食品熟化機械與設(shè)備ppt課件(PPT 43頁)

1、第十一章 食品熟化機械與設(shè)備7/21/20221第1頁，共43頁。第一節(jié) 焙烤設(shè)備加熱原理與加熱元件一、物料的傳熱方式 脫水干燥：一些物質(zhì)被加熱后，除溫度升高外，還伴有水分的脫出，這種加熱就是通常所說的脫水干燥。 人們常把物體中水分的移動稱為擴散。物料內(nèi)部水分移動稱為內(nèi)擴散，物料表面水分向外界擴散稱為外擴散。 內(nèi)擴散可分水分熱擴散和濕擴散。 由物料內(nèi)部溫度梯度引起的水分子移動（即水分子從溫度高的向低的方向移動）稱為熱擴散。由物料中水分梯度而引起的水分子移動（水分子從水分含量高的向含量少的方向移動）稱為濕擴散。7/21/20222第2頁，共43頁。熱能的傳遞有三種形式，即傳導、對流、輻射。 傳導

2、是利用傳熱材料中的分子互相碰撞，從而將熱量傳遞的過程； 對流是利用熱量隨物質(zhì)的流動而傳遞能量的，大量熱能消耗在介質(zhì)里； 輻射是不借助介質(zhì)，而以電磁波的形式直接傳播來加熱工件，熱能利用高。 如果物料中溫度梯度與水分梯度方向一致時，熱擴散與濕擴散一致，這將加速干燥。如相反，而且當熱擴散比濕擴散強烈時，物料內(nèi)部水分不但不能向外擴散，反而把水分往內(nèi)部趕。7/21/20223第3頁，共43頁。焙烤食品生產(chǎn)中常用的熱源是電加熱器。電加熱器是一種通過電熱元件把電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿募訜嵫b置，常用的有遠紅外加熱和微波加熱兩大類。在食品焙烤中現(xiàn)多用遠紅外加熱，輻射是主要傳熱方式。紅外線是電磁波，波長范圍0.78-10

3、00m，分近紅外（波長0.78-2.5 m ）、中紅外（波長2.4-20 m ）和遠紅外（波長20-1000 m ）三類。7/21/20224第4頁，共43頁。二、紅外線及其特性 、什么是遠紅外線？ 日光通過三棱鏡可分為紅、橙、黃、綠、青、蘭、紫七色可見光。在紅色光和紫色光兩端還存在著不可見光，即紅外線和紫外線?？梢姽狻⒓t外線和紫外線都是電磁波，它們的區(qū)別只是波長不同而已。在電磁波頻譜上我們可以看到，可見光譜的波段極窄，從0.4-0.75m，而紅外線介于可見光與微波之間，其波長范圍是0.78m至1000m。7/21/20225第5頁，共43頁。 (二)、遠紅外加熱為什么比近紅外加熱為優(yōu)？ 不同

4、物體對紅外線的吸收是不同的，就是同一物體對不同波長紅外線輻射能的吸收也是不同的。 如夏日在陽光下，在鋼軌上走感覺燙腳，而在枕木上就不燙腳。這說明不同物質(zhì)對日光中紅外線的吸收程度不同。由于不同物質(zhì)，它們的原子和分子結(jié)構(gòu)不同，因此，對紅外線的吸收特性也不同。在物體吸收了一定波長紅外線能量后，就產(chǎn)生共振現(xiàn)象，引起分子和原子的共振與轉(zhuǎn)動加劇，增加了運動的能量，而使物體自身發(fā)熱。 水、水蒸氣和玻璃等無機物以及絕大多數(shù)的有機物和高分子物質(zhì)都能吸收紅外線，而且能夠強烈的吸收紅外線。通過實驗可知，物質(zhì)在近紅外區(qū)和遠紅外區(qū)都有吸收紅外峰，而遠紅外區(qū)的峰值帶更寬，能強烈地吸收遠紅外輻射能量，所以都用遠紅外加熱。7

