1、第一部分 换热器第二部分 干燥机械与设备 引 言 各种换热设备及其换热形式第一节 热交换器第二节 其它加热机械设备食品加工过程中，物料进行加热或冷却处理(即热交换)是一项普遍而重要的单元操作。物料涉及从原料到包装半成品。物料的三种传热方式：对流对流、传导传导和辐射辐射。食品物料状态有液体、固体两大类。对它们加热或冷却操作可在通用或专用热交换设备进行，例如，对于液体物料可用各种间接或直接式热交换器，对于未包装固体物料，一般可采用专用热处理设备，如挤压机、油炸机、热烫机等。引 言 各种换热设备及其换热形式第一节 热交换器第二节 其它加热机械设备 引 言 各种换热设备及其换热形式第一节 热交换器第二
2、节 其它加热机械设备热交换器主要指的是用于对流体食品或流体加工介质进行加热或冷却处理的设备。两大类型：间壁式热交换器、直接式(混合式)热交换器。间壁式热交换器间壁式热交换器的特点是换热介质和换热物料被金属材料隔开，两者不相混合，通过间壁进行热量的交换。这种加热方式符合食品卫生要求，在食品工业中应用最为广泛。间壁式热交换器按其传热面的形状和结构可分为管壁传热和板壁传热两种形式。（一）管式热交换器 （二）板式热交换器 管式热交换器的结构特征是其传热面由金属管构成。这类热交换器的主要形式有盘管式、套管式、列管式和翅片管式等。1盘管式热交换器 2套管式热交换器 3列管式热交换器也称蛇管式热交换器。应用
3、广泛，例如：冷库中的冷排管和盘管式冷凝器；某些大型搅拌反应罐内的盘管式热交换器；乳品工业用这种形式的热交换器作奶油、炼乳等高黏度制品的加热或冷却用；盘管式换热用作超高温灭菌器的加热器。(1)沉浸式盘管热交换器 (2)喷淋式蛇管热交换器 这种热交换器盘管浸没在装有流体的容器中，管内和容器内的两种流体通过盘管进行热交换。形状：排管状、螺旋形(称为盘香管)。也可根据容器特点将做成其它形状的盘管。特点：这种热交换器管外空间较大，因而管外流体流速较小，表面传热系数不高，热交换器传热效率低，是较古老的一种设备。优点：结构简单，制造维修方便，造价低，能承受较高压强。由于管外为大量流体，故对操作条件的改变并不
4、敏感。也称蛇管式热交换器。应用广泛，例如：冷库中的冷排管和盘管式冷凝器；某些大型搅拌反应罐内的盘管式热交换器；乳品工业用这种形式的热交换器作奶油、炼乳等高黏度制品的加热或冷却用；盘管式换热用作超高温灭菌器的加热器。(1)沉浸式盘管热交换器 (2)喷淋式蛇管热交换器 特点：特点：与沉浸式相比，喷淋式盘管换热器的管外表面传热系数有所提高，因此所需传热面积、材料消耗和制造成本都较低。同时，冷却水消耗量只有沉浸式的一半。但这种设备占地面积大，操作时管外有水汽发生，对环境不利，故常安装在室外；另外，管子氧化快、寿命短，喷淋的液体量有变化时，温度响应极为敏感。管式热交换器的结构特征是其传热面由金属管构成。
5、这类热交换器的主要形式有盘管式、套管式、列管式和翅片管式等。1盘管式热交换器 2套管式热交换器 3列管式热交换器2 套管式热交换器有普通套管式普通套管式和新型套管式新型套管式两种型式。换热原理上两者无本质区别，但材料和结构方式，后者作了较大改进，因而目前已经广泛用于黏稠流体的加热。广泛用于黏稠流体的加热。(1)普通套管式热交换器 (2)新型套管式热交换器(1)普通套管式热交换器操作时，一种流体在内管流动，另一流体在套管环隙内流动。利用蒸汽加热内管中的液体时，液体从下方进入套管的内管，顺序流过各段套管而由上方流出。蒸汽则由上方套管进入环隙中，冷凝水由最下面的套管排出。套管式热交换器每程的有效长度
6、不能太长，否则管子易向下弯曲从而引起环隙中的流体分布不均。通常采用的长度为4 46m6m。特点特 点优点：结构简单，能耐高压，可保证逆流操作，排数和程数可任意添加或拆除，伸缩性很大。它特别适用于载热体用量小或物料有腐蚀性时的换热。缺点：管子接头多，易泄漏，单位体积所具有的换热面积小，且单位传热面的金属材料消耗量是各种热交换器中最大的，可达150kg/m2，而列管式热交换器只有30kg/m2。适合于需要传热面不大的情况。2 套管式热交换器有普通套管式普通套管式和新型套管式新型套管式两种型式。换热原理上两者无本质区别，但材料和结构方式，后者作了较大改进，因而目前已经广泛用于黏稠流体的加热。广泛用于
