濃縮和干燥機(jī)械與設(shè)備

1、食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮和干燥設(shè)備食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮設(shè)備第八章 濃縮和干燥機(jī)械與設(shè)備l濃縮與食品加工l食品工業(yè)中的濃縮設(shè)備第一節(jié)真空蒸發(fā)濃縮設(shè)備第二節(jié)冷凍濃縮設(shè)備第三節(jié) 真空干燥設(shè)備第四節(jié) 噴霧干燥設(shè)備第五節(jié) 沸騰干燥設(shè)備第六節(jié) 冷凍干燥設(shè)備食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮設(shè)備l濃縮與食品加工 濃縮是除去食品料液中部分水分的單元操作，在食品加工中有著重要的地位。例如鮮乳、果蔬榨取得到的原汁、植物性提取液（如咖啡、茶）、生物處理（酶解、發(fā)酵）分離液等均含有大量的水分，為便于運(yùn)輸、貯存、后續(xù)加工以及方便使用等，往往需要進(jìn)行濃縮。食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮設(shè)備l食品工業(yè)的濃縮設(shè)備

2、 食品濃縮可以采用真空蒸發(fā)濃縮設(shè)備、冷凍濃縮設(shè)備和膜濃縮設(shè)備等。 目前，食品工業(yè)使用最廣泛的濃縮設(shè)備是真空蒸發(fā)濃縮設(shè)備。 冷凍濃縮設(shè)備對(duì)于含熱敏性和揮發(fā)性成分料液的濃縮有很大吸引力。 膜濃縮設(shè)備本質(zhì)上是膜分離設(shè)備。食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮設(shè)備食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮和干燥機(jī)械與設(shè)備l干燥在食品工業(yè)中的地位干燥在食品工業(yè)中有著很重要的地位。干燥可以起到減小食品體積和重量從而降低貯運(yùn)成本、提高食品保藏穩(wěn)定性，以及改善和提高食品風(fēng)味和食用方便性等作用。從液態(tài)到固態(tài)的各種食品物料均可以干燥成適當(dāng)?shù)母芍破贰＠?，牛乳、蛋液、豆乳通過(guò)噴霧干燥可以得到乳粉、蛋粉和豆奶粉；蔬菜水果通過(guò)熱風(fēng)干燥可以

3、得到脫水蔬菜和水果。食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮和干燥機(jī)械與設(shè)備l干燥操作與設(shè)備n干燥是在物料內(nèi)部的溶劑（水）借助于分子擴(kuò)散作用從固相物料溶質(zhì)相對(duì)完全除去的一個(gè)過(guò)程。n完成干燥任務(wù)的機(jī)械設(shè)備通常是由多臺(tái)裝置構(gòu)成的系統(tǒng)，但往往稱為干燥機(jī)或干燥器。例如，噴霧干燥系統(tǒng)稱為噴霧干燥器，冷凍干燥設(shè)備系統(tǒng)稱為冷凍干燥機(jī)或冷凍干燥器等。第一節(jié) 真空蒸發(fā)濃縮設(shè)備l 真空蒸發(fā)濃縮設(shè)備主要由蒸發(fā)器、冷凝器及真空系統(tǒng)等構(gòu)成。具體形式較多，主要差異表現(xiàn)在蒸發(fā)器的形式和效數(shù)、二次蒸汽利用以及操作連續(xù)性等方面。l 真空蒸發(fā)濃縮設(shè)備特點(diǎn)一、蒸發(fā)器二、真空蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)的輔助設(shè)備三、典型真空濃縮系統(tǒng)食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章

4、濃縮設(shè)備l 真空蒸發(fā)濃縮設(shè)備特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：（1）在真空狀態(tài)下料液的沸點(diǎn)降低，加速了水分蒸發(fā)，避免了料液的高溫處理，適合于處理熱敏性物料。 （2）熱源可以采用低壓蒸汽或廢熱蒸汽。（3）由于料液的沸點(diǎn)較低，使?jié)饪s設(shè)備的熱損失減少。（4）對(duì)料液起加熱殺菌作用，有利于食品的保藏。缺點(diǎn)：（1）須有抽真空系統(tǒng)，從而增加附屬機(jī)械設(shè)備及動(dòng)力。 （2）由于蒸發(fā)潛熱隨沸點(diǎn)降低而增大，所以熱能消耗大。 食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮設(shè)備一、蒸發(fā)器（一）夾套式蒸發(fā)器（二）盤(pán)管式蒸發(fā)器（三）外加熱式蒸發(fā)器（四）長(zhǎng)管式蒸發(fā)器（五）刮板式蒸發(fā)器（六）板式蒸發(fā)器（七）離心薄膜蒸發(fā)器食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮設(shè)備l 蒸發(fā)器是真

5、空蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)的主體，由加熱室與分離室兩部分構(gòu)成，食品料液在此受到加熱發(fā)生汽化，產(chǎn)生濃縮液和二次蒸汽。l 食品物料蒸發(fā)濃縮往往需要考慮其熱敏性、結(jié)垢性、發(fā)泡性、結(jié)晶性、黏滯性等特點(diǎn)，要求的濃縮程度也不一致，因此蒸發(fā)器有多種形式。 l 蒸發(fā)器的分類l蒸發(fā)器的分類 蒸發(fā)器按料液流程可分為循環(huán)式（有自然循環(huán)式與強(qiáng)制循環(huán)式之分）和單程式；按加熱器結(jié)構(gòu)可分為夾套式、盤(pán)管式、中央循環(huán)管式、升膜式、降膜式、片式、刮板式、離心外加熱式濃縮器等。 食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮設(shè)備（一）夾套式蒸發(fā)器l 又稱為攪拌式真空濃縮鍋，屬于間歇式中小型食品濃縮設(shè)備。l 主要由圓筒形夾套殼體、犁刀式攪拌器、汽液分離器等組成

6、。l 被濃縮的料液投入鍋內(nèi)，通過(guò)供入夾套內(nèi)的蒸汽進(jìn)行加熱，在攪拌器的強(qiáng)制性翻動(dòng)下，料液形成對(duì)流而受到較為均勻的加熱，并釋放出二次蒸汽。二次蒸汽從上部抽出。l 夾套式蒸發(fā)器的特點(diǎn)食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮設(shè)備l夾套式蒸發(fā)器的特點(diǎn) 這種蒸發(fā)器的加熱面積小，料液溫度不均衡，加熱時(shí)間長(zhǎng)，料液通道寬，通過(guò)強(qiáng)制攪拌加強(qiáng)了加熱器表面料液的流動(dòng)，減少了加熱死角，適宜于果醬、煉乳等高黏度料液的濃縮。食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮設(shè)備（二）盤(pán)管式蒸發(fā)器l結(jié)構(gòu)l工作過(guò)程l特點(diǎn)食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮設(shè)備l結(jié)構(gòu) 主要由盤(pán)管加熱器、蒸發(fā)室、泡沫捕集器、進(jìn)出料閥及各種控制儀表所組成。 鍋體為立式圓筒密閉結(jié)構(gòu)，上

