食品冷藏技术原理.ppt

食品冷藏技术原理 经干制的食品，其水分活度降低，有利于经干制的食品，其水分活度降低，有利于在室温条件下长期储藏，以延长食品的市场供给，在室温条件下长期储藏，以延长食品的市场供给，平衡产销高峰；干制食品重量减轻，容积缩小，平衡产销高峰；干制食品重量减轻，容积缩小，容积均低于罐装和冷藏食品；容积缩小和重量减容积均低于罐装和冷藏食品；容积缩小和重量减轻可以显著的节省包装、贮藏和运输费用，并且轻可以显著的节省包装、贮藏和运输费用，并且便于携带，有利于商品流通；干制食品是救急、便于携带，有利于商品流通；干制食品是救急、救灾和战备常用的重要物质。救灾和战备常用的重要物质。干制过程是将能量传递给食品并促使食品物干制过程是将能量传递给食品并促使食品物料中的水分向表面转移并排放到物料周围的外部料中的水分向表面转移并排放到物料周围的外部环境中，完成脱水干制的基本过程。因此热量的环境中，完成脱水干制的基本过程。因此热量的传递和水分的外逸，也就是常说的湿热转移是食传递和水分的外逸，也就是常说的湿热转移是食品干燥基本原理的核心问题。品干燥基本原理的核心问题。2 2二、食品中水分的状态和水分活度二、食品中水分的状态和水分活度 食品物料在干燥脱水前必须进行适当的预处理，如洗涤、修整、切块、热烫，有些物料还需粉碎、磨浆等。处理后的物料形态主要有:块状、片状、条状、颗粒状、浆状等。干制前食品物料的状态可分为两大类：液态、湿固态。液态物料包括：溶液、胶体溶液和非均相的液态物料。固态湿物料是常见的食品物料，它包括晶体、胶体和生物组织体。胶体可分为三类：弹性胶体、脆性胶体和具有胶质毛细孔的物料。3 3（二）食品物料中水分存在的形式 食品物料是水分同固体间架具有不同结合形式食品物料是水分同固体间架具有不同结合形式的体系。通常只简单将食品物料中的水分分为结合的体系。通常只简单将食品物料中的水分分为结合水和非结合水。但食品物料的体系类似于胶体体系，水和非结合水。但食品物料的体系类似于胶体体系，其中的水分处在间架的分子力场中，随水分及间架其中的水分处在间架的分子力场中，随水分及间架距离的增大，它们之间的结合力逐渐减弱。如果按距离的增大，它们之间的结合力逐渐减弱。如果按水分及物料间架的结合形式可将物料。水分及物料间架的结合形式可将物料。（1 1）化学结合水：是经过化学反应，按严格的数化学结合水：是经过化学反应，按严格的数量比例，牢固地同固体间架结合的水，只有化学作量比例，牢固地同固体间架结合的水，只有化学作用或特别强烈的热处理条件下才能将其去除，除去用或特别强烈的热处理条件下才能将其去除，除去它的同时会造成食品物料的物理性质和化学性质的它的同时会造成食品物料的物理性质和化学性质的变化，即品质的改变，这些结合水的含量变化，即品质的改变，这些结合水的含量510%510%，干燥时不能也不需要除去这部分水分。化学结合水干燥时不能也不需要除去这部分水分。化学结合水的含量通常是干制品含水量的极限标准。的含量通常是干制品含水量的极限标准。4 4（2）物理化学结合水）物理化学结合水物理化学结合水物理化学结合水吸附结和水吸附结和水 结构结合水结构结合水 渗透压结合水渗透压结合水 5 5 吸附结合水是指物料胶体微粒内、外表面上因分吸附结合水是指物料胶体微粒内、外表面上因分子吸引力而被吸附的水分。物料结合力最强。第一层子吸引力而被吸附的水分。物料结合力最强。第一层结合最牢固。除去这部分水分除提供水分气化所需的结合最牢固。除去这部分水分除提供水分气化所需的汽化潜热外，还要提供脱吸所需的吸附热。汽化潜热外，还要提供脱吸所需的吸附热。结构结合水是指当胶体溶液凝固成凝胶时，保持结构结合水是指当胶体溶液凝固成凝胶时，保持在胶体内部的一种水，它受到结构的束缚，表现出的在胶体内部的一种水，它受到结构的束缚，表现出的蒸汽压很低。蒸汽压很低。渗透压结合水是指溶液和胶体溶液中，被溶质所渗透压结合水是指溶液和胶体溶液中，被溶质所束缚的水分。束缚的水分。（3 3）机械结合水，是食品湿物料内的毛细管（或孔隙）机械结合水，是食品湿物料内的毛细管（或孔隙）中保留或吸着的水分，以及物料的外表面附着的润湿中保留或吸着的水分，以及物料的外表面附着的润湿水分。水分。干燥时所除去的水分主要是机械结合水和部分物干燥时所除去的水分主要是机械结合水和部分物理化学结合水。首先除去的是机械结合水，然后是部理化学结合水。