食品干燥技术（精选11篇）
食品干燥技术 篇1
摘要：干燥是食品重要的加工和保藏方式之一, 近年来食品领域干燥技术发展比较迅速, 也有大量国内外学者致力于现有干燥技术的改进和新型干燥技术的研究开发。本文从近年来食品干燥领域中的较新研究成果及受关注的研究方向等方面作了归纳总结, 分别介绍了真空冷冻干燥技术、RW干燥技术、微波干燥技术、过热蒸汽干燥技术和红外辐射干燥技术5种食品干燥技术的研究进展, 并指出了食品干燥技术的研究、发展方向和趋势。
关键词：食品干燥技术,干燥原理,研究进展
干燥保藏是食品最重要的保藏方法之一。干燥是通过各种方式脱去食品中的部分水分, 降低其水分活度, 从而有效的抑制微生物的生长繁殖, 达到食品长期保藏的目的。而且食品经干燥处理后质量减轻, 体积缩小, 可节省包装储藏和运输费用, 带来了方便性。食品干燥按干燥设备的特征可分为自然干燥法 (晒干与风干等) 和人工干燥法;按干燥的连续性分为间歇性干燥和连续性干燥;以干燥时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。
现代消费者倾向于天然、健康和营养的产品, 而且节能环保也成为现代食品加工的重要发展方向, 因此近年来食品干燥设备设计更多的是以产品质量和能耗作为干燥性能的主要评价指标。新的干燥技术要求在能量利用率、产品质量、安全性、环境影响、操作成本和生产能力等几个方面拥有更显著的优势。
本文就近年来较新的食品干燥技术的研究成果进行归纳总结。
1 真空冷冻干燥
1.1 真空冷冻干燥简介
1.1.1 真空冷冻干燥原理
真空冷冻干燥, 也称作冷冻干燥, 是将物料冻结到共晶点温度以下, 在低压状态下, 通过升华除去物料中水分的一种干燥方法。一般的真空干燥, 物料中的水分是在液态下转变为水蒸气的, 而冷冻干燥, 物料中的水分是在固态下即从冰晶体直接升华为水蒸气。
真空冷冻干燥是利用水在三相点时, 固、液和气三相可同时存在, 并且在一定条件下可以相互转化来实现物料的干燥的。真空冷冻干燥过程中, 首先须将物料的温度降到其冰点以下以完成冻结过程, 而要完成升华过程, 一方面需要保持物料中的水分处于冻结状态;另一方面, 需要使环境内的水蒸气压低于其在三相点时的压强。水的冻结是一个放热的过程, 冰的升华是一个吸热过程, 因此, 冷冻干燥操作主要由制冷、供热和真空三大操作组成。
1.1.2 真空冷冻干燥优点
(1) 干燥在低温和真空状态下进行, 特别适用于热敏性食品的干燥, 使其不致变性或失去活力; (2) 冻干食品中的营养成分和风味物质损失少, 可最大限度地保留新鲜食品原有的营养、味道、芳香和颜色; (3) 真空低温下微生物生长和酶作用无法进行, 使物料保持原来性质状态; (4) 在真空条件下, 易氧化物质 (如维生素C等) 可得到有效保护; (5) 冷冻干燥所得干制品不会失去原有形状, 具有理想的速溶性和快速复水性。
1.2 真空冷冻干燥技术研究进展
目前, 国内外一致认为真空冷冻干燥技术是生产高品质食品的加工方法。清华大学核能设计研究院引进俄罗斯大型食品真空冷冻干燥先进技术与烟台冰轮集团合作, 共同研制开发了ZDG-160真空冷冻干燥设备。王红强等人分别将复合酶水解淀粉所得到的微孔淀粉用真空冷冻干燥法和普通真空干燥法进行干燥, 结果表明:采用真空冷冻干燥法比普通真空干燥法各项指标都要好。针对各种食品真空冷冻干燥的工艺研究也做了很多, 如房星星等人对猕猴桃片真空冷冻干燥工艺进行了研究, 并经过试验得到了最佳工艺参数。
近年来, 国外研究人员开始把喷雾干燥和冷冻干燥结合起来, 从而形成了新的干燥技术, 即喷雾冷冻干燥技术。Sonner采用了喷雾制冰粉与真空冷冻干燥相结合的方法, 研究了两段式喷雾冷冻干燥对蛋白质性能的影响。同样, 真空冷冻干燥的节能以及改进工艺也引起了学者的广泛关注及研究。
2 RW干燥技术
2.1 RW干燥原理
RW (Refractance Window) 干燥, 意为“折射窗”或“偏流窗”薄层干燥, 目前还没有统一的中文译名。RW干燥是美国MCD科技公司于1999年研究开发的一种新的干燥脱水技术, 它属于传导、辐射和薄层干燥相结合的干燥方式。
RW干燥采用循环热水作为干燥的热源, 湿物料被喷涂到聚酯薄膜传送带上, 传送带以设定速度运转, 热水的红外能量透过传送带进入湿物料, 湿物料中的水分因此被加热蒸发并通过抽风扇排走。物料的干燥时间取决于物料的厚度、水分含量、循环热水的温度和排气风速。随着干燥进行, 物料水分含量逐渐减小至干燥终点, 在干燥传送带末段再通过低温水冷却, 有助于物料从传送带上移除, 还可以减少温度对产品质量的影响。
2.2 RW干燥技术研究进展及应用前景
2.2.1 RW干燥研究进展
Abonyi等人采用95℃循环水, 物料厚度1mm, 干燥胡萝卜浆、蓝莓浆和草莓浆, 结果表明:与滚筒干燥比较, RW干燥和冷冻干燥的样品颜色更加鲜亮;而且对于胡萝卜的干燥、RW和冷冻干燥所得的样品总的α-、β-胡萝卜素的损失率分别为8.7%、7.4%、9.9%和4.0%、2.4%和5.4%, RW的稍高于冷冻干燥, 两者差异不显著, 但滚筒干燥的损失率达到56.1%、55.0%和57.1%。
Nindo等人研究了热风托盘式干燥 (TD) 、沸腾床 (SB) 、微波组合沸腾床干燥 (MWSB) 、RW干燥和冷冻干燥 (FD) 后芦笋的颜色, 结果显示:RW干燥样品呈亮绿色, 叶绿素大部分被保留。同时他们还以合成VE为参照标准研究了芦笋总的抗氧化物含量和几种不同的干燥方法中的变化, 结果显示:冷冻和RW干燥的总抗氧化物保存率更高且相近, 而滚筒干燥、沸腾床干燥和联合微波沸腾床干燥处理的芦笋嫩茎的总抗氧化物保存率没有显著差异。
2.2.2 RW干燥应用前景
RW干燥具有设备简单、成本低和节能等优势, 作为新的薄层干燥技术, 已引起研究者的兴趣和重视。RW干燥与滚筒干燥相比, 可以明显降低干燥温度, 适用于不能进行喷雾干燥、需要在较低温度下干燥的热敏强的浆状物料的干燥, 如果浆、蔬菜泥和植物调味料。由于RW干燥物料处于加热过程的时间可短至仅数分钟, 干燥过程中物料中的成分暴露在较温和的加热温度下, 可以减少物料中的成分损失, 产品具有良好的感官品质。RW干燥在果蔬粉和调味料等食品以及液体物料的蒸发浓缩具有较大的应用潜力。
3 微波干燥技术
3.1 微波干燥简介
微波加热是一种新技术, 利用微波作为热源对物料进行干燥就称为微波干燥。在微波场作用下, 介质材料可以吸收微波能并转化为热能, 能够得到比常规加热方法更好的加热效果。微波加热过程是一种复杂的非稳态过程, 它与物料的物性、形状尺寸、微波功率/频率及场分布等密切相关。
微波加热是整体加热, 微波干燥时, 最内层的水分蒸发迁移至次内层或次内层的外层, 这样就使得外层的水分含量越来越高, 因此, 随着干燥过程的进行, 其外层的传热阻力下降, 推动力反而有所提高。因此, 在微波干燥过程中, 水分由内层向外层迁移的速度很快, 特别是在物料的后续干燥阶段, 微波干燥显示出极大的优势。
3.2 微波干燥技术的研究应用现状
3.2.1 谷类的微波干燥研究
针对小麦热风干燥中存在的问题, 朱德泉等人研究了小麦微波干燥特性及其对干后品质的影响。结果表明:小麦微波干燥全过程包括恒速和降速两个干燥阶段, 小麦失水过程绝大部分处于恒速阶段。说明对于小麦的微波干燥, 可采用分段干燥方式, 即不同干燥阶段采用不同的加热措施进行。
传统热风干燥对高水分玉米进行干燥, 常需几次烘干才可使水分降到要求的标准。为了快速降低玉米水分并保持其良好品质, 于秀荣等人对水分为25%左右的玉米进行了微波干燥试验, 得出选70、140和210W的加热功率, 4min的加热时间既可保证一定降水效果, 又不产生爆腰粒。
3.2.2 果蔬的微波干燥研究
韩清华等人研究了一种微波真空干燥膨化苹果脆片的加工方法, 对微波的功率、压力与干燥特性和膨化率的关系进行试验, 得出了较佳的工艺参数。
彭增华通过微波/热风干制鲜姜可以实现较为理想的的加热和水分迁移效果, 省时, 避免霉菌生长, 同时避免传统方法产品硫的残留, 可得到无硫、无菌干姜。