7、部空間為蒸發(fā)室，下部空間為加熱室。 泡沫捕集器為離心式，安裝于濃縮鍋的上部外側(cè)。泡沫捕集器中心立管與真空系統(tǒng)連接。食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮設(shè)備n加熱室食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮設(shè)備 加熱室設(shè)有35組加熱盤(pán)管，分層排列，每盤(pán)13圈，各組盤(pán)管分別裝有可單獨(dú)操作的加熱蒸汽進(jìn)口及冷凝水出口，進(jìn)出口布置有兩種。l工作過(guò)程 操作時(shí)，先加入物料，待料液浸沒(méi)盤(pán)管后，自下而上打開(kāi)蒸汽閥門(mén)。在濃縮時(shí)應(yīng)當(dāng)控制好進(jìn)料量，并與蒸發(fā)速度相等，保持一定的液位。 操作過(guò)程中，不得往露出液面的盤(pán)管內(nèi)通蒸汽，只有液料淹沒(méi)后才能通蒸汽。食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮設(shè)備l盤(pán)管式蒸發(fā)器的特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、操作

8、穩(wěn)定、易于控制；盤(pán)管為扁圓形截面，液料流動(dòng)阻力小，通道大，適于黏度較高的液料；由于加熱管較短，管壁溫度均勻，冷凝水能及時(shí)排除，傳熱面利用率較高；便于根據(jù)料液的液面高度獨(dú)立控制各層盤(pán)管內(nèi)加熱蒸汽通斷及其壓力，以滿足生產(chǎn)或操作的需要。 缺點(diǎn)：傳熱面積小，液料對(duì)流循環(huán)差，易結(jié)垢；料液受熱時(shí)間長(zhǎng)，在一定程度上對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量有影響。 食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮設(shè)備（三）外加熱式蒸發(fā)器食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮設(shè)備l分類l操作過(guò)程l優(yōu)缺點(diǎn)l用途l分類 外加熱式蒸發(fā)器的特征是加熱室和分離室分開(kāi)。 根據(jù)物料在加熱室與分離室間循環(huán)的方式，可分為強(qiáng)制循環(huán)式和自然循環(huán)式兩種。食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮設(shè)備強(qiáng)

9、制循環(huán)外蒸發(fā)器，主要由列管式加熱器、分離室和循環(huán)泵等構(gòu)成。需要指出的是，這種蒸發(fā)器的加熱器，除了如圖中所示可水平安裝以外，還可以垂直安裝或傾斜安裝。食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮設(shè)備 自然循環(huán)外蒸發(fā)器。除無(wú)循環(huán)泵以外，基本構(gòu)成與強(qiáng)制循環(huán)式相同。但加熱室只能垂直安裝。 食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮設(shè)備l操作過(guò)程 兩種外加熱式蒸發(fā)器均可以連續(xù)方式操作，也可以間歇方式操作。連續(xù)操作時(shí)，最初的一段時(shí)間為非穩(wěn)定期，這時(shí)不出料，當(dāng)循環(huán)內(nèi)料液濃度達(dá)到預(yù)定濃度時(shí)，通過(guò)離心泵抽吸出料。自然循環(huán)蒸發(fā)器，也可在濃縮液出口處加接管與出料離心泵相連。間歇操作時(shí)，最終出料的體積不得小于加熱室與分離室最少能循環(huán)的容積。食

10、品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮設(shè)備l優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：蒸發(fā)器的加熱室與分離室分開(kāi)后，可調(diào)節(jié)兩者之間的距離和循環(huán)速度，使料液在加熱室中不沸騰，而恰在高出加熱管頂端處沸騰，加熱管不易被析出的晶體所堵塞；此外，還可以由幾個(gè)加熱室合用一個(gè)分離室，提高了操作的靈活性；自然循環(huán)外加熱式蒸發(fā)器的循環(huán)速度較大，可達(dá)1.5 m/s，而用泵強(qiáng)制循環(huán)的蒸發(fā)器，循環(huán)速度還要大；這種蒸發(fā)器的檢修、清洗也較方便。 缺點(diǎn)：溶液反復(fù)循環(huán)，在設(shè)備中平均停留時(shí)間較長(zhǎng)，對(duì)熱敏性物料不利。食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮設(shè)備l用途這種蒸發(fā)器可用于對(duì)熱敏性和風(fēng)味成分保留要求不高的產(chǎn)品濃縮，如用于噴霧干燥前牛乳和蛋白水解液等的濃縮。食品工廠機(jī)械

11、與設(shè)備第八章 濃縮設(shè)備（四）長(zhǎng)管式蒸發(fā)器l對(duì)熱敏性成分保留有較嚴(yán)要求的產(chǎn)品，應(yīng)當(dāng)采用單程式蒸發(fā)器，料液只通過(guò)其加熱室一次即達(dá)到需要的濃度。l一般結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與類型升膜式蒸發(fā)器降膜式蒸發(fā)器食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮設(shè)備l一般結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與類型 長(zhǎng)管式蒸發(fā)器一般采用內(nèi)徑2550mm，長(zhǎng)徑比為100150 的長(zhǎng)管制成。 由于長(zhǎng)徑比大，單位體積料液的受熱面積較大，因而，料液進(jìn)入加熱器后很快汽化而使?jié)饪s液呈膜狀在管內(nèi)移動(dòng)，因此這種蒸發(fā)器也是典型的膜式蒸發(fā)器。 長(zhǎng)管式蒸發(fā)器可以分為升膜式、降膜式和升降膜式蒸發(fā)器(圖8.5)。食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮設(shè)備食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮設(shè)備1.升膜式蒸發(fā)器l

12、 蒸汽由加熱器上部引入，而物料由下部進(jìn)入，因此蒸汽與物料在加熱器內(nèi)呈逆流。l 由于從下面進(jìn)料，所以為防止靜壓效應(yīng)引起的沸點(diǎn)升高，進(jìn)入蒸發(fā)器的料液溫度應(yīng)控制在接近沸點(diǎn)。l 工作過(guò)程l 特點(diǎn)食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮設(shè)備l工作過(guò)程 預(yù)熱后接近沸點(diǎn)的料液從加熱室底部進(jìn)入，自下而上流動(dòng)。 在加熱作用和減壓狀態(tài)下，部分料液迅速氣化，產(chǎn)生二次蒸汽，并以80200m/s的速度帶動(dòng)濃縮液沿管內(nèi)壁成膜狀上升。食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮設(shè)備l工作過(guò)程在加熱室頂部，達(dá)到所需濃度的濃縮液與二次蒸汽的混合物，以較高的速度進(jìn)入分離室，在離心力作用下兩者產(chǎn)生分離，濃縮液從分離室底部排出，二次蒸汽則從頂部排出。食品工

