第二章食品的脱水加工2食品工艺学

第二章食品的脱水加工2食品工艺学
(1) 逆流隧道式干燥设备
¡ 基本结构
物料与气流的方向相反，湿端即冷端，干端即 热端；系半连续性
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¡ 特点及应用
A. 湿物料先在冷端遇到的是低温高湿空气， 物料因含有高水分，尚能大量蒸发，但蒸发 速率较慢；这样不易出现表面硬化或收缩现 象，而中心又能保持湿润状态，因此物料能 全面均匀收缩，不易发生干裂； 适合于初期干燥速率过快容易干裂的水果如 李、梅等
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四、冷冻干燥
¡ 在高真空度下，如果再将温度降低到食 品的冷冻温度下，则食品中的水变成冰， 在此条件下，冰会直接从固态变成水蒸 汽（升华）而脱水，是一种冷冻温度下 的真空干燥，称冷冻升华干燥。
¡ 利用冰晶升华原理
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1. 冷冻干燥条件
¡ 要使物料中的 水变成冰，同时由冰直接 升华为水蒸汽，则必须要使食品物料的 水溶液温度保持在三相点以下。
¡ 生产品质优良的橙汁晶粉、速溶茶等； ¡ 真空与其他干燥设备结合则可形成多种形式
的真空干燥设备，如真空滚筒干燥， 见书P68
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真空滚筒干燥
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3. 特点 ¡ 可降低干燥温度；
¡ 可使水分降低到2%左右 ¡ 物料呈疏松多孔状，能速溶。 ¡ 可使被干燥物料轻微膨化。
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间歇式真空干燥
设备系统
¡ 蒸汽喷射泵抽 气系统
¡ 制冷冷凝器和 真空泵组合的 抽气系统
¡ 三级蒸汽喷射 泵
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连续式输送带式真空干燥设备
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¡ 为保证干燥室中真空度，有专门设计的密封 性连续进料和出料装置；
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三类雾化器的特点
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（2） 空气加热系统
¡ 蒸汽加热 ¡ 电加热 ¡ 温度150~300℃
食品体系一般在200 ℃左右
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（3） 干燥室
¡ 液滴和热空气接触的地方，可水平也可垂直， 为立式或卧式，
¡ 室长几米到几十米，液滴在雾化器出口处速 度达50m/s, 滞留时间5~100秒，
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（1） 喷雾系统
使液体形成小液滴，产生大量表面积有利于水 的蒸发，常用的喷雾系统主要有三类装置： ¡ 压力喷雾：液体在高压下（700-1000kPa） 下送入喷雾头内以旋转运动方式经喷嘴孔向 外喷成雾状，一般这种液滴颗粒大小约100300μm，其生产能力和液滴大小通过食品流 体的压力来控制。
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D. 逆流干燥，湿物料水分蒸发相对慢，总的 干燥速率低，故湿物料载量不宜过多，即设 备干燥能力将下降； 此外，因为在低温高湿的空气中，若物料易 腐败或菌污染程度过大，会有腐败的可能。 故易腐败的物料不宜采用逆流干燥。
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（2）顺流隧道式干燥设备
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4. 气流干燥设备
基本结构 见图 用气流来输送
物料使粉状或 颗粒食品在热 空气中干燥
关键的系统有 加料器和旋风 分离器
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关键是稳定而均匀加料，加料器结构
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旋风分 离器的工 作原理
将粉末 与空气分 离
¡ 分成两个阶段：第一阶段，区段1，因物料高 湿，热空气自下而上；区段2和第二阶段，物 料减轻，热空气自上而下，以免吹跑物料；
¡ 蔬菜脱水干制时，第一阶段，区段1，空气温 度可93~127 ℃，区段2，71~104 ℃；第二 阶段，54~82 ℃；有利于制成品质优良的产 品；
¡ 占面积大，但投资成本较低；
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¡ 离心喷雾：液体被泵入高速旋转的盘中 （5000-20000rpm），在离心力的作用下经 圆盘周围的孔眼外逸并被分散成雾状液滴， 大小10-500μm。
