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1、 第九章 枯燥机械与设备 第一节 概述 食品枯燥过程是传热传质同时进行的过程，通常为食品枯燥过程是传热传质同时进行的过程，通常为热枯燥过程，水分从食品中脱去时往往会发生物理状态热枯燥过程，水分从食品中脱去时往往会发生物理状态变化，水分由液或固态变成气态而发生相变，以气态形变化，水分由液或固态变成气态而发生相变，以气态形式脱除。式脱除。1.便于物料的贮藏和运输，扩大供给范围；便于物料的贮藏和运输，扩大供给范围；2.满足食品含水率的要求，到达平安贮藏的目的；满足食品含水率的要求，到达平安贮藏的目的；3.抑制贮藏中的生化反响，保证产品质量；抑制贮藏中的生化反响，保证产品质量；4.经枯燥和其它工艺处理
2、，制成风味和形状各异的产品。经枯燥和其它工艺处理，制成风味和形状各异的产品。枯燥的目的：枯燥的目的：枯燥的概念：枯燥的概念：第一节 概述1、自然枯燥、自然枯燥2、人工枯燥：对流枯燥、传导枯燥、辐射枯燥、冷冻升、人工枯燥：对流枯燥、传导枯燥、辐射枯燥、冷冻升华枯燥华枯燥枯燥的方法：枯燥的方法：对流枯燥（对流枯燥（热风枯燥热风枯燥）：空气枯燥法，此法直接以高温：空气枯燥法，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。汽化同时被空气带走。传导枯燥（传导枯燥（接触枯燥接触枯燥）：此法是间接靠间壁的导热，将：此法是间接
3、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、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。燃气、热空气等。辐射辐射枯燥（内部枯燥）枯燥（内部枯燥）：此法是利用红外线、远红外线、：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。微波或介电等能源将热量产给物料。按被枯燥食品的状态分按被枯燥食品的状态分1.粉状食品物料粉状食品物料：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.浆状食品物料浆状食品物料：主要有奶粉、豆粉、果
4、胶、咖啡粉等。按被枯燥食品的物理化学性质分按被枯燥食品的物理化学性质分1.液态食品液态食品：包括溶液、胶体溶液和非均相态食品。2.湿固态食品湿固态食品：包括晶体、胶体和生物组织体。枯燥食品的分类：枯燥食品的分类：水分在气相传递的推动力为物料外表附近的一层气膜的水分在气相传递的推动力为物料外表附近的一层气膜的蒸气分压与气相主体中蒸汽分压之差。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外表进行，故逐渐形成从物料内由于物料水分汽化是在外表进行，故逐渐形成从物料内部到外表的湿度梯度，此湿度梯度即为枯燥的推动力。部到外表的湿度梯度，此湿度梯度即为枯燥的推动力。温度梯度也可以使物料内部水分传递
5、，称为热传递。水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。分将从温度高处向低温处转移。对于任一种枯燥方法，上述两梯度均存在于物料内部。对于任一种枯燥方法，上述两梯度均存在于物料内部。枯燥的推动力：枯燥的推动力：枯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。如果枯燥过程操作不好，会使产品变质而受到损失。食品多为热敏性物料，在枯燥过程中如果操作不好导致变质，破坏其色、香、味，影响产品质量。枯燥方法和枯燥设备的选择，应根据产品的特点、产量、经济性等综合考虑。目前食品产品的枯燥广泛采用的是空气枯燥法。第二节 喷雾枯燥设备将液状物料通过雾化
6、器形成喷雾状态，雾滴在沉降过程将液状物料通过雾化器形成喷雾状态，雾滴在沉降过程中，水分被热空气气流蒸发而进行脱水枯燥的过程。中，水分被热空气气流蒸发而进行脱水枯燥的过程。通过机械力的作用，使料液通过雾化通过机械力的作用，使料液通过雾化器而雾化成雾滴，其直径一般为器而雾化成雾滴，其直径一般为10-100m，从而大大增加了外表积，一旦，从而大大增加了外表积，一旦这些雾滴与从枯燥塔顶部导入的热空气这些雾滴与从枯燥塔顶部导入的热空气气流接触，在瞬间进行强烈的热交换和气流接触，在瞬间进行强烈的热交换和质交换，使其中绝大多数水分迅速蒸发质交换，使其中绝大多数水分迅速蒸发并被枯燥介质带走而除去，经并被枯燥介