13、廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮設(shè)備l特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：料液在加熱室內(nèi)停留時(shí)間很短，傳熱系數(shù)高，適用于熱敏性料液濃縮；高速二次蒸汽具有良好的破沫作用，故尤其適用于易起泡沫的料液。 缺點(diǎn)：一次濃縮比不夠大，因此一般組成雙效或多效流程使用；由于薄膜料液的上升必須克服自身重力與管壁的摩擦阻力，故不適用于處理高黏度、易結(jié)垢或易結(jié)晶的溶液。食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮設(shè)備降膜式蒸發(fā)器l 分離室位于加熱室的下方。加熱室項(xiàng)部有布膜器（又稱料液分布器），其作用是使料液在加熱管內(nèi)均勻成膜并阻止二次蒸汽上升。l 工作過(guò)程l 特點(diǎn) 食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮設(shè)備l料液布膜器 這種蒸發(fā)器操作關(guān)鍵是使料液在加熱管內(nèi)均勻布膜。圖

14、8. 6為幾種常用的布膜器。圖中（1）的導(dǎo)流管是有螺旋形溝槽的圓柱體；（2）的導(dǎo)流管下端錐體端面向內(nèi)凹入，以免液體再向中央聚集；（3）是利用加熱管上端管口的齒縫來(lái)分流液體；（4）是靠管子上端的旋液器分流液體。食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮設(shè)備l工作過(guò)程 液體在重力作用下經(jīng)料液分布器進(jìn)入加熱管，然后沿管內(nèi)壁成液膜狀向下流動(dòng)，由于單位體積料液的受熱面積大，所以料液很快沸騰汽化，又由于向下加速，克服的流動(dòng)阻力比升膜式小，產(chǎn)生的二次蒸汽能以很高的速度帶動(dòng)料液下降，所以傳熱效果好。食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮設(shè)備l工作過(guò)程 汽液混合物進(jìn)入蒸發(fā)分離室進(jìn)行分離，二次蒸汽由分離室頂部排出，濃縮液則由底部抽出

15、。降膜式的料液經(jīng)蒸發(fā)后，流下的液體基本達(dá)到需要的濃度。食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮設(shè)備l特點(diǎn)（1）加熱蒸汽與料液呈并流方式。（2）蒸發(fā)時(shí)間短，為單流型，適用于熱敏性料液濃縮。（3）不適于高黏度的料液濃縮。（4）大多以雙效或多效形式組成蒸發(fā)設(shè)備，以提高濃縮比。（5）不適用于處理易結(jié)晶或易結(jié)垢的溶液。食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮設(shè)備（五）刮板式蒸發(fā)器l 也稱刮板式薄膜蒸發(fā)器，是利用外加動(dòng)力的膜式蒸發(fā)器。l 結(jié)構(gòu)l 特點(diǎn)食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮設(shè)備l結(jié)構(gòu)主體由刮板式加熱器與分離室構(gòu)成。分離室與加熱器制成一體，在加熱室與分離室的分界面處設(shè)濃縮料液引出口，二次蒸汽則自分離室引出。分離室也可與加

16、熱室分開(kāi)，如右圖所示。濃縮液與二次蒸汽一起流入分離室，在此濃縮液從底部流出，而二次蒸汽則從左上側(cè)引出。根據(jù)刮板加熱器軸線的取向，這種加熱器有立式和臥式兩種類型，但以立式為多。食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮設(shè)備l特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：處理黏度高達(dá)50100Pas的黏性料液時(shí)仍能保持較高的傳熱速率。故特別適用于濃縮糖含量高、蛋白含量高的物料，如雞蛋、蜂蜜和麥芽汁等料液。 缺點(diǎn)：設(shè)備加工精度要求高，生產(chǎn)能力小。因而一般用于后道濃縮。食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮設(shè)備二、真空蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)的輔助設(shè)備l 真空蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)的主要設(shè)備是真空蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)的主要設(shè)備是蒸發(fā)器蒸發(fā)器，但它必須與適當(dāng)?shù)母綄僭O(shè)備配，但它必須與適當(dāng)

17、的附屬設(shè)備配合，才能在真空狀態(tài)下對(duì)料液進(jìn)行正常的蒸發(fā)濃縮操作。合，才能在真空狀態(tài)下對(duì)料液進(jìn)行正常的蒸發(fā)濃縮操作。l 真空蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)的輔助設(shè)備通常有真空蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)的輔助設(shè)備通常有進(jìn)料缸、物料泵、冷凝器、真空泵、進(jìn)料缸、物料泵、冷凝器、真空泵、蒸汽再壓縮泵蒸汽再壓縮泵等。蒸發(fā)器與這些輔助設(shè)備進(jìn)行適當(dāng)?shù)呐浜?，可以得到不等。蒸發(fā)器與這些輔助設(shè)備進(jìn)行適當(dāng)?shù)呐浜希梢缘玫讲煌问降恼婵照舭l(fā)濃縮系統(tǒng)。同形式的真空蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)。（一）進(jìn)料缸（一）進(jìn)料缸（二）泵（二）泵（三）冷凝器（三）冷凝器（四）間接式換熱器（四）間接式換熱器食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮設(shè)備（一）進(jìn)料缸l 進(jìn)料缸用于稀料液的緩沖暫存。稀

18、料液通過(guò)進(jìn)料管進(jìn)入缸體。缸內(nèi)的液位由浮球閥控制維持相對(duì)穩(wěn)定。系統(tǒng)濃縮液的輸出一般裝有支路，當(dāng)濃度達(dá)不到要求時(shí)由此支路管回流到進(jìn)料缸，重新與稀料液混合后再進(jìn)行蒸發(fā)濃縮。另外當(dāng)濃縮操作結(jié)束后，進(jìn)料缸通入清水后也可作為就地清洗的清水缸用。l 進(jìn)料缸與蒸發(fā)器之間一般利用管路連接就可進(jìn)料，前提是必須克服料液流動(dòng)阻力，否則需加泵，例如對(duì)于升膜式蒸發(fā)器，系統(tǒng)的真空度不足使料液引入到蒸發(fā)器的頂部，因此必須由泵提供動(dòng)力。l 加工過(guò)程簡(jiǎn)單的生產(chǎn)線，尤其是產(chǎn)量不大的間歇式生產(chǎn)線，不一定設(shè)進(jìn)料缸，可直接將前道工序的料罐作為進(jìn)料缸用。食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮設(shè)備浮球閥浮球閥食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮設(shè)備（二）