Lin等人将微波真空干燥应用于胡萝卜的干燥, 发现与热风干燥相比, 微波真空干燥的时间大为缩短, 而且氧气的含量低, 胡萝卜素的损失较少。
陈燕等人采用间歇干燥, 研究了荔枝微波干燥特性及干后品质。结果表明:荔枝的微波干燥全过程可分为加速、恒速和降速3个阶段, 失水过程绝大部分处于恒速阶段, 而降速期时间极短。干燥速度取决于不同的间歇比, 微波间歇时间对食品物料干后品质有着显著的影响, 即间歇时间对荔枝裂壳率的影响最为显著。因此, 荔枝微波干燥工艺中不同的加热时间要有相适应的间歇时间, 以避免荔枝裂壳的发生。
干燥周期过长是果脯生产过程中存在的问题, 而微波干燥可以加速果脯的干燥。王玫等人采用桃脯和苹果脯为原料, 选择先微波干燥后热风干燥的方法进行干燥, 结果表明:微波间歇时间对干燥速率有着显著影响。
4 过热蒸汽干燥
4.1 过热蒸汽干燥简介
过热蒸汽干燥是一种以过热蒸汽直接与湿物料接触而去除水分的干燥方式, 其用于食品干燥是近20年发展起来的。与传统的热风干燥相比, 这种干燥以水蒸气作为干燥介质, 干燥机排出的废气全部是蒸汽, 利用冷凝的方法可以回收蒸汽的潜热再加以利用。因此, 其干燥介质的消耗量明显减少, 故单位热耗低。
4.2 过热蒸汽干燥研究进展
近年来, 过热蒸汽干燥同样引起了许多学者的关注。李业波等人研究了过热蒸汽撞击干燥过程中蒸汽温度和传热系数对玉米饼的降水速率、温度场和干燥品质的影响规律, 结果表明:蒸汽温度的影响相比传热系数显著。大量学者对不同的食品如土豆片、面条、大豆、稻谷、蔬菜、虾米、鸡肉和各种水果片等进行了过热蒸汽干燥的研究, 研究表明:过热蒸汽干燥食品和热风干燥相比, 除了节能环保等上述优点, 还突出表现在干燥时间短、物料收缩变形小、颜色保持新鲜、多孔、复水性好和维生素含量高等方面。
5 红外辐射干燥
5.1 红外辐射干燥机理
构成物质的分子总以自己固有的频率在振动, 当一定频率的红外辐射照射到物体上, 且红外辐射的频率和物体分子热运动频率相一致时, 红外辐射会很快被分子吸收而转化为分子的热运动, 同时分子运动加速, 物料温度上升, 导致其失水。
孙传祝利用红外结合热风的方式进行了蔬菜脱水的研究应用, 发现组合加热的干燥速率远远高于单纯热风加热。
5.2 红外辐射干燥研究进展
徐凤英等人进行了荔枝真空远红外辐射过热干燥特性的研究, 荔枝在红外辐射真空过热干燥过程中去水速率均较大, 尤其是缓苏阶段, 显著快于烘箱干燥荔枝果肉与果, 且改变红外辐射真空干燥工艺条件会影响荔枝干燥去水速率。
天津大学褚治德等人制作了红外辐射与热风振动流化稻谷干燥装置, 并进行了稻谷干燥试验, 以改变干燥温度、振动频率和辐射板温度等因素来考察干燥效果试验结果表明:该方法降水速率大和爆腰率小, 它顺应稻谷结构特性, 对稻谷逐渐升温, 每次循环都配有降温缓苏, 确保了稻谷的生理特性。
6 结语与展望
由以上食品干燥方法的研究近况可知, 新型干燥技术有效地提高了食品干燥的效率, 减少了干燥过程中食品营养成分和风味物质的损失, 保证了食品的品质。但就目前而言, 干燥领域仍有很多问题需要解决故今后食品干燥技术的研究和发展方向大体有:针对不同食品的特性, 选择最合适、最实用的干燥方法;干燥过程节能技术的研究与开发;新型干燥技术的开发研究, 将两种或两种以上的干燥技术结合使用, 使其优势互补, 充分提高干燥效率及干燥品品质。而且如何将试验结果扩展应用到工业领域也是需要解决的一大难题。
食品干燥技术 篇2
浅析干燥技术
干燥机几乎是各产业生产过程的主要设备之一,干燥技术是伴随干燥机而发展起来的重要技术.文章介绍干燥机的原理、分类、适用范围、应用,简述了中国干燥技术的现状及发展方向.
作 者：李沛虹 赵彩俊 作者单位：中国矿业大学,江苏徐州,221006刊 名：现代经济信息英文刊名：MODERN ECONOMIC INFORMATION年，卷(期)：“”(3)分类号：S8关键词：干燥技术 干燥原理 干燥机 予燥应用
仿生化工食品干燥 篇3
他穿牛仔裤和衬衫，留着极富艺术气息的胡子；他爱画画，办公室里装饰的画有些出自他的手笔；他的研究生办公室门口，贴着醒目的“80后工作室”招牌，洋溢着轻松的色彩；他喜欢唱歌，偏爱海滨城市，享受鹭岛生活。用时下最潮的话来说，厦门大学的这位海归教授有点儿清新。
他不仅在化工工程与化工传热传质等方面有杰出贡献，在食品工程和干燥技术应用及研究领域也颇有建树，于7年前提出了生物学启示下的化工过程研究领域。你一定想不到，在国际干燥学杂志评选的2005年～2010年对干燥学贡献最大的5人中，他是唯一一位当选的华人。
仿生化工—新创意的源泉
大部分化工、食品、医药加工设备的原理与设计是从石油化工等传统领域发展来的，陈晓东想要更有原创性，于是7年前在国外开始建立仿生化工的概念，并取得了一些初步但令人心动的成果—建立了世界上第一个软化高分子材料制成的人工胃消化系统。那么，究竟什么是仿生化工呢？
在实验室里用高分子材料，制造诸如胃、小肠等有“生命”的体内系统，并将它们自动化。除了用它们制造更真实的体外测验系统外，还可以放大应用到环境与生产条件下作为新型的化学反应器，这些是陈晓东正在厦门大学开展的崭新的、充满想象力的仿生化工研究领域。它是目前很前沿的新兴交叉学科，有着良好的应用前景，陈晓东告诉记者，制造出来的仿生器官并不用来移植，而是给从事药品研制、功能食品研究的科学家们当实验工具。
“人的消化系统就像一个化学工厂，里面含有多种成分，其中的一些可能导致药物在发挥作用前失效。如果有了更现实的仿生消化系统，将新药或功能食品投入该系统，检测人员就能在体外观察食品或药品在人体内发生的反应，从而提前测定药物消化率的变异，便于探讨它们能否承受胃里的化学和物理环境。”陈晓东说，这类仿生系统最大的好处就是减少了医学临床试验对人及动物的伤害，可进行大量的实验并优化产品，且可降低医疗实验成本。
某种程度上，陈晓东很可能是国内外提出仿生化工的第一人。从目前的形势看，国内仿生化工市场处于起步状态，很多人还没有意识到这个学科的发展潜力。谁能开发新市场，谁就掌握主动权，而仿生化工很可能就是一个新创意诞生的源泉。“就拿人工消化系统来说，它的用处绝不只是药品和食品检测，对很多领域比如污水处理、废物处理来说，这个系统都有可能产生巨大价值。”陈晓东表示，目前他已经逐步建立了胃系统，正着手建立肠道系统。
“十二五”期间，陈晓东的仿生化工工程研究将在食品技术、食品健康、医药技术上加以提高，尤其是在废物处理技术上，有机会能较大规模应用仿生化工设备开展相关研究。另一方面，用生物法生产化工与健康所需产品在中国有长足发展，比如汤药发酵的利用等，这也是仿生化工一个重要的部分。陈晓东个人比较关注仿生化工生产的发展，他说：“我希望能够吸取生物的各种优点，在生物学的启发下将其转化成工业设备，不一定是100%的模仿，用来替代原来能量消耗大的生产方式。”
食品干燥—国内发展空间较大
“民以食为天”。如今，人类对食品的需求已不再局限于本地区，足不出户尝遍各国美食是很多人的梦想。但众所周知，食物很容易在短时间内腐败，如果要进行跨地域、跨国家的运输，保鲜是一个很大考验。说到现今的食品保鲜和加工，干燥工艺则是一个绕不开的重要环节。
在食品加工中，常常要将新鲜果蔬打成浆状，然后再将其干燥成粉末；像牛奶这样的液态原料，如果要制成粉状品，加工中通常会用喷雾干燥技术。但喷雾干燥技术会出现粉料粘壁现象，可能导致着火或爆炸。陈晓东在干燥学领域主要的研究方向之一，就是采取适当措施，减轻或防止粘壁故障的产生。
经过干燥工艺处理过的食品，不仅能最大限度保留所含成分，还能延长保鲜期。尤其是一些粉粒状食品，如奶粉等对干燥需求很大的食品，运用的就是干燥工艺中的颗粒技术。陈晓东说：“现在国家间、地区间的食品商业活动越来越频繁，人们对食品的需求量也在不断增加，食品干燥的发展趋势非常良好。未来，干燥技术在其他领域的应用也会越来越普遍。”
同发达国家一样，国内食品干燥的需求量非常大。但在一些干燥技术，如喷雾干燥技术的发展上，欧洲及澳洲国家早已经走在我国之前。“国内的食品干燥设备虽然国产化比率较高且价格便宜，但普遍存在能耗高、生产效率低、食品品质较难控制等问题，这些现象值得关注。”
