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食品工业中干燥技术与干燥烘干机的选择
发布时间：2013-06-23 08:26 来源：未知
干燥，是一个古老的加工技术。追溯历史，石器时代的人类就有利用太阳光干燥、保存食品的记录，但直到20世纪50年代，人类才研制开发出了能生产高质量食品的干燥加工技术与机械。实践证明，适宜的干燥方法和技术不仅可减少食品加工、贮存和输送的费用，而且可以延长食品的货架期，减少食品的腐败和保持其风味和色泽。
已开发和应用的干燥技术和干燥烘干机械种类很多，适宜加工的物料范围也很广。但在食品工业中，由于其加工物料的理化指标的特殊性，在针对一种特定的食品物料和制定相应的加工工艺时，如何正确地选择干燥工艺与干燥烘干机，使其能满足食品加工工艺要求，保持其特有的物化指标，则是食品加工业加工中不可忽视的问题。
本文结合国内外干燥烘干机的现状，就干燥烘干机的干燥工艺、加热方式、结构等问题对干燥烘干机进行了必要的分类，并对各种干燥烘干机的工作原理和特点作了简述，以期能对食品加工专业的工作者在制定产品的加工工艺和选择干燥烘干机时能有一个帮助，富通新能源生产销售木屑颗�；�、木屑烘干机等生物质燃料成型烘干机机械设备。
1、干燥烘干机的分类
干燥烘干机的分类通常有多种形式，每种干燥烘干机根据操作方式、结构原理、加热方式、物料的运动形式、传热原理、干燥室的压力等都有不同的分类方法。如根据操作方式，可分为间歇和连续两种；按加热方式，可分为对流、传导与辐射等，其间又可分为直接加热与间接加热；而按结构原理，可分为箱式、隧道式、滚筒式、塔式、盘式等。如此多的分类形式，使得在实际的运用当中，尤其是非干燥专业的技术人员，怎样选择、应用干燥技术与干燥烘干机来为特定的加工工艺服务，就感到无从下手。如何将这些分类方法与本专业的加工工艺有机的结合起来，并能在实际工作起到一定的指导作用，使更多的领域能很好的运用干燥技术来为之服务，则是值得研究的问题。
由于干燥烘干机的种类很多，而干燥技术的应用领域也相当广泛，一种综合分类使其能涵盖所有的干燥烘干机和应用领域是不可能的，本文仅在食品工业应用领域，对当前较成熟的干燥烘干机进行大致的分类。
首先根据操作方式，将干燥烘干机分成批式和连续式两种干燥烘干机，再根据加热方式、传热原理和干燥室的压力等进行进一步不同分类，最后按结构分类。具体分类见下图。
2、各种干燥烘干机的简单工作原理及特点
2.1箱式、隧道式干燥烘干机：这种干燥烘干机的使用是非常简单的，可以是连续和批式的。加工时，将要加工的物料以一定的厚度装入物料盘中，物料可以是固体也可是液体，然后将盘分别装入干燥箱中或将盘首先装入一个小车中，在将此车送入干燥箱中。对批式干燥烘干机可以是常压和真空两种。
对隧道式（连续式）干燥烘干机，小车是缓慢地在隧道中运动，通常隧道被分为儿个区，在隧道内热空气掠过物料，使物料加热，废气通过一个或几个风扇排除。连续式一般都是常压干燥烘干机，该类干燥烘干机经常用于蔬菜、水果和蜜钱等物料的加工。
特点：物料不混杂，对箱式干燥烘干机，物料干燥较均匀，维修费用低，产量低；但对隧道式干燥烘干机，当隧道较长时，需加装空气变换系统，否则易造成上下物料的干燥不均匀：适应性广，对颗粒料和液体料均能加工：物料不易破损：但这类干燥烘干机物料装卸不变，热效率低，产品的复水性差。
2.2皮带式干燥烘干机：这类干燥烘干机一般的工作方式都是连续、常压。该机由若干个独立的单元段组成，每个单元段包括循环风机、加热装置和单独或公用的进排气系统。一般带式干燥烘干机有上吹风和下吹风的不同结构。皮带通常用穿孔或不穿孔的不锈钢薄板制成，由于物料随输送带同步移动，干燥介质穿过干燥物料层时，物料中水分汽化的强度大体相同，故物料具有基本相同的干燥时间。这对于物料的色泽变化或湿含量均匀至关重要的干燥过程来说，带式干燥烘干机是非常适合的。