7、黏稠流体的加热。(1)普通套管式热交换器 (2)新型套管式热交换器(2)新型套管式热交换器 双管同心套管式 多管列管式 多管同心套管式 组合形式双管同心套管式 由一根被夹套包围的内管构成，为完全焊接结构，无需密封件，耐高压，操作温度范围广，入口与产品管道一致，产品易于流动，适于处理含有大颗粒的液态产品。(2)新型套管式热交换器 双管同心套管式 多管列管式 多管同心套管式 组合形式多管列管式 外壳管内部设置有数根加热管构成的管组，每一管组的加热管数量及直径可以变化。为避免热应力，管组在外壳管内浮动安装，通过双密封结构消除了污染的危险，并便于拆卸维修。这种结构的热交换器有较大的单位体积换热面积。(
8、2)新型套管式热交换器 双管同心套管式 多管列管式 多管同心套管式 组合形式多管同心套管式 它由数根直径不等的管同心配置组成，形成相应数量环形管状通道，产品及介质被包围在具有高热效的紧凑空间内，两者均呈薄层流动，传热系数大。整体有直管和螺旋盘管两种结构。由于采用无缝不锈钢管制造，因而可以承受较高的压力。(2)新型套管式热交换器 双管同心套管式 多管列管式 多管同心套管式 组合形式组合形式 以上三种结构形式的热交换器单元均可以根据需要组合成如图新型套管式热交换器组合体 管式热交换器的结构特征是其传热面由金属管构成。这类热交换器的主要形式有盘管式、套管式、列管式和翅片管式等。1盘管式热交换器 2套
9、管式热交换器 3列管式热交换器3列管式热交换器 也称壳管式热交换器。基本结构 特点与应用特点与应用目前使用最广的热交换器。优点优点：易于制造，生产成本低，适应性强，可以选用的材料较广，维修、清洗都较方便，特别是对高压流体更为适用。在食品工业中常用作预热器、加热器和冷却器，在冷冻系统中可以用作冷凝器和蒸发器。用蒸汽加热时，蒸汽在管外流动。在考虑食品的卫生要求时，与食品物料直接接触的部分应采用不锈钢作材料。缺点缺点：结合面较多，易造成泄漏。间壁式热交换器间壁式热交换器的特点是换热介质和换热物料被金属材料隔开，两者不相混合，通过间壁进行热量的交换。这种加热方式符合食品卫生要求，在食品工业中应用最为广
10、泛。间壁式热交换器按其传热面的形状和结构可分为管壁传热和板壁传热两种形式。（一）管式热交换器 （二）板式热交换器（二）板式热交换器（二）板式热交换器 板式热交换器的特征是采用板壁作为换热壁，常见的有板式、螺旋板式、旋转刮板式以及夹套式热交换器等。1 1板式热交换器板式热交换器 2 2旋转刮板式热交换器旋转刮板式热交换器1板式热交换器(1)结构(2)传热板(3)传热板在段内的流程(4)板式热交换器的特点(5)板式换热器规格型号表达方法(1)结构 主要由许多平行排列带密封圈的传热板、分界板、机架、导杆、压紧板、螺杆及接管等组成。悬挂于导杆上的传热板，夹在前支架板与压紧板之间，由螺杆压紧。隔断板供热
11、交换器分段用。进出热交换器的接管可同时设在前支架板或设在压紧板上，或分别设在此二板上，但隔断板一定设有进出流体的侧面接管。1板式热交换器(1)结构(2)传热板(3)传热板在段内的流程(4)板式热交换器的特点(5)板式换热器规格型号表达方法(2)传热板 冲压而成的矩形不锈钢薄板，壁厚0.50.52mm 2mm 长宽比在（3 34 4）:1:1，每板四角开4个圆孔。每块板一侧沿四周及圆孔嵌有耐高温密封圈。有流体入口、分布区、传热区、收集区和流体出口。每块板一侧通过密封圈结构安排成同时只有两孔与传热区相通。板的上下两端中部开有相同的导轨槽口，因此根据需要可将传热板颠倒安排。板间距取决于密封圈的厚度、
12、传热区波纹形式和加工精度，一般在3 8mm之间。压压板板中间接管中间接管支支架架换热片换热片密封圈密封圈冷冷热热流流体体进进出出管管1板式热交换器(1)结构(2)传热板(3)传热板在段内的流程(4)板式热交换器的特点(5)板式换热器规格型号表达方法(3)传热板在段内的流程 不同流程可调整传热效果、换热时间 不同流程组合形式流程组合表达式流程组合表达式 式中：n1、n2热流体的程数 m1、m2 冷流体的程数 a1、a2 热流体每程的流道数 b1、b2 冷流体每程的流道数 原则上分子为热流体，分母未冷流体1板式热交换器(1)结构(2)传热板(3)传热板在段内的流程(4)板式热交换器的特点(5)板式
13、换热器规格型号表达方法(4)板式热交换器的特点 主要优点：传热效率高；结构紧凑；操作灵活；适用于热敏物料；卫生条件可靠。主要缺点：密封周边长，需要较多的密封垫圈，且垫圈需要经常检修清洗，所以易于损坏。另外，板式热交换器不耐高压，且流体流动的阻力损失较大。由于板间空隙小，故不适用于含颗粒物料及高黏度物料的换热。1板式热交换器(1)结构(2)传热板(3)传热板在段内的流程(4)板式热交换器的特点(5)板式换热器规格型号表达方法(5)板式换热器规格型号表达方法B板式换热器代号板式换热器代号波纹代号波纹代号组合形式组合形式总换热面积总换热面积设计压力设计压力Pa105设计温度设计温度 0C单片公称换热
