噴霧干燥設(shè)備.ppt

1、第八章 噴霧干燥設(shè)備,第一節(jié) 概述,一、干燥概念,干燥是利用熱能加熱物料，使物料中的水分蒸發(fā)而除去或利用冷凍法使水分結(jié)冰后升華而除去水分的單元操作。,二、干燥的目的,減小食品的體積和重量，方便運(yùn)輸或減少運(yùn)輸費(fèi)用； 可以有效的防止微生物的繁殖； 便于食品貯存和提高使用方便性； 加工出不同風(fēng)味的產(chǎn)品及其它產(chǎn)品的輔料。,三、物料中水分的分類,1、平衡水分與自由水分 在一定干燥條件下，物料中不能除去的那部分水分就是平衡水分，而可以被除去的水分為自由水分，故物料中的總水分 = 平衡水分 + 自由水分。 2、結(jié)合水分與非結(jié)合水分 物料的總水分 = 結(jié)合水分 + 非結(jié)合水分。 借化學(xué)力或物理化學(xué)力與固體物料

2、相結(jié)合的水分稱為結(jié)合水分,四、對(duì)流干燥過(guò)程,對(duì)流干燥過(guò)程的特點(diǎn)：,1、對(duì)流干燥過(guò)程是氣固兩相間進(jìn)行的熱和質(zhì)同時(shí)反向的傳遞過(guò)程。在一般情況下，這種質(zhì)量傳遞屬于單組分單向傳遞。 2、只要?dú)饬髦械乃謮篜w低于濕物料表面所產(chǎn)生的水汽分壓Ps，即P=（Ps-Pw）0，干燥過(guò)程就可以繼續(xù)進(jìn)行下去。顯然，P越大，干燥過(guò)程進(jìn)行得越快，這是干燥過(guò)程得以進(jìn)行的必要條件。 3、作為干燥介質(zhì)的熱空氣，既是載熱體，又是載濕體。 4、濕物料的升溫與水分汽化所需吸收的熱量是由干燥介質(zhì)的溫度降低而提供的，它通過(guò)氣固兩相間的溫差傳遞給濕物料，與此同時(shí)，固體濕物料表面和干燥介質(zhì)中水汽分壓都將變化，因此，熱量傳遞與質(zhì)量傳遞不僅

3、是同時(shí)進(jìn)行的，又是相互制約的。 5、既然對(duì)流干燥過(guò)程是干燥介質(zhì)（一般為熱空氣）與濕物料之間相互作用的結(jié)果，就有必要了解空氣和濕物料在干燥過(guò)程中的有關(guān)性質(zhì)及其對(duì)過(guò)程的影響。,五、恒速干燥階段與降速干燥階段,在恒定干燥條件下，干燥過(guò)程主要包括兩個(gè)階段：恒速干燥階段（通常由于物料的預(yù)熱階段時(shí)間很短）和降速干燥階段。 1、恒速干燥階段 在此階段中物料表面始終被非結(jié)合水分充分濕潤(rùn)，這是由于物料內(nèi)部水分表面的擴(kuò)散速率大于表面水分的汽化速率，在恒速干燥階段有以下特點(diǎn)：,.,1）濕物料表面被非結(jié)合水所濕潤(rùn)，表面水分充分； 2）傳熱推動(dòng)力（溫度差）以及傳質(zhì)推動(dòng)力（飽和蒸汽壓差）的值一定，因此，干燥速率的值也一定

4、； 3）物料表面的溫度近似等于熱空氣的濕球溫度； 4）此間段除去了大部分非結(jié)合水； 5）恒速干燥階段干燥速率只取決于物料表面水分的汽化速率，即取決于物料外部的干燥條件，與物料的性質(zhì)和含水量無(wú)關(guān)，因而恒速干燥階段又稱為表面汽化控制階段。,2、降速干燥階段,1）物料濕含量降至臨界點(diǎn)以后，水分子從物料內(nèi)部向表面的擴(kuò)散速率開(kāi)始低于在物料表面水分的汽化速率，物料表面逐漸出現(xiàn)“干區(qū)”； 2）隨著干燥的進(jìn)行，物料的溫度有所上升； 3）隨著物料內(nèi)部含水量的不斷減少，水分向表面的擴(kuò)散速率也不斷降低，于是，汽化表面逐漸向物料內(nèi)部移動(dòng)，干燥速率也就愈來(lái)愈低。 4）在此階段中，干燥速率的大小取決于物料本身的結(jié)構(gòu)、形態(tài)