带式干燥烘干机另一优点是可以将微波发生器安装在输送带的上方，而作为单独的加热源，又可以将微波发生器作为对流干燥的辅助热源。
带式干燥烘干机有一层和多层干燥型式。该机一般适用于玉米、谷物、水果等物料的干燥，由于微波加热源的应用，该机还可用于小食品的干燥、烘焙、烧烤等加工。
特点：物料的色泽变化和湿含量指标一致：物料的形状不易受到损坏．更不会产生破碎现象；结构简单，使用方便；由于是单元系统运行，干燥介质的质量、温度、湿度和排气的循环量等干燥因素，可根据工艺的需要，对各单元实施单元控制：但皮带式干燥烘干机的占地面积大，运行时噪声较大，加工后的产品复水性差，不适于粘性物料。
2.3滚筒式干燥烘干机：滚筒式干燥烘干机可制成连续和批式两种型式。一般应用于耐高温物料的干燥，湿物料从一端的上部喂入，经过圆筒的内部时，与通过筒内的热风或加热壁面进行有效的接触而被干燥，干燥后的产品从另一端的下部输出。通常，滚筒式干燥烘干机的体积相对较大，在干燥过程中，物料借助于圆筒的缓慢转动，在重力的作用下，物料从较高的一端向较低的一端移动。筒体内一是内壁装有抄板（或类似的装置），把物料不断的杪起、洒下，使之和热风进行有效的接触，以达到增加干燥速率的目的。二是在简体内的中心部分设有一气体分配器，而简体内无抄板。加热的干燥介质是通过气体分配器，将热风通过多根垂直插入于物料中的小风管，使热风吹入螺旋线移动的物料中，物料与热风充分的接触，达到干燥的目的。
对于连续式来说，物料从一端进，（物料喂入的型式取决于喂入物料的成份），干燥后的物料从另一端出。
对于批式干燥烘干机，物料从水平滚筒的顶部喂入后，关闭喂入口，通上热源，滚筒开始旋转，直到物料完全干时，停止转动，卸下物料。批式干燥烘干机适用于负压操作，可对易氧化和氧化褐变物料进行干燥。
特点：生产能力人，可连续操作：结构简单，操作方便：故障少，维修费用低；适应范围广，对于附着性颗粒物料也能干燥：易清扫，不易产生物料间的污染。但该机设备较大，一次性投资多：由于磨擦和碰撞的作用，加工后的产品破损较大。
2.4喷雾干燥烘干机：该机适用于可用泵输送的液体或半液体状物料。物料由泵送入雾化装置，该装置将物料在加热的气流（空气、氨气、过热蒸汽）中喷成不连续的小滴。由于产生了高的表面面积，因而，蒸发和干燥的速率极快。产品温度最高达到干燥介质的湿球温度，而这仅在几秒钟之内，因此，可适应于热敏物料的干燥。干燥产品根据需要可制成粉状、颗粒状、空心球或团粒状。
特点：物料干燥时间短，物料温度不高；操作上灵活性大，可以满足各种产品的质量指标；工艺流程简单，易于实现机械化于自动化：对大气的污染小，劳动环境好。但该机设备庞大：加热介质低于150℃时，传热系数低：汽固料的分离要求高，一般需两级除尘；热效率不高。
2.5搅拌盘式干燥烘干机：该类干燥烘干机是一种高效节能的干燥设各。其主要结构是空心加热盘和安装其上的起搅拌和排料作用的耙臂及耙叶等部件，空心加热盘是干燥器的主要部件，分大小两种，在机器内部呈交错排列，物料由机器上部的喂入口喂入后，依靠重力，物料在盘上作由内向外和由外向内的迂回运动，即物料由第一层的内园落下后，再从第二层的外缘落下，依次循环，直至排除机外。加热盘的内部通以加热蒸汽、热水或导热油来作为加热介质。故加热盘实际是一个压力容器。为了提高加热介质在空心盘中的扰流作用，强化传热效率，及增加空心盘的刚度，提高承载能力，在其加热盘的内部都焊有折流板或短管。