19、泵真空蒸發(fā)系統(tǒng)中所用的泵有以下三類：物料泵冷凝水排除泵1. 真空泵 食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮設(shè)備物料泵l 真空蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)處于負(fù)壓狀態(tài)，因此，連續(xù)蒸發(fā)操作時(shí)，濃縮液的出料一般要用泵抽吸完成。l 所用的泵可以用離心泵。l 除了強(qiáng)制循環(huán)式蒸發(fā)器中的循環(huán)泵以外，多效蒸發(fā)系統(tǒng)中，上一效蒸發(fā)器出來(lái)的濃縮液進(jìn)入下一效蒸發(fā)器，一般也須用泵輸送。食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮設(shè)備冷凝水排除泵l 此類泵用于排除負(fù)壓狀態(tài)加熱器中加熱蒸汽產(chǎn)生的冷凝水。l 當(dāng)蒸發(fā)器的加熱器與真空系統(tǒng)相連，進(jìn)入加熱器的蒸汽（生蒸汽、二次蒸汽或兩者的混合物）均可通過(guò)適當(dāng)形式的調(diào)節(jié)控制，成為負(fù)壓狀態(tài)（負(fù)壓狀態(tài)的蒸汽對(duì)應(yīng)的溫度低于10

20、0）。此時(shí)加熱器的冷凝水也為負(fù)壓，必須通過(guò)離心泵抽吸才能排出加熱器。食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮設(shè)備真空泵l 真空泵為蒸發(fā)系統(tǒng)提供所需的真空度。l 通常采用的真空泵形式有往復(fù)式真空泵、水環(huán)式真空泵、蒸汽噴射泵和水力噴射泵等。l 真空泵的另一個(gè)作用是排除系統(tǒng)中產(chǎn)生的不凝性氣體。系統(tǒng)的不凝性氣體主要來(lái)自二次蒸汽，直接式冷凝器用的冷卻水也夾帶不凝性氣體。因此，除了與冷凝器相連接以外，真空泵還與再利用二次蒸汽作加熱劑的加熱器相連。食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮設(shè)備（三）冷凝器l 作用: 對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生的二次蒸汽冷凝，同時(shí)使其中的不凝結(jié)氣體分離，以減輕后面真空系統(tǒng)的負(fù)荷，維持系統(tǒng)所要求的真空度。l 冷凝器

21、一般以水為冷卻介質(zhì)，對(duì)于以水為溶劑的料液，真空蒸發(fā)系統(tǒng)中多采用直接式（混合式）冷凝器。而對(duì)于需要回收芳香成分的料液，則需要采用間接式冷凝器。對(duì)于含有機(jī)溶劑的料液（如乙醇提取液），為了回收有機(jī)溶劑，也需要采用間接式冷凝器。l 無(wú)論是間接式還是直接式冷凝器，均有不凝性氣體排出口與真空泵相連。食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮設(shè)備（四）間接式換熱器l 間接式熱交換器對(duì)稀料液進(jìn)行殺菌或預(yù)熱，這種熱交換器可由生蒸汽也可以用二次蒸汽加熱。l 這些換熱器可以為單程列管式換熱器，單獨(dú)用生蒸汽加熱；l 或與蒸發(fā)器的列管式換熱器并聯(lián)，用相同的負(fù)壓蒸汽進(jìn)行加熱；l 還可以盤(pán)管狀結(jié)構(gòu)通過(guò)蒸發(fā)器列管式加熱器的殼體。食品工廠

22、機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮設(shè)備第二節(jié) 冷凍濃縮設(shè)備l一般情形l冷凍濃縮的特點(diǎn)l冷凍濃縮相關(guān)設(shè)備一、冷卻結(jié)晶設(shè)備二、冰與濃縮液的分離設(shè)備三、冷凍濃縮設(shè)備的裝置系統(tǒng)食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮設(shè)備l冷凍濃縮的一般情形 冷凍濃縮是使溶液中的一部分水以冰的形式析出，并將其從液相中分離出去，從而使溶液濃縮的方法。 冷凍濃縮特別有利于熱敏性食品的濃縮，具有以下優(yōu)點(diǎn)：低溫操作、氣液界面小、微生物增殖少、溶質(zhì)劣化及揮發(fā)性芳香成分損失可控制在極低的水平等。 濃縮的制品或直接作為成品，或作為冷凍干燥過(guò)程中的半成品使用。食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮設(shè)備l冷凍濃縮的特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：由于是在低溫下對(duì)溶液的濃縮，因而，對(duì)熱敏

23、性物料，尤其是食品物料的濃縮非常有利；冷凍濃縮中溶劑水的排除不是通過(guò)加熱蒸發(fā)，而是依靠從溶液到冰晶的相際傳遞，因此，可避免低沸點(diǎn)的芳香物質(zhì)成分因揮發(fā)造成的損失。 缺點(diǎn)：濃縮比較低；晶液的分離技術(shù)要求高，且溶液的黏度越大，分離越困難，冰晶的夾帶損失也越大；成品中的微生物活性未能受到抑制，加工后仍需采用加熱等后處理或需要冷凍貯藏；生產(chǎn)成本較高。食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮設(shè)備l冷凍濃縮相關(guān)設(shè)備冷凍濃縮主要包括料液冷卻結(jié)晶和冰晶與濃縮液分離兩步，因而冷凍濃縮設(shè)備主要也由冷卻結(jié)晶設(shè)備和冰晶懸浮液分離設(shè)備兩大部分組成。食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮設(shè)備一、冷卻結(jié)晶設(shè)備l 冷凍濃縮中的冷卻結(jié)晶設(shè)備實(shí)現(xiàn)兩

24、個(gè)功能：冷卻除去結(jié)晶熱和進(jìn)行結(jié)晶。l 根據(jù)冷卻方法可分為直接冷卻式結(jié)晶器和間接冷卻式結(jié)晶器，間接式又可分為內(nèi)冷式結(jié)晶器與外冷式結(jié)晶器。（一）直接冷卻式真空結(jié)晶器（二）內(nèi)冷式結(jié)晶器（三）外冷式結(jié)晶器食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮設(shè)備（一）直接冷卻式真空結(jié)晶器l 直接冷卻式結(jié)晶是指結(jié)晶熱直接由溶液中發(fā)生汽化相變?yōu)榱硪徊糠治镔|(zhì)帶走的結(jié)晶方法。發(fā)生汽化的物質(zhì)可以是水，也可以是制冷劑。l 部分水真空蒸發(fā)的結(jié)晶器 l 直接冷卻式真空結(jié)晶器的特點(diǎn) l 應(yīng)用舉例食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮設(shè)備l部分水真空蒸發(fā)的結(jié)晶器工作原理：真空狀態(tài)下部分水分從溶液中吸收熱量發(fā)生汽化，而溶液中另一部分水則因熱量的除去而結(jié)晶

25、成冰。這種部分水汽化，部分水結(jié)冰的過(guò)程基本可使體系的溫度保持穩(wěn)定。例如，在絕對(duì)壓力 267Pa直接冷卻式結(jié)晶器中，溶液所對(duì)應(yīng)的沸騰約為-3，此時(shí)每蒸發(fā)掉1kg水需要吸收的蒸發(fā)潛熱可使7.14kg的水結(jié)晶成冰。直接冷卻比間接冷卻有兩大明顯的優(yōu)點(diǎn)。首先，它省掉了冷卻面，不用昂貴的刮板式換熱器。食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮設(shè)備l直接冷卻式真空結(jié)晶器的特點(diǎn) 設(shè)備費(fèi)和能耗相對(duì)較低。 由于減壓蒸發(fā)時(shí)，芳香物也損失了，以致濃縮液質(zhì)量較差。 對(duì)于多數(shù)果汁，如果能用吸收器吸收芳香物，就能減少芳香物的損失。 食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮設(shè)備l應(yīng)用舉例圖8. 16為一種具有芳香物回收的真空結(jié)晶裝置。料液進(jìn)入真空