首先除去的是机械结合水，然后是部分结合力弱的物理化学结合水，最后是结合力强的物分结合力弱的物理化学结合水，最后是结合力强的物理化学结合水。理化学结合水。6 6（二）食品物料湿含量的表示方法（1）湿基湿含量，是以湿物料为基准，是指湿物料中水分占总质量的百分比，即 W=m/m0 x100%干燥时，湿物料的总质量因失去水逐渐减少，计算时不方便。（2）干基湿含量是以不变的干物质为基准，指湿物料水分及干物质的质量之比。即 W/=m/mc x100%上述两种湿含量的换算 W=W/1+W/W/=W/1-W7 7（三）水分活度 水分及物料之间存在着各种各样的结合而成为结合水。水分活度（AW）是指物料表面水分的蒸汽压及相同温度下纯水的饱和蒸汽压之比，即 AWPv/Ps 物料湿含量及水分活度之间的关系不仅及温度有关，而且及食品的种类有关。在一定温度下某食品物料的含水量及水分活度之间的关系曲线称为该食品的吸附等温线。8 8（四）水分活度及食品的保藏性 食品腐败变质通常是由微生物作用和生物化学反应所造成，任何微生物进行正常的生长繁殖及多数生物化学反应都需要以水作为溶剂或介质。利用水是非结合水，称之为有效水，水分活度就是对基质内能够参及化学反应的水分质量。1干燥对微生物的作用 从食品的角度来看，大多数新鲜食品的水分活度都在0.99以上，适合各种微生物的生长。只有当水分活度降到0.75以下时，食品的腐败变质才显著减慢，水分活度降到0.7以下时，物料才能在室温下进行较长时间贮存。食品的干燥不能代替消毒灭菌。9 92干燥对酶的影响 只有水分降到1%以下时才能完全抑制酶活性，通常干燥很难达到这样低的含水分量。食品的干燥代替不了酶钝化，酶钝化，湿热容易，干热难。三、干燥介质的特性三、干燥介质的特性 在食品干燥中，从湿物料中除去水分通常采用热空气为干燥介质，研究干燥过程首先了解湿空气的各种性质以及它们之间的相互关系。1010 干燥过程中热空气既是载热体，又是载湿体。湿空气中的水蒸气量不断发生变化，而绝干空气的量是恒定的。为计算方便，湿空气的各项参数均以单位质量的绝干空气为基数。（一）湿度（湿含量）空气中的水分含量用湿度表示，有两种表示方法，即绝对湿度和相对湿度。1绝对湿度 单位质量绝干空气中所含水蒸气的质量，即 H湿空气中水蒸汽的质量/湿空气中绝干空气的质量=Mvnv/Mg ng=18nv/29ng 常压下湿空气可视为理想气体混合物，由分压定律知，理想气体混合物中各组分的摩尔比等于分压比。1111 H18Pw/29(P-Pw)=0.662Pw/P-Pw（1）式中：PW湿空气中水蒸气的分压（Pa）；P湿空气中的总压。湿空气的湿度及总压及其中的水蒸气分压有关。当总压一定时，则湿度仅由水蒸气分压所决定。2相对湿度 在一定的总压下，湿空气中水蒸气分压及同温度下纯水的饱和蒸汽压之比，称为相对湿度，即1212 Pw/Ps （2）式中，Ps同温度下纯水的饱和蒸气压。相对湿度可以用来衡量湿空气的不饱和程度。1，表示空气已达到饱和状态，不能再接纳任何水分；值愈小，表示该空气偏离饱和程度愈远，可接纳的水分愈多，干燥能力愈大。可见空气的绝对湿度H仅表示水蒸气的含量，而相对湿度才能反映出空气吸收水分的能力，PS可在水蒸气压表中查到，水蒸气分压可根据湿度计或露点仪温度查到。1313 将式（2）代入式（1）得 H=0.622 Ps/P-Ps 空气达到饱和状态时湿度为HS HS=0.622 Ps/P-Ps 在总压一定时，知道湿空气的湿度和温度就可以求出相对湿度。（二）温度 用普通温度计测得的湿空气的实际温度即为干球温度。将湿球温度计置于一定温度和湿度的湿空气流中，达到平衡或稳定时的温度称该空气的湿球温度（W）1414 湿球温度计所指示的温度W，实际上是湿纱布中水分的温度，该温度由湿空气的干球温度及湿度H所决定。若湿空气的干球温度一定，若其湿度愈高，则湿球温度W也愈高，当湿空气达到饱和时，则W=。不饱和空气的湿球温度低于其干球温度，测得空气干、湿球温度后，就可用下式 推导出空气的湿含量 单位时间内，空气传给湿纱布的热量为：=hA(-w)式中：单位时间内，空气传给湿纱布的热量，即传热速率（KW）；h空气及湿纱布之间的对流传热系数KW/m2K。1515 单位时间内，湿纱布表面水分汽化量为：单位时间内，湿纱布表面水分汽化量为：N Nk kH HA A（H HWWH H）式中：式中：NN单位时间内，汽化水分的量（单位时间内，汽化水分的量（/s/s）；）；k kH H以湿度差为推动力的传质系数以湿度差为推动力的传质系数/m/m2 2SS；HH空气湿度空气湿度 水水/绝干空气绝干空气；H HWWw w时空气的饱和湿度。