将这个领域的多项先进技术率先在国内实现应用，提升我国食品干燥技术水平，是陈晓东回国的首个“要务”。目前，他的这些相关技术在国内的应用前景被广为看好，已获得企业与国家的科研经费支持，“下一步，申请专利，组建公司，相信会有所作为。”陈晓东自信地说。
科研源于创新
在Point-of-Sale食品加工技术开发研究领域，陈晓东课题组设计并研发了第一台专利设备；他是CHEN-BIOT数和CHEN-LEWIS数的定义人，是化学反应动力学干燥率模型的创始人，是国际著名的颗粒自燃特性测试CHEN-METHOD的创始人……看过他履历的人，一定会被他的成果震撼，并好奇他是如何保持持久的创新力的。
“平时还真没特别想过创新，很多东西自然而然就从脑子里蹦出来了。教学中也不会跟学生刻意提创新，但会启发他们思考一些问题。”陈晓东笑言，他的创新秘诀可能就是保持广泛的兴趣爱好，充分调动想象力，多与人交流经验以及更新知识储备。“其实很多人都有创新潜质，但怎样开发是一个难题。我个人觉得约束条件越少，对创新思想的形成越有帮助，创新需要综合方方面面，所以自由的环境对于创新来说有极大的帮助。”
对于年轻人才的培养，陈晓东说，不管做什么工作，积累非常重要。可能有人会在短时间内取得一些成果，但没有积累就不会有深度，今后也就不会有更好的发展。“做科研必须摒弃急功近利，如果条件允许，我希望大家能够尽量放慢速度，做深、做透、做细致。”陈晓东说，我国仿生化工和食品干燥应用研究在技术上可能与国外相差不大，比较明显的差距主要体现在基础研究上。“基础研究做好了，才会有强大的创新动力，更能培养有技术水平的创新人才，创新成果在运用过程中也才不会出现比较大的错误。”
食品干燥技术 篇4
就肉类食品加工而言,由于肉类食品加工制作压力相当关键,特别是在真空环境中,压力能祛除肉块细胞的针孔及内含气泡,实现肉块显著膨胀,进而提升肉制品口感、嫩度。通常而言,制作肉制品对真空度的要求是60KPa-81KPa。在加工食品时,温度上升将加快完成速度,但要严控温度值,若温度过高将生成较多微生物,并增加繁殖量,减少了加工食品的销售时间。为此,加工环节的温度值应控制得当。
如果待干物料不同则前处理方式也会存在较大差异,这就需要按照原料特点使用相关处理的方式,例如:蔬菜的冷冻干燥前处理,不仅需要进行原料切分、分选与清洗,而且要实施漂诞[1]。通常情况下,预冻工艺主要包含使用速冻设备进行冻结与抽真空进行蒸发冻结两种方式,为确保冷冻食品品质,通常选择速冻设备进行冻结。按照被冻物料共晶点的温度调整预冻的温度,按照被冻物料大小、结构与形状,确定冻结的时间,按照物料性质确定预冻的速率,从而保证物料品质。食品升华与干燥基本是在真空的装置中执行,所以在升华与干燥过程确保真空和适度尤为重要。为加快升华的速度,将产品的冻干时间缩短,需要根据实际需要来降低水蒸汽逸出阻力、提高升华温度与加大传热系数。由于升华过程温度会因为各种条件受到制约,所以需要确保食品冻结的部分温度在共晶点的温度之下,一旦超过共晶点的温度容易导致冻结部分融化,致使已干燥食品骨架刚度弱化,继而塌陷,将已干燥海绵状的微孔堵塞,导致升华过程受阻。在这个时候若过量供热,会导致产品报废。由于真空冷冻与干燥食品大部分都是多孔的疏松状,食品表面积比较大,极易破碎和吸湿。因此,为方便保存食品,需要高度重视后处理的工艺,一般使用冲入惰性气体或者是真空包装袋来包装,以便长时间的贮藏。
让干燥技术走出国门 篇5
工业生产过程中，干燥是重要的环保技术，工业废水、固体废气物(如城市垃圾)都可以通过干燥技术实现资源化处理，以达到减少能源浪费和降低废气排放的目的，可以说，加强先进节能干燥技术的研究对于节能减排的意义非常重要。
对于山东省科学院来说，积极推进科技成果转移，形成新的企业和产业增长点，服务山东产业发展是一项重要的任务。“研究中心一孵化示范企业一服务行业”的模式，是加快国产化装备开发应用的一条行之有效的途径。为加速科研成果的产业化，节能干燥工程技术研究中心孵化了科技示范企业——山东天力干燥设备有限公司作为科研成果转化的载体。
现在，国内从事干燥设备制造的企业约有600家，资源却大不相同，由于产品单一，生产规模小，尤其是一些科技含量低的产品，卖设备如同卖铁，中国干燥设备制造行业的整体竞争力难以得到发挥。作为一个科研型干燥企业，天力远远地甩开了这种低层次的价格竞争，把科技的创新作为根本要务，让干燥设备走出国门，让中国的干燥技术扬眉吐气一把。在天力干燥设备有限公司总经理史勇春看来，干燥企业要想做大，最根本的是创新，国际化则是必由之路。
干燥是核心，节能是目标
对于史勇春来说，干燥既是一项课题，也是一场战略，既是一项事业，也是一种使命。
1987年，研究生毕业的史勇春，做了一个关于造纸厂废液提取的环保课题，从那以后，便走上了他的环保研究之路。他开始研究干燥技术，那个时候中国的干燥技术刚开始萌芽。但史勇春认定，节能是一种趋势，应用涉及化工、石化、医药、建材、轻工、饲料、食品、造纸、木材、粮食等多个行业的干燥技术必将有广阔的应用空间。
史勇春研究装备的第一个目标就是节能。干燥过程是国内的高耗能工序，工业所消耗的能源占国内总能耗的12％左右，那时候国内需要的某些大型干燥设备和技术几乎全部依赖进口，国内干燥工序的平均能源利用率仅为40-50％，国外先进水平则普遍达到了70％以上，提高能源利用率就意味着节能。
1994年，一直以干燥技术研究为主的干燥技术研究中心改为股份制公司，主要针对各行业需要的各类重大节能干燥装备及各行业中面临的重大干燥共性技术，进行研究并且根据不同类型的干燥技术进行原始创新、集成创新和引进消化吸收再创新，开发具有国际水平的技术软件，探明干燥过程规律，然后经小试、中试开发出大型干燥设备和先进干燥技术。当科技成果产品化以后，再投放到相关行业的大型企业应用，待产品应用起到示范作用后，再向全行业推广。天力与山东海化集团合作研制的纯碱煅烧干燥大型内热式流态化设备，重180吨，高18米，为世界首创，在海化集团应用7套后，又相继在全国10大纯碱厂推广100多台套，目前该产品在纯碱行业已有相当的影响力，与中石油辽化分公司合作研制的己二酸大型流态化干燥成套技术和设备，能源利用率达75％，节能效果明显。
科技为先，这样的模式，让天力完全摆脱了目前国内大型干燥装置国产化走简单模仿路子的被动局面。
去年，天力研制的60)5吨／年PTA重大国产化节能干燥设备实施论证后投入生产，与山东新汶矿业集团合作研制的石膏煅烧干燥设备，是国内最大的，全国只有两家，也已投入生产运行。以前，这样的设备全部依赖进口，而这些具有自主知识产权的科研成果，打破了长期以来国外垄断大型节能干燥设备制造的局面。
像艺术家一样，用想像力创新
史勇春常常跟企业的科研人员说，做科研人员就要像艺术家一样，要用自己的想象力去做，只有发挥无穷的想象，才能创新。
史勇春说，国内干燥企业始终长不大的原因就在于缺乏创新，中国从事干燥设备制造的企业约有600家，其中90％年产值在1000万元以下，绝大多数厂家年产值还不到500万元，厂家众多，机型单一，生产规模小，成为当前中国干燥设备制造行业面临的突出问题。天力之所以成为这600家干燥企业的龙头老大，正是因为其技术上的创新与领先优势，尤其是集成技术的创新。
在经营战略上，天力引以为豪的有“六化”一是专业化，有所为有所不为，把技术附加值相对低的去掉，将技术附加值高的产品做专。前几年天力在研究上走了点弯路，新来的研究人员将课题放在蔬菜、水果等的干燥上，使得开发线很长，但不够精细，后来史勇春果断地将一些开发线压缩，专业化的模式让产品更细致，二是大型化，多研发大型的装备。三是成套化，整套拿工程，再向下分包的方式。实现了上下游的整合和横向联合。四是产品规模化，在单元突破的基础上规模化发展，单体增加功能，解决质量问题，五是标准模块化，根据企业的要求为企业量体裁衣定制合适的设备，这在全国尚属首例。六是国际化，加大出口力度，成立国际中心，将国内的设备进行国际版升级，将成套技术与设备集中起来，形成大规模的突破点。牛奶干燥成为奶粉的质量不一样，物料利用率也不一样，这都跟干燥的技术有关，天力便和澳洲一家企业合作，联合开发联合投标，共同满足客户需求，共同面对配套产品的供应商等，既降低了生产成本，又提高了产品质量。去年天力的出口额是200055-，今年的目标则要上亿。