14、面积单片公称换热面积X斜波纹斜波纹 R人字波纹人字波纹 P平直波纹平直波纹 J锯齿形波纹锯齿形波纹（二）板式热交换器（二）板式热交换器 板式热交换器的特征是采用板壁作为换热壁，常见的有板式、螺旋板式、旋转刮板式以及夹套式热交换器等。1 1板式热交换器板式热交换器 2 2旋转刮板式热交换器旋转刮板式热交换器2旋转刮板式热交换器这种热交换器靠近传热面处有刮板连续不断地刮扫运动，使料液成薄膜状流动。这种热交换器因此也称为刮板薄膜式热交换器，或称为刮面式热交换器。旋转刮板式热交换器的结构主要由内面磨光夹套换热圆筒、刮板转子、密封机构和驱动装置等组成。热交换器主要指的是用于对流体食品或流体加工介质进行加
15、热或冷却处理的设备。两大类型：间壁式热交换器、直接式(混合式)热交换器。二、直接式热交换器也称为混合式热交换器，其特点是冷、热流体直接混合进行换热，从而在热交换的同时，还发生物质交换。直接式与间接式相比，省去了传热间壁，因而结构简单、传热效率高、操作成本低。但采用这种设备只限于允许两种流体混合的场合。常见直接式热交换器有直接式蒸汽加热器和混合式蒸汽冷凝器。（一）蒸汽直接式加热器 （二）混合式蒸汽冷凝器（一）直接式蒸汽加热器是蒸汽直接与液体产品混合的热交换器。两种形式：蒸汽喷射式蒸汽喷射式和蒸汽注入式蒸汽注入式。目前仅限用于质地均匀和黏度较低的产品。直接式蒸汽加热器特点蒸汽喷射式加热器 蒸汽喷射
16、加热器是通过喷射室将蒸汽喷射入产品的加热器，蒸汽可以通过两种形式喷射入流体管道中，或者通过许多小孔，或者通过环状的蒸汽帘。（一）直接式蒸汽加热器是蒸汽直接与液体产品混合的热交换器。两种形式：蒸汽喷射式蒸汽喷射式和蒸汽注入式蒸汽注入式。目前仅限用于质地均匀和黏度较低的产品。直接式蒸汽加热器特点蒸汽注入式加热器 蒸汽注入式加热器是在充满蒸汽的室内注入产品的加热器，如料液以液滴或液膜的方式进入充满高压蒸汽的容器中，加热后的液体从底部排出。（一）直接式蒸汽加热器是蒸汽直接与液体产品混合的热交换器。两种形式：蒸汽喷射式蒸汽喷射式和蒸汽注入式蒸汽注入式。目前仅限用于质地均匀和黏度较低的产品。直接式蒸汽加热
17、器特点直接式蒸汽加热器特点优点：加热非常迅速，产品感官质量的变化很小，而且大大地降低了（间接加热通常遇到的）结垢和产品灼伤问题。缺点：产品因蒸汽冷凝水的加入而体积增大，从而在保温管中的流速会受影响。因此，这种流速的改变在制定杀菌工艺规程时必须加以考虑。二、直接式热交换器也称为混合式热交换器，其特点是冷、热流体直接混合进行换热，从而在热交换的同时，还发生物质交换。直接式与间接式相比，省去了传热间壁，因而结构简单、传热效率高、操作成本低。但采用这种设备只限于允许两种流体混合的场合。常见直接式热交换器有直接式蒸汽加热器和混合式蒸汽冷凝器。（一）蒸汽直接式加热器 （二）混合式蒸汽冷凝器（二）混合式蒸汽
18、冷凝器 真空浓缩系统中产生的二次蒸汽一般都采用混合式冷凝器进行冷凝。它真空浓缩系统中产生的二次蒸汽一般都采用混合式冷凝器进行冷凝。它们都是在负压状态下利用冷却水直接与二次蒸汽混合，使二次蒸汽冷凝们都是在负压状态下利用冷却水直接与二次蒸汽混合，使二次蒸汽冷凝成水。由于是负压状态，因此混合式冷凝器必须自身能产生真空，否则成水。由于是负压状态，因此混合式冷凝器必须自身能产生真空，否则需要与真空系统相连接。需要与真空系统相连接。常见的混合式蒸汽冷凝器 1填料式冷凝器 2孔板式冷凝器 3低位和高位冷凝器常见混合式冷凝器喷射式冷凝器即所谓的水力喷射泵它既有冷凝二次蒸汽的作用，也有抽吸不凝气体的能力，即产生
19、真空的能力。填料式和孔板式冷凝器只对二次蒸汽进行冷凝，因此需要与真空系统相配合。（二）混合式蒸汽冷凝器 真空浓缩系统中产生的二次蒸汽一般都采用混合式冷凝器进行冷凝。它真空浓缩系统中产生的二次蒸汽一般都采用混合式冷凝器进行冷凝。它们都是在负压状态下利用冷却水直接与二次蒸汽混合，使二次蒸汽冷凝们都是在负压状态下利用冷却水直接与二次蒸汽混合，使二次蒸汽冷凝成水。由于是负压状态，因此混合式冷凝器必须自身能产生真空，否则成水。由于是负压状态，因此混合式冷凝器必须自身能产生真空，否则需要与真空系统相连接。需要与真空系统相连接。常见的混合式蒸汽冷凝器 1填料式冷凝器 2孔板式冷凝器 3低位和高位冷凝器1填料