7、质带走而除去，经1030s枯枯燥便得到符合要求的产品。燥便得到符合要求的产品。2、喷雾枯燥的根本原理、喷雾枯燥的根本原理1、喷雾枯燥定义、喷雾枯燥定义3、喷雾枯燥的特点、喷雾枯燥的特点优点：优点：枯燥速度快枯燥速度快产品质量好产品质量好工艺简单、操作方便工艺简单、操作方便生产率高生产率高营营养损失少养损失少产品纯度高产品纯度高缺点：缺点：能耗大、热效率不高能耗大、热效率不高设备较复杂、占地面积大、一次性投资大设备较复杂、占地面积大、一次性投资大因废气湿含量较高，为降低水分含量，需耗用较多的空因废气湿含量较高，为降低水分含量，需耗用较多的空气量。增加了鼓风机电能消耗与粉尘回收装置的负担。气量。增
8、加了鼓风机电能消耗与粉尘回收装置的负担。枯燥室易于粘附产品微粒，清洗困难，清洗量大枯燥室易于粘附产品微粒，清洗困难，清洗量大将料液雾化成细小微粒，以及从废气回收夹带的粉粒产将料液雾化成细小微粒，以及从废气回收夹带的粉粒产品所需的机构复杂。品所需的机构复杂。食品在枯燥过程中，凡与产品性接触的部位，必须便于清食品在枯燥过程中，凡与产品性接触的部位，必须便于清洗灭菌；洗灭菌；应采取措施防止焦粉，防止热空气产生涡流与逆流，满足应采取措施防止焦粉，防止热空气产生涡流与逆流，满足工艺要求；工艺要求；产品中杂质的增加应特别注意，保证热风清洁。由于空气产品中杂质的增加应特别注意，保证热风清洁。由于空气过滤器效
9、果不好，风管及加热器中心中的铁锈以及保温层中过滤器效果不好，风管及加热器中心中的铁锈以及保温层中材料的泄漏所造成的；材料的泄漏所造成的；为了便于检查生产运行情况，应配置温度、压力指示记录为了便于检查生产运行情况，应配置温度、压力指示记录仪、灯孔等；仪、灯孔等；4、喷雾枯燥对设备的要求、喷雾枯燥对设备的要求具有高回收率的粉尘回收装置；具有高回收率的粉尘回收装置；为了提高产品的溶解性、速溶性，枯燥的产品应迅速从枯为了提高产品的溶解性、速溶性，枯燥的产品应迅速从枯燥室取出冷却（连续出粉）；燥室取出冷却（连续出粉）；枯燥室内温度及排风温度不许超过枯燥室内温度及排风温度不许超过100，它不仅是保证，它不
10、仅是保证质量，而且是平安问题（因为气体中粉浓度到达一定值，温质量，而且是平安问题（因为气体中粉浓度到达一定值，温度大于度大于160，假设遇闪火，爆炸）；，假设遇闪火，爆炸）；提高枯燥室的热效率，必须使喷雾时浓料液滴和热空气均提高枯燥室的热效率，必须使喷雾时浓料液滴和热空气均匀接触，其次，加热器、枯燥室、风管等应予以保温；匀接触，其次，加热器、枯燥室、风管等应予以保温；对于粘性物料应尽量减少粘壁现象。对于粘性物料应尽量减少粘壁现象。5、喷雾枯燥适宜枯燥的物料、喷雾枯燥适宜枯燥的物料(1)按按雾雾化方法分化方法分类类 压力式喷雾枯燥器离心式喷雾枯燥器 气流式喷雾枯燥器 喷雾枯燥的分类1.压力式喷雾
11、枯燥器压力式喷雾枯燥器压力喷雾枯燥的含义是指物料的雾化方法是使用压力而得，压力喷雾枯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，使料液的外表张力得以克服而雾化为雾状微粒喷入枯燥室，化器，使料液的外表张力得以克服而雾化为雾状微粒喷入枯燥室，在枯燥室中与热空气直接接触，其外表十分迅速蒸发，在很短时在枯燥室中与热空气直接接触，其外表十分迅速蒸发，在很短时间内即被枯燥成为球状颗粒的枯燥操作。间内即被枯燥成为球状颗粒的枯燥操作。压力喷雾器的特点压力喷雾器的特点：优点：结构简单，工作时无噪音
12、；改变喷嘴内部的结构，容易得优点：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；制造本钱到所需的喷矩形状；生产量大时，可采用多喷嘴喷雾；制造本钱低；操作简单，更换检修方便。低；操作简单，更换检修方便。缺点：生产中，流量难调节；喷嘴孔径小于缺点：生产中，流量难调节；喷嘴孔径小于1mm时，易堵塞；不时，易堵塞；不适宜于黏度高的物料。适宜于黏度高的物料。2.离心式喷雾枯燥器离心式喷雾枯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、细丝料液，使