专家型团队，“顶天立地”
经过十几年的发展，天力跃升为业界的龙头老大，焕发出顽强的生命力，闪烁出持久的生机与活力。史勇春把其归结到这个专家型团队的功劳。天力，就是一个以干燥为载体做科研，专家和企业搞科研的企业。
从总经理到副总经理再到中层管理人员，全是干燥技术方面的前沿专家，而100多个人的企业中，80％的人员在负责技术的事业部，30％的加工量由内部完成，这就保证了天力的装备，销售更多的是技术，而不是铁。由于这种大型的设备需要安装、维护等，这个团队在市场、技术、服务上实行三位一体，相对分工，在专业化的大环境下通力协作。由于在安装、服务各方面需要和碱厂、盐厂、化工厂进行科研上的合作，一线人员可以在合作中进行过程研究，使得过程最优化，保证了产品的质量以及下一步研发的方向。
从研究中心成立初始，山科院的要求就是研制的成果必须“顶天立地”。所谓“顶天”是指必须针对行业带动性强、关联度大、作用突出的关键共性干燥技术问题，开发具有自主知识产权的关键技术和核心技术，对各行业干燥技术进步有重大带动作用，“立地”指的是研究成果必须能够推广应用，转化为终端产品，产生效益。在史勇春带领的团队的努力下，终于实现了“顶天立地”。
食品干燥技术 篇6
真空冷冻干燥技术是目前被世界公认的最先进的食品加工技术。真空冷冻干燥装置的设计制造等没有一套成熟的计算方法和检测标准, 真空冷冻干燥食品、果蔬、花卉等也没有一套现成的预冷工艺, 基本上是凭经验。因此, 迫切需要加强对这些问题的探讨和关注。下文主要探讨了真空冷冻干燥技术在食品加工中的应用的综述及其应用的实践, 最后对真空冷冻干燥技术在食品加工中的应用进行了展望。
1 真空冷冻干燥技术在食品加工中的重要生产工艺和应用现状的综述
1.1 真空冷冻干燥原理与特点
1.1.1 真空冷冻干燥的原理
根据热力学中的相平衡理论, 水的三相点 (汽、液、固三相共存) 温度为0.0098℃, 三相点压力为609.3pa (4.57mm/mg) 在水的相变过程中, 当压力低于三相点压力时, 固态冰可以直接转化为气态的水蒸气即冰晶升华。真空冷冻干燥即是把含有大量水的物质预先冷冻, 使物质中的游离水结晶, 冻结成固体, 泳后在高真空条件下使物质中的冰晶升华, 待冰晶升华后再除去物质中部分吸附水, 最终得到残余水量为1-4%左右的干制品。真空冷冻干燥简称为冻干。
1.2 真空冷冻干燥的特点
冻干过程决定了其干制品具有如下特点:
1.2.1 食品干燥是在低温 (-40℃到+55℃) 下进行, 且处于高真空状态, 因此, 特别适用于热敏性高和极易氧化的食品的干燥, 可以保留新鲜食品的色香味及营养成分。
1.2.2 干制品不失原有的固体骨架结构, 保持物料原有的形态。
1.2.3 冻干制品具有多孔结构, 因此, 具有很理想的速溶性和快速复水性.复水时, 比其它干燥方法生产的食品更接近新鲜食品。
1.2.4 在升华过程中溶于水的可溶性物质就地析出, 避免了一般干燥方法中因物料内部水份向表面迁移而将无机盐和营养携带到物料表面而造成表面硬化和营养损失的现象。
1.2.5 冻干食品采用真空或充氮包装和避光保存, 可保持5年不变质。与速冻食品相比免除了运输储存、销售过程中耗费很高的冷藏链, 真空冷冻干燥被认为是生产高品质食品的最好的方法。
1.3 真空冷冻干燥食品的国内外研究综述
冻干技术是前苏联科学家拉巴-斯塔罗仁连茨基1921年发明的, 直到1943年美国首先在制药工业领域内采用这项新技术, 60年代起德国、荷兰等西欧国家才开始将这项技术用于食品工业。随后日、美、英、法和港、台等一些发达国家和地区相继建立起冻干食品加工厂, 目前已达到工业化生产程度。我国冻干食品起步也较早, 自50年代就开始研究冻干技术在食品加工中的应用, 并取得了一定成绩。70年代北京、大连、上海等地就建立了试验和生产基地, 但由于产品缺乏市场, 这些基地被相继拆除。随着我国食品工业的发展, 国际、国内市场对冻干食品的需求, 人们对冻干食品方便、保健、营养、卫生、耐贮藏等特点有了更进一步的认识, 并开展了该技术和设备的试验研究, 取得了可喜成果。总的来看, 我国自70年代到80年代后期, 在冻干技术和设备方面仅仅限于科研试验, 到了90年代才有了长足的发展。目前, 河南、宁夏、新疆、河北、山东等地已经建成或正在筹建一批冻干食品厂, 这标志着我国冻干食品市场正在启动和发展。
1.4 真空冷冻干燥技术在食品加工中的重要生产工艺研究现状。
真空冻干食品生产工艺技术是一种非常复杂, 下文就近几年对真空冷冻干燥食品在生产工艺条件中确定的预冻速率、预冻终点温度、加热方式和温度、干燥室真空度及料盘载重量等重要关键技术的研究及结果进行综述。
1.4.1 预冷速率和预冷终点温度。
(1) 预冷速率优化冻结过程会产生不同粒度的冰晶而直接影响升华干燥速度, 陈仪南等人的研究结果表述了结冰速率与冰晶形状和数量之间的相互关系, 对于大部分属于块状、条状、片状的果蔬原料, 在传统的慢式冷冻干燥工艺条件下制成的食品品质劣化, 而在真空冷冻干燥工艺条件下制成的食品, 食品可基本保持原有的品质, 实践表明适当的冷冻方式-预冷冻预冻速率既不影响产品质量, 又可加快干燥速率。 (2) 预冻终点温度优化冻干食品在升华干燥时, 物料有部分液体存在, 在真空下会迅速蒸发, 造成液体浓缩, 营养成分流失, 产品体积缩小。因此预冻终点温度一般要求低于物料共晶点温度 (食品物料中水分全部冻结的温度, 可用电阻法测定, 预冻终点温度可避免冻温过低或过高, 造成冷冻能耗过高或影响产品质量, 一般要求低于物料共晶点温度5℃-10℃左右。
1.4.2 加热方式与温度。
食品冻干则大多采用辐射供热方式, 该方式将装有物料的托盘置于两辐射加热板中间, 热量由上下两加热板 (隔板) 以辐射的形式传给物料, 其供热温度 (隔板温度) 在水分升华阶段必须以维持物料冰层不超过共融点 (完全冻结的食品, 当温度升高到某一点时, 开始出现冰晶熔化的温度点, 可用电阻法测定为最高限, 否则会严重影响冻干过程和冻干食品的质量和外观。因此, 在特定的传热方式下, 干燥过程的升华和解吸过程, 只有采用合理的加热温度才能在保证制品质量的前提下, 缩短干燥时间, 提高干燥效率, 从而降低能耗。
1.4.3 干燥室真空度。
干燥室真空度的高低与升华、解吸过程的传热、传质速率关系密切, 干燥过程同时进行着热量传递 (传热) 和质量传递 (传质-蒸气排除) 两个过程。稳定的真空度对应着干燥仓内食品稳定的升华温度, 也决定了冻干食品残余的含水量。在干燥过程中, 升华受传热还是传质控制是很多种因素影响的, 二者可互为转化。由此, 必须权衡传热、传质的平衡关系, 经过实验获得有利于传热和传质的最佳干燥室真空度的数值。
1.4.4 料盘装载量。
干燥时, 单位面积料盘上被干燥食品的湿重装载量是决定干燥时间的重要因素, 一般情况下, 物料堆积的厚度愈薄, 传热和传质速度越快, 干燥时间愈短。但是, 物料厚度薄则单位冻干面积上每批次干燥的物料少, 对提高单位冻干面积和单位时间产量不利。因此, 单位面积料盘所装载的物料量应根据加热方式和物料的种类以及干燥效率综合而定, 一般控制在10-20mm为宜。
2 真空冷冻干燥技术在食品加工方面的应用与实践
目前适合用真空冷冻干燥加工的食品有近百种, 包含了大部分的果蔬、水产、肉禽等。由于冻干技术有着特有的优势, 对于营养保健类食品更是热衷于采用这一技术, 如人参、鲜蜜、鹿茸、花粉等等, 同时为了改善一些粉状食品的理化特性通常也要利用该项技术。如速溶饮料就是采用冻干技术、膜分离技术及超滤技术生产的, 产品有速溶茶、速溶咖啡等。
2.1 即溶食用粉体的制备
即溶食用粉体如咖啡、速溶茶等已形成相当的工业生产规模, 而且市场需求还在不断增长, 规模还有进一步扩大的趋势。利用真空冷冻干燥技生产的冻干咖啡是目前世界上品质最佳、风味和口感最好的速溶咖啡, 它彻底避免了喷雾干燥咖啡或凝聚增香咖啡生产中高温干燥过程对咖啡品质的损害, 完好地保留了炒磨咖啡的风味和口感, 速溶咖啡的品质从此得到很大的提高。冻干咖啡的生产流程包括:预处理→炒→磨碎→萃取→真空浓缩→真空冷冻干燥。