20、式冷凝器冷却水从上部喷淋而下与上升的蒸汽在填料层内接触。填料层由许多空心圆环形的填料环或其它填料充填而成，组成两种流体的接触面。混合冷凝后的冷凝水由底部引出，不凝结气体则由顶部排出。（二）混合式蒸汽冷凝器 真空浓缩系统中产生的二次蒸汽一般都采用混合式冷凝器进行冷凝。它真空浓缩系统中产生的二次蒸汽一般都采用混合式冷凝器进行冷凝。它们都是在负压状态下利用冷却水直接与二次蒸汽混合，使二次蒸汽冷凝们都是在负压状态下利用冷却水直接与二次蒸汽混合，使二次蒸汽冷凝成水。由于是负压状态，因此混合式冷凝器必须自身能产生真空，否则成水。由于是负压状态，因此混合式冷凝器必须自身能产生真空，否则需要与真空系统相连接。
21、需要与真空系统相连接。常见的混合式蒸汽冷凝器 1填料式冷凝器 2孔板式冷凝器 3低位和高位冷凝器2孔板式冷凝器它装有若干块多孔淋水板。淋水板的形式有交替安置的弓形式和圆盘-圆环式两种。冷却水自上而下顺次从通小孔流经各层淋水板，部分水也经淋水板边缘泛流而下。蒸汽则自下方引入，以逆流方式与冷水接触而被冷凝。少量不凝结气体和水气混合物自上方排出，换热后的冷却水从下方尾管排出。（二）混合式蒸汽冷凝器 真空浓缩系统中产生的二次蒸汽一般都采用混合式冷凝器进行冷凝。它真空浓缩系统中产生的二次蒸汽一般都采用混合式冷凝器进行冷凝。它们都是在负压状态下利用冷却水直接与二次蒸汽混合，使二次蒸汽冷凝们都是在负压状态下
22、利用冷却水直接与二次蒸汽混合，使二次蒸汽冷凝成水。由于是负压状态，因此混合式冷凝器必须自身能产生真空，否则成水。由于是负压状态，因此混合式冷凝器必须自身能产生真空，否则需要与真空系统相连接。需要与真空系统相连接。常见的混合式蒸汽冷凝器 1填料式冷凝器 2孔板式冷凝器 3低位和高位冷凝器3低位和高位冷凝器当被冷凝的水蒸汽来自真空系统时，冷凝器必须处于负压状态。因此，除需要为冷凝器提供真空以外，也需要用适当措施将冷凝器中的冷凝水排出。根据冷凝水排除方式，直接式冷凝器又分为低位式低位式和高位式高位式两种。冷凝器与真空泵配接低位式冷凝器低位式冷凝器直接用泵将冷凝水从冷凝器内抽出，可以简单地安装在地面上
23、，因而称为低位式冷凝器。高位式冷凝器高位式冷凝器不用抽水泵，而是将冷凝器置于10m以上的高度的位置，利用其下部长尾管(称为气压管，俗称大气腿)中液体静压头作用，在平衡冷凝器真空度的同时排出冷凝水。为了保证外部空气不致进入真空设备，气压管出口应淹没于地面的溢流槽中。冷凝器与真空泵配接不论是低位式还是高位式冷凝器，大部分二次蒸汽带入的不凝性气体不能随冷凝水一起排除。因此，冷凝器的上部还必须与干式或湿式真空泵相接，以便把这部分气体抽走，从而保证系统的真空度要求。热交换器主要指的是用于对流体食品或流体加工介质进行加热或冷却处理的设备。两大类型：间壁式热交换器、直接式(混合式)热交换器。引 言 各种换热
24、设备及其换热形式第一节 热交换器第二节 其它加热机械设备第二节 其它加热机械设备除了前面提到加热或热处理方法以外，食品工业还可利用红外线、微波、电阻加热等原理对食品进行加热处理。其中远红外加热的应用最广，它的主要设备形式是用于焙烤行业的烤炉。目前，微波加热设备应用最多的是家用微波炉，但由于其独特的介电加热优点，工业化规模的微波设备具有良好的发展前景。一、远红外加热设备一、远红外加热设备 二、微波加热设备二、微波加热设备 一、远红外加热设备 远红外加热原理 远红外加热应用（一）远红外辐射元件（二）箱式远红外线烤炉远红外加热原理远红外加热原理是当被加热物体中的固有振动频率和射入该物体的远红外线频率
25、(波长在5.6m附近)一致时，就会产生强烈的共振，使物体中的分子运动加剧，因而温度迅速升高。多数食品物料，尤其是其中的水分具有良好的吸收远红外线的能力。远红外加热应用目前，红外线加热设备主要应用于烘烤工艺，此外也可用于干燥、杀菌和解冻等操作。由于食品物料的形态各异，且加热要求也不同，因此，远红外加热设备也有不同形式。总体上，远红外加热设备可分为两大类，即箱式的远红外烤炉和隧道式远红外炉。不论是箱式的还是隧道式的加热设备，其关键部件是远红外发热元件。一、远红外加热设备 远红外加热原理 远红外加热应用（一）远红外辐射元件（二）箱式远红外线烤炉（一）远红外辐射元件概述1碳化硅红外加热元件2金属管状红