26、結(jié)晶器后，在267Pa絕對(duì)壓強(qiáng)下部分蒸發(fā)，部分水分成為冰晶。從結(jié)晶器出來(lái)的冰晶懸浮液經(jīng)分離器分離后，冰晶排出，濃縮液從頂部進(jìn)入吸收器。而從真空結(jié)晶器出來(lái)的帶芳香物的蒸汽先經(jīng)冷凝器除去水分后，從底部進(jìn)入吸收器。在吸收器內(nèi)，濃縮液與芳香物的惰性氣體逆流流動(dòng)，芳香物被濃縮液吸收，然后惰性氣體由吸收器頂部排出，而吸收了芳香物的濃縮液從吸收器底部排出。食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮設(shè)備（二）內(nèi)冷式結(jié)晶器這類結(jié)晶器有兩種：l產(chǎn)生幾乎完全固化懸浮液的結(jié)晶器l產(chǎn)生可泵送漿料的結(jié)晶器 食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮設(shè)備l產(chǎn)生幾乎完全固化懸浮液的結(jié)晶器這種結(jié)晶器中，沒(méi)有攪拌的液體與冷卻壁面相接觸，直至水分幾乎完全

27、固化，所以在原理上它屬于層狀凍結(jié)。凍結(jié)的晶體成片狀或“雪”狀，然后用機(jī)械方法除去。在這種結(jié)晶器中，即使非常稀的溶液也能一步濃縮至40濃度的濃縮液，甚至還可能更高。但是由于冰晶非常薄，濃縮液與冰晶的分離比較困難。食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮設(shè)備l產(chǎn)生可泵送漿料的結(jié)晶器（懸浮結(jié)晶法）這種結(jié)晶器產(chǎn)生可泵送的懸浮液，在冷凍濃縮中多數(shù)結(jié)晶器屬于這種。典型的設(shè)備中，晶體懸浮液在冷卻結(jié)晶器中僅停留幾分鐘。由于停留時(shí)間短，故晶體非常?。?0m）。刮板式換熱器是典型的產(chǎn)生可泵送冰晶懸浮液的結(jié)晶器。食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮設(shè)備二、冰與濃縮液的分離設(shè)備 用于冷凍濃縮的冰與濃縮液的分離設(shè)備有壓榨機(jī)、過(guò)濾式離心

28、機(jī)、洗滌塔，以及這些設(shè)備組合形式等。（一）壓榨機(jī)（二）離心機(jī)（三）洗滌塔（四）壓榨機(jī)與洗滌塔的組合食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮設(shè)備（一）壓榨機(jī)l常用液壓活塞式壓榨機(jī)和螺旋式壓榨機(jī)。l采用壓榨機(jī)分離，可溶性固體的損失量取決于已壓縮冰餅中夾帶的濃液量。冰餅中的夾帶量與壓榨機(jī)采用的壓力有關(guān)，例如在1MPa壓力下，每千克冰中大致留附0.65kg液體,而在10MPa壓力下并且壓縮時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，則每千克冰中留附量可減少至0.1kg。l由于壓榨法導(dǎo)致較多的可溶性固體損失，所以這種分離方法只用于作前期分離，為冰與溶液的最后完全分離提供冰含量較高的漿料。食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮設(shè)備（二）離心機(jī)l 冷凍濃縮

29、中使用的離心機(jī)是過(guò)濾式離心機(jī)。l 分離時(shí)的溶質(zhì)損失取決于晶體大小和液體黏度。l 離心機(jī)分離的缺點(diǎn)是當(dāng)液體從濾餅中流出時(shí)，芳香物質(zhì)將受到損失，這是液體與大量空氣密切接觸所致。 食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮設(shè)備第三節(jié) 真空干燥設(shè)備真空干燥的特點(diǎn)：真空干燥的特點(diǎn)：（1）物料在干燥過(guò)程中的溫度低，避免過(guò)熱。水分容易蒸發(fā)，干燥時(shí)間短，同時(shí)可使用物料形成多孔狀組織，產(chǎn)品的溶解性，復(fù)水性，色澤和口感較好。（2）能將物料干燥到很低的水分。（3）可用較少的熱能，得到較高的干燥速率，熱量利用經(jīng)濟(jì)。（4）適用性強(qiáng)，對(duì)不同性質(zhì)，不同狀態(tài)的物料，均能適應(yīng)。（5）與熱風(fēng)干燥相比，真空干燥的控制能達(dá)到較高的精確要求，然而

30、設(shè)備投資和動(dòng)力消耗較大，產(chǎn)量較低。食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮設(shè)備真空干燥設(shè)備真空干燥設(shè)備的主要組件（1）真空室是物料干燥場(chǎng)所，真空室的高度和體積是物料干燥量的限制因素。（2）供熱系統(tǒng)。真空室通常裝有放物料用的擱板或其它撐物，這些擱板用電熱或循環(huán)液體加熱。（3）真空系統(tǒng)是指真空的獲得和維持的裝置，包括泵和管道，安裝在真空室的外面。（4）冷凝器是收集水蒸汽用的設(shè)備，可裝在真空室外并且還必須裝在真空泵前以免水蒸汽進(jìn)入泵內(nèi)造成污損，用蒸汽噴射泵抽真空時(shí)，它不但從真空室內(nèi)抽出空氣而且還同時(shí)將帶出的水蒸汽冷凝，因而一般不再需要裝冷凝器。食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮設(shè)備真空干燥設(shè)備（1）間歇式真空干燥

31、 擱板式真空干燥設(shè)備（2）連續(xù)式真空干燥 帶式真空干燥機(jī)食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮設(shè)備食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮和干燥機(jī)械與設(shè)備一、真空干燥箱l 主體是真空密封的干燥室，是一種間歇式干燥設(shè)備，適用于固體或熱敏性、氧敏性液體食品物料。l 真空干燥箱結(jié)構(gòu)l 真空干燥箱的殼體食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮和干燥機(jī)械與設(shè)備l真空干燥箱結(jié)構(gòu)n 室內(nèi)裝有通加熱劑的加熱管、加室內(nèi)裝有通加熱劑的加熱管、加熱板、夾套等，其間壁則形成盤(pán)熱板、夾套等，其間壁則形成盤(pán)架。架。n 被干燥的被干燥的物料均勻地散放于由鋼物料均勻地散放于由鋼板或鋁板制成的活動(dòng)托盤(pán)中板或鋁板制成的活動(dòng)托盤(pán)中，托，托盤(pán)置于盤(pán)架上。盤(pán)置于

