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工业化生产食品的干燥方式大多采用去湿的方法。即借助热能,通过介质(热空气或载热器件)以传导或对流或辐射的方式作用于物料,使其中的水分汽化并排除,或将物料冻结升华水分达到干燥要求。对不同性状的物料,采用不同的干燥方法。以达到*佳干燥效果。
1常用干燥方法与类型1.1冷冻干燥是先将湿物料冻结到其晶点温度以下使水分变成固态的冰,然后在一定的真空度下使冰直接升华为水蒸气,从而获得干燥制品的技术。干燥过程也就是水的物态变化和移动的过程,这种变化和移动发生在低温低压下。因此,真空冷冻干燥的基本原理就是在低温低压下传热传质的机理。
1.2雾干燥是利用雾化器将液状物料在热风中喷雾成细小的液滴。在它下落的过程中,物料的水分被蒸发而成为粉末状或颗粒状的产品。在单一工序中同时完成喷雾与干燥两种工艺过程。
1.3滚筒干燥是将液状物料在转动的、蒸汽加热的滚筒上,与热滚筒表面接触,物料的水分被蒸发,然后被刮刀刮下经粉碎成为产品。
1.4沸腾干燥技术是将颗粒物料堆放在分布板上,当气体由设备下部通入床层,随着气流的速度加大到某种程度,固体颗粒在床层内就会产生沸腾状态,这种床层称为流化床。采用这种方法进行物料干燥又称为流化床干燥。
1.5辐射干燥。红外线干燥器是利用辐射传热干燥的一种方法。红外线辐射器所产生的电磁波,以光的速度直线传播到被干燥的物料上。当红外线发射频率和被干燥的物料中分子运动的固有频率相接近时引起物料中的分子强烈振动,在物料内部发生激烈摩擦产生热,从而达到干燥的目的。
1.6高频干燥是介质物料和半导体材料在高频电场中受热脱水达到干燥目的。其原理是通过电场直接作用于被干燥物料的分子,使其产生运动而自身发热产生温度梯度推动水分子移动,达到干燥的目的。
1.7微波干燥是利用微波在快速变化的高频电磁场中与物质相互作用,被物料的分子吸收而产生热效应。把微波能量直接转换为介质热能,从而达到干燥的目的。
2干燥工艺流程及设备本文主要介绍熟肉制品的干燥过程。熟肉制品干燥是工业化集约生产的要求出现的。随着人们生活节奏的加快,对熟肉制品的需求大幅度提高,过去那种靠自然风干熟肉制品表面水分已不能适应市场需求的节奏,以及自动控制生产的要求。熟肉制品干燥与通常食品干制不同,它仅仅需要除去表面的水分。因此就不能简单地直接采用上述列举的干燥方法长期以来熟肉制品基本上采用自然风干方式,但带来的问题是生产周期长与市场需求节奏不合拍。特别是当市场需求旺盛时,干燥方式的落后制约了生产量的提高。因此,采用先进的现代化的生产工艺流程已是必然趋势。从对国内食品机械生产厂调研情况来看,无法选择到适合对熟肉制品表面进行干燥的设备。自行设计、制造熟肉制品干燥设备的基本点,就是如何在工业化连续生产中持续不断的对产品表面进行干燥,以保证整个生产线正常运行。不同的物料特性、具有不同干燥要求,应相应采用不同的干燥方式。根据熟肉制品干燥的特点,宜选用热风强制干燥的方式,并以此制定其生产工艺流程。干燥要求,表面应无过多的水分、设备符合食品卫生法。针对熟肉制品干燥要求及特点,设定其干燥工艺流程为:振动输送提升输送干燥箱干燥干燥箱冷却根据干燥工艺流程,整个设备包括:集水槽、阀、振动输送机、振动导料机构、提升输送机、上层导料机构、顶部回风出口、风阀、热风机、中温管道、中温风道、上层输送机、中层导料机构、中层输送机、下层导料机构、保温层、低温管道、低温风道、箱体、汇集输送机。
2.1振动输送机熟肉制品熟化后,直接送到振动输送机上。在输送过程中肉制品表面的大部水分将在这里被除去。振动输送机是专为肉制品输送设计的。它由振动电机驱动主轴上偏心块做回转运动而产生的离心惯性,使主轴振动系统产生近共振的振动。槽体与平衡重沿倾斜方向产生相对振动,槽体内的肉制品受到定向强迫振动作用,在槽体内作向前跳跃运动。调整振幅将获得*佳浙水及输送效果。内槽体采用*佳浙水结构,考虑到食品卫生安全采用不锈钢材料制作。振出的水收集到集水槽,通过软管排出设备,*后直接排到车间预设的下水道。保证车间地面干燥、整洁。
2.2网状提升机因肉制品需要送到干燥箱内进行干燥,所以振动浙水输送机将肉制品自动、有序的送入提升机的隔板上,由提升机送入干燥箱继续干燥。在提升的过程中肉制品经过提升机上方热风机进行热风干燥,使肉制品表面水分得以蒸发。
2.3干燥箱根据熟肉制品的特点、干燥要求及现场情况,将干燥箱体设计成一个1.3米、宽4.5米、高3.2米的保温箱体。并将其设置为上下两个密闭箱体,上箱体(有两层输送机)为5060C的热风干燥,热风量由生产量机、环境温度、湿度来确定。设备热空气量定为20000m3下箱体(单层输送机)为4C的冷空气干燥、冷却,冷风量10000/h、风压900Pa.风量的大小可以通过变频器控制风机转速调整。箱体内有三层有效宽度为1米的网状输送机。由提升机输送的熟肉制品在上、中层进行热风干燥,在下层进行冷风干燥,并便于冷却包装。输送的过程也是干燥的过程。由两个导料机构来衔接两层之间的输送机。