13、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。气的摩擦、阻碍和撕裂等作用而被分散成微小的液滴。离心喷雾枯燥的特点离心喷雾枯燥的特点：调整转速，可以调整雾化料液的粒径；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枯燥广，即可以处理黏度低的料物料黏度的适应性比压力喷雾枯燥广，即可以处理黏度低的料液，对黏度高的浓缩液雾化枯燥的效果也较好；液，对黏度高的浓缩液雾化枯燥的效果也较好；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
14、。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。并流、逆流和混合型三种(2)按物料与枯燥介按物料与枯燥介质质接触方法分接触方法分类类 在喷雾枯燥室内，液滴与热风呈同方向流动.常用的根本形式：垂直下降并流、垂直上升并流行型、水平并流型1.并流式喷雾枯燥器并流式喷雾枯燥器垂直下降并流垂直下降并流 特点是塔壁粘粉比较少。特点是塔壁粘粉比较少。垂直上升并流行型垂直上升并流行型 要求枯燥塔截面风速要大于枯燥物料的悬浮要求枯燥塔截面风速要大于枯燥物料的悬浮速度，以保证物料能被带走。由于在枯燥室内细粉枯燥时间短，速度，以保证物料能被带走。由于在枯燥室内细粉枯燥时间短，粗粒枯燥时间长，产品具有均匀枯燥
15、的特点。但动力消耗大。粗粒枯燥时间长，产品具有均匀枯燥的特点。但动力消耗大。在并流系统中，最热的枯燥空气与水分含量最大的液滴接触，在并流系统中，最热的枯燥空气与水分含量最大的液滴接触，因而迅速蒸发，液滴外表温度接近于空气的湿球温度，同时因而迅速蒸发，液滴外表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，从液滴到枯燥成品的整个过空气的温度也随着降低，因此，从液滴到枯燥成品的整个过程中，物料的温度不高，这对于热性物料的枯燥是特别有利程中，物料的温度不高，这对于热性物料的枯燥是特别有利的。这时，由于蒸发速度快，液滴膨胀甚至破裂，因此并流的。这时，由于蒸发速度快，液滴膨胀甚至破裂，因此并流
16、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。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，鸡蛋液物料的枯燥，绝大多在食品工业中，如牛奶，果汁，鸡蛋液物料的枯燥，绝大多数采用并流喷雾枯燥。数采用并流喷雾枯燥。水平并流型水平并流型 热风在枯燥室内呈螺旋状运动，以便与液滴均热风在枯燥室内呈螺旋状运动，以便与液滴均匀混合，并能延长枯燥时间。液滴水平喷出（压力喷雾）。匀混合，并能延长枯燥时间。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
17、在问题不小。渐小，喷雾角度受一定限制，在清扫产品时存在问题不小。渐渐被淘汰渐被淘汰。2.逆流式喷雾枯燥器逆流式喷雾枯燥器在喷雾枯燥器内，热风与液滴呈反方向流动。特点：高温热风进入枯燥器内首先与要枯燥的粒子接触，使内部水分含量到达较低的程度，物料在枯燥器内悬浮时间长.适于含水量高的物料枯燥.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。3.混合型喷雾枯燥器混合型喷雾枯燥器 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，故枯燥不均匀。特点：载热体在系统中
18、只使特点：载热体在系统中只使用一次就排入大气中，不再用一次就排入大气中，不再循环使用，结构简单，适用循环使用，结构简单，适用于废气中湿含量较高，无毒于废气中湿含量较高，无毒无臭气体。缺点：载热体消无臭气体。缺点：载热体消耗量大。耗量大。简述流程：简述流程：压力喷雾，离心喷雾，气流压力喷雾，离心喷雾，气流喷雾都可以按照开放式系统喷雾都可以按照开放式系统设计。设计。(3)按生按生产产流程分流程分类类 1.开放式喷雾枯燥系统开放式喷雾枯燥系统2.封闭循环是喷雾枯燥系统封闭循环是喷雾枯燥系统特点：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。
19、节约载体热。回收有机溶剂，防止污染大气，载热体大多使用惰性气体回收有机溶剂，防止污染大气，载热体大多使用惰性气体（如（如N2,CO2等）。等）。流程：从枯燥塔排除的废气，经旋风除尘器除去微细粒子，流程：从枯燥塔排除的废气，经旋风除尘器除去微细粒子，然后进入冷凝器。然后进入冷凝器。冷凝器的作用冷凝器的作用:是将废气中的溶剂（或水分）冷凝下来，除是将废气中的溶剂（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。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，产生有污染的臭适用于：可燃性溶
