[精选]食品厂对干燥设备的技术要求30357.pptx

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1、24.05.2023第一节 干燥原理及对干燥设备的技术要求 第二节 带式干燥机 第三节 喷雾干燥设备 第四节 升华干燥设备 物料干燥设备物料干燥设备 食品机械与设备食品机械与设备Food machinery and equipmentFood machinery and equipment24.05.2023第一节第一节 干燥原理及对干燥设备的技术要求干燥原理及对干燥设备的技术要求一、干燥过程 当物料受热干燥时，相继发生以下两个过程：表面汽化：热量从周围环境传递至物料表面使其表面水分蒸发。内部扩散：物料内部水分传递到物料表面。二、干燥设备技术要求（一）干燥设备分类 (1)按干燥器操作压力分 常

2、压式和真空式干燥器。(2)按干燥器操作方式分 间歇操作和连续操作干燥器。(3)按被干燥物料的形态分 块状物料、带状物料、粒状物料、膏状物料、溶液或浆状物料干燥器等。(4)按干燥器供给物料热量的方法分 传导加热、对流加热、辐射加热、高频加热干燥器等。24.05.2023二、干燥设备技术要求二、干燥设备技术要求 (5)按干燥器使用干燥介质的种类分 空气、烟道气、过热水蒸气、惰性气体干燥介质的干燥器。(6)按干燥器的结构分 喷雾干燥器、流化床干燥器、气流干燥器、回转圆筒干燥器、滚筒干燥器、真空耙式干燥器、各种箱式和带式干燥器等。(7)按干燥器的干燥过程分 绝热干燥过程和非绝热干燥过程，前者又可分为小

3、颗粒物料干燥器和块状物料干燥器；后者也可分为真空干燥器、传导传热干燥器以及辐射传热干燥器。24.05.2023二、干燥设备技术要求二、干燥设备技术要求 （二）干燥器的选型 主要应根据物料的形态、性质、干燥产品的要求、产品的大小、处理方式以及所采用的热源等为出发点，结合干燥器的分类进行对比，确定所适合的干燥器的类型。至于选用何种干燥器，一方面可借鉴目前生产采用的设备，另一方面可利用干燥设备的最新发展，选择适合该任务的新设备。如这两方面都无资料，就应在实验的基础上，再经技术经济核算后作出结论，才能保证选用的干燥器在技术上可行，产品质量优良，且经济合理。24.05.2023三、食品工业常用的干燥器及

4、其三、食品工业常用的干燥器及其应用应用 (1)喷雾干燥器 用于奶粉、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 用于各类食品、糖、味精等物料的干燥。(4)微波干燥器 用于薄片食品(如饼干、肉干、快速面)、饮料、巧克力、蜂乳晶等的加热干燥及包装食品的加热杀菌。(5)红外线干燥器 用于谷物、蔬菜、水果、食糖、糕点制品、面包、熏烤肉、鱼、香肠制品等物料的干燥。24.05.2023三、食品工业常用的干燥器及其三、食品工业常用的干燥器及其应用应用 (6)升华(冷冻)干燥器 用于鱼类、高级

5、蔬菜(如蘑菇等)、汤粉、饮料等物料的干燥。(7)气流干燥器 用于淀粉、面粉、葡萄糖、食盐、味精、切成碎块的马铃薯及肉丁等食品的干燥。(8)真空干燥器 用于液体、浆体、粉体和散粒食品的干燥。24.05.2023第二节第二节 带式干燥机带式干燥机 带式干燥机是一种将物料置于输送带上，在随带运动通过隧 道过程中与热风接触而干燥的设备。它一般由若干个独立的单元段组成，每个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，干燥介质的温度、湿度和循环量等操作参数可以独立控制，使物料干燥过程达到最优化。带式干燥器因结构和干燥流程不同，有多层、单层和多级等各种不同的类型。物料在干燥过程

