热交换热处理机械与设备演示文稿课件

食品工厂机械与设备食品工厂机械与设备第七章第七章 热交换热处理机械与设备热交换热处理机械与设备1l引言引言n食品加工过程中，物料进行加热或冷却处理是一项普食品加工过程中，物料进行加热或冷却处理是一项普遍而重要的单元操作。遍而重要的单元操作。n物料的三种传热方式：对流、传导和辐射。物料的三种传热方式：对流、传导和辐射。n食品物料状态有液体、固体两大类。对它们加热或冷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、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。油炸机、热烫机等。2表表7-1食品加工的热交换热处理设备类型食品加工的热交换热处理设备类型3第七章第七章 热交换热处理机械与设备热交换热处理机械与设备第一节第一节 热交换器热交换器第二节第二节 热处理机械设备热处理机械设备第三节第三节 挤压机械与设备挤压机械与设备第四节第四节 油炸设备油炸设备第五节第五节 其它加热机械设备其它加热机械设备4第一节第一节 热交换器热交换器l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。加热或冷却处理的设备。l两大类型：间壁式热交换器、直接式两大类型：间壁式热交换器、直接式(混合式混合式)热交换器。热交换器。一、一、间壁式热交换器间壁式热交换器 二、二、直接式热交换器直接式热交换器5一、一、间壁式热交换器间壁式热交换器l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。隔开，两者不相混合，通过间壁进行热量的交换。l这种加热方式符合食品卫生要求，在食品工业中应用最为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。广泛。l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。和板壁传热两种形式。（一）（一）管式热交换器管式热交换器（二）（二）板式热交换器板式热交换器6（一）（一）管式热交换器管式热交换器 管式热交换器的结构特征是其传热面由金属管构成。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。翅片管式等。1盘管式热交换器盘管式热交换器2套管式热交换器套管式热交换器3列管式热交换器列管式热交换器4翅片管式热交换器翅片管式热交换器71盘管式热交换器盘管式热交换器l也称蛇管式热交换器。也称蛇管式热交换器。l应用广泛，例如：冷库中的冷排管和盘管式冷凝器；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加热或冷却用；盘管式换热用作超高温灭菌器的加热器。器。(1)沉浸式盘管热交换器沉浸式盘管热交换器(2)喷淋式蛇管热交换器喷淋式蛇管热交换器 8(1)沉浸式盘管热交换器沉浸式盘管热交换器l这这种种热热交交换换器器盘盘管管浸浸没没在在装装有有流流体体的的容容器器中中，管管内内和和容容器器内内的的两两种种流流体体通通过过盘盘管管进进行行热热交交换。换。l形形状状：排排管管状状、螺螺旋旋形形(称称为为盘盘香香管管)。也也可可根据容器特点将做成其它形状的盘管。根据容器特点将做成其它形状的盘管。91011(1)沉浸式盘管热交换器沉浸式盘管热交换器l特特点点：这这种种热热交交换换器器管管外外空空间间较较大大，因因而而管管外外流流体体流流速速较较小小，表表面面传传热热系系数数不不高高，热热交交换换器器传传热热效率低，是较古老的一种设备。效率低，是较古老的一种设备。l优优点点：结结构构简简单单，制制造造维维修修方方便便，造造价价低低，能能承承受受较较高高压压强强。由由于于管管外外为为大大量量流流体体，故故对对操操作作条条件的改变并不敏感件的改变并不敏感。