20、剂系统，溶剂需回收，产生有污染的臭气。粉料与空气混合爆炸等。气。粉料与空气混合爆炸等。3.自惰循环是喷雾枯燥系统自惰循环是喷雾枯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，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作为枯燥介质。剩下氮气和二氧化碳作为枯燥介质。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，局部空气可排放到大气中。压装置，局部空气可排放到大气中。适用于：有臭气发出，产
21、品有高度爆炸性，着火危险，通过适用于：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。燃烧消除掉臭气和产品粉末。4.半封闭循环是喷雾枯燥统半封闭循环是喷雾枯燥统系统中有一燃烧器。半封闭在于枯燥介质燃烧去臭气后系统中有一燃烧器。半封闭在于枯燥介质燃烧去臭气后一局部排入大气，另一局部燃烧后循环使用一局部排入大气，另一局部燃烧后循环使用.喷雾枯燥器及系统组成：枯燥室、供料设备、雾化器、介质处理设备、产品收集方式及废气处理装置。（一）喷雾枯燥室（一）喷雾枯燥室多为厢式和塔式两大类。多为厢式和塔式两大类。由于处理物料不同，受热温度不同，以及热风进入和由于处理物料不同，受热温度不同，
22、以及热风进入和进料方式不同，其结构型式也很多。进料方式不同，其结构型式也很多。枯燥室所用材料不同，可分为金属结构的、钢筋水泥枯燥室所用材料不同，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。结构的及有衬里（瓷砖）结构的。目前普遍用金属结构。枯燥室是喷雾枯燥的工作空间，雾化后的液滴在枯燥枯燥室是喷雾枯燥的工作空间，雾化后的液滴在枯燥室内与枯燥介质相互接触进行传热传质而到达干制品的室内与枯燥介质相互接触进行传热传质而到达干制品的水分要求，其内部装有雾化器、热风分配器及出料装置水分要求，其内部装有雾化器、热风分配器及出料装置等。等。1、厢式（卧式）、厢式（卧式）用于水平
23、方向的压力喷雾枯燥，其底有平底的和斜底的。用于水平方向的压力喷雾枯燥，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。用于食品枯燥其内衬前者用于处理量不大的场合，结构简单。用于食品枯燥其内衬不锈钢板，底部有良好的保温层，以免枯燥积露回潮。不锈钢板，底部有良好的保温层，以免枯燥积露回潮。枯燥室外壁用绝热材料保温，常用的保温材料有：玻璃丝棉、枯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。砂渣棉、轻质石棉砖、蛭石、泡沫塑料等。2、塔室枯燥室（枯燥塔）、塔室枯燥室（枯燥塔）新设计的喷雾枯燥设备，几乎都采用塔式结构。适用于离心喷雾，新设计的喷雾枯燥
24、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。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一般钢板制造。其骨架用型钢，内壁视处理物料可用薄不锈钢板或一般钢板制造。用型钢骨架是为了节省不锈钢，否则需用用型钢骨架是为了节省不锈钢，否则需用10mm厚的钢板做塔，厚的钢板做塔，材料费用高。材料费用高。塔底结构塔底结构有锥形底、平底、斜底，但在食品工业中多为有锥形底、平底、斜底，但在食品工业中多为锥形底。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）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。，故
25、具有塔壁冷却措施。常用的冷却方法有三种：常用的冷却方法有三种：1、由塔的圆锥体下部切线方向进入冷空气扫过塔壁。由塔的圆锥体下部切线方向进入冷空气扫过塔壁。2、设冷却用夹套设冷却用夹套 3、沿塔内壁装有旋转空气清扫器，通冷空气冷却。、沿塔内壁装有旋转空气清扫器，通冷空气冷却。a)压力式雾化器压力式雾化器 利用高压泵，使料液获得很高的压力利用高压泵，使料液获得很高的压力(720MPa)，从直，从直径为径为0.51.5mm的喷嘴中喷出，由于压力大，喷嘴小，料液的喷嘴中喷出，由于压力大，喷嘴小，料液瞬时雾化成直径很微小的雾滴。料液的分散度取决于喷嘴的瞬时雾化成直径很微小的雾滴。料液的分散度取决于喷嘴的