5、/21/20226第6頁，共43頁。三、遠紅外烤爐加熱原理 遠紅外線既具有波的性質(zhì)，也具有粒子的性質(zhì)。 遠紅外加熱屬于電磁波加熱，在熱交換的3種形式中傳導與對流需要靠煤介來傳熱，而輻射則不然，食品及有機物在波長為35m間具有最大的吸收波，當此吸收波與電磁波一致時，促使物質(zhì)分子振動而產(chǎn)生摩擦熱。物質(zhì)在有限溫度下內(nèi)部的原子及分子作不規(guī)則運動，加熱后分子運動加劇與物體所接觸的空氣分子激烈也相互碰撞，其結(jié)果是以與溫度對應的波長的電磁波釋放出來。 7/21/20227第7頁，共43頁。遠紅外輻射元件及涂料遠紅外輻射元件是產(chǎn)生遠紅外線的器具，它可將電能轉(zhuǎn)變?yōu)檫h紅外輻射能，用以加熱、烘烤或干燥食品。一、食品

6、烤爐常用輻射元件的種類及特點 食品烤爐常用的有管狀元件和板狀兩種。 、管狀元件 、金屬氧化鎂管 由管體（碳鋼或不銹鋼），發(fā)熱體（電阻絲）、填充料（氧化鎂粉）超絕緣與傳熱作用和輻射涂層等組成。 氧化鎂管的表面負荷率與表面溫度有關(guān)。表面溫度越高，輻射能量越大。 其特點：管子重量輕，熱效率高，熱容量小，升溫起動快、結(jié)構(gòu)緊湊、濃度好、可直接緊固于爐壁上，安裝及更換方便，使用壽命較長。但氧化鎂導熱系數(shù)低，使元件表面負荷率降低，故不適應于大功率高溫加熱。7/21/20228第8頁，共43頁。7/21/20229第9頁，共43頁。、碳化硅管 是由碳化硅管、發(fā)熱體（電阻絲）和輻射涂層組成，由于碳化硅不導電，故

7、管內(nèi)不需充填絕緣介質(zhì)。 其特點：輻射效率高，使用壽命長，制造工藝簡單、成本低、涂層不易脫落?？箼C械震動性差，熱縮性大，升溫時間長。7/21/202210第10頁，共43頁。、硅碳棒 是以高純度碳化硅（含量98.5），以高溫再結(jié)晶方法制成，有涂層。 其特點：通電自熱，不同電阻絲，單位表面發(fā)熱量大，升溫快，比金屬和碳化硅管具有明顯的節(jié)電效果，其涂層化學性穩(wěn)定，所以烘烤產(chǎn)品質(zhì)量好，但成本高，使用安裝技術(shù)性能較強。、SHQ乳白石英管 是由乳白石英玻璃管和發(fā)熱絲組成，無涂層。 特點：其光譜輻射率高，且穩(wěn)定，不需遠紅外涂層，沒有涂層脫落問題，對食品衛(wèi)生好。價格高，易損壞。7/21/202211第11頁，共

8、43頁。、板狀輻射元件 有以金屬板為基體的和陶瓷復合板等。在食品烤爐中，常用的是碳化硅板狀元件，表面涂遠紅外輻射材料，其穩(wěn)定分布均勻，適應性較大， 制造簡單，成本低，安裝方便，輻射效率高，但抗機械性能差，且熱慣性大，升溫時間長。 7/21/202212第12頁，共43頁。（三）半導體遠紅外輻射器是在紅外加熱技術(shù)迅速發(fā)展的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的一種新型的加熱輻射器，它以高鋁質(zhì)陶瓷材料為基體，中間層為遠紅外涂層。它對有機高分子化合物及含水物質(zhì)的加熱烘烤極為有利。特別適用于300以下的低溫烘烤。因此，它是比較適合餅干烤爐的一種輻射加熱器。7/21/202213第13頁，共43頁。二、遠紅外輻射涂料 、對輻射涂