6、中，不受振动或冲击作 用，不会造成损伤，设备结构简单，安装维修方便，但占地面积大，运行噪音较大。DWTDWT封闭式循环式干燥机封闭式循环式干燥机24.05.2023第三节第三节 喷雾干燥设备喷雾干燥设备 一、喷雾干燥原理 喷雾干燥利用雾化器将溶液、乳浊液、悬浮液或膏状料液分裂成细小雾状液滴，在其下落过程中，与热气体(空气、氮气或过热水蒸气)接触进行传热传质，瞬间将大部分水分除去而成为粉末状或颗粒状的产品。用于奶粉、蛋粉、果汁粉、速溶咖啡、速溶茶及制备微胶囊制品等产品。1.喷雾干燥过程 如图12-22所示。在干燥室顶部引入热风，同时料液被送到室顶部，然后经过雾化器雾化成细小的雾滴，由于雾滴群具有

7、极大的表面积，与热空气接触后，短时间内物料水分被蒸发成为干制品，从干燥室底部卸料装置排出。热风吸收水蒸气后温 度降低，湿度增大，作为废气由排风机从干燥室下侧抽出，废气中夹带的微粉用分离装置回收。一、喷雾干燥原理一、喷雾干燥原理图图131322 22 喷喷雾干燥示意图雾干燥示意图24.05.2023一、喷雾干燥原理一、喷雾干燥原理 2.喷雾干燥的特点 (1)优点：a)干燥过程非常迅速。雾滴直径10200m，瞬间可蒸发9598%的水分，时间仅需540s左右。b)干燥过程中液滴的温度低，产品质量较好。5060。c)产品具有良好的溶解性、流动性和分散性。d)生产过程简化，操作控制方便。e)制品纯度高。

8、f)适宜于连续化大规模生产。(2)缺点：a)设备比较复杂，一次性投资较大。b)废气夹带的微粉，需要一套高效的分离装置，结构复杂、费用较贵。c)因设备庞大，且卫生条件要求高，设备清理工作量大。d)设备的热效率不高，热消耗大，热效率约30%40%，动力消耗大。24.05.2023二、喷雾干燥设备的主要构成二、喷雾干燥设备的主要构成 喷雾干燥设备主要包括原料液供给系统、空气加热系统、干燥系统、气固分离系统及控制系统。干燥系统是喷雾干燥设备的关键，包括雾化器、干燥室等，雾化器使料液分裂成雾滴，干燥室是料液与空气进行传热传质的重要场所。1.雾化器 雾化器是喷雾干燥的关键部件，雾滴平均直径一般为2060m

9、。喷雾干燥中使用的雾化器分为压力式、离心式和气流式。（1）压力式雾化器 压力式雾化器俗称压力喷嘴，液体在高压作用下通过喷嘴时，因喷嘴结构形成旋转运动，最后经喷嘴孔高速喷出而被雾化。24.05.2023二、喷雾干燥设备的主要构成二、喷雾干燥设备的主要构成 当喷嘴孔为细直孔时，随着压力增加，液体流出状态的演变过程如图13-25。由高压泵供来的高压(220MPa)液体，经喷 嘴作用后，部分势能转化为动能使液体呈现强烈的旋转运动。离开喷嘴后形成旋转的空心圆锥形薄膜（图1326），厚度大约至0.540cm，又称空心锥喷雾。随着液膜伸长变薄，最后分裂为小雾滴。压力雾化器优点：结构简单，制造成本低，维修、更

10、换方便；动力消耗较小；改变喷嘴的内部结构，可获得到不同的雾化效果。缺点：生产过程中流量及操作压力无法单独调节，否则会影响雾化质量。喷嘴孔径很小，一般在1mm以下，极易堵塞，不适于高粘度料液。喷嘴易磨损，需经常更换。二、喷雾干燥设备的主要构成二、喷雾干燥设备的主要构成图图131325 25 不同流速的液体雾化状态不同流速的液体雾化状态图图131326 26 喷雾特性比较喷雾特性比较(a)(a)实心锥喷雾实心锥喷雾 (b)(b)空心锥喷雾空心锥喷雾24.05.2023二、喷雾干燥设备的主要构成二、喷雾干燥设备的主要构成 （2）离心式雾化器 离心式雾化器是液体在流经高速旋转盘内腔或表面时因获得 的离