特点：热效率高，能耗低、干燥时间短；可调控性好。产品干燥均匀，质量好；被干燥物料的破损少：对环境的无污染；无振动，低噪声：设备直立安装。占地面积小。
2.6薄膜转鼓干燥烘干机：薄膜转鼓干燥烘干机是一种内加热传导型转动干燥设备�？捎τ糜诔Ｑ购透貉棺饕怠Ｖ饕ぷ鞑考褪且桓瞿诓靠杉尤鹊淖摹Ｔ诟稍锕讨�，热量由鼓内壁传到鼓外壁，湿物料在转鼓外壁上首先获得以导热方式传递的热量，随之形成一个薄膜来达到脱除水分的目的，在转动到一定的弧长后，物料薄膜被干燥到所要求的湿含量之后，由刮刀将薄膜从转鼓上自动刮下，
特点；操作弹性大、适应性广；干燥的热效率高、速率大；干燥时间短，可适应于热敏物料的干燥。
2.7真空冷冻干燥烘干机：1813年美国人W.H.Wollaston发现水的饱和蒸汽压和水的温度有关，在真空的条件下，水容易汽化，水在汽化的同时将导致温度的降低。真空冷冻干燥烘干机正是利用这一原理，首先将物料冻结到共晶点温度以下，使物料中的水分变成固态的冰，然后在较高的真空条件下，使冰直接升华为水蒸汽，再利用真空系统中的水汽凝结器将水蒸汽冷凝，从而获得干燥制品。对热敏物料、生物物料及芳香类物料该机尤为适合。
特点：物料不易氧化；产品干燥后的形状基本上不发生变化，有较高的速溶性和复水性：干燥产品无表面硬化现象；脱水彻底，易于长期保存；对环境无污染。但真空冷冻干燥烘干机的一次性投资和运转费用高， 冷冻干燥的时间长，产品成本较高。
2.8气流、流化床、喷动床干燥烘干机：这三种干燥烘干机的基本工作原理都是使加热介质（空气、惰性气体、燃气或其它气体）和被干燥的物料直接接触，并使被干燥个物料悬浮于流体中，以求尽量增大两相接触面面积，达到强化传质的目的。不同的是，气流干燥中物料在介质中的滞留时间很短（气流干燥也称为瞬时干燥），喷动床次之，流化床相对时间最长。
特点：干燥时间短、处理量大，适应热敏物料的加工；结构简单，占地面积小，制作方便：气流和流化床干燥烘干机的适应性比喷动床广。由于物料在干燥过程中有一定的碰撞和磨擦，物料表面易受损伤。
3、干燥烘干机的选择
3.1加工n[艺对干燥烘干机的要求
加工工艺对干燥烘干机的要求，主要是针对产品加工工艺的要求来选择干燥烘干机，初步选择的首要因素应该是：
①确定食品加工工艺对干燥工序的要求型式，即为批式加工还是连续式加工：
②产品在加工中所要求的生产率，以及今后发展对生产率的要求：
③物料在干燥工序前后的状态，如液态悬浮液，糊状物：膏状物：挤压成形的薄片物料；颗粒
物料等。
④干燥烘干机的安装，包括空间和可利用的高度，可利用的能量，现行法律环境因素限制。
3.2加工工艺对干燥工艺的要求
在当今食品加工领域中，干燥已从狭义的“脱水”单元操作，转变成整个加工工艺中的中间或最终加工单元，此时的物料脱水量和加热温度及加热时间，应根据后续加工所要求获得的理化指标而需得到相应的控制。因此在考虑整体加工工艺时，确定干燥工艺是至关重要的，这里需注意的问题是：
①物料的特性，包括从干燥烘干机中喂入和输出，以及在干燥烘干机中的特性等：
②干燥特性，包括初始含水率和临界含水率（如果存在的话），允许的最高物料温度和期望的干燥时间；
@干燥产品的特殊要求，包括卫生要求，理化成份的保持量，最终水分含量，物料形状与尺寸和容积密度；
④物料在干燥- -序前后的品质情况，包括热敏物料：易氧化物料；褐变物料（酶促褐变和非酶褐变）；色泽变化等。
⑤产品的损失。
3.3干燥烘干机及干燥烘干机型的选择
3.3.1 干燥烘干机的选择
根据加工工艺对干燥烘干机和干燥工艺的要求。为了缩小干燥烘干机选择范围，应就以下三个方面对干燥烘干机进行初�。�
①原料和产品形状及要求：