此外, 冷冻干燥技术在茶饮料的制作上也得到了应用。随着科学技术的发展, 人们生活水平的提高, 传统的用开水泡茶这单一的饮茶模式已难以满足人们生活的多种要求和快节奏生活的需求。饮用方便、无需倒茶渣的速溶茶及各种茶饮料应运而生。速溶茶的一般工艺流程:茶叶→拼配→浸提→净化→浓缩→预冻结→冻干→包装。如速溶乌龙茶的整条生产线, 其生产流程:多功能提取罐→过滤→精滤装置→平衡罐→超滤装置→反渗透装置→储液输送罐→自动罐注机→速冻库→真空冷冻干燥箱→制粉→包装。
2.2 功能有效成分的保护
许多保健作用良好的食品原料, 往往在生产加工过程中, 由于技术条件和一些理化参数的不稳定, 使得其中的功能成分被破坏或损失。在这类食品的加工时, 就极需要运用高新技术手段克服这一难题, 目前采用的高新技术手段有膜过滤分离、微胶囊化、辐照技术、超临界萃取、食品生物技术、高压加工、无菌包装以及真空冷冻干燥等等。如奶牛初乳含有丰富的免疫活性物质, 其中免疫球蛋白、乳铁蛋白、溶菌酶等免疫活性成分含量高于常乳的几十倍至几千倍, 是目前最理想的保健食品添加剂。由于其活性难于加工保存, 对加工技术提出了较高要求。
芦荟中含有黄酮类化合物、多糖及其他营养成分, 具有增强免疫功能、抑菌消炎、镇静止痛、促进伤口愈合、恢复机体生理机能、促进血液循环等多种药理作用。将芦荟鲜叶进行深度加工, 在得到稳定化的凝胶汁和浓缩汁的基础上, 进行真空冷冻干燥得到芦荟冷冻干粉, 可作为加工化妆品、保健品、食品、药品等产品的原料。
3 真空冷冻干燥技术在食品加工中的应用展望
冻干食品是一个高科技、高附加值的食品开发项目。目前, 世界上共有规模较大的冻干食品企业约130家。生产真空冷冻干燥设备的厂家也很多。整体技术, 结构形式较先进的有丹麦、德国、日本、英国、瑞典等几家大公司。
长期以来我国的农牧产品一直徘徊在出口原料或初级加工阶段, 技术含量低, 而我国冻干食品工业尚处在发展初期, 产量还比较低。而我国是农业大国, 有丰富的蔬菜、肉食、水产资源等, 同时, 我国冻干食品生产成本较低, 由此引来国外商家的大量求购。因此, 通过应用真空冷冻干燥这一高新技术进行食品加工, 将提高我国出口食品的档次获得较高的附加值, 将会形成国民经济新的增长点。而在目前西部大开发的大好机遇下, 对不发达的边远山区, 可大力发展农业的深加工, 增加出口创汇, 从而形成我们自己的前景好、利润大的出口创汇支柱产业。
随着我国人民生活水平的提高, 对食品的要求也发生了质的变化。人们开始购买更多精美昂贵的食品, 特别是高品质的婴儿食品和功能食品, 而这些高品质食品的生产大多采用冻干技术。另外, 我国食品资源非常丰富, 如猪肉、鸡肉、葱、大蒜、胡萝卜、青辣椒等食品的产量均为世界第一, 香菇、蘑菇、草菇、木耳、银耳五大菌类食品, 年产量高达58.5万吨, 如果能加工成冻干食品, 销往国际市场, 其经济效益必将十分可观。再者, 我国的海产品、调味品 (香菜、姜) 、果蔬、茶叶、名贵中药材、植物蛋白等资源也极其丰富, 有的 (如人参、蜂皇浆、冬虫草) 在国内、外还享有较高声誉, 是发展冻干食品极为有利的物质基础。同时, 生活节奏的加快, 也使得快速方便食品越来越受到消费者 (尤其是家庭主妇) 的青睐。因此, 发展冻干食品前途无量。
结束语
我国是食品生产大国, 食品工业的发展离不开高新技术加工手段, 同类产品用不同方法生产加工, 产品品质和市场前景会有很大的差异。我国现已成功入世, 为农产品出口带来了良好机遇, 同时也对食品加工提出了更高的要求, 过去出口配额的限制已经成为历史, 非关税的技术壁垒给企业带来了新的挑战。如何融入国际大市场参与国际竞争, 需要相关产业的共同努力。我国冻干食品的加工业存在最大的问题是国内冻干设备的落后, 极大地制约了这类产品的迅速发展。因此, 冻干食品相关产业厂家应该在未雨绸缪时及早做好准备。
参考文献
[1]曹永梅, 许时婴, 丁一庆.保护剂在冷冻干燥双歧杆菌中的作用[J].食品与发酵工业, 1999年.
[2]童军茂等.我国冻干食品的现状和前景展望[J].制冷技术, 2003年.
食品干燥技术 篇7
1 实验材料与方法
1.1 实验材料
1) 原辅料。南美白对虾 (冻虾) :平阳海跃食品有限公司;辣椒粉、花椒粉、胡椒粉、白砂糖、姜粉、蒜等;市场购买味精-莲花味精;2) 试剂及药品。K2CO3、NaOH、NaCl、HCl, 分析纯-郑州派尼化学试剂厂;琼脂粉-食品级-北京奥博星生物技术有限责任公司;酵母浸膏、葡萄糖、胰蛋白胨-食品级-北京奥博星生物技术有限责任公司;甘油-食品级-天津天力化学试剂有限公司。
1.2 主要仪器与设备
HH-2数显恒温水浴锅, 国华电器有限公司;
BS224s电子天平 (感量0.001g) , 北京赛多利斯仪器系统有限公司;
CS202电热保温烘箱, 重庆实验设备厂制造;
冰箱, 博西华家用电器有限公司;
TA-XT.Plus型食品物性测定仪, 英国Stabe Micro Systems公司;
CM-5型色差计, 日本Konica Minolta公司;
真空微波干燥机, 平阳海跃食品有限公司。
1.3 试验方法
1.3.1 工艺流程
鲜对虾→清洗、挑选→冷冻贮藏→解冻→清洗、挑选→漂烫→浸渍调味→干燥→杀菌→包装→产品。
1.3.2 测定指标与方法
1) 挥发性盐基氮 (微量扩散法) ;2) 水分的测定 (直接干燥法) ;3) 微生物的检测:大肠杆菌、细菌总数:按GBö4789.2021994方法测定;4) 失重率测定。失失重率重率式中G1为烫漂前对虾质量 (g) ;G2为烫漂后对虾质量 (g) ;5) 硬度与弹性:采用Stable Micro System公司的物性测试仪进行测试;6) 感官评定:按GB/16290规定, 进行色香味及质地的评价。
2 结果与讨论
2.1 单因素试验结果
1) 微波功率对烤虾干燥的影响。将真空度设置为0.09MPa, 装载量设置为300g, 分别研究微波功率为2kW、3kW、4kW的干燥特性, 可以看出, 微波功率对烤虾失水的影响, 在干燥阶段大致分为3个阶段, 即快速、匀速、降速阶段;2) 装载量对烤虾干燥的影响。将微波功率设置为4kW, 真空度设置为0.08, 分别研究装载量为200g、300g、400g的干燥特性, 结果如下:装载量对烤虾失水的影响, 主要为在微波功率和真空度一定的条件下, 装载量越少, 对虾失水越快, 反之就越慢;3) 真空度对烤虾干燥的影响。当微波功率和装载量一定的条件下, 不用真空度对于干燥速率的影响基本相同, 各条曲线基本重合, 真空度对于干燥速率的影响很小。
2.2 微波真空干燥实验的结果
在单因素试验的基础上, 根据Box-Behnken中心组合设计原理, 选取微波功率、装载量和真空度用量为自变量, 以产品的评分Y为响应值, 利用Design Exper7.1软件设计了3因素3水平的响应面试验, 响应曲面法的结果分析:当微波功率设置为4kW, 装载量为300g, 真空度设置为0.09MPa为最佳工艺参数。
2.3 微波真空最佳参数的验证实验
1) 物性分析。将所有干燥条件得到的烤虾利用质构仪进行物性分析, 其最佳参数结果如下:通过质构图计算得:硬度平均为21900g, 咀嚼性平均为10250.32g, 凝聚力平均为20168.97g;2) 感官评定。由5名品评员组成感官评价小组, 评价珍味烤虾的色泽、风味、口感, 取平均分为最终感官得分。
评定结果:最佳参数最终得分为90分
3 结论
1) 微波真空联合干燥白对虾工艺的最优参数为微波时间25 s、微波功率4kw, 装载量300g, 真空度0.09MPa, 可以获得较高质量的白对虾干制品;2) 通过物性数据对比显示和感官分析, 最佳参数该组数据得分明显好于其他各组。
参考文献
[1]张国琛, 毛志怀.水产品干燥技术的研究进展[J].农业工报, 2004, 20 (4) :297-300.