26、外加热元件概述远红外辐射元件远红外辐射元件，是远红外加热设备中利用其它能源(如电能、燃烧能)换成辐射热能的关键元件。远红外加热元件加上定向辐射等装置后称为远红外加热器远红外加热器或远红外辐射器。其结构主要由发热元件发热元件、远红外辐射体远红外辐射体、紧固件紧固件或反射装置反射装置等构成。发热元件一般是电阻发热体，它把电能转变成热能。虽然也可以利用燃烧煤、燃气的发热体或利用蒸汽加热的发热体，但因卫生条件和控制方面的原因，目前应用的均不多。远红外辐射体是受到加热后放出远红外射线的物体。食品远红外烤炉中常用的远红外辐射体按形状分有板状板状与管状管状两种；按辐射体材料分主要有以金属为依附的红外涂料红外
27、涂料、碳化硅碳化硅元件等。（一）远红外辐射元件概述1碳化硅红外加热元件2金属管状红外加热元件1.碳化硅红外加热元件P管状碳化硅红外加热元件P碳化硅板式辐射器管状碳化硅红外加热元件 碳化硅材料的红外辐射元件可以做成管状。主要由电热丝及接线件、碳化硅管基体及辐射涂层等构成。因碳化硅不导电，因此不需充填绝缘介质。1.碳化硅红外加热元件P管状碳化硅红外加热元件P碳化硅板式辐射器碳化硅板式辐射器 碳化硅红外元件也可以做成板状。其基体为碳化硅，表面涂以远红外辐射涂料。（一）远红外辐射元件概述1碳化硅红外加热元件2金属管状红外加热元件2金属管状红外加热元件这种远红外加热元件的基体为钢管，管壁外涂覆一层远红外
28、加热辐射涂料。不同远红外辐射涂料的光谱不同，可以根据需要选择不同的涂料，或选择由某种涂料涂覆的管状元件。管子可以有不同的直径和长度。直径较小的管子可以弯曲成不同形状。金属氧化镁远红外辐射管 金属氧化镁远红外辐射管 图所示为金属氧化镁远红外辐射管，其机械强度高，使用寿命长，密封性好。这种结构的元件可在烤炉外抽出更换。一、远红外加热设备 远红外加热原理 远红外加热应用（一）远红外辐射元件（二）箱式远红外线烤炉（二）箱式远红外线烤炉一般结构箱体与炉膛特点 优点：结构简单、占地面积小、造价低。缺点：电热管与烤盘相对位置固定，易造成烘烤产品成色不均匀。箱体与炉膛箱体外壁为钢板，内壁为抛光不锈钢板，可增加
29、折射能力、提高热效率，中间夹有保温层，顶部开有排气孔，用于排除烘烤过程中产生的水蒸汽。炉膛内壁固定安装有若干层支架，每层支架上可放置多个烤盘。电热管与烤盘相间布置，分为各层烤盘的底火和面火。烤炉设有温控元件，可将炉内温度控制在一定范围内。第二节 其它加热机械设备除了前面提到加热或热处理方法以外，食品工业还可利用红外线、微波、电阻加热等原理对食品进行加热处理。其中远红外加热的应用最广，它的主要设备形式是用于焙烤行业的烤炉。目前，微波加热设备应用最多的是家用微波炉，但由于其独特的介电加热优点，工业化规模的微波设备具有良好的发展前景。一、远红外加热设备一、远红外加热设备 二、微波加热设备二、微波加热
30、设备 二、微波加热设备 微波加热特点及频率 微波加热器构成（一）箱式微波加热器（二）隧道式微波加热器微波加热特点及频率微波加热属于一种内部生热的加热方式，依靠微波段电磁波将能量传播到被加热物体内部，使物料整体同时升温。目前有两个微波频率用于加热应用，即915Hz915Hz和2450Hz2450Hz。二、微波加热设备 微波加热特点及频率 微波加热器构成（一）箱式微波加热器（二）隧道式微波加热器 微波加热设备如下图所示，主要由电源、微波发生器、冷却微波加热设备如下图所示，主要由电源、微波发生器、冷却系统、连接波导和加热器等部分构成，微波发生器利用高压直流系统、连接波导和加热器等部分构成，微波发生器
31、利用高压直流电转换成微波能。微波能通过连接波导传输到加热器，对热物料电转换成微波能。微波能通过连接波导传输到加热器，对热物料进行加热。冷却系统利用风冷或水冷对微波发生器进行冷却。进行加热。冷却系统利用风冷或水冷对微波发生器进行冷却。二、微波加热设备 微波加热特点及频率 微波加热器构成（一）箱式微波加热器（二）隧道式微波加热器（一）箱式微波加热器 结构 谐振腔工作原理箱式微波加热器，属于驻波场谐振腔加热器，常见如食品烹调用微波炉。其结构如图所示，由波导、谐振腔、反射板和搅拌器等构成。结构（一）箱式微波加热器 结构 谐振腔工作原理谐振腔工作原理谐振腔为矩形空腔，当每一边的长度都大于/2(为所用微波