时空气的饱和湿度。当达到热平衡时，空气传给湿纱布的热量等于水分当达到热平衡时，空气传给湿纱布的热量等于水分汽化所需热量，即汽化所需热量，即 =r=rw wN N 式中式中 r rw w水在湿球温度水在湿球温度 WW时的汽化潜热时的汽化潜热KJ/KgKJ/Kg）h(-h(-w w)=r)=rw w k kH H(H(Hw w-H)-H)整理得整理得 H Hw w-H/-H/-w w=h/r=h/rw w k kH H H=H H=Hw w-h/r-h/rw w k kH H(-(-w w)1616 四.食品物料及干燥介质间的平衡关系 （一）物料的水分活度及空气相对湿度之间的关系 根据水分活度定义可知，测定水分活度可利用空气及物料充分接触，达到空气中的水蒸气分压和物料表面水蒸气压平衡，此时的水蒸气分压及纯水饱和蒸汽压之比即为水分活度。将完全干燥的食品置于各种不同相对湿度的试验环境中，经过一定时间食品会吸附空间的水蒸气水分，逐渐达到平衡。这时食品 内所含的水分对应的相对湿度称之为平衡相对湿度。根据水活定义和相对湿度概念可以知道，这时的相对湿度即为水分活度。1717 水分活度及空气的平衡相对湿度是两个不同的概念，分别表明物料及空气达到平衡后双方的各自状态。如果物料及相对湿度数值比它水分活度大的空气相接触，即 AW Pv/Ps Pw/Ps Pv Pw 由于蒸汽压差的作用，则物料从空气中吸水，直至达到平衡、吸湿，反之，去湿。物料及空气中的水分处于一个动态的相互平衡过程。1818（二）平衡水分 由于物料表面的水蒸气分压及介质的水蒸气分压的压差作用，使两相之间 达到动态平衡，此时物料中所含的水分为该介质条件下物料的平衡水分。当空气的相对湿度为零时，任何物料的平衡水分均为0，即只有使物料不断的及相对湿度为0的空气相接触，才有可能获得绝干物料。若物料及一定湿度的空气接触，物料总有一部分水分不能被除去，这部分水分就是平衡水分，它表示在该空气状态下物料能被干燥的程度。1919 被除去的水分包括两部分：一部分是结合水，另一部分为非结合水。所有能被空气介质带走的水分称自由水分。水之结合及否是食品物料自身的性质，及空气状态无关；而平衡水分及自由水分除受物料的性质限制外，还及空气的状态有着极其密切的联系。五、干燥特性曲线 食品物料干燥特性及干燥环境条件有着密切的关系，干燥环境条件可分为恒定干燥和变动干燥。所谓恒定干燥是指物料干燥时过程参数保持稳定。在工业生产上，干燥条件多属于变动干燥条件，但当干燥情况变化不大时，仍可按恒定干燥情况处理，间歇较连续易保持。2020 干燥过程特性可以由干燥曲线、干燥速率曲线及干燥温度曲线表达，而这些曲线的绘制是在恒定的干燥条件下进行的。（一）干燥曲线、干燥温度曲线、干燥速率曲线 在干燥过程中，随着干燥时间的延长，水分被不断汽化，湿物料的质量不断减少。在不同时刻t记录物料的质量，直至物料质量不再变化为止。由物料的瞬时质量计算出物料的瞬时湿含量为：W/=ms-mc/mc x100%2121 根据物料的平均干基湿含量W/及时间的关系绘图，得典型的干燥曲线；根据干燥过程中物料表面温度随时间的变化t关系绘图，得干燥温度曲线。物料的干燥速率是指单位时间内，单位干燥面积汽化水分的质量。u=mq/Adt (1)因为d mq=-mcdw/（1）式可改写成 u=mcdw/Adt2222(二)食品物料干燥过程的分析 恒速干燥、降速干燥 1.恒速干燥阶段 在恒速干燥阶段，食品物料的表面非常湿润，即表面有充足的非结合水，物料表面的状态及湿球温度计中湿纱布表面的状况类似，如此时的干燥条件恒定（空气温度、湿度、u及气固的接触方式一致），物料表面的温度等于该空气的湿球温度w，而当w为定值时，物料上方空气的湿含量HW也为定值 d/dt=A（-w）dN/dt=kH(Hw-H)A2323 如上讨论，干燥是在恒定的空气条件下进行，随空气条件而变得h和kH值均保持恒定不变，即物料水分在恒定温度下进行汽化，汽化的热量全部来自空气。d=rw dN 在整个恒速干燥阶段，水分从湿物料内向其表面传递的速率及水分自物料表面的汽化速率平衡，物料表面始终处在湿润状态。一般来说，此阶段汽化的水分为非结合水，及自由水分汽化状况无异。显然恒速干燥阶段干燥速率的大小取决于物料表面水分的汽化速率，亦即决定于物料外部干燥条件，所以恒速干燥阶段又称为表面汽化控制阶段。