9、料的要求 應有較高的加熱效率，輻射率高，有良好的熱傳導性，有高的冷熱穩(wěn)定性，有較好的對汽及化學物質(zhì)的穩(wěn)定性。 選擇輻射材料的原則，就是輻射元件的主輻射波長要與被加熱物體的紅外系數(shù)特性相匹配的輻射材料，同時要考慮選用熱膨脹與元件基體大致相同的材料。 、食品烤爐中常用的輻射涂料 目前國內(nèi)常用的有：氧化物，如三氧化鐵（Fe2O3）、二氧化鋯（ZrO2）、二氧化鈦（TiO2）、二氧化錳（MnO2）、三氧化二鉻（Cr2O3）等；碳化物，如碳化硅（SiC）；氮化物、硼化物?？蓡我换蚧旌鲜褂谩?/21/202214第14頁，共43頁。微波加熱設(shè)備1.變壓器 2.整流器 3. 磁控管 4. 波導 5. 電動機

10、 6. 模式攪拌器 7. 爐腔 8. 旋轉(zhuǎn)工作臺7/21/202215第15頁，共43頁。二、烤爐的分類（一）烤爐分類按烤爐熱源分為：煤爐、煤氣爐、燃油爐和電爐等。按結(jié)構(gòu)形式分為：箱式爐和隧道爐。（二）常用烤爐箱式爐隧道爐7/21/202216第16頁，共43頁。7/21/202217第17頁，共43頁。7/21/202218第18頁，共43頁。隧道爐是指爐體很長，烘室為一狹長的隧道，在烘烤過程中食品沿隧道做直線運動的烤爐。分為鋼帶隧道爐、網(wǎng)帶隧道爐、烤盤鏈條隧道爐和手推烤盤隧道爐等幾種。7/21/202219第19頁，共43頁。7/21/202220第20頁，共43頁。第二節(jié) 擠壓蒸煮設(shè)備7

11、/21/202221第21頁，共43頁。擠壓蒸煮設(shè)備的發(fā)展和分類（一）食品擠壓機的發(fā)展7/21/202222第22頁，共43頁。（二）食品擠壓機的分類按螺桿的數(shù)量分：單螺桿擠壓機和雙螺桿擠壓機按加熱形式分：自加熱式擠壓機和外加熱式擠壓機按功能分：通心粉（面條）擠壓機-螺桿轉(zhuǎn)速低，筒體光滑，剪切力?。桓邏撼尚蛿D壓機-主要用來擠壓未膨化谷物的半成品，壓力高，筒體內(nèi)壁開槽，要求溫度不能過高；低剪切蒸煮擠壓機-用來生產(chǎn)寵物食品，軟濕食品，低剪切，高壓縮；膨化型擠壓機-筒體開有防滑槽，剪切力大，擠壓較干物料時，可在模頭處形成高溫、高壓，使淀粉糊化；高剪切蒸煮擠壓機-長徑比大，壓縮比大，筒體長，溫度可控制

12、，適應原料較廣，可生產(chǎn)即食谷物、植物組織蛋白、小吃食品等。7/21/202223第23頁，共43頁。通心粉機通心粉是采用螺桿擠壓型的工作原理生產(chǎn)的一種方便食品，特別是預熱通心粉，只要輔以佐料，用沸水浸泡10min，即可食用，為一種新穎方便面食品。7/21/202224第24頁，共43頁。7/21/202225第25頁，共43頁。食品膨化機又稱食品擠壓蒸煮機，它是將物料在裝有螺桿的機筒內(nèi)，在螺桿產(chǎn)生的壓縮力和剪切力的聯(lián)合作用下，使機械能變?yōu)闊崮芎臀锪系淖冃文?，同時由于機筒外圍設(shè)有預熱器（電加熱或蒸汽加熱），更增加了機筒內(nèi)物料的溫度，溫度高達160-240，又因為物料處于密封狀態(tài)，由此產(chǎn)生的機筒內(nèi)