11、心力而被雾化。当料液被送至高速旋转圆盘上后，在自身惯性力离心力和重力作用下得到加速而分离雾化，其中离心力远大于重力，称为离心雾化；液体和周围空气接触面处的摩擦力作用，促使形成液滴，称为速度雾化。这两种雾化同时存在，随着料液量和雾化器转速的增大，顺序发生直接分裂成液滴、丝状割裂成液滴和膜状分裂成液滴三种雾化形式（图12-30）图图131330 30 离心喷雾的雾化过程离心喷雾的雾化过程(a)(a)直接分裂成液滴直接分裂成液滴 (b)(b)丝状割裂成液滴丝状割裂成液滴 (c)(c)膜状分裂成液滴膜状分裂成液滴24.05.2023二、喷雾干燥设备的主要构成二、喷雾干燥设备的主要构成 液滴大小和喷雾的

12、均匀性，主要取决于旋转圆盘的圆周速度和液膜厚度。液膜厚度与溶液的性质、处理量有关；圆盘的圆周速度较小(小于50m/s)时，喷雾不均匀性随圆盘转速的增加而减小，圆盘圆周速度大于60m/s时，就能克服不均匀性。要得到均匀的液滴，需要满足下列5个条件：雾化轮转动时无振动；旋转盘的转速要高；液体通道表面光滑；料液在流体通道上均匀分布；均匀的进料速度。离心雾化器的液料通道大，不易堵塞；对料液的适应性强，高粘度、高浓度的液料均可；操作弹性大。但结构复杂，造价高。图图131331 31 光滑圆盘光滑圆盘(a)(a)平板型平板型 (b)(b)盘型盘型 (c)(c)碗型碗型 (d)(d)杯型杯型图图131332

13、32多叶圆盘多叶圆盘1 1盘盖盘盖 2 2铆钉铆钉 3 3圆盘圆盘50kg 50kg 雾化盘雾化盘高速离心雾化器高速离心雾化器6000 6000 200kg 200kg 雾化盘雾化盘雾雾 化化 器器24.05.2023二、喷雾干燥设备的主要构成二、喷雾干燥设备的主要构成 （3）气流式雾化器 又称二流体喷雾，利用蒸汽或压缩空气的高速运动(一般为200300m/s)使料液在喷嘴出口处相遇而产生液膜分裂而雾化。由于料液速度不大，而气流速度很高，两种流体存在着相当高的相对速度，液膜被拉成丝状，然后分裂成细小的雾滴。雾滴的大小取决于相对速度和料液的速度，相对速度越高，雾滴越细，粘度越大，雾滴增大。增加气

14、液的重量比，可得到均匀的雾滴；在一定范围内，液体出口愈大，雾滴也愈细；液滴的直径还随气体粘度的减小或气体重度的增加而减少。24.05.2023二、喷雾干燥设备的主要构成二、喷雾干燥设备的主要构成 气流式雾化器喷嘴结构简单，磨损小；对于低粘度或高粘度料液(包括滤饼在内)，特别是含有少量杂质的物料，均可雾化，适用范围广；所得雾滴较细；喷嘴操作弹性大，处理量有一定伸缩性，且调节气液比可控制雾滴大小，也就控制了成品粒度；动力消耗大，为离心式雾化器的5-8倍。图图121236 36 内混合喷嘴内混合喷嘴1.1.液体通道液体通道 2.2.混合室混合室 3.3.喷出口喷出口 4.4.气体通道气体通道 5.5

15、.导向叶片导向叶片24.05.2023二、喷雾干燥设备的主要构成二、喷雾干燥设备的主要构成物料的过热变质，具有并流操作的特点，适用于热敏性物料的干燥。这种流向显著地延长了颗粒在塔内的停留时间，可降低塔的高度。操作时，要防止要颗粒返回区域产生严重的粘壁现象。（3）喷雾干燥室的粘壁问题 喷雾干燥的粘壁是指物料在干燥过程中粘结在干燥室内壁表面的现象，主要有半湿物料粘壁、低熔点物料的热熔性粘壁 和干粉表面附和。通常是半湿物料粘壁，即喷出的雾滴在没有达到干燥之前就和器壁接触而粘在壁上。当颗粒物料在干燥温度下熔融而发粘，粘附在热壁上，称为热熔性粘壁。干粉在有限的空间内运动，总会碰到热壁而附于其上，但它不形