2424 2.降速阶段 干燥操作中，当物料的湿含量降至临界湿含量后（wc/），便转入降速干燥。在此干燥阶段，水分自物料内部向表面汽化的速率低于物料表面的水分汽化速率。湿物料表面逐渐变干，汽化表面向物料内部移动，温度也不断上升。随着物料内部湿含量的减少，水分由物料内部向表面传递的速率慢慢下降，干燥速率也就愈来愈低。降速干燥阶段干燥速率的大小主要取决于物料本身的结构、形状和尺寸，而及外部的干燥条件关系不大，所以降速干燥阶段又称物料内部迁移控制阶段。产生降速的原因：2525 1 1实际汽化表面减小，称第一降速阶段。实际汽化表面减小，称第一降速阶段。2 2汽化表面内移，称第二降速阶段。汽化表面内移，称第二降速阶段。3 3平衡蒸汽压下降。平衡蒸汽压下降。4 4物料内部水分扩散受阻。物料内部水分扩散受阻。3.3.临界湿含量临界湿含量 物料在干燥过程中，恒速阶段及降速阶段的转折点物料在干燥过程中，恒速阶段及降速阶段的转折点称临界点，此时物料的湿含量称临界湿含量。称临界点，此时物料的湿含量称临界湿含量。临界湿含量值愈大，便会较早的进入降速干燥阶段，临界湿含量值愈大，便会较早的进入降速干燥阶段，达到物料平衡湿含量所需的干燥时间就愈长。达到物料平衡湿含量所需的干燥时间就愈长。影响临界湿含量的因素：（影响临界湿含量的因素：（1 1）物料本身性质（）物料本身性质（2 2）物料厚度（物料厚度（3 3）料层厚度（）料层厚度（4 4）干燥方法）干燥方法 临界湿含量随物料性质、厚度及干燥条件的不同而临界湿含量随物料性质、厚度及干燥条件的不同而异。异。2626六、干燥过程的传热及传质 食品的干燥过程是热量传递和质量传递同时存在的过程，伴随着传热、传质，物料达到干燥的目的。热量和质量是通过物料内部和外部传递来实现的。（一）物料外部的传热和传质 界面层、速度梯度、方向由物料表面指向介质气流 从出现速度梯度的那一点到表面这段距离，就是界面层厚度。界面层厚度主要取决于被环绕表面的状态，其及气体黏度成正比，及气体流速成反比。温度梯度；湿含量梯度及温梯、速梯方向相反。2727 干燥过程中，界面层的存在造成了热量传递和质量传递的附加阻力，只有减少界面层厚度，才能提高干燥速率。而降低界面层厚度，必须综合考虑界面层温梯、速梯及蒸汽分压梯度的影响，在干燥的不同阶段，根据物料性质和加工要求，适当提高物料温度和介质流速，强化蒸汽压差，这是降低界面层厚度，实现物料外部传热及传质的有效途径。2828（二）物料内部的传热及传质 加热介质将热量传给物料表面物料本身又将热量以传导的形式传向物料中心，随着传递的进行，能力逐渐减弱，即T逐渐降低，形成自中心向外的温梯。湿度梯度愈大，水分移动就愈快。采用何种干燥方式，两种梯度均存在于物料内部，故水分的传递是两种推动力共同作用的结果。另外，物料本身的导湿性也是影响水分内部扩散的一个重要因素。升温，降温，再升温，再降温。工艺措施来调节物料内部的温度梯度及湿度的关系，强化水分的内部扩散。2929（三）干燥过程控制 合理地把处理好物料内、外部的传热及传质的关系即能有效地控制干燥工程的进行。表面汽化及内部扩散速率共同决定于干燥速率。表面汽化速率小于内部扩散速率时，干燥初期。表面汽化速率大于内部扩散速率时。下述措施有利于提高干燥速率：3030 减少料层厚度，缩短水分在内部的扩散距离。使物料堆积疏松，采用空气穿流料层的接触方式以扩大干燥表面积。采用接触加热和微波加热的方法，使深层料温高于表面料温，温度及湿度同向加快内部水分的扩散。表面汽化速率及内部扩散速率近于相等的情况在干燥中极其少见，此状态是恒速干燥力求的目标。3131 第二节第二节 干燥过程中食品物干燥过程中食品物 料的主要变化料的主要变化 物料在干燥过程中，由于温度升高，水分的除去，必然要发生一系列变化，这些变化主要是食品物料内部组织结构的物理变化以及食品物料组成的化学变化。这些变化直接关系到干燥制品的质量和对贮存条件的要求，而且不同的干燥工艺变化程度也有差别。一、物理状态的变化3232（一）干缩 任何脱水过程几乎都造成物料的收缩现象，原因在于水的去除使物料的内压降低。（二）表面硬化 是食品物料表面收缩和封闭的一种特殊现象。主要原因，一是食品干燥过程中，物料内部溶质随水分向表面不断移动，即在表面积累产生结晶硬化现象。二是干燥初期，食品物料及介质间温差和湿度差过大，致使物料表面温度急骤升高，水分蒸发过于强烈，而使物料表面迅速达到绝干状态，形成一层干燥的薄膜，造成物料表面硬化。