¡ 气流喷雾：在压力为150~500kPa的压缩空 气经双流体喷头内环孔向外喷射时，将同时 来自喷头中心孔的液态分散成雾状液滴；
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（7）喷雾干燥的发展
¡ 与流化床干燥结合的两阶段干燥法 ¡ 再湿法和直通法
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二、接触干燥
¡ 被干燥物与加热面处于密切接触状态，蒸发 水分的能量来自承载物料的表面以传导方式 进行干燥，又称传导干燥
¡ 间壁传热，而不是加热空气来传热，干燥介 质可为蒸汽、热油
¡ 随着食品水溶液浓度增加，其共晶点或共熔 点温度和它的水蒸气压都相应下降。
¡ 故食品水冻结时要低于0 ℃；一般在-4 ℃以 下；压力要小于600Pa
¡ 基本结构
湿端即热端， 冷端即干端
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¡ 特点与应用 A.湿物料与干热空气相遇，水分蒸发快，湿 球温度下降比较大，可允许使用更高一些的 空气温度如90℃，进一步加速水分蒸发而不 至于焦化； B.干端处则与低温高湿空气相遇，水分蒸发 缓慢，干制品平衡水分相应增加，干制品水 分难以降到10%以下； 因此,吸湿性较强的食品不宜选用顺流干燥方 式。
¡ 采用这种干燥方法时，在许多食品干制时都会出现 恒率干燥阶段和降率干燥阶段。因此，干制过程中 控制好空气的干球温度就可以改善食品品质。
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1. 柜（厢）式干燥设备
¡ 基本结构
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¡ 特点： —间歇型，小批量、设备容量小、易控制， 但操作费用高
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B.干端处食品物料已接近干燥，水分蒸发已 缓慢，但因遇到的是高温低湿空气，干燥仍 可进行但比较缓慢，干制品的平衡水分可相 应降低，最终水分可低于5%； C.干端处物料温度容易上升到与高温热空气 相近的程度。此时，若干物料的停留时间过 长，容易焦化，为了避免焦化，干端处的空 气温度不宜过高，一般不宜超过77℃。
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2020/12/10
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一、空气对流干燥
¡ 空气对流干燥是最常见的食品干燥方法，这类干燥 在常压下进行，食品可分批或连续地干制，而空气 则一般为强制地对流循环。
¡ 流动的热空气不断和食品密切接触并向它提供蒸发 水分所需的热量，有时还要为载料盘或输送带增添 补充加热装置
¡ 纯水三相图见下图
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O点（固液气）三相点：压力610Pa，温度0℃， BO：升华曲线，OA：液化曲线第二章食品的脱水加工2食品工艺学
¡ 对于食品来说，因食品水分中有溶质，是含 有多种溶质的混合溶液，溶液冻结时则成为 低共熔混合物或共晶溶液；当共晶溶液开始 冻结的温度称为共晶点温度，它是溶液完全 冻结固化的最高温度；冻结固化点也是熔化 开始点，所以共晶点温度也称为共熔点温度。
¡ 这类设备的常见例子是滚筒干燥机
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滚筒干燥设备
1. 基本结构 ¡ 金属圆筒在浆料中滚动，物料为薄膜状，受
热蒸发， ¡ 热由里向外
2. 设备类型 (1)单滚筒, 示意图 (2)双滚筒，示意图
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双滚筒 干燥设 备系统 示意图 见P65
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¡ 根据空气和液滴运动方向可分为顺流和逆流， ¡ 干燥时的温度变化
空气约200℃， 产品湿球温度一般在80℃以 下；
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（4） 空气粉末分离系统
¡ 将空气和粉末分离，大粒子粉末由于重力而 将到干燥室底部，细粉末靠旋风分离器来完 成；
¡ 难以分离的细粉要用布过滤器；
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5. 流化床干燥设备
¡ 基本结构 使颗粒食品在干燥床上呈流化状态或缓慢沸 腾状态（与液态相似）。
¡ 适用对象：颗粒或粉粒状食品（固体饮料， 造粒后二段干燥）
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流化床类型
单层流化床干燥器
多层流化床干燥器
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卧式多室流化床干燥器 喷动流化床干燥器