32、盤(pán)架上。n 蒸汽等加熱劑進(jìn)入加熱元件后，蒸汽等加熱劑進(jìn)入加熱元件后，熱量以傳導(dǎo)方式經(jīng)加熱元件壁和熱量以傳導(dǎo)方式經(jīng)加熱元件壁和托盤(pán)傳給物料。托盤(pán)傳給物料。n 盤(pán)架和干燥盤(pán)應(yīng)盡可能做成表面盤(pán)架和干燥盤(pán)應(yīng)盡可能做成表面平滑，以保證有良好的熱接觸。平滑，以保證有良好的熱接觸。干燥過(guò)程產(chǎn)生的水蒸氣由連接管干燥過(guò)程產(chǎn)生的水蒸氣由連接管導(dǎo)入混合冷凝器。導(dǎo)入混合冷凝器。食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮和干燥機(jī)械與設(shè)備l 真空干燥箱的殼體可以為方形，也可以為圓筒形，真空干燥箱的殼體可以為方形，也可以為圓筒形，兩種形式真空干燥機(jī)的外形如圖兩種形式真空干燥機(jī)的外形如圖9. 35所示。所示。食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃

33、縮和干燥機(jī)械與設(shè)備真空干燥箱特點(diǎn)l 這種干燥機(jī)中，初期干燥速度很快，但當(dāng)物料脫水收縮后，則由于物料與干燥盤(pán)的接觸逐漸變差，傳熱速率也逐漸下降。l 操作過(guò)程中，加熱面溫度需要嚴(yán)格控制，以免與干燥盤(pán)接觸的物料局部過(guò)熱。食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮和干燥機(jī)械與設(shè)備二、帶式真空干燥機(jī)l 為連續(xù)式真空干燥設(shè)備，主要用于液狀與漿狀物料的干燥。l 干燥室一般為臥式封閉圓筒，內(nèi)裝鋼帶式輸送機(jī)械。帶式真空干燥機(jī)有單層和多層兩種形式。l 單層帶式真空干燥機(jī)l 多層帶式真空干燥機(jī)l 特點(diǎn)食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮和干燥機(jī)械與設(shè)備n由一連續(xù)的不銹鋼帶、加熱由一連續(xù)的不銹鋼帶、加熱滾筒、冷卻滾筒、輻射元件、真滾筒

34、、冷卻滾筒、輻射元件、真空系統(tǒng)和加料裝置等組成。供料空系統(tǒng)和加料裝置等組成。供料口位于鋼帶下方，由一口位于鋼帶下方，由一供料滾筒供料滾筒不斷將漿料涂布在鋼帶的表面不斷將漿料涂布在鋼帶的表面。涂在鋼帶上的漿料隨鋼帶前移進(jìn)涂在鋼帶上的漿料隨鋼帶前移進(jìn)入干燥器下方的紅外線加熱區(qū)。入干燥器下方的紅外線加熱區(qū)。l單層帶式真空干燥機(jī)n受熱的料層因內(nèi)部產(chǎn)生的水蒸氣而膨松成多孔狀態(tài)，與加熱滾筒接觸前已具有受熱的料層因內(nèi)部產(chǎn)生的水蒸氣而膨松成多孔狀態(tài)，與加熱滾筒接觸前已具有膨松骨架。料層隨后經(jīng)過(guò)滾筒加熱，再進(jìn)入干燥上方的紅外線區(qū)進(jìn)行干燥。干燥至膨松骨架。料層隨后經(jīng)過(guò)滾筒加熱，再進(jìn)入干燥上方的紅外線區(qū)進(jìn)行干燥。干

35、燥至符合水分含量要求的物料在繞過(guò)冷卻滾筒時(shí)受到驟冷作用，料層變脆，再由符合水分含量要求的物料在繞過(guò)冷卻滾筒時(shí)受到驟冷作用，料層變脆，再由刮刀刮刀刮刮下排出。下排出。食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮和干燥機(jī)械與設(shè)備三層輸送帶，沿輸送方向采用夾套式換熱板，設(shè)置了兩個(gè)加熱區(qū)和一三層輸送帶，沿輸送方向采用夾套式換熱板，設(shè)置了兩個(gè)加熱區(qū)和一個(gè)冷卻區(qū)域，個(gè)冷卻區(qū)域，分別用蒸汽、熱水、冷水進(jìn)行加熱和冷卻分別用蒸汽、熱水、冷水進(jìn)行加熱和冷卻。根據(jù)原料性質(zhì)。根據(jù)原料性質(zhì)和干燥工藝要求，各段的加熱溫度可以調(diào)節(jié)。原料在輸送帶上邊移動(dòng)邊和干燥工藝要求，各段的加熱溫度可以調(diào)節(jié)。原料在輸送帶上邊移動(dòng)邊蒸發(fā)水分，干燥成為泡沫

36、片狀物品，冷卻后，經(jīng)粉碎機(jī)粉碎成為顆粒狀蒸發(fā)水分，干燥成為泡沫片狀物品，冷卻后，經(jīng)粉碎機(jī)粉碎成為顆粒狀制品，最后由排出裝置卸出。干燥產(chǎn)生的二次蒸汽和不凝性氣體通過(guò)排制品，最后由排出裝置卸出。干燥產(chǎn)生的二次蒸汽和不凝性氣體通過(guò)排氣口，由冷凝和真空系統(tǒng)排出。氣口，由冷凝和真空系統(tǒng)排出。l多層帶式真空干燥機(jī)食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮和干燥機(jī)械與設(shè)備l特點(diǎn) 干燥時(shí)間短，約525min，能形成多孔狀制品，物料在干燥過(guò)程中能避免混入異物，防止污染，可以直接干燥高濃度、高黏度的物料，并可簡(jiǎn)化工序，節(jié)約熱量。食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮和干燥機(jī)械與設(shè)備第四節(jié)、噴霧干燥機(jī)噴霧干燥機(jī)是一種將液狀物料通過(guò)霧化

37、方式干燥成粉體的設(shè)備。許多粉狀制品，如乳粉、蛋粉、豆乳粉、低聚糖粉、蛋白質(zhì)水解物粉、微生物發(fā)酵物等都用噴霧干燥機(jī)生產(chǎn)。噴霧干燥機(jī)也是主要的微膠囊造粒設(shè)備之一。（一）噴霧干燥過(guò)程與特點(diǎn)(優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn))（二）基本構(gòu)成與類型（三）霧化器（四）干燥室（五）噴霧干燥裝置系統(tǒng)舉例食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮和干燥機(jī)械與設(shè)備l工作原理工作原理霧化器出來(lái)的范圍霧化器出來(lái)的范圍10100 m的料液的料液霧滴，有霧滴，有巨大表面積巨大表面積，這些霧滴與進(jìn)入干燥室，這些霧滴與進(jìn)入干燥室的熱氣流接觸，可在瞬間的熱氣流接觸，可在瞬間(0.010.04s)發(fā)發(fā)生強(qiáng)烈的熱交換和質(zhì)交換（包括霧滴預(yù)熱、恒生強(qiáng)烈的熱交換和質(zhì)交換