3333（三）物料内部多孔性的形成 物料内部多孔的产生，是由于物料中的水分在干燥过程中被除去，原来被水分所占据的空间由空气填充成为空穴，干制品组织内就形成一定的孔隙而具有多孔性。加压和真空、常压。（四）热塑性的出现 不少食品具有热塑性，即温度升高时会软化，甚至有流动性，而冷却时变硬，具有玻璃体的性质。橙汁和糖浆。3434二、化学性质的变化（一）蛋白质的变化 通常食品物料较长时间暴露在71以上的空气中，对蛋白质有一定的破坏作用。赖氨酸最不耐热。（二）脂肪的变化 脱水过程中，食品物料的脂肪极易氧化，干燥温度升高，脂肪氧化严重。（三）维生素的变化 脱水过程中，各种维生素的被破坏和损失是非常值得注意的问题，直接关系到脱水食品的营养价值。3535（四）食品色泽的变化 酶促褐变，非酶促褐变（梅拉德反应、焦糖化、单宁及铁）叶绿素、受热变化，类胡萝卜素，花青素等。（五）干燥时食品的风味变化 食品失去挥发性风味成分是脱水干燥时常见的一种现象。如牛乳失去极微量的低级脂肪酸，特别是硫化甲基，虽然它的含量仅亿分之一，但其制品已失去鲜乳风味。即使低温干燥也会导致化学变化，而出现食品变味的问题。例如奶油内的脂肪有内酯形成时就会产生太妃糖那样的风味，而这种产物在乳粉中也经常见到。一般处理牛乳时所用的温度即使不高，蛋白质仍然会分解并有挥发硫放出。3636 第三节食品干燥的方法第三节食品干燥的方法 食品的干燥过程涉及复杂的化学，物理和生物学的变化，对产品品质和卫生标准要求很高，有些干燥制品还要求具有良好的复水性，即制品复水后恢复到接近原先的外观和风味。因此要根据物料的性质（粘附性、分散性、热敏性）和生产工艺要求，并考虑投资费用，操作费用等经济因素，正确合理选用不同的干燥方法和相应得干燥装置。干燥方法可分为间歇式和连续式的。按操作压力不同可分为常压干燥和真空干燥，按工作原理又可分为对流干燥、接触干燥、冷冻干燥和辐射干燥，其中对流干燥在食品工业上应用最多。3737一、对流干燥 又称热风干燥，它是以热空气为干燥介质。对流干燥的条件是物料表面的水汽压强必须大于干燥介质中的水汽分压。两者的压差愈大，干燥进行得愈快，所以干燥介质应及时将汽化的水汽带走，以便保持一定的传质推动力。若压差为零，则无水汽传递，干燥操作也就停止了。（一）自然干燥 炎热和通风是自然干燥最适宜的条件。（二）厢式干燥3838 设备由框架结构组成，四壁及顶，底部都封有绝热材料以防止热量散失。根据传热形式可分为真空厢式干燥和对流厢式干燥。真空多为间歇或辐射加热，适用于干燥热敏性，易氧化物料或在大气压下水分难以蒸发的物料及需要回收溶剂的物料。厢式干燥可分为并流和穿流干燥。1、并流厢式干燥2、穿流厢式干燥。其干燥速率是并流的3-10倍。影响厢式干燥热效率的因素：（1）热风速度：提高热风速度，传热速率加 快，有利于缩短干燥时间，但风速必须小于3939 能把物料带走的速度。0.53 m/s，果蔬22.7 m/s。（2）物料层的厚度和间隔：厚度是传热传质的阻力因素，直接影响干品质量和干燥时间，通过实验确定，一般2050mm；间隔决定了热风流向，影响风速的大小和热风在层间的分配关系，支架间距100150mm，料盘高度为40100mm。（3）风机风量：风机风量是选择风机的依据，也是提供有效供热的保证 qm=3600uA/湿空气的比体积（m3/kg绝干空气）（4）多次空气加热和废气循环再利用。4040414142424343（三）隧道式干燥 厢式只能间歇操作，隧道式可以是连续和半连续。高温低湿空气进入的一端为热端；低温高湿空气离开的一端称冷端；湿物料进入的一端称湿端，而干制品离开的一端称干端。按物流及气流运动方向，隧道式干燥可分为顺流式、逆流式、顺逆流组合式和横流式。1、顺流式隧道干燥44444545 物流及气流方向一致，热端是湿端，冷端是干端。在湿端，湿物料及高温低湿空气相遇，此时物料水分蒸发异常迅速，空气温度也会急剧降低，因此入口处即使使用温度较高的空气，物料也不至于产生过热焦化现象，但此时物料水分汽化过速，物料内部湿度梯度过大，物料外层会出现轻微的收缩现象，进一步干燥时，物料内部容易开裂并形成多孔结构。在干端，干物料及低温高湿空气相处，水分蒸发极其缓慢，干制品的平衡水分也相应增加，即使延长干燥通道，也难以使干制品水分降到10%以下。因此吸湿性较强的食品不宜选用顺流干燥方法。46462、逆流式隧道干燥 物料内部湿梯小，不易产生表面硬化和收缩现象，而中心又能保持湿润状态。