32、波长)时，将从不同方位形成反射，不仅使物料各个方向均受到微波作用，同时穿透物料的剩余微波会被腔壁反射回介质中，形成多次加热过程，从而有可能使进入加热室的微波完全用于物料加热。由于谐振腔为密闭结构，微波能量泄漏很少，不会危及操作人员的安全。这种微波加热器常用于食品的快速加热、快速烹调和快速消毒。主要由微波谐振腔体(亦是隧道的主体)和输送带构成。微波能泄漏防止，输送带安装起微波屏蔽作用的金属挡板图(1)，或在进出料口安装金属链条图(2)，形成局部短路。隧道上部设置有排湿装置，用于排除加热过程中物料蒸发出的水分。二、微波加热设备 微波加热特点及频率 微波加热器构成（一）箱式微波加热器（二）隧道式微波
33、加热器（二）隧道式微波加热器连续式微波加热装置，有多种形式，分谐振腔式、波导式、辐射式和慢射式等四种。其中隧道结构的谐振腔式较为简单，适用性也较大。为强化连续加热操作，大功率加热器设计采用多管并联谐振腔。为防止微波能的泄漏辐射，在隧道的进出料口处设置有专门吸收可能泄漏微波能的水负载。这种加热器功率强大，为工业生产常用，可用于奶糕和茶叶的加工。第二部分 干燥机械与设备 干燥在食品工业中的地位 干燥机械设备种类第一节 对流型干燥设备第二节 传导型干燥设备第三节 冷冻干燥机 干燥在食品工业中的地位干燥在食品工业中有着很重要的地位。干燥可以起到减小食品体积和重量从而降低贮运成本、提高食品保藏稳定性，以
34、及改善和提高食品风味和食用方便性等作用。从液态到固态的各种食品物料均可以干燥成适当的干制品。例如，牛乳、蛋液、豆乳通过喷雾干燥可以得到乳粉、蛋粉和豆奶粉；蔬菜水果通过热风干燥可以得到脱水蔬菜和水果。第二部分 干燥机械与设备 干燥在食品工业中的地位 干燥机械设备种类第一节 对流型干燥设备第二节 传导型干燥设备第三节 冷冻干燥机 干燥机械设备的分类由于食品物料种类各异，要求得到的干燥制成品要求也不同，使得食品干燥机械设备种类繁多。根据热量传递方式热量传递方式，传统上将各种干燥机械设备分成三大类：对流式流式、传导式传导式和辐射式辐射式。但需指出，这种分类是相对的。例如，真空干燥机和冷冻干燥机多采用接
35、触传导方式提供干燥热量，但也可以采用微波方式供热。远红外和微波干燥机在本质上分别是远红外和微波加热器。按操作压强分类有常压干燥机和真空干燥机。按操作方式分类，可分为连续式干燥机连续式干燥机和间歇式干燥机间歇式干燥机。常见干燥机械设备的分类第二部分 干燥机械与设备 干燥在食品工业中的地位 干燥机械设备种类第一节 对流型干燥设备第二节 传导型干燥设备第三节 冷冻干燥机 第一节 对流型干燥设备一、厢式干燥器二、喷雾干燥机三、流化床干燥设备 这是一类以对流方式对食品干燥的设备。干燥介质：流体(热空气，过热蒸汽等)，使食品升温脱水，并将食品脱除的水分带出干燥室外。自身状态从高温低湿变为低温高湿。主要设备
36、型式：厢式干燥器、洞道式干燥机、流化床干燥机、喷动床干燥机和气流式干燥机和喷雾干燥机等。按物流气流接触方式：并流、逆流、混流和横流式干燥器等。一、厢式干燥器典型厢式干燥器|横流式|中间加热式|穿流式厢式干燥器特点 厢式干燥器是一种常压间歇式干燥器，小型的称为烘箱，大型的称为烘房。为减少热损失，厢式干燥器的四壁用绝热材料构成。厢内有多层框架，物料盘置于其上，也可将物料放在框架小车上推入厢内，故又称为盘架式干燥器。厢式干燥器内设有加热器，有多种型式和布置方式，加热方法可采用蒸汽、煤气或电加热。干燥器内的风机强制引入新鲜空气与器内废气混合，并驱使混合气流循环流过加热器，再流经物料。空气流过物料的方式
37、有横流和穿流两种。一、厢式干燥器典型厢式干燥器|横流式|中间加热式|穿流式厢式干燥器特点 厢式干燥器是一种常压间歇式干燥器，小型的称为烘箱，大型的称为烘房。如图（1）所示的横流式中，热空气在物料上方掠过，与物料进行湿交换和热交换。一、厢式干燥器典型厢式干燥器|横流式|中间加热式|穿流式厢式干燥器特点 厢式干燥器是一种常压间歇式干燥器，小型的称为烘箱，大型的称为烘房。若框架层数较多，可分成若干组，空气每流经一组料盘之后，就流过加热器再次提高温度，如图（2）所示，即为具有中间加热装置的横流式干燥器。一、厢式干燥器典型厢式干燥器|横流式|中间加热式|穿流式厢式干燥器特点 厢式干燥器是一种常压间歇式干
38、燥器，小型的称为烘箱，大型的称为烘房。穿流式如图（3）所示,粒状、纤维状等物料在框架的网板上铺成一薄层，空气以0.31.2m/s的速度垂直流过物料层，可获得较大的干燥速率。一、厢式干燥器典型厢式干燥器|横流式|中间加热式|穿流式厢式干燥器特点 厢式干燥器是一种常压间歇式干燥器，小型的称为烘箱，大型的称为烘房。厢式干燥器特点 优点：制造和维修方便，使用灵活性大。食品工业上常用于需长时间干燥的物料、数量不多的物料以及需要特殊干燥条件的物料，如水果、蔬菜、香料等。缺点：主要是干燥不均匀，不易抑制微生物活动，装卸劳动强度大，热能利用不经济(每汽化1kg水分，约需2.5kg以上的蒸汽)。第一节 对流型干