26、结构、料液的流出速度和压力、料液的物理性质结构、料液的流出速度和压力、料液的物理性质(外表张力、外表张力、粘度、密度等粘度、密度等)。（二）喷雾器二）喷雾器 雾化器也称喷雾器是喷雾枯燥的关键设备，直接影响到产雾化器也称喷雾器是喷雾枯燥的关键设备，直接影响到产品的质量，其作用是将料液雾化分散成微细液滴。品的质量，其作用是将料液雾化分散成微细液滴。常见的雾化器形式有：压力式、离心式和气流式常见的雾化器形式有：压力式、离心式和气流式 压力式雾化器必须具有使流体产生湍流的结构，压力式雾压力式雾化器必须具有使流体产生湍流的结构，压力式雾化器结构不同有多种形式，常见的有化器结构不同有多种形式，常见的有M型
27、、型、S型等。型等。b)离心式雾化器离心式雾化器 借借助助高高速速转转盘盘产产生生离离心心力力，将将料料液液高高速速甩甩出出成成薄薄膜膜、细细丝丝，并并受受到到腔腔体体空空气气的的摩摩擦擦和和撕撕裂裂作作用用而而雾雾化化，喷喷雾雾的的均均匀性随着圆盘转速的增加而提高。匀性随着圆盘转速的增加而提高。利利用用料料液液在在喷喷嘴嘴出出口口处处与与高高速速运运动动(一一般般为为200300ms)的的蒸蒸汽汽或或压压缩缩空空气气相相遇遇，由由于于料料液液速速度度小小，而而气气流流速速度度大大，两两者者存存在在相相当当高高的的相相对对速速度度，液液膜膜被被拉拉成成丝丝状状，然然后后分分裂裂成成细细小小的的
28、雾雾滴滴，雾雾滴滴大大小小取取决决于于相相对对速速度度和和料料液液的的粘粘度度，相相对对速速度度越越高高，粘粘度度越越小小，雾雾滴滴越越细细；料料液液的的分分散散度度取取决决于于气气体体的的喷喷射射速速度度，料料液液和和气气体体的的物物理理性性质质，雾雾化化器器的的几几何何尺尺寸寸以以及气流量之比。及气流量之比。c)气流式雾化器气流式雾化器a)空气过滤器空气过滤器（三）介质处理设备三）介质处理设备 介质处理设备的作用是保证介质符合工艺要求，满足枯燥介质处理设备的作用是保证介质符合工艺要求，满足枯燥塔内气流分布要求。主要包括空气过滤器、空气加热器、空塔内气流分布要求。主要包括空气过滤器、空气加热
29、器、空气分配器等。气分配器等。通过除尘实现除菌目的，保证介质卫生。通过除尘实现除菌目的，保证介质卫生。b)空气加热器空气加热器c)空气分配器空气分配器 通过加热使介质符合工艺要求，一般采用间接式加热。通过加热使介质符合工艺要求，一般采用间接式加热。引导介质在枯燥塔内均匀分布，常见形式有直线气流空气引导介质在枯燥塔内均匀分布，常见形式有直线气流空气分配器和旋转气流空气分配器。分配器和旋转气流空气分配器。产品收集方式：产品收集方式：及时进行介质与产品颗粒的气固别离，其方式有塔内别离及时进行介质与产品颗粒的气固别离，其方式有塔内别离和塔外别离两类。和塔外别离两类。废气处理设备与回收利用废气处理设备与
30、回收利用 回收产品及保证排放于大气的废气符合环保要求。喷雾枯回收产品及保证排放于大气的废气符合环保要求。喷雾枯燥处理方式有开放式、封闭式和半封闭式三种。燥处理方式有开放式、封闭式和半封闭式三种。（一）概念一）概念流化：流化：“流化流化”是指固体颗粒被流体吹起呈悬浮状态，粒是指固体颗粒被流体吹起呈悬浮状态，粒子可以相互别离，作上下、左右、前后运动，这种状态我子可以相互别离，作上下、左右、前后运动，这种状态我们称作们称作“流化流化”，或流态化，流动化或沸腾状态（即沸腾）。，或流态化，流动化或沸腾状态（即沸腾）。沸腾枯燥：是指枯燥介质使固体颗粒在沸腾状态下进行枯沸腾枯燥：是指枯燥介质使固体颗粒在沸腾
31、状态下进行枯燥的过程。燥的过程。第三节 沸腾枯燥设备（流化床）（二）流化原理（二）流化原理流化三种情况：流化三种情况：(1)固定床固定床 当流体当流体(热空气热空气)速度较低时，在床层中固体颗粒速度较低时，在床层中固体颗粒虽与流体相接触，但固体颗粒的相对位置不发生变化，这虽与流体相接触，但固体颗粒的相对位置不发生变化，这时固体颗粒的状态称为固定床。时固体颗粒的状态称为固定床。(2)流化床流化床 当固定床阶段的流体速度逐渐增加，固体颗粒就当固定床阶段的流体速度逐渐增加，固体颗粒就会产生相互间的位置移动，假设再增加流体速度，而床层会产生相互间的位置移动，假设再增加流体速度，而床层的压力损失保持不变