12(2)喷淋式蛇管热交换器喷淋式蛇管热交换器图7.3 喷淋式蛇管热交换器 l优点优点l喷淋式盘管换热器的管外表喷淋式盘管换热器的管外表面传热系数有所提高，因此所面传热系数有所提高，因此所需传热面积、材料消耗和制造需传热面积、材料消耗和制造成本都较低。成本都较低。l此外，作为卫生式设备，清此外，作为卫生式设备，清洗消毒也较方便。同时，冷却洗消毒也较方便。同时，冷却水消耗量只有沉浸式的一半。水消耗量只有沉浸式的一半。13(2)喷淋式蛇管热交换器喷淋式蛇管热交换器图7.3 喷淋式蛇管热交换器 l缺点缺点l但这种设备占地面积大，操但这种设备占地面积大，操作时管外有水汽发生，对环境作时管外有水汽发生，对环境不利，故常安装在室外；不利，故常安装在室外；l另外，管子氧化快、寿命短，另外，管子氧化快、寿命短，喷淋的液体量有变化时，温度喷淋的液体量有变化时，温度响应极为敏感响应极为敏感。142套管式热交换器套管式热交换器l套管式热交换器有普通套管式和新型套管式两种型式。套管式热交换器有普通套管式和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。作了较大改进，因而目前已经广泛用于黏稠流体的加热。(1)普通套管式热交换器普通套管式热交换器(2)新型套管式热交换器新型套管式热交换器15(1)普通套管式热交换器普通套管式热交换器l操作时，一种流体在内管流动，另一流体在套管环隙内流动。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，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。顺序流过各段套管而由上方流出。l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。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。16l特点特点n优点：结构简单，能耐高压，可保证逆流操作，排数和程数优点：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。可任意添加或拆除，伸缩性很大。它特别适用于载热体用量它特别适用于载热体用量小或物料有腐蚀性时的换热。小或物料有腐蚀性时的换热。n缺点：管子接头多，易泄漏，单位体积所具有的换热面积小，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，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，可达可达150kg/m2，而列管式热交换器只有，而列管式热交换器只有30kg/m2。n适合于需要传热面不大的情况。适合于需要传热面不大的情况。173列管式热交换器列管式热交换器l也称壳管式热交换器。也称壳管式热交换器。l基本结构基本结构l折流挡板折流挡板 l热膨胀补偿热膨胀补偿l特点与应用特点与应用18主要由管束、管板、外壳、封头、折流板等组成。主要由管束、管板、外壳、封头、折流板等组成。流体自一端进入后，一次通过全部管子而到达另一流体自一端进入后，一次通过全部管子而到达另一端，并自另一端排出，称为单程式。端，并自另一端排出，称为单程式。为了提高管内表面传热系数，将管束分为若干组，为了提高管内表面传热系数，将管束分为若干组，并在封头内加装隔板，称为多程式。并在封头内加装隔板，称为多程式。主要结构主要结构19l折流挡板折流挡板 l对于管外壳间的流对于管外壳间的流体，为了提高管外表面体，为了提高管外表面传热系数，则在管外装传热系数，则在管外装设折流板设折流板(或称挡板或称挡板)。l折流板形式常用的折流板形式常用的有弓形和盘环形两种。有弓形和盘环形两种。20l热膨胀补偿热膨胀补偿 n热交换器内管内外温度不同，管壁温热交换器内管内外温度不同，管壁温度和壳壁温度也不同，致使管束与壳度和壳壁温度也不同，致使管束与壳体的热膨胀程度有差别。体的热膨胀程度有差别。n这种热胀冷缩所产生的应力往往使管这种热胀冷缩所产生的应力往往使管子发生弯曲，或从管板上脱落，甚至子发生弯曲，或从管板上脱落，甚至还会使热交换器毁坏。还会使热交换器毁坏。