[2]伍玉洁, 杨瑞金, 刘言宁.水分活度对干制虾仁产品的货架寿命和质构的影响[J].水产科学, 2OO6, 25 (4) :175-178.
食品干燥技术 篇8
1 技术研究背景分析
文章以印染行业的污泥处理技术为例进行探究。在印染场生产的过程中, 会将很多的污水排放出来, 他们在处理污水时通过机械脱水产生滤饼废弃物或者泥浆即为污泥, 含水率在60%到85%左右。因为很多环节都会生成污水, 有机污染物浓度高、酸碱度变化大、水质变化大等特征, 所生成污泥的成分也非常多样, 为后续处理带来极大的影响, 如印染污泥, 因为含有浆料、助剂和染料等。成分十分复杂, 并且, 染料的结构含有氨基化合物、硝基、铬、锌、砷、铜等金属元素, 生物毒性比较大, 对环境带来的污染比较严重, 为危险废弃物。
现阶段, 我们国家的污泥处理工艺为先利用机械脱去污泥中的水, 在利用加热干燥深度脱水将热值提高, 之后进行焚烧。焚烧工艺和污泥机械脱水机技术相对比较成熟, 而一定的问题还存在于污泥干燥中。有很多污泥干燥的方法, 其中包括:圆盘干燥机干燥工艺、回转窑干燥工艺、桨叶干燥机干燥工艺、带式干燥机干燥工艺等。在小规模处理中适合应用上述技术, 对于大规模的处理不太适合, 还存在很多问题。
首先, 干燥之后粉料多, 干污泥扬尘严重, 产生二次污染, 输送存在问题多。其次, 系统配套设备复杂多样, 维护成本高, 操作复杂。再次, 单台设备处理量有限, 每天每台设备处理量在100吨左右, 需要用多台设备才能够实现规模化处理, 设备所占空间较大, 投资高。
2 污泥蒸汽管回转干燥机干燥技术研究
2.1 技术特征分析
首先, 污泥干燥分析。通过输送系统, 向蒸汽管回转干燥机内定量连续加入湿污泥, 将多圈蒸汽管束设置在干燥机的内部, 将低压饱和蒸汽通入到内部, 通过蒸汽和管壁间接的对湿污泥进行换热处理, 倾斜的设置干燥机, 在回转的时候, 一边加热湿物料, 一边网出料口位置移动, 完成干燥并且合格之后, 从干燥机内锁气阀和益流板中将物料排除, 向着下段工段中进入。
其次, 蒸汽和冷凝水系统。低压蒸汽冷凝后变成冷凝水, 从蒸汽管干燥机旋转接头排出进入热水罐, 通过热水泵排出进行回收。
再次, 尾气处理系统分析。从干燥机的尾部排除污泥干燥生产的尾气, 向着喷淋洗涤塔中输送, 通过循环泵循环使用喷淋水, 经喷淋除尘净化预冷却尾气后, 向着冷凝器进入, 完成冷凝除水, 生成冷凝水, 然后向着下游工艺中进入, 对尾气完成出水之后, 通过引风机抽吸, 向下游工艺中进入, 进行冷凝除水, 产生冷凝水进入下游工艺, 尾气除水后经进入下游工艺。
2.2 干燥装置分析
(1) 蒸汽管回转干燥机。是由托轮、旋转接头、筒体、螺旋加料机、滚圈、及其传动系统构成。其作用是通过蒸汽间接加热湿污泥生成蒸汽, 设备筒体与蒸汽管道同时转动, 污泥在筒体内管束间回转滚动, 停留一定时间后, 污泥滚成为球形并被干燥, 污泥热值提高。蒸汽管回转干燥机可通过增大直径, 加长筒体来增加换热面积, 目前国内蒸汽管干燥机换热面积可达到几千平米。
(2) 热水罐。它的主要功能是把蒸汽回转干燥机生成的冷凝水同蒸汽分开, 分开气液之后, 从热水罐的底部就会排出热水, 进而保证蒸汽压力在蒸汽管干燥机中是稳定的。
(3) 锁气器。把大气和蒸汽管干燥机筒体内腔分开, 减少不凝气蒸汽干燥机内进入。
(4) 喷淋洗涤塔。是通过喷淋水洗涤干净干燥尾气中的粉尘, 此外, 令干燥尾气达到饱和。
(5) 冷凝器。是把干燥尾气中的水应用降温饱和方式去除。通常应该降低到50℃以下。
(6) 引风机。其主要功能是引出干燥系统不凝气的负压, 并向下游工艺鼓入完成处理。
(7) 循环泵。循环使用尾气喷淋水, 利用循环泵增压喷淋水, 均匀喷洒到向着干燥尾气中均匀完成喷洒。
(8) 热水泵。把热水罐中的热水送入下游工艺进行回收。
2.3 干燥技术的操作方法和作用分析
2.3.1 具体的操作方法分析
干燥系统操作方法如图1所示:通过输送系统将湿污泥向着蒸汽管回转干燥机内输入, 将多圈蒸汽管束设置在干燥机的内部, 将低压饱和蒸汽通入到其内部, 湿泥利用管壁和蒸汽的间接转换。倾斜的设置出干燥机, 在回转的时候, 一边加热湿物料, 一边往出口料位置完成移动。完成了干燥加工之后, 从干燥机中排出, 向着下一道工序中进入。冷凝了低压蒸汽之后, 就会相应的变为了冷凝水。在蒸汽管干燥机旋转接头中被排放出来之后, 向着热水罐中进入, 利用热水泵排除来之后完成相应的回收。从干燥机尾部排除干燥生成的尾气, 向着喷淋洗涤塔中进入, 尾气经喷淋除尘净化预冷却后进入冷凝器进步冷凝除水, 产生冷凝水进入下游工艺, 尾气除水后经引风机抽吸进入下游工艺。
2.3.2 该操作方法的作用分析
(1) 蒸汽管回转干燥系统处理量大。单台设备每天可干燥80%左右的污500~1000吨左右, 甚至更高。
(2) 干燥系统设备少, 系统可靠稳定。干燥系统中很多都是常规设备, 除了蒸汽管回转干燥机之外。喷淋塔、冷凝器、热水罐、风机、泵等都为常规的设备。设备的系统更加可靠, 设备应用数量不多。
(3) 湿污泥经蒸汽管回转干燥机干燥后, 成为圆球状, 后续输送方便, 无扬尘。污泥在干燥机内干燥的同时与干燥机管束碰撞, 形成小颗粒, 在回转的过程中形成圆球状。干燥污泥在后续输送中无扬尘, 方便输送。
(4) 干燥尾气及其污泥在密闭系统内进行, 不会向着周围环境中泄露, 对环境带来的影响较小。
(5) 干燥尾气都应用冷凝出水以及喷淋洗涤方式, 大量的减少保尾气的冷凝物质, 后续处理装置负荷不高, 处理起来比较容易。
3 结束语
综上所述, 印染污泥经过蒸汽管回转干燥机干燥系统处理后, 可形成圆球状干污泥, 后续处理简单。干燥系统处理规模大, 占地面积小。系统设备少, 相对节能, 装置投资低。蒸汽冷凝成水可回收再利用。对于规模化污泥处理装置非常适合。
摘要：纺织印染行业是我国的一个传统支柱行业, 在提供多样化纺织产品的同时, 也产生严重污染。印染过程中需要利用多种化学药剂, 并且会产生大量印染污水, 污水处理后存留大量的印染污泥。因此, 如何科学处理这些污泥, 是摆在我们面前的一个难题, 需要引起我们的重视。
关键词：印染污泥,蒸汽管回转干燥机,干燥技术
参考文献
[1]詹仲福, 曹善甫, 窦岩, 等.蒸汽管回转干燥系统研究[J].化工机械装置, 2011 (8) .
[2]王伟云.污泥间接薄层干燥与热压力耦合脱水干燥研究[J].大连理工大学, 2013 (8) .