32、，固体颗粒在床层中就会产生不规则的压力损失保持不变，固体颗粒在床层中就会产生不规则的运动，这时床层状态就处于流态化，即为流化床。的运动，这时床层状态就处于流态化，即为流化床。(3)气流输送随着流体速度的增加，固体颗粒运动则更为剧气流输送随着流体速度的增加，固体颗粒运动则更为剧烈，当流体流速超出固体颗粒的沉降速度时，固体颗粒就烈，当流体流速超出固体颗粒的沉降速度时，固体颗粒就不能继续停留在容器内，而被气流带出容器，床层内的固不能继续停留在容器内，而被气流带出容器，床层内的固体颗粒密度降低，因此这时也称为稀相流化床。体颗粒密度降低，因此这时也称为稀相流化床。（三）适用范围（三）适用范围沸腾枯燥一般
33、适用于沸腾枯燥一般适用于30微米微米6毫米颗粒状物料，或结团毫米颗粒状物料，或结团现象不严峻的场合。现象不严峻的场合。对溶液或悬浮液的液体物料的枯燥和造粒也很适宜。尤其对溶液或悬浮液的液体物料的枯燥和造粒也很适宜。尤其对含水要求很低的产品特别适宜。对含水要求很低的产品特别适宜。（1）物物料料与与热热风风的的接接触触面面积积大大，体体积积传传热热系系数数较较高高，一一般般在在8.3625.08 MJ/（m2）。）。（）枯枯燥燥速速率率大大，物物料料在在设设备备内内停停留留时时间间短短，适适宜宜于于热热敏敏性性物物料的枯燥。料的枯燥。（）物物料料受受热热时时间间的的调调节节范范围围大大，可可使使产
34、产品品的的终终水水分分达达较较低低程程度。度。（）所用设备结构简单，造价低廉，运转稳定，操作维修方便。（）所用设备结构简单，造价低廉，运转稳定，操作维修方便。（5）密密封封性性好好，机机械械运运转转局局部部不不与与物物料料直直接接接接触触，对对卫卫生生指指标标要求高的食品枯燥十分有利。要求高的食品枯燥十分有利。（6）对被枯燥物料的颗粒有一定的限制。对被枯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。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枯燥均匀。单层流化床难以保证物料枯燥均匀。（四）（四）流化床枯燥的特点流化床枯燥的特点 （五
35、）流化床枯燥器的分类（五）流化床枯燥器的分类 按被枯燥的物料分类：按被枯燥的物料分类：粒状物料；膏状物料；悬浮液和溶液等具有流动性的物料。按操作情况分类：按操作情况分类：间歇式；连续式。按设备结构形式分类：按设备结构形式分类：单层流化床枯燥器；多层流化床枯燥器；卧式多室流化床枯燥器；喷动枯燥器；脉冲流化床枯燥器；振动流化床枯燥器；惰性粒子流化床枯燥室；锥形流化床枯燥器。（六）沸腾枯燥设备的根本结构（六）沸腾枯燥设备的根本结构根本结构由进料机构、气流分布板、床体、介质处理根本结构由进料机构、气流分布板、床体、介质处理系统、废气处理系统。系统、废气处理系统。进料机构作用是保证物料流量连续稳定且在气
36、流分布进料机构作用是保证物料流量连续稳定且在气流分布板上均匀分布。板上均匀分布。气流分布板是枯燥器床体的重要组成局部，其作用是气流分布板是枯燥器床体的重要组成局部，其作用是支撑物料，均匀分配气流，创造良好的流化条件。支撑物料，均匀分配气流，创造良好的流化条件。介质处理系统与喷雾枯燥系统相似，仅在空气分布器介质处理系统与喷雾枯燥系统相似，仅在空气分布器方面有所不同。方面有所不同。废气处理系统与喷雾枯燥系统相同。废气处理系统与喷雾枯燥系统相同。（一）（一）单层圆筒型流化床枯燥机单层圆筒型流化床枯燥机l结构如图9.8所示。l工作过程l气流分布板l气流预分布器l特点图9.8单层圆筒流化床枯燥器几种流化
37、床枯燥机的形式 n湿物料由胶带输送机送到加料斗，再经抛料机送入枯燥机内。n空气经过滤器由鼓风机送入空气加热器加热，热空气进入流化床底后由分布板操作流向，对湿物料进行枯燥。n物料在分布板上方形成流化床。枯燥后的物料经溢流口由卸料管排出，夹带细粉的空气经旋风别离器别离后由抽风机排出。工作过程工作过程n是流化床枯燥机的主要部件之一。是流化床枯燥机的主要部件之一。n作用是支持物料，均匀分配气体，以创造良好的流化条件。作用是支持物料，均匀分配气体，以创造良好的流化条件。n多采用金属或陶瓷材料制作。多采用金属或陶瓷材料制作。n各种气流分布板如图各种气流分布板如图9.8所示。所示。气体分布板气体分布板n图图