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¡ 振动流化床干燥器
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6. 喷雾干燥设备
¡ 喷雾干燥就是将 液态或浆状食品 喷成雾状液滴， 悬浮在热空气气 流中进行脱水干 燥过程
¡ 设备主要由雾化 系统、空气加热 系统、干燥室、 空气粉末分离系 统、鼓风机等主 要部分组成。
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三、 真空干燥
食品在低气压条件下,热量通常由传导 或辐射向食品传递,进行物料干燥。气压愈 低,水沸点愈低,易蒸发,可降低干燥温度,减 少氧化反应等，适合于不耐高温的食品。 1. 基本结构
干燥箱、真空系统、供热系统、冷凝水 收集装置
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2. 设备类型 ¡ 间歇式真空干燥设备 ¡ 连续式真空干燥（带式输送）设备
4. 适用对象 水果片、颗粒、粉末如麦乳精、速溶茶 等
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思考题
¡ 解释名称：热端、冷端；干端、湿端；顺流、 逆流；
¡ 简述顺流和逆流干燥设备的区别和特点； ¡ 在空气对流干燥方法中有那些设备？每类设
备的适用性？ ¡ 真空干燥设备的组成和特点； ¡ 喷雾干燥设备的组成及特点;
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两种干燥设备干燥曲线的比较
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（3）双阶段干燥设备
¡ 基本结构
顺流干燥：湿端水分蒸发率高 逆流干燥：后期干燥能力强，平衡水份低
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¡ 双阶段干燥：取长补短 —特点：干燥比较均匀，生产能力高，品质 较好 —用途：苹果片、蔬菜（胡萝卜、洋葱、马 铃薯等） —现在还wenku.baidu.com多段式干燥设备，有3，4，5段 等，有广泛的适应性。
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特点
¡ 干燥强度大,悬浮状态,物料最大限度地与热空 气接触（温度121~190 ℃） ;
¡ 干燥时间短, ， 0.5~5秒,并流操作; ¡ 散热面积小,热效高,小设备大生产; ¡ 适用范围广, ¡ 物料(晶体)有磨损,动力消耗大
适用对象： 水分低于35%~40%、不易结块的物料 例如糯米粉、马铃薯颗粒
¡ 操作条件： —空气温度<94℃，空气流速2-4m/s，时间 较长10-20h
¡ 适用对象 —果蔬或价格较高的食品 —或作为中试，摸索物料干制特性，为确定 大规模工业化生产提供依据
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2. 隧道式干燥设备
为了增加干燥的能力，将干燥室加长， 可达十几米到几十米，物料从一头进到另一 头出来，即为隧道式干燥设备
通常根据热空气流动和物料移动的方 向，将隧道式干燥设备分为逆流或顺流隧道 式干燥设备
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• 一些基本名称或概念： 对于热空气 —高温低湿空气进入的一端——热端 —低温高湿空气离开的一端——冷端 对于物料 —湿物料进入的一端——湿端 —干制品离开的一端——干端 对于设备 —热空气气流与物料移动方向相反——逆流 —热空气气流与物料移动方向一致——顺流
3. 特点
¡ 热传递和质量传递很快，接触时间2秒-几分 钟，可实现快速干燥；采用高压蒸汽加热， 可使物料固形物从3-30%增加到90-98%，表 面温度可达100-145℃，热能经济，干燥费用 低；
¡ 因与高温接触，食品带有煮熟或焦糊味
4. 适用对象
浆状、泥状、糊状、膏状、液态，一些受热 影响不大的食品，如麦片、米粉
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3. 输送带式干燥设备
(1)多层输送带 特点： — 物料有翻动
— 物流方向有 顺流和逆流
— 操作连续化、 自动化、生 产能力大；
— 减轻装卸物 料强度
— 增加了高度， 占地少
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（2）双带式干燥
第二章食品的脱水加工2食品工艺学
• 特点
第二章食品的脱水加工2食品工艺学
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（5）喷雾干燥的特点
¡ 蒸发面积大 ¡ 干燥过程液滴的温度低 ¡ 过程简单、操作方便、适合于连续化生产 ¡ 耗能大、热效低
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（6）喷雾干燥的典型产品
¡ 奶粉 ¡ 速溶咖啡和茶粉 ¡ 蛋粉 ¡ 豆奶粉 ¡ 酶制剂 ¡ 酵母提取物 ¡ 干酪粉