，可防止粉塵外逸。 采用平底，有利于人進(jìn)入清理，但出粉比擬困難。帶冷卻器的塔式噴霧枯燥機(jī)1) 組成：高壓泵，蒸汽加熱器，空氣預(yù)熱器，枯燥室，旋風(fēng)別離器，消音器和冷卻器2) 工作過程：濃縮液料從貯料罐通過高壓泵和霧化器噴入枯燥室。空氣經(jīng)兩次的蒸汽間接，形成熱風(fēng)送入枯燥室?？菰锍善分量菰锸蚁虏坑美滹L(fēng)冷卻，從底部卸出。廢氣中挾帶的粉塵

13、經(jīng)別離器重進(jìn)入枯燥室，廢氣經(jīng)消音器排入大氣。單層流化床枯燥示意圖五、單級(jí)氣流枯燥機(jī)1) 組成：枯燥管、旋風(fēng)別離器、出料器、加料器、熱交換器等2) 工作過程：空氣經(jīng)過濾，進(jìn)入熱交換器，被加熱后與加料器送入的六. 兩級(jí)氣流枯燥機(jī)3) 結(jié)構(gòu)：有兩套枯燥、別離裝置串連組成4) 工作過程：工作是物料先進(jìn)入第一級(jí)枯燥管，利用第二級(jí)旋風(fēng)別離器 排出的廢氣進(jìn)行枯燥，通過第一級(jí)旋風(fēng)別離器和風(fēng)機(jī)，受來自空氣加 熱器的熱風(fēng)的作用進(jìn)入3. 氣流枯燥機(jī)1) 原理：將細(xì)粉或顆粒狀的濕物料，用較高速熱空氣流分散呈懸浮狀，并隨熱氣流運(yùn)動(dòng)進(jìn) 行熱交換的枯燥設(shè)備。2) 應(yīng)用：淀粉、味精等加工。3) 特征：1. 枯燥強(qiáng)度大；由于物

14、料在熱氣流中呈懸浮狀態(tài)，顆粒被熱空 包圍，改善了氣流與物料的接觸條件；另外氣流速度較大，氣流與物料之間有強(qiáng)烈的相對(duì)運(yùn) 動(dòng)，故枯燥強(qiáng)度較大。2. 因氣流速度較大，枯燥時(shí)間短；物料溫度低，3. 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，處理量大4. 適應(yīng)性差：對(duì)塊、膏糊狀濕物料需先進(jìn)行粉碎后再氣流枯燥。對(duì)產(chǎn)品的水分要求再 3以下，或要求保持結(jié)晶形狀、光澤及易粘附于枯燥管的物料不適用，動(dòng)力消耗較 大，使用較高速氣流，需選用高、中壓離心風(fēng)機(jī)4. 單層流化床枯燥示意圖5. 五層流化床枯燥示意圖六、回轉(zhuǎn)式枯燥機(jī)1 原理：顆粒狀、短條狀、片狀物料通過旋轉(zhuǎn)圓筒內(nèi)部時(shí)，與筒內(nèi)熱風(fēng)或加熱壁面有效地 接觸而被枯燥地設(shè)備。2 應(yīng)用：魚粉、果粉、瓜子

15、、牧草等產(chǎn)品的枯燥操作。3結(jié)構(gòu)：筒體、抄板、驅(qū)動(dòng)裝置、輪箍和拖輪、空氣密封裝置4分類：直接加熱式順流式，逆流式，錯(cuò)流式等；間接加熱式內(nèi)置加熱管式，筒壁 加熱式；復(fù)合加熱式熱風(fēng)與物料先順流加熱，后逆流加熱5特征： 1.生產(chǎn)能力大，水分蒸發(fā)量大，連續(xù)作業(yè)，機(jī)械化程度較高。2. 對(duì)物料地適應(yīng)性強(qiáng)，即使物料的水分、粒度由較大變化，亦能 適用。3. 順流式回轉(zhuǎn)枯燥機(jī)，能使用高溫?zé)犸L(fēng)，假設(shè)使排風(fēng)大量循環(huán)，那么 熱效率可達(dá) 80 以上。4. 操作穩(wěn)定方便，費(fèi)用較低，產(chǎn)品枯燥地均勻性較好。5. 比擬笨重， 金屬材料耗量大， 設(shè)備投資較高。 占地面積大， 傳動(dòng)部件多需經(jīng)常檢修。七、回轉(zhuǎn)式青飼料枯燥機(jī)八、升華枯燥設(shè)備 冷凍枯燥1 原理： 使含水物質(zhì)溫度降至冰點(diǎn)以下，使水分凝固成冰，而后在較高真空度下使冰直接 升華而除去水分的枯燥方