13、壓力可高達626MPa。在高溫和高壓作用下，食物發(fā)生淀粉糊化和蛋白質(zhì)變性等一系列的理化反應，然后通過出料口瞬時降壓，使物料中的過熱水分急劇汽化噴射出來，物料失水膨脹，體積增大若干倍，產(chǎn)品內(nèi)部組織出現(xiàn)許多小的噴口，象多孔的海綿體，然后被旋轉(zhuǎn)的刀片切割成所需的長度。 食品膨化機7/21/202226第26頁，共43頁。典型的食品膨化機由料箱、螺旋送料器、混合調(diào)理器、螺桿、蒸汽注入孔（或電加熱器），壓模、切刀、齒輪變速箱和電動機等部分組成。 混合調(diào)理器的作用是對物料先進行濕化和預熱。擠壓蒸煮系統(tǒng)的作用是對物料進行輸送、壓縮、混合、剪切、蒸煮和滅菌等作業(yè)。7/21/202227第27頁，共43頁。遠華

14、牌膨化機 食品膨化機7/21/202228第28頁，共43頁。二、擠壓設(shè)備的組成和操作過程食品擠壓設(shè)備除了擠壓機外，還有輔助和控制系統(tǒng)。主機包括四個系統(tǒng)：擠壓系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、模頭系統(tǒng)、加熱冷卻系統(tǒng)7/21/202229第29頁，共43頁。擠壓食品加工的主要過程一般工作過程：1. 將多種原料充分混合后送入預處理機中；2. 原料在預處理機中與霧化的水滴接觸，在雙軸的攪拌作用下，使水量均勻，達到工藝要求后，被定量送入喂料機；3. 物料在喂料機中通過調(diào)節(jié)輸送螺桿轉(zhuǎn)速，把物料均勻不斷地按生產(chǎn)要求定量喂入擠壓機中；4. 進入擠壓機中的物料在轉(zhuǎn)動螺桿的推動下，在擠壓機內(nèi)連續(xù)完成破碎、剪切、壓縮、加熱、熔融、

15、升壓過程，然后通過模頭被擠出；5. 擠出的產(chǎn)品按要求用螺旋切刀切斷；6. 切割后的產(chǎn)品若含水量高，需進一步脫水，進行干燥；7. 干燥后的產(chǎn)品進行調(diào)味處理；8. 包裝。7/21/202230第30頁，共43頁。單螺桿擠壓機的結(jié)構(gòu)擠壓機擠壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單擠壓機螺桿筒體結(jié)構(gòu)7/21/202231第31頁，共43頁。7/21/202232第32頁，共43頁。7/21/202233第33頁，共43頁。多功能單螺桿食品擠壓機7/21/202234第34頁，共43頁。為了適應不同的物料，并考慮到便于制造和維修，常將螺桿加工成幾段，按需要加以拼接，相應地機筒也可以加工成幾段。單螺桿食品膨化機7/21/20223

16、5第35頁，共43頁。雙螺桿擠壓機的主要結(jié)構(gòu)7/21/202236第36頁，共43頁。7/21/202237第37頁，共43頁。7/21/202238第38頁，共43頁。雙螺桿食品膨化機 （1）一般構(gòu)造 雙螺桿食品膨化機是由料斗、機筒、兩根螺桿、預熱器、壓模、傳動裝置等部分組成。其主要工作部件是機筒和一對相互嚙合的螺桿。兩根螺桿的嚙合型式，可以分為非嚙合型、部分嚙合型和全嚙合型。7/21/202239第39頁，共43頁。嚙合型雙螺桿根據(jù)兩根螺桿的旋轉(zhuǎn)方向，可分為同向旋轉(zhuǎn)和反向旋轉(zhuǎn)兩種，見圖6-16。目前大部分雙螺桿食品膨化機采用同向旋轉(zhuǎn)方式。 7/21/202240第40頁，共43頁。雙螺桿食品膨化機的特點