38、（包括霧滴預(yù)熱、恒速干燥和降速干燥三個(gè)階段），使其中絕大部速干燥和降速干燥三個(gè)階段），使其中絕大部分水分迅速蒸發(fā)氣化并被干燥介質(zhì)帶走。只需分水分迅速蒸發(fā)氣化并被干燥介質(zhì)帶走。只需1030s便可得到符合要求的干燥產(chǎn)品。產(chǎn)便可得到符合要求的干燥產(chǎn)品。產(chǎn)品干燥后形成微細(xì)粉末，由于重力作用，大部品干燥后形成微細(xì)粉末，由于重力作用，大部分沉降于底部，少量微細(xì)粉末隨廢氣進(jìn)入粉塵分沉降于底部，少量微細(xì)粉末隨廢氣進(jìn)入粉塵回收裝置得以回收?；厥昭b置得以回收。食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮和干燥機(jī)械與設(shè)備l噴霧干燥的主要優(yōu)點(diǎn)（1）干燥速度快。（2）產(chǎn)品質(zhì)量好。松脆空心顆粒產(chǎn)品具有良好的流動(dòng)性、分散性和溶解性，并能

39、很好地保持食品原有的色、香、味。（3）營(yíng)養(yǎng)損失少?？焖俑稍锎蟠鬁p少了營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的損失，如牛乳粉加工中熱敏性維生素C只損失5左右。因此，特別適合于易分解、變性的熱敏性食品加工。（4）產(chǎn)品純度高。噴霧干燥是在封閉的干燥室中進(jìn)行，既保證了衛(wèi)生條件，又避免了粉塵飛揚(yáng)，從而提高了產(chǎn)品純度。（5）工藝較簡(jiǎn)單。料液經(jīng)噴霧干燥后，可直接獲得粉末狀或微細(xì)的顆粒狀產(chǎn)品。（6）生產(chǎn)率高。便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化生產(chǎn)，操作控制方便，適于連續(xù)化大規(guī)模生產(chǎn)，且操作人員少，勞動(dòng)強(qiáng)度低。食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮和干燥機(jī)械與設(shè)備l噴霧干燥的主要缺點(diǎn)（1）投資大。由于一般干燥室的水分蒸發(fā)強(qiáng)度僅能達(dá)到2.54.0kg(m3h)，

40、故設(shè)備體積龐大，且霧化器、粉塵回收以及清洗裝置等較復(fù)雜。（2）能耗大，熱效率不高。一般情況下，熱效率為3040%，若要提高熱效率，可在不影響產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，盡量提高進(jìn)風(fēng)溫度以及利用排風(fēng)的余熱來(lái)預(yù)熱進(jìn)風(fēng)。另外，因廢氣中濕含量較高，為降低產(chǎn)品中的水分含量，需耗用較多的空氣量，從而增加了鼓風(fēng)機(jī)的電能消耗與粉塵回收裝置的負(fù)擔(dān)。食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮和干燥機(jī)械與設(shè)備l基本構(gòu)成 系統(tǒng)基本構(gòu)成，主要由霧化器、干燥室、粉塵分離器、進(jìn)風(fēng)機(jī)、空氣加熱器、排風(fēng)機(jī)等構(gòu)成。食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮設(shè)備l基本構(gòu)成食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮和干燥機(jī)械與設(shè)備干燥室是噴霧干燥機(jī)的核心，在此經(jīng)霧化器霧化的料液

41、滴與由進(jìn)風(fēng)機(jī)吸送來(lái)并經(jīng)加熱器加熱的空氣接觸，迅速受熱使水分氣化而成為固體粒子，一部分大的落入器底、另一部分則隨濕熱空氣一道進(jìn)入粉塵回收裝置分離成濕空氣與粉塵。離開(kāi)分離器的濕空氣或者由排風(fēng)機(jī)直接排入大氣，或者部分進(jìn)行余熱回收，以提高干燥機(jī)的熱效率。干燥機(jī)底和分離器分離得到的干燥產(chǎn)品可以直接出料進(jìn)行包裝，也可經(jīng)過(guò)一個(gè)粉體冷卻器進(jìn)一步冷卻后再出料。l干燥室食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮和干燥機(jī)械與設(shè)備l噴霧干燥機(jī)的類型 形式較多，大體分類如表9- 2所示。不同形式噴霧干燥機(jī)的主要區(qū)別在于霧化器、干燥室和加熱介質(zhì)回收利用程度等方面。食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮和干燥機(jī)械與設(shè)備 噴霧干燥機(jī)對(duì)加熱介質(zhì)利

42、用的三種情形。 開(kāi)放式是指從干燥室機(jī)分離器出來(lái)的廢氣直接排向環(huán)境的干燥系統(tǒng)，食品工業(yè)用的噴霧干燥系統(tǒng)一般采用這種方式； 封閉式是指從分離器出來(lái)的廢氣不直接排向環(huán)境而是經(jīng)去濕處理后循環(huán)使用的干燥系統(tǒng)，用于濕料中含有不可排向環(huán)境的溶劑成分的物料的干燥，或者熱風(fēng)采用惰性氣體的情況。 半封閉式是指部分利用濕熱空氣進(jìn)行循環(huán)的干燥系統(tǒng)。這種系統(tǒng)可以提高熱能效率，但同時(shí)增加了設(shè)備投資和操作的復(fù)雜性。l加熱介質(zhì)的利用食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮和干燥機(jī)械與設(shè)備（三）霧化器霧化器也稱噴霧器。常見(jiàn)的霧化器形式有三種，即壓力式、離心式和氣流式霧化器。1壓力式霧化器2. 離心式霧化器3氣流式霧化器4三類霧化器比較食

43、品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮和干燥機(jī)械與設(shè)備1壓力式霧化器l 壓力式霧化器實(shí)際上是一種噴霧頭，裝在一段直管上以后便構(gòu)成所謂的噴槍。l 噴霧頭(噴槍)需要與高壓泵配合才能工作。一般使用的高壓泵為三柱塞泵。l 壓力式霧化器的工作原理l 壓力式霧化器的結(jié)構(gòu)形式l 由于單個(gè)壓力式噴霧頭的流量(生產(chǎn)能力)有限，因此，大型壓力式噴霧干燥機(jī)通常由多支噴槍一起并聯(lián)工作。食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮和干燥機(jī)械與設(shè)備l壓力式霧化器的工作原理壓力式霧化器的工作原理是高壓泵使料液獲得高壓(720MPa) ，從噴霧頭出來(lái)時(shí)，由于壓力大，噴孔小(0.51.5mm)，很快霧化成霧滴。料液的霧化分散度取決于噴嘴的結(jié)構(gòu)、料液