n当管壁和壳壁的温度差大于当管壁和壳壁的温度差大于50时，时，应考虑补偿措施以消除这种应力。应考虑补偿措施以消除这种应力。n常用的热补偿方法有浮头补偿、补偿常用的热补偿方法有浮头补偿、补偿圈补偿和圈补偿和U形管补偿。形管补偿。图7.12 热膨胀的补偿21l特点与应用特点与应用n目前使用最广的热交换器。目前使用最广的热交换器。n优点：易于制造，生产成本低，适应性强，可以选用的：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，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，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。料直接接触的部分应采用不锈钢作材料。n缺点：结合面较多，易造成泄漏。：结合面较多，易造成泄漏。224翅片管式热交换器翅片管式热交换器l热交换器间壁两侧流体的表面传热系数相差颇为悬殊时，宜热交换器间壁两侧流体的表面传热系数相差颇为悬殊时，宜采用翅片管式热交换器。采用翅片管式热交换器。l例如：水蒸气加热空气时，管内的表面传热系数要比管外大例如：水蒸气加热空气时，管内的表面传热系数要比管外大几百倍，成为传热过程额主要阻力。几百倍，成为传热过程额主要阻力。l形式：很多，常见如图形式：很多，常见如图7.13所示。所示。23第二节第二节 热处理机械设备热处理机械设备l热处理机械设备的用途热处理机械设备的用途l热处理机械设备的类型热处理机械设备的类型一、一、夹层锅夹层锅二、二、连续式热烫设备连续式热烫设备24l热处理机械设备的用途热处理机械设备的用途食品加工中，许多清洗过的果蔬原料，往食品加工中，许多清洗过的果蔬原料，往往必须及时进行热处理。往必须及时进行热处理。所谓热处理，就是用热水或蒸汽对果蔬物所谓热处理，就是用热水或蒸汽对果蔬物料进行短时加热并及时冷却。料进行短时加热并及时冷却。一些中式熟肉制品，在调味烧煮以前，也一些中式熟肉制品，在调味烧煮以前，也往往需要用热水进行加热，以去除其中血沫。这往往需要用热水进行加热，以去除其中血沫。这些处理常称为预煮、热烫、烫漂或漂烫等。些处理常称为预煮、热烫、烫漂或漂烫等。25l热处理机械设备的类型热处理机械设备的类型热处理操作的设备有间歇式和连续式两类。热处理操作的设备有间歇式和连续式两类。间歇式热处理设备中，使用最为普遍的是夹间歇式热处理设备中，使用最为普遍的是夹层锅。连续式热处理设备有多种类型，主要在于层锅。连续式热处理设备有多种类型，主要在于加热介质、输送方式和是否带冷却操作段等方面加热介质、输送方式和是否带冷却操作段等方面存在差异。存在差异。26一、一、夹层锅夹层锅l夹层锅又称为二重锅、双重釜等。其锅体通常为夹层锅又称为二重锅、双重釜等。其锅体通常为半球形结构，上部加有直线段。半球形结构，上部加有直线段。l按其深度分为浅型、半深型和深型；按操作分为按其深度分为浅型、半深型和深型；按操作分为固定式固定式和和可倾式可倾式。每种型式的夹层锅均有大小不。每种型式的夹层锅均有大小不同的规格。同的规格。27l固定式夹层锅固定式夹层锅 其锅体为一个半其锅体为一个半球形与圆柱形壳体焊接球形与圆柱形壳体焊接而成的夹层容器而成的夹层容器夹层外分别设有夹层外分别设有进汽管、不凝性气排放进汽管、不凝性气排放管和冷凝水排放管接口。管和冷凝水排放管接口。在锅底正中位置在锅底正中位置开有一个排料接管。开有一个排料接管。28l可倾式夹层锅可倾式夹层锅 n主要由锅体、倾覆装置及机架构成。主要由锅体、倾覆装置及机架构成。n锅体形状与固定式的相似。锅体形状与固定式的相似。n全部锅体用轴颈伸接于支架两边的全部锅体用轴颈伸接于支架两边的轴承上，其中轴颈为空心结构，一轴承上，其中轴颈为空心结构，一端作为蒸汽进管，另一端作为不凝端作为蒸汽进管，另一端作为不凝汽排出管。汽排出管。n倾覆装置为手轮及蜗轮蜗杆机构，倾覆装置为手轮及蜗轮蜗杆机构，摇动手轮可使锅体倾倒，用于卸料。摇动手轮可使锅体倾倒，用于卸料。