5、和尺寸，而與外部的干燥介質(zhì)條件關(guān)系不大，所以降速干燥階段又稱為物料內(nèi)部擴(kuò)散控制階段。 5）此階段除去的水分為剩余的非結(jié)合水分和一部分結(jié)合水分。,六、干燥設(shè)備的新發(fā)展,1、大型的自動(dòng)化的設(shè)備普遍使用； 2、提高熱效率，節(jié)約能源； 3、先進(jìn)的附聚技術(shù)在干燥過(guò)程中的應(yīng)用； 4、奶粉的全自動(dòng)枕式包裝的應(yīng)用。,第二節(jié) 噴霧干燥系統(tǒng)分析,噴霧干燥系統(tǒng)組成,1、空氣過(guò)濾器 2、風(fēng)機(jī) 3、空氣減濕器 4、空氣加熱器 5、熱風(fēng)分布器 6、濃縮乳霧化器 7、干燥室 8、細(xì)粉回收裝置 9、產(chǎn)品輸送設(shè)備,一、空氣過(guò)濾器,組成1、板框2、濾板3、濾層(海綿),空氣中的有害物質(zhì) 二氧化硫、一氧化碳等有害氣體 煤煙、粉塵等

6、塵埃,性能評(píng)價(jià)： 1、捕集效率； 2、壓力損失； 3、集塵容量； 4、操作難易； 5、設(shè)備費(fèi)、運(yùn)輸費(fèi)。,二、空氣減濕器,當(dāng)進(jìn)入干燥塔的空氣中濕含量較大時(shí)，特別是進(jìn)入流化床的空氣含濕量較大時(shí)會(huì)造成奶粉返潮，所以必須除濕。 除濕的原理：將空氣冷卻到零點(diǎn)以下，使其中的水蒸汽凝結(jié)。減濕器實(shí)際上就是一個(gè)熱交換器，在減濕器殼內(nèi)裝有管道，殼腔直接與空氣過(guò)濾器相連，進(jìn)來(lái)的新鮮空氣，與殼腔內(nèi)通入的冷水或冰水的管道進(jìn)行熱交換，使空氣冷卻到零點(diǎn)以下，使所含濕氣冷凝，進(jìn)入的空氣濕度降低，盡量降低返潮現(xiàn)象的發(fā)生。,三、風(fēng)機(jī),引風(fēng)機(jī) 風(fēng)機(jī) 排風(fēng)機(jī),選擇風(fēng)機(jī)考慮因素：,根據(jù)噴霧干燥設(shè)備蒸發(fā)水分的能力來(lái)確定風(fēng)量，進(jìn)風(fēng)機(jī)應(yīng)考慮

7、增加10%20%的風(fēng)量，排風(fēng)機(jī)應(yīng)增加15%30%的風(fēng)量，一般情況下，排風(fēng)機(jī)的風(fēng)量較進(jìn)風(fēng)機(jī)風(fēng)量大20%40%。 排風(fēng)機(jī)的風(fēng)量較進(jìn)風(fēng)機(jī)的風(fēng)量大的原因： 1、計(jì)算進(jìn)風(fēng)機(jī)風(fēng)量時(shí)以新鮮空氣的溫度計(jì)，而排風(fēng)機(jī)是以排風(fēng)溫度計(jì)。溫度升高體積增大，排風(fēng)量增大； 2、排出的廢氣中不僅有進(jìn)入的風(fēng)，而且還有蒸發(fā)的水蒸氣需要排出； 3、另外，還需要保證塔內(nèi)具有一定的負(fù)壓。,四、空氣加熱器,五、干燥塔,噴霧干燥室是熱空氣與被干燥的料液進(jìn)行熱和質(zhì)交換的場(chǎng)所，要求具有足夠的空間，以保證空氣及物料在干燥室內(nèi)停留的時(shí)間，保證制品的含水量達(dá)到生產(chǎn)工藝的要求，又不致受熱過(guò)度或產(chǎn)生粘壁等現(xiàn)象。,例子,立式干燥塔(立式垂直并流型干燥塔)