16、成坚固层，并且厚度很薄，称为干粉的表面粘附。24.05.2023二、喷雾干燥设备的主要构成二、喷雾干燥设备的主要构成 常用粘壁物料清除方法有：振打法、空气吹扫法、刮刀清除法、链条清除法和毛刷清除法。3.热风分配器 喷雾干燥技术之一就是液滴和热风间的有效混合，其主要影响因素是各种雾化器喷雾轨迹、热风导入形式，而热风导入形 式与热风分配器有关。热风分配器应能够使热风均匀地与液滴接触，防止气流在塔内形成涡流以避免或尽量减少粘壁现象，或迫使热风在塔内按需要作直线或螺旋线状流动。根据热风流入干燥塔内的轨迹，热风分配器有直流型和螺旋型。24.05.2023二、喷雾干燥设备的主要构成二、喷雾干燥设备的主要构

17、成 直流型热风分配器形成的热风呈与干燥塔轴线平行的直线流动，热风流动速度均匀，所用热风分配器一般为平面孔板和直导板结构（图1341），开孔率2040，气流速度在0.4m/s以下。这种热风气流使得物料粘壁现象不易发生，但为保证足够的干燥时间，要求干燥塔高度较大。螺旋型热风分配器形成的的热风呈螺旋线流动，干燥时间较长，干燥塔高度较低。热风可从干燥塔侧壁切向引入，也可经塔顶的螺旋型热风分配器引入。在离心喷雾中，大多数采用设置于塔顶的螺旋型热风分配器，雾滴也呈螺旋线流动。二、喷雾干燥设备的主要构成二、喷雾干燥设备的主要构成图图131341 41 直流型热风分配器直流型热风分配器(a)(a)安装形式安装

18、形式 (b)(b)分配孔板分配孔板 (c)(c)分配直导板分配直导板1.1.分配孔板分配孔板 2.2.雾化器雾化器 3.3.塔体塔体 4.4.直导板直导板24.05.2023二、喷雾干燥设备的主要构成二、喷雾干燥设备的主要构成 图1342所示为典型的螺旋型热风分配器蜗壳热风分配器。其内缘为圆形，离心雾化器安装在中心。风道进口较大，横截面积呈渐缩变化，使得锥形环隙进风均匀。锥形环隙内外侧设置有许多导风板，用以控制热风的方向，使雾滴与热风的混合达到工艺要求，保证干燥塔处于良好的操作状态。导风板的角度可在035范围内调节。导风板角度的改变直接影响雾滴的运动轨迹和最终产品质量。图1343为不同导风板角

19、度对于雾云形态的影响。其中：图1343a为导风板处于3035位置时，气流高速旋转形成的雾云形态，雾云呈高速旋转的薄层，适于除去溅在塔顶的粘粉、需要雾滴在塔顶区停留时间较长的产品干燥及减少部分涡流；图1343b为内侧导风板角度调节过分，雾云与水平面夹角为24.05.2023二、喷雾干燥设备的主要构成二、喷雾干燥设备的主要构成负值，易在雾化器附近产生粘粉，不宜采用；图1343c内外导风板接近于垂线，雾云呈向上流动的趋势，易导致塔顶粘粉，但雾滴在热区中心停留时间短，适用于热敏物料的干燥；图1343d为内侧导板接近水平，雾云旋转速度高，适用于高湿物料的干燥；图1343e为外侧导风板为20、内侧导风板为

20、5时的雾云形态。图图131342 42 蜗壳热风分配器蜗壳热风分配器1.1.蜗壳形风道蜗壳形风道 2.2.外导风板外导风板3.3.内导风板内导风板 4.4.离心式雾化器离心式雾化器图图131343 43 热风分配器导风板对于雾云形态的影响热风分配器导风板对于雾云形态的影响DD雾锥直径雾锥直径 雾锥与水平面夹角雾锥与水平面夹角 24.05.2023三、喷雾干燥设备系统配置三、喷雾干燥设备系统配置 （二）典型喷雾干燥流程与设备 1.“MD”型喷雾干燥机 带冷却器的塔式喷雾干燥机(图1344)为单喷头立式并流型压力喷雾干燥设备，采用压力雾化器8和向下并流操作，塔的下部设有两段冷却器18。塔内喷雾液滴