人多数的干燥烘干机都可以烘干颗粒物料，但是只有少数干燥烘干机适合于烘干浆状或薄片状物料。因此当物料形状一经确定，便可以排除一部分干燥烘干机。但是选型时还应考虑原料的多样性或加工后的处理要求。一个粘性材料或难处理的物料可以与干粉返混或挤压成块再进行干燥，这种情况选型时也应考虑。
大部分干燥烘干机所干燥的原材料和产品具有相似形状（粒状），当原料是液状或浆状时产品往往也是粒状或粉状。因此原料和产品形状不同时，应特别注意，慎重选型。
产品的特性和要求对选型也有很大的影响。例如，对液体物料，喷雾干燥的产品精细，粉状，通常有较好的流动性．而转鼓式干燥烘干机的产品密度高，片状，流动性差，但有较高的可溶性。而对产品要求保存香味或某种微量成分，则只有选用真空冷冻干燥烘干机了。对高热敏物料和芳香类物料，真空干燥直至真空冷冻干燥应是首先的方案。而对一般性热敏物料，则有相对有较多的加工方法，对液体物料可采用喷雾干燥、薄膜转鼓干燥和流化床及喷动床干燥。这里需注意的问题是，热敏物料在加工过程中，温度只是一个影响因素，但不是主要因素，主要因素是物料在干燥过程中的加热时间、物料的含水率及物料的最终温度。
对固体与半固体物料可适宜的干燥烘干机种类很多，但要慎重的选择。对裸露时间长而不易氧化的物料，可选择滚筒干燥烘干机、隧道干燥烘干机和带式干燥烘干机，对裸露时间要求短的物料，可选择气流、流化床或喷动床干燥烘干机。
②操作运行方式：
按操作运行方式可将干燥烘干机分成批式或连续式。批式干燥烘干机以小型为主，工作时劳动强度较大，因为每烘一批都要装料卸料。因此小生产率、长的滞留时间比较适宜。反之则应当选用连续流动式干燥烘干机，某些情况下可选用半连续式干燥烘干机．一般言之，生产率在1000kg/h以上时不选用批式干燥烘干机，生产率低于5 0kg/h时很少使用连续式干燥烘干机。
③加热方式：对连续式干燥烘干机，当物料所含成份不一样时，由于不同物料有不同的操作工艺条件，在干燥烘干机选择时因注意防止气味间的交叉污染。
热源选择是一个很复杂的问题。目前物料干燥用的主要加热方式是对流和接触加热，辐射和介电也有所采用，此外还有组合加热方式。
对流干燥烘干机一般采用高风量，传热速率较高，因而干燥速度快，但是排气的热损失较大，此外有害气体和灰尘排放量较高。如果环境污染绝对禁止时则应采用接触式干燥方法．如果对物料温度有严格要求，最好采用真空式传导干燥。相反，如果要求高温快速则最好用对流干燥，也可以用燃烧炉的废气作为干燥介质。
干燥烘干机的生产能力对选型有重要影响。大多数对流干燥烘干机均可以处理大量的固体物料，而且结构紧凑，占地面积小。相反，接触式干燥烘干机的生产能力不可过大，水分蒸发率也不能过高，这是因为它受到结构限制，不能保证足够大的传热面积。当然管束式滚筒干燥和水平搅拌式干燥烘干机是个例外，它们的传热面积还是比较大的。
其它加热方式有其特殊性，可用于特殊干燥方式。高温或低温辐射加热经常结台对流加热进行干燥，这种方式可以强化内部传递过程，加速干燥过程，但是能耗偏大，成本较高。
以上干燥烘干机的选择，均是对单一千燥技术与机械的分析和选择．对一些特殊的物料，物料在干燥过程中有时干燥速率或物料流动特性会发生较大的变化，在加工中，可根据不同的工艺情况，选择两种或两种以上的干燥技术或两种类型不同的干燥烘干机组合使用来保证产品质量。例如流化床与气流干燥组合使用，或者在临界水分以上采用一种干燥工艺而临界水分以下（降水段）采用另一种干工艺，也可以在同一干燥烘干机内采用多级干燥，各级采用不同的风温和风速以适应物料特性的变化。
干燥烘干机的选择除了以上的技术因素外，经济因素在社会主义市场经济运行机制下，也是一个不可忽视的重要因素。因此，在选择干燥技术和干燥烘干机时，因以适用，满足物料工艺技术要求为判别准则，切不可追求无味的高指标，造成投资浪费和加工成本的提高。