8、 塔體內(nèi)外壁一般用厚度為23mm的不銹鋼焊成，塔體夾層用保溫材料保溫，塔徑610m，高度為2030m，塔底多為圓錐型，塔體上設(shè)有燈孔、視孔、人孔、振蕩器、排風(fēng)管等。,取粉方法：,流化床(常用) 吸氣式輸送器 刮板式輸送器 螺旋輸送器 氣動(dòng)運(yùn)輸經(jīng)旋風(fēng)分離器送至乳粉貯藏罐,六、細(xì)粉回收裝置,（一）旋風(fēng)分離器,分離的原理,含粉塵的氣體以較高的速度沿切線方向進(jìn)入，在外筒與排氣管件之間形成旋轉(zhuǎn)向下的外旋流，到達(dá)錐底后，以相同的旋轉(zhuǎn)方向折轉(zhuǎn)向上，形成內(nèi)旋流，到上部后通過(guò)中心伸進(jìn)來(lái)的圓筒形排氣管排出，顆粒在旋轉(zhuǎn)的氣體中運(yùn)動(dòng)，受到離心力作用向器壁方向拋出，沿內(nèi)壁下落到排出口排出。 因?yàn)樵谘b置內(nèi)部發(fā)生激烈氣流旋

9、轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，故命名旋風(fēng)分離器，它的器體上部為圓柱體，下部為圓錐形，內(nèi)部還有一圓筒。進(jìn)氣管位于外圓筒上側(cè)，與外圓筒相切，底部有粉塵出口，上部是廢氣排出口。,旋風(fēng)分離器特點(diǎn),1、分離效率高，提高產(chǎn)品得率，減少損耗，減少環(huán)境的污染； 2、分離器內(nèi)壁應(yīng)非常光滑，減少流動(dòng)阻力，粉末不至粘壁； 3、因各地區(qū)各車間氣溫不同，溫度太低時(shí)，旋風(fēng)分離器外壁應(yīng)保溫； 4、盡可能減少旋風(fēng)分離器的個(gè)數(shù)； 5、從結(jié)構(gòu)上看，易于拆裝，清理方便，密閉性好； 6、卸粉裝置簡(jiǎn)單。,影響旋風(fēng)分離器分離效率的因素,1、顆粒的大小 2、氣流的速度 3、設(shè)備的制造精度 4、旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu) 5、旋風(fēng)分離器的密封性,（二）布袋過(guò)濾器,七、流化床

10、,（一）流化床的結(jié)構(gòu),奶粉入口,排風(fēng)口,奶粉出口,流化床板,外壁,熱風(fēng),（二）流化床干燥的特點(diǎn),1、物料與干燥介質(zhì)接觸面大，攪拌激烈，表面更新機(jī)會(huì)多，熱容量大，傳熱效果好，設(shè)備利用率高，可實(shí)現(xiàn)小規(guī)模設(shè)備大生產(chǎn)。 2、干燥速度大，物料在設(shè)備內(nèi)停留時(shí)間短，適宜對(duì)熱敏性物料的干燥。 3、物料在干燥室內(nèi)的停留時(shí)間可由出料口控制，故容易控制制品的含水量。 4、裝置簡(jiǎn)單，設(shè)備造價(jià)低廉。 5、密封性能好，機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)部分不直接接觸物料，對(duì)衛(wèi)生要求較高的食品干燥十分有利。 6、對(duì)干燥物料的顆粒粒度有一定的限制，一般要求顆粒為不小于30m，而又不大于46mm,限制了使用范圍。 7、對(duì)易結(jié)塊物料因容易產(chǎn)生與設(shè)備壁間粘