21、和整流后热风作柱状向下流动，在干燥塔的下部有粉末和废气分离器，塔内瞬时干燥的粉末经过圆锥分离室10，使大部分粉粒因重力落入逆流式两段冷却器，经回转上升的冷却除湿空气使粉末冷却24.05.2023三、喷雾干燥设备系统配置三、喷雾干燥设备系统配置至接近室温，有利于脂肪的固化和乳糖的结晶，排出后可在流化床进行充分冷却至室温。废气带走的细粉由旋风分离器回收，用气流输送到第一冷却段与主成品混合冷却，也可重回入塔内使细粉与喷雾液滴接触，增加粉的粒径，或将细粉 回入原液进行重新喷雾干燥。该设备的干燥塔塔体小，热损失少；热风呈柱状流动，雾滴下降过程中受热均匀，无过热现象，可提高成品质量，适用于热敏物料，同时可

22、大幅度减少热风出口处的焦粉和塔壁粘粉现象；塔壁吹有冷风，减少了粘壁和焦粉现象；塔内设两段冷却器，简化了冷却装置。但空气进口多，流速流量调节困难。图图13-44 13-44 带冷却器的塔带冷却器的塔式喷雾干燥机式喷雾干燥机1.1.贮液罐贮液罐 2.2.高压高压泵泵 3.3.高压输液管高压输液管 4.4.空气过滤器空气过滤器 5.5.风机风机 6.6.空气加热空气加热器器 7.7.充气室充气室 8.8.压力式雾化器压力式雾化器 9.9.干燥室干燥室 10.10.分离分离室室 11.11.旋风分离旋风分离器器 12.12.排风机排风机 13.13.消音器消音器 14.14.出风出风口口 15.15.

23、阀门阀门 16.16.换热器换热器 17.17.冷风冷风管管 18.18.冷却室冷却室 YPLYPL压力喷雾干燥造粒机压力喷雾干燥造粒机 旋风系列除尘器旋风系列除尘器 24.05.2023三、喷雾干燥设备系统配置三、喷雾干燥设备系统配置 2.“尼罗”离心喷雾干燥机（图1347）塔体内外壁全用不锈钢制造，并经抛光处理，符合食品卫生要求，外观好。保温层厚60mm，在塔的锥部装有8个电磁振荡器，由继电器控制，每隔一定时间，交换地振动几次，可以把粘附于塔锥部搭桥的粉末振下来，及时送到出粉口。它的离心喷雾盘全用不锈钢制造，采用弯曲多叶板喷雾盘，盘上共有16条叶槽，圆盘直径为210mm，在14000rmi

24、n的速度下可处理500kgh料液均匀地进入底盘。采用一台主旋风分离器，效率高，出粉方便，易清扫和清洗，输粉管道大为简化。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。24.05.2023三、喷雾干燥设备系统配置三、喷雾干燥设备系统配置 工作过程是浓乳从物料平衡槽1经双联过滤器2滤去浓乳中的杂质，由螺杆泵3均匀送至塔顶离心喷雾机4，将浓乳喷成雾状，与蜗壳式热风盘5送入的热空气进行热交换，瞬时被干燥成粉粒，经由锥体部分沉降分离后，较大颗粒落入干燥塔6下部锥体部分，由振动器7输送到沸腾冷却床8进一步干燥、冷却，再送至振动筛9过筛后

25、落入粉箱10被真空吸至贮粉罐11充氮贮存。其中，过细的粉末被气流夹带分别进入旋风分离器13和细粉回收旋风分离器14回收，而后被吹回干燥塔顶部与雾状的浓乳雾滴聚合后重新干燥，形成大颗粒乳粉。新鲜空气经空气过滤器21过滤后，由燃油热风炉进风机22鼓入燃油热风炉23加热，使温度提高到220，经蜗壳式热风盘5叶片导向呈均匀旋转风进入干燥塔6。图图131347 “47 “尼罗（尼罗（NiroNiro）”离心喷雾干燥机工艺流程图离心喷雾干燥机工艺流程图 1.料液平衡槽 2.双联过滤器 3.螺杆泵 4.离心喷雾机 5.蜗壳式热风盘 6.干燥塔7.振动器 8.沸腾冷却床 9.振动筛 10.粉箱 11.贮粉罐