这对干燥软质水果，不会 产生干裂流汁。干端的进口温度不易过高，6677，否则停留时间过长，物料容易焦化。平衡水分可低于5%。逆流干燥，湿物料载量不宜过多。因干燥初期，水分蒸发速度比较缓慢，如若低温的湿物料载量过多，就会长期和接近饱和的低温高湿空气相处，就可能出现物料增湿现象而促进细菌迅速生长，造成物料腐败变质，甚至发酵发臭。47474848上述两种隧道式干燥机的共同优缺点是：上述两种隧道式干燥机的共同优缺点是：（1 1）构造简单，容易制做，投资较少，操作方便）构造简单，容易制做，投资较少，操作方便 （2 2）适应性强。可用做多种果蔬、土特产、中草药及经）适应性强。可用做多种果蔬、土特产、中草药及经济作物产品的干燥。济作物产品的干燥。（3 3）生产能力较大。适于大中型生产规模。）生产能力较大。适于大中型生产规模。（4 4）隧道排出的部分废气，可及新鲜空气混合，经加热）隧道排出的部分废气，可及新鲜空气混合，经加热器，重新进入隧道，进行废气再循环，以提高热能的利器，重新进入隧道，进行废气再循环，以提高热能的利用、调节热风湿度，适应物料的干燥要求。用、调节热风湿度，适应物料的干燥要求。（5 5）物料干燥过程中处于静止状态，形状无损伤。物料）物料干燥过程中处于静止状态，形状无损伤。物料及热风接触时间较长，热能利用较好。及热风接触时间较长，热能利用较好。（6 6）热耗大。如胡萝卜干燥热耗，国外约）热耗大。如胡萝卜干燥热耗，国外约 8.36MJ/kg8.36MJ/kg（H H2 2O O），国内约达），国内约达12.54MJ12.54MJkgkg（H H2 2 O O）。）。（7 7）不能按干燥工艺分区控制热风的温度和湿度。）不能按干燥工艺分区控制热风的温度和湿度。(8)(8)结构庞大。如砖混结构的隧道干燥设备的总高约结构庞大。如砖混结构的隧道干燥设备的总高约3m3m，宽，宽2m2m，长数几米到十米。，长数几米到十米。49493、顺逆流组合式隧道干燥 这种方式吸取了顺流式湿端水分蒸发速率高和逆流式后期干燥能力强的两个优点，组成了湿端顺流和干端逆流的两段组合方式。两端长度可以相等，但一般湿端顺流比干端逆流短。传热传质速率稳定，干品质量好，干燥时间短，生产能力提高。505051514、横流式隧道干燥 这种干燥器提供了极为灵活的控制条件，可使食品处于几乎是所要求的任何温度、湿度、速度条件的气流之下。每当料车前进一步，气流方向便转换一次，故制品水分含量更加均匀。但这种设备结构复杂，造价高，维修不便，工业应用受到一定限制。52525353（四）输送带式干燥 输送带式干燥设备除载料系统由输送环带代替有料盘的小车外，其余部分基本上和隧道式干燥设备相同。空气穿过料层和不透钢网带 特点：有较大的物料表面暴露于干燥介质中，物料内部水分移出的路径较短，并且物料及空气紧密接触，所以干燥速率很高。但是被干燥的湿物料必须首先制成分散状态，以便减少阻力，使空气能顺利穿过带子上的料层。5454555556565757多级穿流带式干燥机它用于制作各种脱水蔬菜、葡萄干、麦片、酵母等产品。优缺点是；（1）物料在干燥过程中，不受振动或冲击，不损伤，粉尘飞扬少。（）物料在带间转移时，得到松动和翻转，使物料的蒸发表面积增大，改善通气性和干燥均匀性。（）干燥区的数目较多，每一区的热风流量、流向、温度和湿度均可控制，符合物料干燥工艺的要求。（）结构较复杂，设备费用高。（）设备的进出料口，密封不严，易产生漏气。58585959（五）流化床式干燥 流化床干燥又称沸腾床干燥，它是流态化原理在干燥器中的应用。单层圆筒沸腾床干燥器 至分离器出料热空气分布盘6060 在分布板上加入待干燥的食品颗粒物料，热空气由多孔板的底部送入使其均匀分散，并及物料接触。当气体速度较低时，固体颗粒间的相对位置不发生变化，气体在颗粒层的空隙中通过，干燥原理及厢式干燥器完全类似，此时的颗粒层通常称为固定床。当气流u继续增加后，颗粒开始松动，并在一定区间内变换位置，床体略有膨胀，颗粒仍不能自由运动，床层处于初始或临界流化状态。当流速再增高时，颗粒即悬浮在上升的气流中作随机运动，颗粒及流体之间的摩擦力恰及其净重力相平衡，此时形成的床层称流化床。6161 由固定床转为流化床时的气流速度称为临界流化速度。流速愈大，流化床层愈高；当颗粒床层膨胀到一定高度时，固定床层空隙增大而使流速下降。颗粒又重新落下不致被气流带走。若空气速度进一步提高，大于颗粒的自由沉降速度，颗粒便会从干燥器的顶部吹出，此时的速度称为带出速度。