11、結(jié)而不適用。,八、鼓形閥（旋轉(zhuǎn)閥 ）,特點(diǎn)：,1、能連續(xù)排料和供料，基本上能定量供料，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速能改變供料量，對(duì)于粒狀物料在排料或供料中不易破碎。 2、適用于高溫物料的排料或供料，具有一定的氣密性，適用有壓差的設(shè)備排料。 3）設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)轉(zhuǎn)準(zhǔn)確方便。,九、熱風(fēng)分布器（一）直線運(yùn)動(dòng)分風(fēng)型式（壓力噴霧）,（二）螺旋分風(fēng)型式（離心噴霧）,第三節(jié) 壓力噴霧干燥設(shè)備,一、設(shè)備,空氣過(guò)濾器,風(fēng)機(jī),空氣加熱器,平衡槽,平衡槽,過(guò)濾器,雙聯(lián)過(guò)濾器,高壓泵,高壓泵,空氣過(guò)濾器,風(fēng)機(jī),風(fēng)機(jī),風(fēng)機(jī),空氣加熱器,空氣加熱器,空氣加熱器,空氣冷卻器,流化床,干燥塔,旋風(fēng)分離器,旋風(fēng)分離器,空氣冷卻器,一、主要技術(shù)參數(shù)

12、 蒸發(fā)量 /kgh-1 350 物料處理量 /kgh-1 673713(濃奶45%50%) 蒸汽耗量 /kgh-1 850（包括流化床） 霧化形式 壓力噴霧 工作壓力 /MPa 0.8 進(jìn)風(fēng)溫度 / 160 排風(fēng)溫度 / 8590 干燥塔有效體積 /m3 67 塔內(nèi)負(fù)壓 /Pa 100200,壓力噴霧干燥原理,主要采用高壓泵，以0.720MPa的壓力，將濃縮后的濃溶液通過(guò)噴槍使之克服濃奶的表面能力而霧化成直徑在1020m的霧狀微粒噴入干燥室。由于同熱空氣直接接觸，進(jìn)行熱交換和水分的傳遞，其表面水分迅速蒸發(fā)，在很短的時(shí)間內(nèi)即被干燥成球狀顆粒，沉降于塔底。,結(jié)構(gòu)組成： 立式干燥塔、噴槍、旋風(fēng)分離器

13、、空氣過(guò)濾器、空氣冷卻器、空氣加熱器、熱風(fēng)分配器、進(jìn)風(fēng)機(jī)、排風(fēng)機(jī)、高壓泵、平衡槽、流化床、篩粉器等,噴 槍,噴嘴(導(dǎo)溝槽),影響壓力噴霧液滴大小的因素:霧化狀態(tài)與液滴的大小取決于霧化器的結(jié)構(gòu)、噴霧壓力、濃乳的物理性質(zhì)（濃度、粘度、表面張力等）。1）當(dāng)噴嘴的噴孔不圓或有豁口時(shí)，則霧化不良；2）當(dāng)噴霧壓力增大時(shí)霧滴變小，反之噴霧壓力降低時(shí)霧滴增大；3）當(dāng)噴嘴孔徑和噴霧壓力不變時(shí)，若濃乳濃度降低，則霧滴粒度??；若濃乳濃度大、粘度高，則霧滴粒度大；4）當(dāng)噴嘴孔徑小，導(dǎo)乳溝槽窄而淺，濃乳濃度低，噴霧壓力高時(shí)，噴霧角度大，霧滴粒度??；反之，噴霧角度小，霧滴粒度大。,二、工藝流程,1、進(jìn)料至出粉,濃奶首先進(jìn)