26、12.真空泵 13.旋风分离器14.细粉回收旋风分离器 15、21、25.空气过滤器 16、17.鼓形阀 18.细粉回收风机 19、20.排风机 22.燃油热风炉进风机 23.燃油热风炉 24.排烟风机 26.风机 27.除湿冷却器 28.冷却风圈排风机 29.电磁振荡器 30.仪表控制台 24.05.2023三、喷雾干燥设备系统配置三、喷雾干燥设备系统配置图图131333 33 曲叶圆盘曲叶圆盘图图131334 34 多管圆盘多管圆盘1.1.圆盘圆盘 2.2.喷管喷管旋转加料器 旋转加料器 CJG-LCJG-L离心喷雾干燥设备离心喷雾干燥设备离心喷雾干燥塔离心喷雾干燥塔24.05.2023二

27、、典型离心机二、典型离心机 沸腾冷却床8所用冷空气，先经空气过滤器25过滤，由风机26送入冷却器27冷却除湿后进入沸腾冷却床8。本机采用直通流程制造速溶产品的流程，即形成粗颗粒部分作为产品直接排出，而细粉重新被送回进行附聚，直至形成粗颗粒才作为产品排出，因所形成大颗粒的结构与料液成分有关，不能保证呈多孔结构的团粒，因此其速溶性也受到料液成分的影响，适用于脱脂速溶奶粉的生产，或使用限制疏水成分向颗粒表面迁移的添加剂的产品。这种设备主要参数：水分蒸发量为250kg/h，热风炉耗油量为2830kg/h，热风温度为220，排风温度为88，干燥塔直径为3m，总高6.9m，电机总功率为29.5kW。所得产

28、品颗粒大而均匀，容重小，速溶性好。24.05.2023第四节第四节 升华干燥设备升华干燥设备 升华干燥是利用冰晶升华的原理，将含水物料先行冻结，然后在高真空的环境下，使已冻结了的食品物料的水分不经过冰的融化直接从冰态升华为水蒸气，从而使食品干燥的方法，所以又称为真空冷冻干燥或冷冻干燥。一、升华干燥的原理和特点 1、升华干燥的原理 由水的物态相平衡图（图1350）可知，O点(压力为610Pa，温度0.01)为三相共点，OA为升华线。只要压力在三相点压力之下，物料中的冰则可不经过液态而直接升华为水汽。根据这个原理，就可以先将食品的湿原料冻结至冰点之下，使原料中的水分变为固态冰，然后在较高的真空度下

29、，将冰直接升华为蒸汽而除去，物料即被干燥。一、升华干燥的原理和特点一、升华干燥的原理和特点图图131350 50 水的相平衡图水的相平衡图C CB B24.05.2023一、升华干燥的原理和特点一、升华干燥的原理和特点 2、升华干燥的主要特点 物料在低压下干燥，能灭菌或抑制某些细菌的活力，防止氧化变质。物料在低温下干燥，可以最大限度地保留食品原有成分、味道、色泽和芳香。由于物料在升华脱水以前先经冻结，形成稳定的固体骨架，干制品不失原有的固体结构，保持着原有形状。多孔结构的制品具有很理想的速溶性和快速复水性。升华时溶于水中的溶解物质就地析出，避免了一般干燥方法中因物料内部水分向表面迁移所携带的无

30、机盐在表面析出而造成表面硬化的现象。脱水彻底，长期保存，在常温下，采用真空包装，保质期可达35年。设备的投资和运转费用高，冻干过程时间长，产品成本高。24.05.2023二、升华干燥装置基本构成二、升华干燥装置基本构成 如图1351所示，升华干燥装置由制冷系统、真空系统、加热系统、干燥系统和控制系统等组成。1、冷冻干燥室 为作业时盛装物料的空间，有圆柱形、箱形等结构形式，内设置数层盛放物料的搁板和制冷蒸发器，通过一个装有真空阀门的管道与冷凝器相连，将水汽排往冷凝器。其内部装有测量真空、搁板温度和产品温度的传感器等。一般要求能够在4050范围内作业，还可承受足够高的真空。2、水汽冷凝器 用于冷凝

31、从干燥室内排出的水蒸气，降低干燥室内水蒸气压力。其结构为密封的真空容器，内有与制冷机相通、表面积很大的蒸发器，可制冷到4080的24.05.2023二、升华干燥装置基本构成二、升华干燥装置基本构成能力。还有除霜装置和排出阀、热空气吹入装置等，用来排出内部水分并吹干内部。1g冰13.3Pa汽化时产生9500L水汽。3、真空系统 由冷冻干燥室、冷凝器、真空阀门和管道、真空设备和真空仪表构成。目前真空设备及其组合有三种：即罗茨泵、低温冷凝器和多级蒸汽喷射器。其中，多级蒸汽喷射器结构简单，无需机械动力，检修方便，故障率低，对材质要求不高，通常需要设置45级。4、制冷系统 制冷机组与冷冻干燥室、冷凝器内