流化床适宜速度应在临界化流速和带出速度之间。适宜处理粉粒状食品物料。料径为30m6mm，静止料层高度为0.050.15m时，适宜操作的气速可取颗粒自由沉降速度为0.40.8倍。颗粒小，气体局部通过多孔板，形成沟流现象，颗粒大需要气速大，动力消耗大。6262 彼此碰撞，表面更新机会多，两相间传热传质得到强化，虽两相间对流传热系数不高，但单位体积干燥器传热面积很大，故干燥强度大。干燥非结合水时，蒸发量6080%，干燥结合水时，蒸发量也可达到3050%。因此流化床干燥特别适宜于处理含水量不高且已处在降速干燥的粉料状物料。粉状物料含水量要求为25%，粒状物料要求低于1015%，否则物料的流动性变差。利用流化床这种类似液体的特性可以设计出气固接触方式不同的流化床，食品工业常用的有单层流化床，多层流化床，卧式多室流化床，喷动流化床，振动流化床等。6363 流化床干燥器结构简单，便于制造，活动部件少，操作维修方便。及气流干燥相比，气速低，阻力小，气固较易分离，物料及设备磨损轻；及厢式和回转圆筒干燥器相比，具有物料停留时间短，干燥速率快的特点。但由于颗粒在床层中高度混合，可能会引起物料的返混合短路，对操作控制要求高。为了保证干燥均匀，又要降低气流压力降。就要根据物料特性选用不同结构的流化床干燥器。1.单层流化床干燥器 颗粒静止高度不能太高，300400mm之间，否则气流压力降增大。床层单一，容易返混短路，会造成部分物料未经完全干燥就离开干燥器，而部分物料又因停留时间长而产生干6464 燥过度现象。因此它适用于较易干燥，对产品要燥过度现象。因此它适用于较易干燥，对产品要求又不太高的物料。主要优点是物料处理量大，求又不太高的物料。主要优点是物料处理量大，生产能力高。生产能力高。65652.多层流化床干燥器 （1）溢流管式流化床干燥器 调节装置：菱形堵头 铰链活门 （2）穿流板式流化床干燥器 筛板孔径应比物料直径大5 10倍，一般孔径为1020mm，开孔率3045，颗粒直径在0.55mm之间，这种干燥器每平方米床层截面可干燥10005000kg/h物料。多层流化床干燥器结构复杂，流体阻力大6666气体出口加料出料床内分离器第一层第二层热空气 多层流化床干燥器 67673.卧式多室流化床 开孔率413，孔径1.52mm，挡板及筛板间距为料层静止高的1/41/2。68684.喷动流化床干燥器。水分含量高的粗颗粒和易粘结的物料，其流动性差。玉米胚芽喷动流化干燥器，底部为圆锥形，上部为圆筒形。热气流以70m/s的高速从锥底进入。操作为间歇式的。69695.振动流化床：分配段1.2m，流化段1.8m，筛选段10m，7080s 新型流化干燥器，它适合于干燥颗粒太大或太小，易粘结不易流化的物料。还可用于有特殊要求的物料，如砂糖干燥要求晶型完整，晶体光亮，颗粒大小均匀等。707071717272（六）气流干燥 是将粉末或颗粒食品物料悬浮在热空气中进行干燥的方法。由于热空气及湿物料直接接触，且接触面积大，强化了传热和传质途径，干燥时间短。气流干燥也属于流态化干燥技术之一，具有以下特点：1、颗粒在气流中高度分散，使气固相间的传热传质的表面积大大增加，再加上有比较高的气速（2040m/s），气体及物料的给热系数高达420840KJm-2h-1c-1，因此干燥时间短。73732、气固相间并流操作，可使用高温干燥介质（湿淀粉干燥可使用400热空气），使高温低湿空气及湿含量大的物料接触。由于物料表面积大，汽化迅速，物料温度为空气的湿球温度，而进入降速阶段，虽然温度会回升，但干燥介质的温度已下降很多，物料在出口的温度也不高，因此整个干燥过程物料温度较低。3、设备结构简单，占地面积小，处理量大，散热面积小。74744、适应性广，对散粒状物料，最大粒径可达10mm；对于块状、膏状及泥状物料，可选用粉碎机及干燥器串连流程，使湿物料同时干燥和粉碎，表面不断更新，有利于干燥的进行。5、气流干燥一般仅适用于物料进行表面蒸发的恒速过程。对物料所含水分应以机械结合水和物理化学结合水为主，可获得最终水分0.30.5的干物料。对于吸附性或细胞质物料，则很难干燥到水分23以下。对于水分在物料内部的迁移以扩散为主的湿物料，则不适用于气流干燥。75756、气流干燥中高速气流使颗粒及颗粒，颗粒及管壁间的碰撞及磨损的机会增多，难以保持良好的结晶型状和结晶光泽。容易粘附于干燥管的物料或粒度过细的物料不适宜采用此干燥方法。