设计的依据主要是两个方面,一是生产量;二是干燥速率。
=103 m(米/分输送速度)熟肉制品的投影面积(平方米/根)生产量(公斤/分)熟肉制品的重量(克/根)3干燥机理及参数3.1分蒸发量W w干燥前物料中湿基含水量W2干燥后物料中湿基含水量Gi进入干燥器的产量(kg/h)G2出干燥器的产量(kk/h)3.2空气消耗量L(干空气)(kg干空气/h)L####干空气用量(kg/h)L"实际空气用量(kg/h)H空气预热前的湿度(kg/kg干空气)Hi空气在干燥器进口处的湿度(kg/kg干空气)H2空气在干燥器出口处的湿度(kg/kg干空气)3.3干燥速度U干燥速度是指单位时间内在干燥面积上汽化地的水分量,以U表示被干燥物料的表面积(m2)dT干燥时间(h或s)Gc####干物料的质量(kg)G物料在某一瞬式的质量(kg)X湿物料的干基含水量3.4干燥时间t Xi物料初含水量(干基)X2物料终含水量(干基)干燥所需的时间与物料量、干燥面积、物料的初、终速度有关。它适用于在恒定的干燥条件下,即空气的温度、湿度、速度不变情况下的计算。
3.5干燥机理干燥是一个复杂的工艺过程,往往是产品生产的决定性环节。根据能量转换特性,物料的脱水原理和方法基本上可分为两种:1)水分以液态从物料中脱出,水的物态不发生变化;2)水分脱出时,其物态发生变化,即发生由液态(或经过固态冰)变成气态的相变。
箱式干燥设备干燥方法属于上述第二种,它采用热空气作为干燥剂(介质)。当湿物料(火腿肠)受热进行干燥时,开始时水分较分布于物料表面,由于物料水分汽化是在表面进行,表面水分首先由液态转化为气态,此时湿热气体从物料表面向周围介质扩散,于是物料表面水分逐渐降低。
干燥速率为表面汽化控制时,强化干燥操作就必须改善影响外部传递的因素,即提高介质温度、降低介质湿度,改善介质与物料之间的流动和接触都有利于提高干燥速率。
影响干燥主要的因素:温度。通常传热介质的温度愈高,热量向湿物料传递的速率也愈大,水分外逸加速。当湿物料中的水分,以水蒸气状态从其表面外逸时在其表面形成饱和水蒸气层,将阻碍物料表面水分蒸发速度。因此必须将饱和水蒸气排出,物料表面水分蒸发才得以继续进行。同时传热介质温度愈高,也会影响食品的品质。食品干燥温度一般以不超过6070C为宜。
空气湿度。空气作为干燥介质时,其湿度愈小物料的干燥速度愈快。这是因为物料脱水时是将其水分向周围扩散,并使其表面的水分始终要与其周围空气的湿度处于平衡状态。因此,降低空气的湿度物料表面水分扩散加速。
空气流速。增加空气流速,不仅可以及时将聚集在物料表面附近的饱和湿空气带走,而且显著地加速了物料中水分的蒸发。空气流速愈快,其干燥速度愈快,干燥时间愈短。同时,空气流速过大,则会降低热能的利用,增加能量消耗。在本设备中采用回流装置,更有效的利用热能。
蒸发面比值。水分是从物料表面蒸发,为了加速湿热的转移,因增加物料蒸发表面积。即增大物料的蒸发面比值(物料表面积/物料体积)。蒸发面比值的增大,增加了物料同加热介质相互接触的表面积,为水分外逸提供了更多的途径,从而加速了物料干燥过程。物料蒸发面比值愈大,干燥效果愈好。
大气压力。在标准大气压下水的沸点为100C.大气压力降低,沸点也降低。在温度不变的条件下大气压力越低,沸腾就越快。如在真空条件下加热脱水时,就可以在较低的温度条件下进行。
因此,提高食品干燥速率保证干燥温度,降低干燥介质湿度,增加空气流速是其重要途径。提高干燥速率的措施:物料粒度、厚度(增加物料的表面积);装载量(生产量)的控制;加热方式的选择;风量的控制;温度的控制。
4结束语我国的饮食文化历史悠久,食品种类繁多。随着人们生活节奏的加快和生活水平的提高,带来了食品的多样化、便捷化。不同的食品采用不同的干燥方式。以尽量保持食品的原有风味和营养。
熟肉制品的干燥不同于其他类食品,它只需要表面干燥。而现有的一些干燥设备无法直接使用,因此采用常规的干燥方法来设计专用的干燥设备是食品机械的一大特点。熟肉制品干燥设备是一种专用干燥设备。它有以下特点:系统自动化程度高,操作简单。网状输送机的输送速度通过变频器可无级调速;冷、热风的温度可预设定,并在系统运行过程中自动控制;风量的大小可通过调整电动风阀控制;设备结构紧凑、外观简洁美观;材料防锈、防腐,符合国家食品卫生安全标准;从一些用户使用情况来看,设备的整个系统运行平稳、可靠是成功的、工艺流程是合理的,达到了设计及用户使用要求。