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干燥技术和干燥烘干机在食品工业中的应用
发布时间：2013-10-04 08:31 来源：未知
适宜的干燥方法和技术不仅可以减少食品加工、贮存和运输的费用，而且可以减少食品的腐败，保持其风味和色泽。在食品工业中，由于其加工物料的理化指标的特殊性，在针对某一特定食品物料和制定相应的加工工艺时，如何正确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是食品加工业中不可忽视的问题。
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，以期在确定产品的加工工艺和选择干燥烘干机时有一个帮助。
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。根据操作方式可分为间歇式和连续式2种；根据加热方式可分为对流式、传导式与辐射式等，其间又可分为直接加热式和间接加热式；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，使得非干燥专业的技术人员在实际运用中对怎样选择、应用干燥技术与干燥烘干机感到无从下手。如何将这些分类方法与本专业的加工工艺有机结合起来并能对实际工作起到一定的指导作用，使干燥技术能更好地为更多领域服务是一个值得研究的问题。由于干燥烘干机种类很多，干燥技术的应用领域很广，一种使其能涵盖所有的干燥烘干机和应用领域的综合分类是不可能的，本文仅就食品工业应用领域中较成熟的干燥烘干机进行大致的分类。首先根据操作方式，将干燥烘干机分成间歇式和连续式2种干燥烘干机，再根据加工方式、传热原理和干燥室的压力等进一步分类，最后按结构分类。干燥烘干机分类如下。
2、各种干燥烘干机的工作原理及特点
2.1箱式、隧道式干燥烘干机
使用简单，可以是连续式或间歇式的。对间歇式干燥烘干机可以是常压和真空2种。对于箱式干燥烘干机，将待干物料以一定厚度装入物料盘中，然后将盘分别装入干燥箱或将盘装入一个小车中，再将此小车送入干燥箱中。对于连续隧道式干燥烘干机，小车在隧道中缓慢运动，热空气掠过物料，使物料加热，废气通过风扇排除。常用于蔬菜、水果和蜜饯等物料的加工。
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，需加装空气交换系统，否则易造成上下物料干燥不均匀；适应性广，对颗粒料和液体料均能加工；物料不易破损；但物料装卸不便，热效率低，产品复水性差。
2.2带式干燥烘干机都是连续、常压工作，由若干个独立单元段组成，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。输送带常用不锈钢薄板制成，由于物料随带同步移动，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。非常适用于物料的色泽变化或湿含量均匀至关重要的干燥过程。
带式干燥烘干机有一层和多层型式，该机一般适用于玉米、谷物、水果等物料的干燥。如果采用微波加热源，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；物料形状不易受到损坏；结构简单，使用方便；干燥介质的质量、温度、湿度和排气的循环量等可根据工艺的需要实施单元控制；占地面积大，运行时噪声较大，产品复水性差，不适于粘性物料的干燥。
2.3喷雾干燥烘干机
适用于可用泵输送的物料。物料由泵送入雾化器，由雾化器将物料在热的干燥介质中雾化成不连续的小滴。由于物料比表面积大大提高，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，但这仅在几秒钟之内，不会破坏物料的性状，因此适用于热敏物料的干燥。干燥产品可按需要制成粉状、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；操作灵活性大，可满足各种产品的质量指标；工艺简单，易于实现机械化和自动化；对大气的污染小，劳动环境好。但设备庞大；加热介质温度低于150℃时，传热系数低；气固物料的分离要求高，一般需两级除尘；热效率不高。
2.4搅拌盘式干燥烘干机
是一种高效节能的干燥设备。其主要结构是空心加热盘和安装于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，在机器内部呈交错排列，物料由上部喂入后，依靠重力在盘上作由内向外和由外向内的迂回运动，直至排出机外。加热盘的内部通热介质，为了提高热介质在空心盘内的扰流作用、强化传热效率，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；对环境无污染；无振动，低噪声；设备直立安装，占地面积小。
2.5滚筒式干燥烘干机
是一种内加热传导型转动干燥设备，其主要工作部件是一个内部可加热的转鼓。在干燥过程中，热量由鼓内传到鼓外壁，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，在转动一定的弧长后，物料薄膜被干燥到所要求的湿含量后，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，可适用于热敏物料的干燥。
2.6真空冷冻干燥烘干机
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。该机对热敏物料、生物物料及芳香类物料尤为合适。
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；产品脱水彻底，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行费用较高，冷冻干燥时间较长，产品成本较高。
2.7流化床干燥烘干机
其工作原理是使被干燥物料悬浮在加热介质中以尽量增大两相接触面面积，达到强化传质的目的。
特点：干燥时间短，处理量大，适用于热敏性物料的干燥；结构简单，占地面积小，制作方便；适应性广。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
应根据被干燥物料的性状等要求合理选择干燥烘干机。
3.1加工工艺对干燥烘干机的要求
应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：确定加工工艺对干燥工艺的要求型式，即间歇式加工还是连续式加工；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；物料在干燥工序前后的状态；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，现行法律环境因素的限制。
3.2加工工艺对干燥工艺的要求
食品的脱水量和中热湿度及加热时间应根据后续加工所要求获得的理化指标而得到相应的控制，因此在考虑整体加工工艺的同时确定干燥工艺。需注意的问题是：物料的物性，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；干燥特性，包括初始含水率和临界含水率，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，理化成分的保持量，最终含水率，物料形状与尺寸和容积密度；物料在干燥工序前后的品质情况，包括热敏物料、易氧化物料、褐变物料和色泽变化等；产品的损失。
3.3干燥烘干机的选择
为了缩小干燥烘干机的选择范围，根据加工工艺对干燥烘干机和干燥工艺的要求，可从以下3个方面进行干燥烘干机的初选。
①原料和产品形状及要求。大多数的干燥烘干机都可以干燥颗粒物料，只有少数干燥烘干机适合于干燥浆状或薄片状物料，因此当物料形状一经确定，便可以排除一部分干燥烘干机，但在选型时还应考虑原料的多样性或加工后的处理要求。
大部分干燥的原料和产品具有相似形状，当原料和产品形状不同时就特别注意，此时应慎重考虑。另外，产品的特性和要求对选型也有很大的影响。
②操作运行方式。按操作运行方式可将干燥烘干机分成间歇式和连续式。间歇式干燥烘干机以小型为主，工作时劳动强度较大，仅适宜于对低生产率、长滞留时间的物料干燥，否则应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。
③加热方式。对连续式干燥烘干机，当物料所含成分不一样时，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。
热源的选择是一个很复杂的问题，目前所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，另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，因此干燥速率快，但排气的热损失较大，有害气体和灰尘的排放量也较高。如果环境污染绝对禁止时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，否则最好用对流干燥。
④生产能力。干燥烘干机的生产能力对选型有重要的影响。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。接触式干燥烘干机的生产能力不可能太大，水分蒸发率也不能过高，这是因为受到结构的限制，不能保证足够大的传热面积。但滚筒式干燥和水平搅拌式干燥烘干机是个例外，其传热面积较大。
4、结束语
以上干燥烘干机的选择均是对单一干燥技术与机械的分析和选择，对一些特殊物料，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2种或2种以上的干燥技术或2种类型不同的干燥烘干机组合使用以保证产品质量。
干燥烘干机的选择除了以上技术因素外，经济因素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，应以适用，能满足物料工艺技术要求为准则，不可追求无谓的高指标，以免造成投资浪费和加工成本的提高。