气流干燥设备类型很多，按气流管类型分类有：直管脉冲、倒锥形、套管式、环形气流干燥；带粉碎机气流干燥，旋风气流干燥，涡旋气流干燥。7676777778781、单级气流干流机、单级气流干流机 它属于直管式小型生产设备，用于制做淀粉，按含水率为它属于直管式小型生产设备，用于制做淀粉，按含水率为 的成品计，生产率为的成品计，生产率为.5t/h 5t/h；采用蒸汽；采用蒸汽加热的翅片式空气预热器，蒸汽压为加热的翅片式空气预热器，蒸汽压为cmcm2 2；干干燥管燥管 高，管高，管 径，管内风速径，管内风速m/s m/s。79792.两级气流干燥机两级气流干燥机该机是直管中型生产设备。用于制做淀粉，按含水率该机是直管中型生产设备。用于制做淀粉，按含水率 13.513.5的的成品计，生产率为成品计，生产率为 1.21.23.2t/3.2t/。采用二级干燥管可以节约热。采用二级干燥管可以节约热能，降低管的高度。其蒸汽压力、风温、风速、管径等及一级能，降低管的高度。其蒸汽压力、风温、风速、管径等及一级干燥机基本相同。干燥机基本相同。8080气流干燥过程：在湿物料进入干燥器底部瞬间，其上升速度为零，气流及颗粒间的相对速度最大。而后颗粒被上升气流不断加速，二者相对速度随之减少，直至气体及颗粒间的相对速度等于颗粒在气流间的沉降速度时，颗粒不再被加速而维持恒速上升至干燥器出口。颗粒在气流中运动可分为加速和恒速阶段。恒速阶段气固间的相对速度不变，颗粒干燥受气流的绝对影响不大，而且气流干燥一般是粉状物料，沉淀速度很小，加上热空气的涡流和湍动，颗粒的运动速度实际上接近气流速度。此外，该阶段的传热温差小，所以恒速阶段传热速率并不很大。从实验测得，在 8181 加料口以上1m左右的干燥管内，干燥速率最快，此时从气体传给物料的传热量占整个干燥管传热量的1/23/4。其原因不仅是由于干燥管底部气固间的温差较大，更重要的是气固间的相对运动和接触情况有利于传热和传质。此阶段即为加速运动阶段，通常在加料口以上13m内完成。所以要提高气流干燥的效率或降低干燥管的高度，就应尽量发挥干燥管底部加速阶段的作用，增加颗粒及气体间的相对速度，方法：多级串联，采用二级、三级串联。82821、倒锥形气流干燥器 呈倒锥形，上大下小，气流速度由下而上逐渐降低，不同颗粒分别在不同高度上悬浮，互相撞击直至干燥程度达到要求时被气流带出干燥器，颗粒在管内停留时间较长，可降低干燥管高度。2、套管式气流干燥器 干燥器分为内管和外管，物料和气流一起由内管下部进入，颗粒在内管加速运动终了时，由顶部导入内外管的环隙。以较小速度下降排出。节约能量。83833、脉冲式气流干燥器：不进入等速阶段，强化了传热途径。采用直径交替缩小和扩大的脉冲管代替直管。4、旋风气流干燥器5、环形气流干燥器 干燥器设计成环状（或螺旋状），主要目的是延长颗粒在干燥管内的停留时间。（七）喷雾干燥 是采用雾化器将料液分散为雾滴，并用热空气干燥雾滴而完成脱水的干燥过程。料液可以是溶液，乳浊液或悬浮液，也可以是8484 熔融液或膏糊液。干燥产品可根据生产要求制成粉状，颗粒状，空心球或团粒状。干燥流程：料液送到喷雾干燥塔，空气经过滤和加热后作为加热介质进入干燥室内。在干燥塔内空气及雾滴接触，迅速将雾滴中水分带走；物料变成小颗粒下降到干燥室的底部，并从底部排出塔外。热空气则变成湿空气，用鼓风机或风扇从塔内排出。干燥过程包括：料液雾化为雾滴；雾滴及空气接触；雾滴干燥；干燥产品及空气分离。雾化的目的是将料液喷洒成直径为1060m的细滴，以获得较大的汽化面积。8585 因此合理的选择雾化装置是喷雾干燥的关键环节，它不仅直接影响产品品质，而且在相当程度上影响干燥的技术经济指标，对热敏性食品尤其重要。常用的雾化器有三种：气流式、压力式、离心式。气流式喷雾动力消耗大，较少用于大生产。雾滴及空气接触的方式有并流式、逆流式、混流式（1）并流式喷雾干燥器（2）逆流式喷雾干燥器（3）混流式喷雾干燥器86868787 这是工厂的喷雾干燥器。喷雾干燥是比较新型的干燥，目前应用也比这是工厂的喷雾干燥器。喷雾干燥是比较新型的干燥，目前应用也比较广泛。比如奶粉，豆浆晶、各种中药冲剂，都是使用喷雾干燥器，由水较广泛。比如奶粉，豆浆晶、各种中药冲剂，都是使用喷雾干燥器，由水剂制成粉粒状产品的剂制成粉粒状产品的。8888对喷雾干燥机的要求对喷雾干燥机的要求对喷雾干燥机的要求对喷雾干燥机的要求(1(1(1(1）物料在干燥过程中，凡及物料相接触的设备部位，）物料在