38、9.10为两种结构为两种结构形式的气流预分布形式的气流预分布器。器。n作用：使气流能够作用：使气流能够较为均匀地到达分较为均匀地到达分布板，并使得可在布板，并使得可在较低阻力下到达均较低阻力下到达均匀布气。匀布气。n有些设备，为使气有些设备，为使气流分布均匀，还直流分布均匀，还直接将整个床体分隔接将整个床体分隔成假设干个室。成假设干个室。气流预分布器气流预分布器n优点：结构简单。优点：结构简单。n缺点：缺点：(1)由于颗粒在床中与气流高度混合，自由度很由于颗粒在床中与气流高度混合，自由度很大，为了限制颗粒过早从出料口出去，保证物料枯燥大，为了限制颗粒过早从出料口出去，保证物料枯燥均匀，必须有较
39、高的流化床层才能使颗粒在床内停留均匀，必须有较高的流化床层才能使颗粒在床内停留足够的时间，从而造成气流压降增大。足够的时间，从而造成气流压降增大。(2)由于湿物料由于湿物料与已干物料处于同一枯燥室内，因此，从排料口出来与已干物料处于同一枯燥室内，因此，从排料口出来的物料较难保证水分含量均一。的物料较难保证水分含量均一。n单层流化床枯燥机操作方便，在食品工业上应用广泛，单层流化床枯燥机操作方便，在食品工业上应用广泛，适用于床层颗粒静止高度低适用于床层颗粒静止高度低(300400mm)、容易枯燥、容易枯燥、处理量较大且对最终含水量要求不高的产品。处理量较大且对最终含水量要求不高的产品。特点特点（二
40、）（二）多层流化床枯燥机多层流化床枯燥机l适用于要求枯燥较均匀或枯燥时间较长的产品。适用于要求枯燥较均匀或枯燥时间较长的产品。l枯燥机整体为塔形结构，内设多层孔板，通常物料由枯燥机整体为塔形结构，内设多层孔板，通常物料由枯燥塔上部的一层参加，物料通过适当方式自上而下枯燥塔上部的一层参加，物料通过适当方式自上而下转移，枯燥物料最后从底层或塔底排出。因此，湿物转移，枯燥物料最后从底层或塔底排出。因此，湿物料与加热空气在流化床枯燥机内总体呈逆流向。料与加热空气在流化床枯燥机内总体呈逆流向。l物料从上一层进入下一层的方法有多种，如图物料从上一层进入下一层的方法有多种，如图9.11所示。所示。l根据物料
41、在层间转移方式可分为溢流式和穿流式根据物料在层间转移方式可分为溢流式和穿流式(即直即直流式流式)两种形式。两种形式。图图9.12(1)所示为溢流式多层流化床枯所示为溢流式多层流化床枯燥机。湿物料颗粒由第一层参加，经初步燥机。湿物料颗粒由第一层参加，经初步枯燥后由溢流管进入下一层，最后从最底枯燥后由溢流管进入下一层，最后从最底层出料。由于颗粒在层与层之间没有混合，层出料。由于颗粒在层与层之间没有混合，仅在每一层内流化时互相混合，且停留时仅在每一层内流化时互相混合，且停留时间较长，所以产品能到达很低的含水量且间较长，所以产品能到达很低的含水量且较为均匀，热量利用率也显著提高。较为均匀，热量利用率也
42、显著提高。溢流式多层流化床枯燥机溢流式多层流化床枯燥机l穿流板式流化床枯燥机穿流板式流化床枯燥机n如图如图9.12(2)所示。所示。n枯燥时，物料直接从筛板孔自上而下分散流动，气枯燥时，物料直接从筛板孔自上而下分散流动，气体则通过筛孔自下而上流动，在每块板上形成流化体则通过筛孔自下而上流动，在每块板上形成流化床。床。n结构简单，生产能力强，但操作操作要求较高。适结构简单，生产能力强，但操作操作要求较高。适用物料颗粒的直径一般在用物料颗粒的直径一般在0.85mm。n为使物料能通过筛板孔流下，筛板孔径应为物料粒为使物料能通过筛板孔流下，筛板孔径应为物料粒径的径的530倍，筛板开孔率倍，筛板开孔率3
43、040。n物料的流动主要依靠自重作用，气流还能阻止其下物料的流动主要依靠自重作用，气流还能阻止其下落速度过快，故所需气流速度较低，大多数情况下，落速度过快，故所需气流速度较低，大多数情况下，气体的空塔气速与流化速度之比为气体的空塔气速与流化速度之比为1.22。（三）卧式多室流化床枯燥机（三）卧式多室流化床枯燥机l目的：降低压强降，保证产品均目的：降低压强降，保证产品均匀枯燥，降低床层高度。匀枯燥，降低床层高度。l如图如图9.13所示。横截面为长方形，所示。横截面为长方形，用垂直挡板分隔成多室，挡板下用垂直挡板分隔成多室，挡板下端与多孔板之间留有间隙，使物端与多孔板之间留有间隙，使物料能从一室进
44、入另一室。料能从一室进入另一室。l物料由第一室进入，从最后一室物料由第一室进入，从最后一室排出，在每一室与热空气接触，排出，在每一室与热空气接触，气、固两相总体上呈错流流动。气、固两相总体上呈错流流动。l不同小室中的热空气流量可以分不同小室中的热空气流量可以分别操作，其中前段物料湿度大，别操作，其中前段物料湿度大，可以通入较多热空气，而最后一可以通入较多热空气，而最后一室，必要时可通入冷空气对产品室，必要时可通入冷空气对产品进行冷却。进行冷却。n特点：结构简单、制造方便、容易操作、枯燥速度快。适用特点：结构简单、制造方便、容易操作、枯燥速度快。适用于各种难以枯燥的颗粒状、片状和热敏性物料。但热