39、燥设备一、厢式干燥器二、喷雾干燥机三、流化床干燥设备 这是一类以对流方式对食品干燥的设备。干燥介质：流体(热空气，过热蒸汽等)，使食品升温脱水，并将食品脱除的水分带出干燥室外。自身状态从高温低湿变为低温高湿。主要设备型式：厢式干燥器、洞道式干燥机、流化床干燥机、喷动床干燥机和气流式干燥机和喷雾干燥机等。按物流气流接触方式：并流、逆流、混流和横流式干燥器等。二、喷雾干燥机喷雾干燥机是一种将液状物料通过雾化方式干燥成粉体的设备。喷雾干燥机是一种将液状物料通过雾化方式干燥成粉体的设备。许多粉许多粉状制品，如乳粉、蛋粉、豆乳粉、低聚糖粉、蛋白质水解物粉、微生物发酵状制品，如乳粉、蛋粉、豆乳粉、低聚糖粉
40、、蛋白质水解物粉、微生物发酵物等都用喷雾干燥机生产。喷雾干燥机也是主要的微胶囊造粒设备之一。物等都用喷雾干燥机生产。喷雾干燥机也是主要的微胶囊造粒设备之一。（一）喷雾干燥过程与特点（二）基本构成与类型（三）雾化器（四）干燥室（五）喷雾干燥装置系统举例工作原理雾化器出来的范围10100 m的料液雾滴，有巨大表面积，这些雾滴与进入干燥室的热气流接触，可在瞬间(0.010.04s)发生强烈的热交换和质交换，使其中绝大部分水分迅速蒸发气化并被干燥介质带走。由于水分蒸发会从液滴吸收气化潜热，因而液滴的表面温度一般为空气的湿球温度。包括雾滴预热、恒速干燥和降速干燥等三个阶段的整个过程，只需1030s便可得
41、到符合要求的干燥产品。产品干燥后由于重力作用，大部分沉降于底部，少量微细粉末随废气进入粉尘回收装置得以回收。喷雾干燥的主要优点（1）干燥速度快。（2）产品质量好。松脆空心颗粒产品具有良好的流动性、分散性和溶解性，并能很好地保持食品原有的色、香、味。（3）营养损失少。快速干燥大大减少了营养物质的损失，如牛乳粉加工中热敏性维生素C只损失5左右。因此，特别适合于易分解、变性的热敏性食品加工。（4）产品纯度高。喷雾干燥是在封闭的干燥室中进行，既保证了卫生条件，又避免了粉尘飞扬，从而提高了产品纯度。（5）工艺较简单。料液经喷雾干燥后，可直接获得粉末状或微细的颗粒状产品。（6）生产率高。便于实现机械化、自
42、动化生产，操作控制方便，适于连续化大规模生产，且操作人员少，劳动强度低。喷雾干燥的主要缺点（1）投资大。由于一般干燥室的水分蒸发强度仅能达到2.54.0kg(m3h)，故设备体积庞大，且雾化器、粉尘回收以及清洗装置等较复杂。（2）能耗大，热效率不高。一般情况下，热效率为3040%，若要提高热效率，可在不影响产品质量的前提下，尽量提高进风温度以及利用排风的余热来预热进风。另外，因废气中湿含量较高，为降低产品中的水分含量，需耗用较多的空气量，从而增加了鼓风机的电能消耗与粉尘回收装置的负担。二、喷雾干燥机喷雾干燥机是一种将液状物料通过雾化方式干燥成粉体的设备。喷雾干燥机是一种将液状物料通过雾化方式干
43、燥成粉体的设备。许多粉许多粉状制品，如乳粉、蛋粉、豆乳粉、低聚糖粉、蛋白质水解物粉、微生物发酵状制品，如乳粉、蛋粉、豆乳粉、低聚糖粉、蛋白质水解物粉、微生物发酵物等都用喷雾干燥机生产。喷雾干燥机也是主要的微胶囊造粒设备之一。物等都用喷雾干燥机生产。喷雾干燥机也是主要的微胶囊造粒设备之一。（一）喷雾干燥过程与特点（二）基本构成与类型（三）雾化器（四）干燥室（五）喷雾干燥装置系统举例基本构成 系统基本构成如图所示，主要由雾化器、干燥室、粉尘分离器、进风机、空气加热器、排风机等构成。喷雾干燥机的形式 形式较多，大体分类如表9-2所示。不同形式喷雾干燥机的主要区别在于雾化器、干燥室和加热介质回收利用程
44、度等方面。二、喷雾干燥机喷雾干燥机是一种将液状物料通过雾化方式干燥成粉体的设备。喷雾干燥机是一种将液状物料通过雾化方式干燥成粉体的设备。许多粉许多粉状制品，如乳粉、蛋粉、豆乳粉、低聚糖粉、蛋白质水解物粉、微生物发酵状制品，如乳粉、蛋粉、豆乳粉、低聚糖粉、蛋白质水解物粉、微生物发酵物等都用喷雾干燥机生产。喷雾干燥机也是主要的微胶囊造粒设备之一。物等都用喷雾干燥机生产。喷雾干燥机也是主要的微胶囊造粒设备之一。（一）喷雾干燥过程与特点（二）基本构成与类型（三）雾化器（四）干燥室（五）喷雾干燥装置系统举例（三）雾化器雾化器也称喷雾器。常见的雾化器形式有三种，即压力式、离心式和气流式雾化器。1压力式雾化