食品干燥技术 篇9
关键词：煤泥,滚筒干燥,真空射流干燥,应用,安全,环保
我国是煤炭生产和消费大国,随着煤炭工业的高速发展,煤炭洗选过程中不可避免地产生了大量煤泥。通过对我国190座选煤厂的调查发现,约70%的煤泥就地排放和堆放[1],不仅污染环境,而且造成了资源浪费。
目前煤泥的主要利用途径包括直接燃烧、制浆燃烧和制型煤、型焦等,阻碍煤泥大规模利用的关键问题是其含水率高[2]。煤泥干燥作为煤泥提质利用的一个有效途径,可显著降低煤泥水分。尤其是国家实行动力煤按照热值定价的政策之后,煤泥干燥的意义更为重要,不仅扩大了煤泥应用范围,而且提高了煤泥售价,为企业带来可观的经济效益。
目前,国内广泛使用滚筒干燥机对煤泥进行干燥。滚筒干燥机具有投资小、产量大等优点,但是煤泥干燥系统与洗选系统的配合度较差,对煤泥量变化的适应性差。煤泥量小时容易导致干煤泥燃烧;煤泥量多时,又会出现水分超标的情况。而且滚筒干燥机采用高温烟气加热煤泥进行干燥,存在煤泥燃烧和爆炸的安全隐患;热风炉产生的烟气量大,除尘难度大,需脱硫脱硝,炉渣单独排放,难以通过环评审查。
随着国家对安全生产、环境保护以及节能减排的日益重视,滚筒干燥机因其在安全性、环保性上的较大缺陷,应用越来越受到限制。真空射流干燥技术作为一种更安全、更环保的煤泥干燥技术,有广阔的发展前景。
1 真空射流干燥技术
1.1 工作原理
真空射流干燥是在高速气流中掺入原料煤(煤泥),通过真空射流发生器产生的超高速气流冲击波,对气流中的固体物料进行粉碎,使含水分的固体物料在粉碎过程中进行分离,然后再经过干燥装置进行脱水干燥,最后进入捕捉回收装置进行气、液、固三相分离,实现水和固体颗粒的回收。
真空射流发生器由喷管、接收室、混合室和扩散室组成,其工作原理如图1所示。压缩空气通过喷管高速射出,在喷管出口形成射流,压力能转变为动能,由于射流边界层的紊动扩散作用将接收室中的空气带走,形成负压区,低压流体被吸进接收室。低压流体与高压射流在混合室内混合,碰撞后进行能量交换,高压流体的速度变小,低压被吸流体的速度增加。在混合室出口,二者的速度趋近一致,因两股流体混合使静压力逐渐上升。混合流体经扩散室将大部分动能转换为压力能,压力进一步升高,最后从排出管排出。
1.2 工艺流程
真空射流干燥系统包括煤泥预处理、干燥、捕捉回收以及除尘4个系统,真空射流干燥系统工艺流程见图2。
湿煤泥由刮板机或带式输送机运送至煤泥预处理系统的破碎缓冲仓,经仓下螺旋给料机给入真空射流发生器,在超高速气流冲击波的作用下将湿煤泥粉碎,然后进入干燥系统,干燥后的煤泥经两级旋流捕收器回收后由捕收器下方的螺旋输送机收集。尾气进入除尘系统,由湿式除尘器处理后达标排放。
(1)煤泥预处理系统。煤泥预处理系统主要包括破碎缓冲仓、真空射流发生器等设备。缓冲仓可储存一定量的煤泥,可以有效调节来料环节的波动性,保证来料均匀稳定。真空射流发生器可以使湿煤泥充分破碎分离,极大增加煤泥受热面积,提高干燥系统的热效率,降低电力消耗。
(2)干燥系统。采用电力加热装置,干燥温度控制在60℃以内,避免因加热引起事故,安全可靠。整个干燥过程无需外接加热设备,配有流量传感器和控制阀,并与控制柜连接,自动化程度高。
(3)捕捉回收系统。主要包括两级旋流捕收器、螺旋输送机等设备,其作用是使气、液、固三相分离,实现对水和干燥煤泥的回收。
(4)除尘系统。选用湿式除尘器、螺旋输送机等设备脱除尾气中微细粉尘。尾气从湿式除尘器直接排放到空气中,达到环保标准要求。
该系统全封闭运行,可有效防止粉尘在干燥过程中对厂房及空气环境的污染。同时,该系统可实现自动控制,人工成本低。
2 煤泥干燥技术比较
笔者从安全性、环保性、工艺系统、干燥成本等多个方面对两种干燥技术进行比较,分析两种技术各自的优缺点,煤泥干燥技术比较见表1。
由表1可知,滚筒干燥机具有处理量大、投资小等优点,但安全性、环保性较差,不符合社会发展的要求。真空射流干燥技术在安全性、环保性、工艺系统、干燥成本等方面均具有突出的优点,缺点是单台设备处理量小,设备投资较高,需要进一步完善,提高处理能力,降低设备投资。
3 应用实践
辛安选煤厂位于山西省朔州市怀仁县,是一座设计能力500万t/a的动力煤选煤厂。采用的选煤工艺:块煤重介浅槽分选、末煤有压两产品重介旋流器分选、煤泥浓缩压滤回收。
该厂煤泥产率为4%~8%,采用两台400m2板框压滤机处理,压滤后的煤泥水分为26%~30%。辛安选煤厂现采用真空射流干燥技术对煤泥进行处理,已建成一套处理量10 t/h的真空射流干燥系统,设备投资500多万元。干燥系统布置于现有洗选车间内,2013年正式投入运行。
系统运行时采集的煤样数据表明:煤泥干燥前水分为28.49%,灰分为31.05%,发热量为15.36 MJ/kg;干燥后水分为15.72%,灰分31.05%,发热量18.38 MJ/kg,发热量提高3.02MJ/kg,运行成本25~30元/t。从现场运行情况来看,干燥后的煤泥产品呈松散状,易于掺入产品中销售。
4 结论
真空射流干燥技术在安全性、环保性、工艺系统、干燥成本等方面均具有突出优点。应用实践表明:煤泥干燥系统运行稳定,水分和发热量等各项指标均达到了要求;干燥后的煤泥呈松散状,易于掺混;运行成本25~30元/t,低于滚筒干燥的运行成本;环保性和安全性更高,符合社会对环保、安全及节能减排的要求。虽然设备处理量小,价格高,但随着研发技术不断进步,该设备的发展前景将更为广阔。
参考文献
[1]吴淼.煤泥管道远距离输送新技术[J].中国煤炭,2004,30(12):48-53.
苜蓿田间干燥机械化作业技术 篇10
一、优质的苜蓿干草应具备哪些要求
干燥后的优质苜蓿干草,应具备下列要求:含水量保持14%~17%;应保留大量的叶、嫩枝和花蕾等营养价值较高的部分;同时,还应保持较深绿的颜色,使其具有特殊的清香气味,从而提高其消化率与适口性。
二、影响苜蓿干草品质的主要因素
1. 干燥速度。苜蓿的干燥速度越慢,其营养损失就越大,所以提高干燥速度对苜蓿干草品质的提高具有重要作用。影响苜蓿干燥速度的主要因素有:
外界气候条件。苜蓿的干燥是在外界气温、空气湿度和风速等综合因素作用下形成的,如果能够促进这些因素不断地发生作用,比如刈割时期选择在良好的天气条件下,在晾晒苜蓿时不断翻晒,均能加速牧草的干燥进程。
苜蓿中水分移动的阻力。刈割的苜蓿刚开始干燥时,水分移动阻力小,水分散失的速度很快,而到了干燥后期,水分移动阻力大,因此生产上常采用压扁茎秆和喷洒化学干燥剂的方法来加速苜蓿的干燥速度。
苜蓿各部位的散水强度。苜蓿植株体内的各部位不仅含水量不同,而且它们的散水强度也不同,一般叶片干燥速度比茎秆快得多。
2. 叶片脱落,造成蛋白质损失。由于叶片含蛋白质的量约为茎秆的2.5倍,所以只有减少叶片损失,才能保证苜蓿干草的蛋白质含量。当苜蓿含水量降为25%时,叶片就比较容易脱落。
3. 遭遇雨淋。在苜蓿干燥过程中遭遇雨淋,不仅会延长干燥时间,而且营养物质的损失也较大,所以应尽量采取大棚架挡雨等防护措施,避免雨淋。
三、田间干燥的主要作业方式
1. 压裂苜蓿茎秆。苜蓿干燥时间的长短实际上取决于其茎秆的干燥时间。试验证明,茎秆被压裂后,干燥时间可缩短1/3~1/2。目前,多采用集割草、压扁、铺放草行三项作业为一体的联合割草机作业。
2. 翻晒通风干燥。苜蓿被割倒后,应使草条摊晒均匀,每隔数小时进行翻晒通风1次,最后一次翻晒时,其含水量不应低于40%,以免叶片大量脱落。在这一过程中,一般使用搂草机或翻晒机进行作业。搂草机有横向搂草机和侧向搂草机之分。横向搂草机结构简单,但牧草移动距离大,易混入泥土和陈草,仅适合低产的天然草场;侧向搂草机又分滚筒式、指轮式和旋转式3种,其中指轮式和滚筒式对牧草的打击作用小,且牧草移动距离短,故牧草损失少,目前较多用于苜蓿生产。
3. 草架干燥。用草架干燥时,苜蓿可选在地面干燥半天到1天,使其含水量降到40%~50%,然后自下而上逐渐堆放,或捆成直径20厘米左右的小捆,顶端朝里码放。草架干燥的成本较高,但可获得优质青干草,适用于小规模草场。
4. 喷洒化学干燥剂加速干燥。目前,国外应用较多的是碳酸钾、碳酸钾+长链脂肪酸混合液、长链脂肪酸甲基脂的乳化液+碳酸钾等制剂喷洒苜蓿。试验证明,苜蓿含水量越高,干燥剂的作用效果越大。需要注意的是,草摊得薄有利于干燥剂效果的发挥,但使用化学干燥剂会使草的绿色略减。