44、的流出速度和壓力、料液的物理性質(zhì)(表面張力、黏度、密度等)。l壓力式霧化器的結(jié)構(gòu)形式有多種，常見(jiàn)的有M型、S型等，M型噴頭的結(jié)構(gòu)如(1)所示，其中噴嘴是易磨件，它的材料可由不銹鋼也可用耐磨性的材料(如紅寶石)制成，兩者的使用期分別為1周和1年左右。食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮和干燥機(jī)械與設(shè)備2.離心式霧化器l離心式霧化器由機(jī)械驅(qū)動(dòng)或氣流驅(qū)動(dòng)裝置與噴霧轉(zhuǎn)盤(pán)結(jié)合而成。l機(jī)械式離心霧化器的外形及結(jié)構(gòu)l離心式霧化的機(jī)理食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮和干燥機(jī)械與設(shè)備機(jī)械驅(qū)動(dòng)機(jī)械驅(qū)動(dòng)食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮和干燥機(jī)械與設(shè)備轉(zhuǎn)盤(pán)是離心霧化轉(zhuǎn)盤(pán)是離心霧化器的關(guān)鍵部件，形器的關(guān)鍵部件，形式有多種，圖式有

45、多種，圖9.26所示為一些所示為一些離心噴霧轉(zhuǎn)盤(pán)的實(shí)離心噴霧轉(zhuǎn)盤(pán)的實(shí)物。物。霧化器食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮和干燥機(jī)械與設(shè)備l離心式霧化的機(jī)理離心式霧化的機(jī)理是借助高速轉(zhuǎn)盤(pán)產(chǎn)生離心力，將料液高速甩出成薄膜、細(xì)絲，并受到腔體空氣的摩擦和撕裂作用而霧化，圖9.25所示為離心霧化的情形。食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮和干燥機(jī)械與設(shè)備3氣流式霧化器 氣流式霧化器是依靠高速氣流工作的霧化器。霧化原理是利用料液在噴嘴出口處與高速運(yùn)動(dòng)(一般為200300m/s)的空氣相遇，由于料液速度小，而氣流速度大，兩者存在相當(dāng)大速度差，從而液膜被拉成絲狀，然后分裂成細(xì)小的霧滴。霧滴大小取決于兩相速度差和料液黏度，相

46、對(duì)速度差越大，料液黏度越小，則霧滴越細(xì)。料液的分散度取決于氣體的噴射速度、料液和氣體的物理性質(zhì)、霧化器的幾何尺寸以及氣料流量之比。圖9.27所示為氣流式霧化的實(shí)際情形。 氣流式霧化器的結(jié)構(gòu)有多種，常見(jiàn)的有二流式、三流式、四流式和旋轉(zhuǎn)式，其結(jié)構(gòu)如圖9.28所示。食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮和干燥機(jī)械與設(shè)備食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮和干燥機(jī)械與設(shè)備食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮和干燥機(jī)械與設(shè)備4三類霧化器比較l 三類霧化器各有特點(diǎn)，見(jiàn)表9-3。l 在選型時(shí)，需考慮生產(chǎn)要求、待處理物料的性質(zhì)及工廠等諸方面具體情況。l 國(guó)內(nèi)外食品工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)時(shí)都采用壓力噴霧和離心噴霧。l 目前國(guó)內(nèi)以壓力噴霧占

47、多數(shù)，如在乳粉和蛋粉生產(chǎn)中，壓力噴霧占76%，離心噴霧占24%。l 國(guó)外在歐洲以離心噴霧為主，而在美國(guó)、新西蘭、澳大利亞、日本等國(guó)則以壓力噴霧為主。氣流式由于動(dòng)力消耗大，適用于小型設(shè)備，而在食品工業(yè)中，很少在大規(guī)模生產(chǎn)中應(yīng)用。食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮和干燥機(jī)械與設(shè)備食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮和干燥機(jī)械與設(shè)備（四）干燥室l 干燥室結(jié)構(gòu)l 結(jié)構(gòu)形式 廂式干燥室 塔式干燥室 熱氣流與霧滴流向食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮和干燥機(jī)械與設(shè)備l結(jié)構(gòu)形式噴霧干燥室分為廂式和塔式兩大類，每類干燥室由于處理物料、受熱溫度、熱風(fēng)進(jìn)入和出料方式等的不同，結(jié)構(gòu)形式又有多種。食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮和干

48、燥機(jī)械與設(shè)備l干燥室結(jié)構(gòu)n 干燥室是噴霧干燥的主體設(shè)備，霧化后的液滴在干燥室內(nèi)與干燥介質(zhì)相互接觸進(jìn)行傳熱傳質(zhì)而達(dá)到干制品的水分要求。n 其內(nèi)部裝有霧化器、熱風(fēng)分配器及出料裝置等，并開(kāi)有進(jìn)、排氣口、出料口及人孔、視孔、燈孔等。n 為了節(jié)能和防止(帶有霧滴和粉末的)熱濕空氣在器壁結(jié)露和出于節(jié)能考慮，噴霧干燥室壁均由雙層結(jié)構(gòu)夾保溫層構(gòu)成，并且內(nèi)層一般為不銹鋼板制成。n 另外，為了盡量避免粉末黏附于器壁，一般干燥室的殼體上還安裝有使黏粉抖落的振動(dòng)裝置。食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮和干燥機(jī)械與設(shè)備1廂式干燥室l又稱臥式干燥室，用于水平方向的壓力噴霧干燥。l廂式干燥室用于食品干燥時(shí)應(yīng)內(nèi)襯不銹鋼板，室底一

49、般采用瓷磚或不銹鋼板。干燥室的室底應(yīng)有良好的保溫層，以免干粉積露回潮。干燥室殼壁也必須用絕熱材料來(lái)保溫。通常廂式干燥室的后段有凈化尾氣用的布袋過(guò)濾器，并將引風(fēng)機(jī)安裝在袋濾器的上方。l由于氣流方向與重力方向垂直，霧滴在干燥室內(nèi)行程較短，接觸時(shí)間也短，且不均一，所以產(chǎn)品的水分含量不均勻；此外，從臥式干燥室底部卸料也較困難，所以新型噴霧干燥設(shè)備幾乎都采用塔式結(jié)構(gòu)。食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮和干燥機(jī)械與設(shè)備2塔式干燥室l常稱為干燥塔，新型噴霧干燥設(shè)備幾乎都用塔式結(jié)構(gòu)。l干燥塔的底部有錐形底、平底和斜底三種，食品工業(yè)中常采用前者。l對(duì)于吸濕性較強(qiáng)且有熱塑性的物料，往往會(huì)造成干粉黏壁成團(tuán)的現(xiàn)象，且不易回收，必須具有塔壁冷卻措施。食品工廠機(jī)械與設(shè)備第八章 濃縮和干燥機(jī)械與設(shè)備l三種常用于塔壁冷卻的方法（1）由塔的圓柱體下部切線方