45、器 2.离心式雾化器 3气流式雾化器 4三类雾化器比较1压力式雾化器压力式雾化器实际上是一种喷雾头，装在一段直管上以后便构成所谓的喷枪。喷雾头(喷枪)需要与高压泵配合才能工作。一般使用的高压泵为三柱塞泵。压力式雾化器的工作原理压力式雾化器的结构形式由于单个压力式喷雾头的流量(生产能力)有限，因此，大型压力式喷雾干燥机通常由多支喷枪一起并联工作。压力式雾化器的工作原理压力式雾化器的工作原理是高压泵使料液获得高压(720MPa)，从喷雾头出来时，由于压力大，喷孔小(0.51.5mm)，很快雾化成雾滴。料液的雾化分散度取决于喷嘴的结构、料液的流出速度和压力、料液的物理性质(表面张力、黏度、密度等)。
46、1压力式雾化器压力式雾化器实际上是一种喷雾头，装在一段直管上以后便构成所谓的喷枪。喷雾头(喷枪)需要与高压泵配合才能工作。一般使用的高压泵为三柱塞泵。压力式雾化器的工作原理压力式雾化器的结构形式由于单个压力式喷雾头的流量(生产能力)有限，因此，大型压力式喷雾干燥机通常由多支喷枪一起并联工作。压力式雾化器的结构形式有多种，常见的有如图23所示的M型、S型等，M型喷头的结构如(1)所示，其中喷嘴是易磨件，它的材料可由不锈钢也可用耐磨性的材料(如红宝石)制成，两者的使用期分别为1周和1年左右。（三）雾化器雾化器也称喷雾器。常见的雾化器形式有三种，即压力式、离心式和气流式雾化器。1压力式雾化器 2.离
47、心式雾化器 3气流式雾化器 4三类雾化器比较2.离心式雾化器离心式雾化器由机械驱动或气流驱动装置与喷雾转盘结合而成。机械式离心雾化器的外形及结构离心式雾化的机理离心式雾化器离心式雾化器2.离心式雾化器离心式雾化器由机械驱动或气流驱动装置与喷雾转盘结合而成。机械式离心雾化器的外形及结构离心式雾化的机理离心式雾化的机理离心式雾化的机理是借助高速转盘产生离心力，将料液高速甩出成薄膜、细丝，并受到腔体空气的摩擦和撕裂作用而雾化，图所示为离心雾化的情形。离心雾化的情形离心雾化的情形（三）雾化器雾化器也称喷雾器。常见的雾化器形式有三种，即压力式、离心式和气流式雾化器。1压力式雾化器 2.离心式雾化器 3气
48、流式雾化器 4三类雾化器比较3气流式雾化器气流式雾化器是依靠高速气流工作的雾化器。雾化原理雾化原理是利用料液在喷嘴出口处与高速运动(一般为200300m/s)的空气相遇，由于料液速度小，而气流速度大，两者存在相当大速度差，从而液膜被拉成丝状，然后分裂成细小的雾滴。雾滴大小取决于两相速度差和料液黏度，相对速度差越大，料液黏度越小，则雾滴越细。料液的分散度取决于气体的喷射速度、料液和气体的物理性质、雾化器的几何尺寸以及气料流量之比。气流式雾化器的结构有多种，常见的有二流式、三流式、四流式和旋转式。气流式雾化的实际情形气流式雾化的实际情形（三）雾化器雾化器也称喷雾器。常见的雾化器形式有三种，即压力式
49、、离心式和气流式雾化器。1压力式雾化器 2.离心式雾化器 3气流式雾化器 4三类雾化器比较4三类雾化器比较三类雾化器各有特点。在选型时，需考虑生产要求、待处理物料的性质及工厂等诸方面具体情况。国内外食品工业大规模生产时都采用压力喷雾压力喷雾和离心喷雾离心喷雾。目前国内以压力喷雾占多数，如在乳粉和蛋粉生产中，压力喷雾占76%，离心喷雾占24%。国外在欧洲以离心喷雾为主，而在美国、新西兰、澳大利亚、日本等国则以压力喷雾为主。气流式由于动力消耗大，适用于小型设备，而在食品工业中，很少在大规模生产中应用。三类雾化器比较三类雾化器比较二、喷雾干燥机喷雾干燥机是一种将液状物料通过雾化方式干燥成粉体的设备。
50、喷雾干燥机是一种将液状物料通过雾化方式干燥成粉体的设备。许多粉许多粉状制品，如乳粉、蛋粉、豆乳粉、低聚糖粉、蛋白质水解物粉、微生物发酵状制品，如乳粉、蛋粉、豆乳粉、低聚糖粉、蛋白质水解物粉、微生物发酵物等都用喷雾干燥机生产。喷雾干燥机也是主要的微胶囊造粒设备之一。物等都用喷雾干燥机生产。喷雾干燥机也是主要的微胶囊造粒设备之一。（一）喷雾干燥过程与特点（二）基本构成与类型（三）雾化器（四）干燥室（五）喷雾干燥装置系统举例（四）干燥室干燥室结构结构形式1.厢式干燥室2.塔式干燥室3.热气流与雾滴流向干燥室结构干燥室是喷雾干燥的主体设备，雾化后的液滴在干燥室内与干燥介质相互接触进行传热传质而达到干制