四、田间干燥机械化作业应注意的问题
苜蓿刈割后,在干燥初期应就地摊开暴晒6~7小时,使之凋萎。在此期间翻晒2~3次,尽快使植株含水量降到50%以下。苜蓿凋萎以后,用搂草机搂成松散的草垄,继续晾晒数小时,含水量为35%~40%(叶片开始脱落以前)时,用集草器集成小草堆。苜蓿在草堆中干燥1.5~2天,就可调制成干草。
晒制青干草时,翻晒、搂草、打捆、搬运及堆垛等一系列机械作业,应当在叶片还未折断或不易折断时进行,作业时间应选择在早晨或傍晚。
选择机械时,要求其搂集的草条整齐、蓬松、均匀,尽可能减少牧草的移动距离和相互冲击,最好选用复式作业机械。
苜蓿晾干后需打成捆,打捆常采用捡拾打捆机进行。捡拾打捆机按打出的草捆形状,分为方捆捡拾打捆机和圆捆捡拾打捆机。方捆捡拾打捆机打出的草捆便于运输和堆放,但机械结构较复杂,价格较高;圆捆捡拾打捆机结构相对简单,价格较便宜,打出的草捆不适宜远途运输,但便于包膜青贮或半干青贮,目前应用较普遍。
正确掌握打捆时间,即掌握在苜蓿的最佳含水量时打捆。在一般情况下,苜蓿田间干燥至含水量为17%左右时才能打捆。若苜蓿含水量刚降低到20%时就打捆,则须在打捆垛中间设置通风道。如果所打的干草捆还要进行二次干燥或加工成其他草产品,则可根据暂时存放时间和存放条件,适当提高打捆作业时的含水量。
褐煤干燥技术分析比较 篇11
褐煤是泥炭经成岩作用形成的腐殖煤, 是一种煤化程度介于泥炭与沥青煤之间的棕黑色的低级煤, 呈褐色、黑褐色或黑色, 一般暗淡或呈沥青光泽, 故得名褐煤。褐煤具有高高水分、高灰分、挥发份、低灰熔点、低热值、易风化碎裂、密度小, 含有腐殖酸、孔隙度大、易氧化自燃、无粘结性等特点[1～2]。
我国褐煤资源丰富, 主要分布在内蒙古东部、云南中西部和黑龙江东部地区, 已探明的保有储量高达1300亿吨, 约占全国煤炭总储量的13%。褐煤有以下特点:高水分、低热值、易自然、易风化, 所以不易长期运输, 也不利于进行长期储存;将高水分的褐煤放入锅炉中燃烧将导致火焰温度降低, 热效率下降;同时也很难满足气化、液化等对煤质的要求。褐煤提质加工处理的关键性问题在于减少水分、提高能量密度、防止自然。褐煤脱干是褐煤发电、电气、液化、成型、焦化和加工水煤浆等综合利用的前提, 经济效益显著, 符合了中国现行的节能政策[3,4]。
1 国内外现状和发展趋势
褐煤的优点如下:它属于清洁能源、低挥发、低硫, 是也存着一些缺点, 如:湿度大、燃点低、二氧化碳排放量大, 这些缺点是导致全球温室效应的重要因素之一。现在的全球能源日渐紧张, 褐煤的经济价值及其加工生产技术又重新被世界能源界所重视。
国内主要的褐煤干燥装置分为两大类: (1) 燃煤烟气直接接触:链板式, 移动床式, 转筒干燥等。 (2) 间接干燥:过热蒸汽内加热流化床, 过热蒸汽回转圆筒。国外比较成熟的褐煤干燥工艺主要为间接干燥:例如德国RWE公司 (DWT) 的过热蒸汽流化床技术, 德国ZEMAG公司的间接接触回转干燥机等[5]。
2 褐煤干燥技术特点以及生产应用
褐煤在常温下加热到100°以上时, 大部分的自由水能够被蒸发。若需要继续干燥和脱水, 即脱除结合水时, 由于褐煤与结合水有较强的结合力, 则需要较高的温度和能量才能够进行。进一步提高温度, 将导致越来越多的羟基官能团分解, 会有可燃气体的释放, 所以褐煤的干燥存在一定的危险性。目前国内外较为成熟的褐煤干燥技术主要有如下几种。
2.1 高温烟气回转圆筒干燥
国内常见的回转圆筒干燥机属于直接干燥。其原理为:原煤仓中的原煤 (常温) 通过给料机进入干燥机的滚筒, 在干燥滚筒入口与热风炉提供的烟气 (约650℃) 混合。在转动的滚筒内, 有滚筒壁上的抄板使物料在干燥筒体内形成稳定的全断面料幕, 大约25min～35min左右烟气与原煤充分交换热量。滚筒末端的干燥煤温度上升到60℃, 烟气温度下降到120℃左右。该工艺技术成熟, 操作稳定, 但体积和重量大、蒸发强度低, 干燥停留时间长, 易爆炸, 不适宜用于高挥发分的褐煤干燥。同时由于回转圆筒干燥机出力较低, 不太适用于褐煤干燥工业化生产。
2.2 回转管式干燥技术
管式干燥机为一鼓形体内有多管的回转窑系统, 鼓体倾斜一定角度。原煤 (<6.3mm) 连续不断地从上方通过布料器均匀分布到旋转的滚筒内部的众多干燥管中, 干燥管内设有螺旋状叶片, 由于鼓体是倾斜的, 煤通过重力和螺旋叶片导流作用在干燥管内运动。在滚筒内部干燥管周围通入4.5bar170℃的过热蒸汽, 干燥管内的原煤通过间接热交换升温而使煤表面所带水分蒸发, 从而达到降低水分的目的。与煤一起进入机体内的空气吸收了水分以后在除尘器内与干煤粉分离, 一部分重新压缩进入干燥机, 另一部分排入大气[6]。
该干燥机具有以下技术特点: (1) 原理先进, 构思新颖, 由于传热介质不直接与煤接触, 且温度低于褐煤着火温度, 整个干燥过程会更加安全, 解决了低燃点煤采用“直接式”干燥带来的问题。 (2) 结构合理, 采用众多干燥管对煤进行分散, 强化了干燥效果, 大大的增加了干燥机的有效干燥面积增大褐煤干燥能力。 (3) 设备成熟可靠, 控制简单。主要通过检测干燥机出口煤的水分来确定干燥机进口原煤的给料量。进口原煤的给料量主要通过调整干燥机的旋转速度, 以及调整进干燥机双轴给料机的进口开度来调整给料量。 (4) 系统简单, 运转设备少, 控制方便、简单, 安全性高。
2.3 蒸汽流化床干燥技术
德国RWE公司 (DWT法) 在流化床干燥器内, 过热蒸汽的吹入, 使褐煤流在沸腾床产生流化现象。原煤从干燥机的上部布料器输入, 流化床中的蒸汽带走褐煤中蒸发出的水分, 经过旋风分离器, 蒸汽部分返回利用。干燥机由汽轮机出来的蒸汽提供所需能量。该工艺过程的特点是蒸汽同时作为干燥介质和流化介质, 整个过程中蒸汽内不含空气和其他杂物, 因此可进一步利用。由此出现了带内部热循环的流化床蒸汽干燥工艺 (WTA) 。在此工艺中, 过热蒸汽经过流化床后, 经过疏水阀冷凝的水用于湿煤的预热, 而蒸汽部分则通过蒸汽压缩机变成过热蒸汽后重新循环使用。由此蒸汽潜热则完全在工艺过程中循环使用, 大大提高了热能利用率[7]。
目前山东天力研发的褐煤过热蒸汽内加热流化床干燥技术具备安全、经济、处理量大、环保节能等特点。干燥设备采用高床层, 换热器可设置多达3层, 流化面积和换热面积均较大, 从而提高了产能。
2.4 闪蒸干燥管干燥技术
闪蒸干燥管干燥技术原理属对流干燥的一种, 湿物料的干燥是由传热和传质两个过程所组成。当湿物料与热空气相接触时, 干燥介质将热能传递至湿物料表面, 由表面传递至物料内部, 这是一个热量传递过程;与此同时, 湿物料中的水分从物料表面通过气膜扩散到热空气中, 这是一个传质过程。气流干燥技术具有干燥强度大、干燥时间短、生产能力大、热效率高、设备简单、应用范围广等优点。
3 结语
褐煤资源丰富, 面对日益紧张的能源压力, 褐煤干燥加工利用技术具有广阔的发展空间, 也代表着今后节能环保的发展方向。因此, 褐煤干燥的探讨研究具有十分重要的理论意义和实际价值, 更多更好的褐煤干燥技术需要在实际生产运行中得以验证。
摘要：我国褐煤资源丰富, 褐煤含水分高, 灰分高, 热值低, 不宜长途运输。本文介绍了几种主流的褐煤干燥工艺及在国内外的应用现状, 并比较褐煤干燥的技术特点。
关键词：褐煤,干燥,脱水
参考文献
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[2]戴和武, 杜铭华, 谢可玉, 等.我国低灰分褐煤资源及其优化利用[J].中国煤炭, 2001, 27 (2) :14～18.
[3]曲万山, 杜遂卿, 殷玉莲.褐煤提质干燥成型一体化技术[C].全国褐煤干燥、提质技术与产业发展论坛报告论文集, 2009:69～77.
[4]国家安全生产监督管理总局调度统计司.煤炭工业统计提要 (1949～2006) [R].北京:国家煤矿安全监察局, 2007.
[5]王秀军, 彭定茂, 黄凤豹, 等.褐煤脱水改质技术[J].洁净煤技术, 2010, 16 (3) :83～86.
[6]汪寿建, 傅敏燕, 林彬彬, 等.回转鼓形体多管干燥装置[P].中国专利, 200920083965.6, 2009.