14、入平衡槽，在奶泵的作用下經(jīng)雙聯(lián)過(guò)濾器除去雜質(zhì)后，由高壓泵泵入塔頂內(nèi)部的噴嘴，霧化后與同時(shí)進(jìn)入的熱風(fēng)進(jìn)行充分的熱交換，水分蒸發(fā)。顆粒落入塔底的錐形部分。在振蕩器的作用下將物料送入流化床進(jìn)行二次干燥及冷卻，奶粉經(jīng)篩粉機(jī)篩粉后排出。,2、進(jìn)風(fēng)至排風(fēng),新鮮的空氣經(jīng)空氣過(guò)濾器除去雜質(zhì)后，被進(jìn)風(fēng)機(jī)送入空氣加熱器加熱至160左右，經(jīng)塔頂?shù)臒犸L(fēng)分布器均勻的吹入塔內(nèi)，與壓力霧化形成的霧滴進(jìn)行熱交換，蒸發(fā)出來(lái)的水蒸氣及熱風(fēng)形成廢氣，帶著細(xì)粉的廢氣進(jìn)入旋風(fēng)分離器，細(xì)粉被旋風(fēng)分離器回收，廢氣通過(guò)排風(fēng)機(jī)排出。,3、流化床的進(jìn)風(fēng)至排風(fēng),新鮮空氣經(jīng)空氣過(guò)濾器除去雜質(zhì)后，(1)經(jīng)鼓風(fēng)機(jī)吹入蒸汽加熱器，將空氣加熱后吹入流化床，

15、對(duì)奶粉進(jìn)行二次加熱干燥；(2)經(jīng)鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)入除濕器除濕后冷卻，然后吹入流化床將奶粉冷卻，攜帶細(xì)粉的廢氣由流化床上部的排風(fēng)口經(jīng)旋風(fēng)分離器將細(xì)粉回收后，由排風(fēng)機(jī)排出。,4、細(xì)粉回收,由旋風(fēng)分離器回收的細(xì)粉經(jīng)下部的鼓形閥進(jìn)入細(xì)粉回收管道，排出的細(xì)粉被壓縮機(jī)吹出的經(jīng)過(guò)過(guò)濾的空氣吹入流化床或干燥塔進(jìn)行回收。,第四節(jié) 離心噴霧干燥設(shè)備,一、設(shè)備,典型的尼羅離心噴霧干燥設(shè)備,過(guò)濾器,加熱器,風(fēng)機(jī)(冷),風(fēng)機(jī)(冷),風(fēng)機(jī)(熱),風(fēng)機(jī),振動(dòng)篩,流化床,干燥室,旋風(fēng)分離器,旋風(fēng)分離器,風(fēng)機(jī)(廢氣),鼓風(fēng)機(jī),鼓形閥,細(xì)粉收集器,1 加熱器(間接) 2 干燥室 3 振動(dòng)流化床 4 帶加熱器的風(fēng)機(jī)(用于流化床的空氣) 5

16、 風(fēng)機(jī)(用于流化床的周圍冷卻空氣) 6 風(fēng)機(jī)(用于流化床的脫濕冷卻空氣) 7 振動(dòng)篩,塔體：,內(nèi)外壁全用不銹鋼制造，并經(jīng)拋光處理，符合食品衛(wèi)生要求，外形美觀； 保溫層達(dá)60mm； 在塔的錐部裝有電磁振蕩器，由繼電器控制，每隔一定時(shí)間交換的震動(dòng)幾次，把粘在塔壁上的粉振下并及時(shí)送出。,電動(dòng)機(jī),離心盤(pán),離心盤(pán)(多葉) 16條葉槽 離心盤(pán)直徑210mm，轉(zhuǎn)速15,000r/min，物料處理量500kg/h。 4個(gè)小孔直徑3mm，保證物料均勻進(jìn)入離心盤(pán)。 直溝槽 彎曲溝槽：減少成品中的空氣，減少了氧化的可能，提高了單位容量，有利于包裝,霧化機(jī)理,濃乳在高速旋轉(zhuǎn)的離心盤(pán)上霧化時(shí)，受到兩種力的作用，一種是離