45、效率较于各种难以枯燥的颗粒状、片状和热敏性物料。但热效率较低，对于多品种小产量物料的适应性较差。低，对于多品种小产量物料的适应性较差。n应用：这种形式的枯燥机被用于枯燥砂糖、干酪素、葡萄糖应用：这种形式的枯燥机被用于枯燥砂糖、干酪素、葡萄糖酸钙及固体饮料等。酸钙及固体饮料等。特点与应用特点与应用l主体是称为滚筒的中空金属圆筒。主体是称为滚筒的中空金属圆筒。l分类：单滚筒双滚筒式；两者均有常压和真空式。分类：单滚筒双滚筒式；两者均有常压和真空式。l常压单滚筒和双滚筒枯燥机：圆筒随水平轴转动，其内部可常压单滚筒和双滚筒枯燥机：圆筒随水平轴转动，其内部可由蒸汽、热水或其它载热体加热，圆筒壁即为传热面
46、。物料的由蒸汽、热水或其它载热体加热，圆筒壁即为传热面。物料的参加方式有浸没式和喷洒式。浸没式加料时，料液可能会因热参加方式有浸没式和喷洒式。浸没式加料时，料液可能会因热滚筒长时间浸没而过热，为防止这一缺点，可采用洒溅式。滚筒长时间浸没而过热，为防止这一缺点，可采用洒溅式。l真空滚筒枯燥机真空滚筒枯燥机 第四节 滚筒枯燥机概念：概念：是一种接触式内加热传导型的枯燥机械，在枯燥过是一种接触式内加热传导型的枯燥机械，在枯燥过程中，热量由滚筒的内壁传到其外壁，穿过附在滚筒外的物程中，热量由滚筒的内壁传到其外壁，穿过附在滚筒外的物料，把物料上的水分蒸发，是一种连续式枯燥的生产机械。料，把物料上的水分蒸
47、发，是一种连续式枯燥的生产机械。滚筒枯燥滚筒枯燥机的工作原理：机的工作原理：需要枯燥处理的料液由高位槽流人滚筒枯燥器的受料槽内，需要枯燥处理的料液由高位槽流人滚筒枯燥器的受料槽内，由布膜装置使物料薄薄地由布膜装置使物料薄薄地(膜状膜状)附在滚筒外表，滚筒内通有供附在滚筒外表，滚筒内通有供热介质，食品工业多采用蒸汽，压力一般在热介质，食品工业多采用蒸汽，压力一般在0.26MPa，温度，温度在在 120150之间，物料在滚筒转动中由简壁传热使其湿分汽之间，物料在滚筒转动中由简壁传热使其湿分汽化，滚简在一个转动周期中完成布膜、汽化、脱水等过程，枯化，滚简在一个转动周期中完成布膜、汽化、脱水等过程，枯
48、燥后的物料由刮刀刮下，经螺旋输送至成品贮存槽，最后进行燥后的物料由刮刀刮下，经螺旋输送至成品贮存槽，最后进行粉碎或直接包装。在传热中蒸发出的水分，视其性质可通过密粉碎或直接包装。在传热中蒸发出的水分，视其性质可通过密闭罩，引入到相应的处理装置内进行捕集粉尘或排放。闭罩，引入到相应的处理装置内进行捕集粉尘或排放。滚筒枯燥滚筒枯燥机的分类：机的分类：按滚筒的数量分为：单滚筒、双滚筒和多滚筒枯燥机；按滚筒的数量分为：单滚筒、双滚筒和多滚筒枯燥机；按操作压力分为：常压式和真空式两种；按操作压力分为：常压式和真空式两种；按布膜形式分为：顶部进料式、浸液式、喷溅式滚筒枯燥机。按布膜形式分为：顶部进料式、浸
49、液式、喷溅式滚筒枯燥机。滚筒枯燥特点滚筒枯燥特点1.热效率高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，所以滚筒内大局部热量用于物料的汽化，中保持一致，所以滚筒内大局部热量用于物料的汽化，热效率达热效率达80%-90%。2.枯燥速率大枯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，使料液外表保持较高的蒸发速度。度大，使料液外表保持较高的蒸发速度。3.产品的枯燥质量稳定产品的枯燥质量稳定缺点：滚筒外表湿度较高，对一些物料会因过热有损缺点：滚筒外表湿度较高，对一些物料会因
50、过热有损风味或呈现不正常的颜色。风味或呈现不正常的颜色。l单滚筒枯燥机单滚筒枯燥机采用浸没式加料方式，滚筒局部采用浸没式加料方式，滚筒局部浸没在稠厚的悬浮液物料中，因浸没在稠厚的悬浮液物料中，因滚筒的缓慢转动使物料成薄膜状滚筒的缓慢转动使物料成薄膜状附着于滚筒的外外表而进行枯燥。附着于滚筒的外外表而进行枯燥。当滚筒回转当滚筒回转3/47/8转时，物料已转时，物料已枯燥到预期的程度，即被刮刀刮枯燥到预期的程度，即被刮刀刮下，由螺旋输送器送走。下，由螺旋输送器送走。滚筒的转速因物料性质及转筒的大小而异，一般为滚筒的转速因物料性质及转筒的大小而异，一般为28r/min。滚筒上。滚筒上的薄膜厚度为的薄