32、部的蒸发器等组成。制冷机可以是互相独立的二套，即一套用于冷冻干燥室，一套用于冷凝器，也可合用一套冷冻机。5、加热系统 其作用是加热冷冻干燥室内的搁板，促使物料内的冰晶升华。有直接和间接加热两种方式。直接加热是指用电直接在箱内加热搁板，间接加热则利用电或其他热源24.05.2023三、升华干燥过程三、升华干燥过程加热传热介质，再将其通入搁板。6、控制系统 由各种监控元件、安全装置、仪表等组成，自动化程度较高的控制系统可按工艺设定的冻干曲线自动地操作，同时对真空度、加热板温度和制冷系统进行监视和报警，记录各种数据。三、升华干燥过程 升华干燥过程共分为三个阶段：1、预冻阶段 通过预冻将溶液中的自由水

33、固化，使干燥后产品与干燥前具有相同的形态，防止干燥时起泡、浓缩、收缩和溶质移动等不可逆变化产生，减少因温度下降引起的物质可溶性降低和生命特性的变化。图图131351 51 间歇式冷冻干燥设备间歇式冷冻干燥设备1.1.冷凝器冷凝器 2.2.制冷压缩机制冷压缩机 3.3.热交换器热交换器 4.4.真空泵真空泵5.5.膨胀阀膨胀阀6.6.蒸发器蒸发器 7.7.水汽凝结器水汽凝结器 8.8.搁板搁板 9.9.干燥箱干燥箱 10.10.蒸发器蒸发器 3 32 21 15 5三级水蒸汽喷射三级水蒸汽喷射真空泵真空泵 冷冻干燥设备冷冻干燥设备冷冻干燥设备冷冻干燥设备24.05.2023三、升华干燥过程三、升

34、华干燥过程 a.预冻温度 预冻温度必须低于产品的共熔点温度，升华干燥时，一般预冻温度要比共熔点温度低510。表133 一些物质的共熔点温度物质名称共熔点/物质名称共晶熔点/纯水020%明胶，10%葡萄糖液320.85%氨化钠液2220%明胶，10%蔗糖液1910%蔗糖溶液26马血清3510%葡萄糖溶液27一般生物制品30脱脂牛奶26菠菜6人参15甘油水46.524.05.2023三、升华干燥过程三、升华干燥过程 b.预冻时间 物料的冻结过程是放热过程，需要一定时间。达到规定的预冻温度以后，还需要保持一定时间。为使整箱全部产品冻结，根据冻干机不同，总装量不同，物品与搁板之间接触不同，一般在产品达

35、到规定的预冻温度后，需要保持2h左右的时间。c.预冻速率 冷冻时形成的冰晶大小会影响干燥速率和干燥后产生的溶解度。大冰晶利于升华，但干燥后溶解慢，小冰晶升华慢，干后溶解快，能反映出产品原来结构。选择适宜的冷却速率，能得到较好理化性状的产品，且利于干燥过程中的升华。24.05.2023三、升华干燥过程三、升华干燥过程 2、升华干燥阶段 又称第一阶段干燥。将冻结后的产品置于密闭的真空容器中加热，其冰晶就会升华成水蒸气逸出而使产品脱水干燥。当全部冰晶除去时，第一阶段干燥结束，此时约除去全部水分的90%左右。为避免冰晶熔化，该阶段操作温度和压力都必须控制在产品共熔点以下。3、解析干燥 又称第二阶段干燥

36、。在升华干燥阶段结束后，在干燥物质的毛细管壁和极性基团上还吸附有一部分水分，这些水分未得以冻结。为了改善产品的贮存稳定性，延长其保存期，需要除去这些水分。因吸附水的吸附能量高，其解析需要提供足够的能量。因此，在不燃烧和不造成过热变性的前提下，本阶段物料的温度应足够地高，同时，为了使解析出来的24.05.2023三、升华干燥过程三、升华干燥过程水蒸气有足够的推动力逸出，箱内需要处于高真空状态。干燥产品的含水量需视产品种类和要求而定，一般在0.5%4%之间。整个升华干燥过程中搁板温度随时间的变化情况可以采用冻干曲线来表达。每种物料都有不同的冻干曲线，一般应在小型冻干机上经实验获得。24.05.20