17、心盤(pán)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力，另一種是與周圍空氣摩擦產(chǎn)生的摩擦力。濃乳在排到熱空氣之前被離心力作用加速到很高速度。從離心盤(pán)的邊緣甩出時(shí)呈薄膜狀。與周圍空氣接觸受摩擦力作用力即分散成為微細(xì)的乳滴，達(dá)到霧化的目的。液滴隨轉(zhuǎn)盤(pán)旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的切線速度與離心力作用而產(chǎn)生的徑向速度被甩出，其運(yùn)動(dòng)軌跡是一螺旋形。,離心盤(pán)制作要求：,1、無(wú)振動(dòng)旋轉(zhuǎn)； 2、具有比重力大的離心力（高速旋轉(zhuǎn)）； 3、供液量一定； 4、平滑的葉片平面； 5、均勻濕潤(rùn)的葉片面。,離心噴霧影響液滴大小的因素：,1、轉(zhuǎn)速對(duì)液滴大小的影響 轉(zhuǎn)速增大，液滴變??；反之轉(zhuǎn)速降低，液滴變大； 2、供料量與液滴大小的關(guān)系 在旋轉(zhuǎn)速度一定的情況下，液滴大小與供料

18、量成正比； 3、物料濃度與液滴大小的關(guān)系 物料濃度與液滴大小成正比。,傳動(dòng)系統(tǒng),由一級(jí)皮帶傳動(dòng)和一級(jí)渦輪蝸桿傳動(dòng)組成，從V型皮帶輪到噴霧離心盤(pán)傳動(dòng)比為1:10，使離心盤(pán)的最高轉(zhuǎn)速可達(dá)15,000r/min。,二、工藝流程,1、進(jìn)料至出粉,物料（濃奶）首先進(jìn)入平衡槽，經(jīng)雙聯(lián)過(guò)濾器過(guò)濾，把機(jī)械雜質(zhì)去除掉，由螺桿泵泵入干燥塔頂部的離心噴霧器，在離心盤(pán)的高速旋轉(zhuǎn)下，物料被霧化，與同時(shí)進(jìn)入的熱風(fēng)進(jìn)行充分地?zé)峤粨Q，將水分蒸發(fā)，奶粉落入塔底的錐形部分，在電磁振蕩器的振動(dòng)下，將干粉送到流化床進(jìn)行二次干燥除濕并冷卻，最后經(jīng)篩粉機(jī)篩粉，成品送到儲(chǔ)粉箱，然后包裝。,2、進(jìn)風(fēng)至排風(fēng),空氣經(jīng)空氣過(guò)濾器過(guò)濾后，由進(jìn)風(fēng)機(jī)吹入加熱器內(nèi)進(jìn)行加熱(220左右)，經(jīng)渦殼式熱風(fēng)盤(pán)螺旋地吹入干燥塔內(nèi)，與離心噴霧器噴出的霧狀物料進(jìn)行熱交換。物料蒸發(fā)出來(lái)的水蒸汽、熱交換后的熱風(fēng)和部分細(xì)粉經(jīng)排風(fēng)管道進(jìn)入旋風(fēng)分離器，細(xì)粉被旋風(fēng)分離器回收，分離出來(lái)的廢氣由排風(fēng)機(jī)排出。,3、冷卻沸騰床的進(jìn)風(fēng)到排風(fēng),經(jīng)過(guò)濾器過(guò)濾后的空氣，由進(jìn)風(fēng)機(jī)吹入空氣減濕冷卻器內(nèi)進(jìn)行降溫和除濕，之后，再進(jìn)入冷卻沸騰床，冷卻從干燥塔中輸送來(lái)的干粉，經(jīng)過(guò)熱交換的冷空氣經(jīng)冷卻沸騰床的排風(fēng)口送至旋風(fēng)分離器，將細(xì)粉回收，廢氣則由排風(fēng)機(jī)排出。,4、細(xì)粉回收系統(tǒng),經(jīng)旋風(fēng)分離器回收的細(xì)粉，在