37、23四、常见食品升华干燥设备四、常见食品升华干燥设备 根据食品的种类，食品升华干燥中，为降低生产成本，提高设备利用率，可首先将食品在预冷库冷冻，然后再装入冷冻干燥室；也可将食品直接装入干燥室，抽以真空，借食品中含有的水分的蒸发潜热来冷冻食品的自身蒸发冷冻法。二者所用干燥室结构相同。食品用冷冻干燥器属大型装置，每台的托架面积可达50150m2，托架集中安放在托架台车或悬吊单轨台车上装入干燥室。加热的方法几乎均采用辐射加热。在干燥室内等间距地安装搁板式辐射加热板，放置有物料的托架静置在各搁板的中间，不与加热板接触。加热板的结构可使热载体在其内部循24.05.2023四、常见食品升华干燥设备四、常见

38、食品升华干燥设备环，并控制其温度为40150。食品升华干燥设备分为间歇式和连续式两种。1、间歇式升华干燥设备 间歇式升华干燥装置的操作方式为全进全出，即装填一批物料，待整个干燥过程完成后才取出。这种间歇式升华干燥设备结构简单，造价低，使用和维修保养方便；一般采用单机操作形式，一套设备发生的故障不会影响其他设备的正常运行；便于控制物料干燥时不同阶段的加热温度和真空度的要求。但装料、卸出、起动等预备操作所占用时间较多，设备的利用率较低。适应多品种小产量的生产，特别是适合于季节性强的食品生产，绝大多数的食品升华干燥装置均采用这种形式。24.05.2023四、常见食品升华干燥设备四、常见食品升华干燥设

39、备 2、连续式升华干燥设备 在连续式升华干燥装置中，从进料到出料连续进行操作。处理能力大，设备利用率高，便于实现生产的自动化，劳动强度低。但对于不同的干燥阶段，虽可实现在不同的温度下进行，但不能控制在不同真空度下进行，设备复杂、庞大，且投资费用大。仅适合于单品种大批量的生产。四、常见食品升华干燥设备四、常见食品升华干燥设备表13-4 食品冷冻干燥操作实例技术参数 种种 类类项项 目目小虾小虾油炸画鱼油炸画鱼鲑鱼鲑鱼烤蛋烤蛋豆浆豆浆葱葱胡萝卜胡萝卜山芋山芋装入形式装入形式虾内烹调虾内烹调烹调烹调小火烹调小火烹调烹调烹调切片切片切片切片切片切片冷冻方式冷冻方式预冷冻预冷冻自身（蒸发）冷冻自身（蒸发

40、）冷冻装入率装入率(kg/m(kg/m2)1310201020101010加热方式加热方式借热载体循环，搁板辐射加热借热载体循环，搁板辐射加热搁板尺寸搁板尺寸/mm/mm840(宽宽)4800(长长)有效搁板数有效搁板数13热源温度热源温度/11040加工物的温度加工物的温度/6050操作真空度操作真空度/Pa/Pa13.3106.7干燥时间干燥时间/h/h151020151813152024.05.2023五、五、升华干燥升华干燥应用应用 食品工业：真空冷冻干燥技术可用于果蔬、肉禽、水产、调味品、方便食品及名优特产等干燥，可达到保持食品原有的色、香、味、形、新鲜度不变的目的，且复水性特好，成品便于贮存和运输，费用降低，保存期延长。营养保健：在干燥蜂皇浆、人参、龟、鳖、蚯蚓等营养保健品，采用真空冷冻干燥工艺，更使人们相信该营养品纯真自然。医药工业：可将真空冷冻干燥法应用于血清、血浆、疫苗、酶、抗生素、激素等中西药品的脱水与保存。生物研究：利用真空冷冻干燥技术长期保存的血液、细菌、动脉、骨骼、皮肤、角膜、神经组织和各种器官，在使用时只需供给水份即可再生，仍保持其生化物理特性。其它如在航天隔热陶瓷制作，考古中木帛制品保存，标本制作，特殊材料制备等的应用，可收到独特的效果。演讲完毕，谢谢观看！