n值得注意的是，可倾式夹层锅底一值得注意的是，可倾式夹层锅底一般不设排料口，因为锅体本身可倾，般不设排料口，因为锅体本身可倾，设排料口反而增加清洗负担。设排料口反而增加清洗负担。29不论是固定式还是可倾不论是固定式还是可倾式夹层锅，式夹层锅，当锅体容积当锅体容积较大较大(500L)或用于黏或用于黏稠物料时，宜配置搅拌稠物料时，宜配置搅拌装置，装置，搅拌桨可视应用搅拌桨可视应用需要取锚式或桨式，转需要取锚式或桨式，转速范围在速范围在1020r/min。l带搅拌器的夹层锅带搅拌器的夹层锅30l夹层锅的特点与应用夹层锅的特点与应用n特点特点u优点：结构和操作简单，适用于多品种处理等。优点：结构和操作简单，适用于多品种处理等。u缺点：生产能力有限，操作劳动强度较大。另外，缺点：生产能力有限，操作劳动强度较大。另外，夹层锅操作区常会出现大量水汽。因此，需要注意夹层锅操作区常会出现大量水汽。因此，需要注意应有适当的排汽通风措施。应有适当的排汽通风措施。n夹层锅在食品加工业中仍有其重要地位，广泛用于各夹层锅在食品加工业中仍有其重要地位，广泛用于各种物料的漂烫处理。此外，也适合于调味品配制、溶种物料的漂烫处理。此外，也适合于调味品配制、溶糖化糖及一些肉类制品熬煮等操作。糖化糖及一些肉类制品熬煮等操作。31二、二、连续式热烫设备连续式热烫设备l类型类型（一）（一）连续预煮机连续预煮机（二）（二）蒸汽热烫设备蒸汽热烫设备（三）（三）单体快速热烫系统单体快速热烫系统32l类型类型n连续式热处理设备可以分为三类。连续式热处理设备可以分为三类。预煮机：物料浸在热水中进行处理的设备。预煮机：物料浸在热水中进行处理的设备。蒸汽热烫设备：利用蒸汽直接对物料进行处理的设备。蒸汽热烫设备：利用蒸汽直接对物料进行处理的设备。喷淋式热烫设备：利用热水对物料进行喷淋处理的设备。喷淋式热烫设备：利用热水对物料进行喷淋处理的设备。n本质上这三类设备对物料的预处理目的是相同的，只不过所本质上这三类设备对物料的预处理目的是相同的，只不过所用的加热介质状态或处理方式不同而已。用的加热介质状态或处理方式不同而已。33（一）（一）连续预煮机连续预煮机l预煮的概念预煮的概念l预煮设备类型预煮设备类型34l预煮的概念预煮的概念n预煮也称烫漂或漂烫，通常指利用接近沸点的热水对果蔬预煮也称烫漂或漂烫，通常指利用接近沸点的热水对果蔬进行短时间加热的操作。进行短时间加热的操作。n是果蔬保藏加工（如罐藏、冻藏、脱水加工）中的一项重是果蔬保藏加工（如罐藏、冻藏、脱水加工）中的一项重要操作工序。要操作工序。n预煮的主要目的是钝化酶或软化组织。预煮的主要目的是钝化酶或软化组织。n处理的时间与物料的大小和热穿透性有关，例如，豌豆只处理的时间与物料的大小和热穿透性有关，例如，豌豆只需加热需加热12min，而整玉米需要处理，而整玉米需要处理11min。35l预煮设备类型预煮设备类型n可用夹层锅，大批量生产多用连续式预煮设备。可用夹层锅，大批量生产多用连续式预煮设备。n根据物料运送方式不同，连续式预煮设备可以分为链根据物料运送方式不同，连续式预煮设备可以分为链带式和螺旋式两种。带式和螺旋式两种。n链带式预煮机又可根据物料需要加装刮板或多孔板料链带式预煮机又可根据物料需要加装刮板或多孔板料斗，其中以刮板式较为常用。斗，其中以刮板式较为常用。36（一）（一）连续预煮机连续预煮机1.刮板式连续预煮机刮板式连续预煮机2.螺旋式连续预煮机螺旋式连续预煮机371刮板式连续预煮机刮板式连续预煮机l结构结构l工作过程工作过程l特点特点l应用应用38n主要由煮槽、蒸汽吹泡管、刮主要由煮槽、蒸汽吹泡管、刮板输送装置和传动装置等组成。板输送装置和传动装置等组成。n刮板上开有小孔刮板上开有小孔，用以降低移，用以降低移动阻力。动阻力。n蒸汽吹泡管管壁开有小孔蒸汽吹泡管管壁开有小孔，进，进料端喷孔较密，出料端喷孔较料端喷孔较密，出料端喷孔较稀，目的在于使进料迅速升温稀，目的在于使进料迅速升温至预煮温度。至预煮温度。n为避免蒸汽直接冲击物料，一为避免蒸汽直接冲击物料，一般将孔开在管子的两侧，且这般将孔开在管子的两侧，且这种开孔方式有利于水温趋于均种开孔方式有利于水温趋于均匀。匀。l刮板式连续预煮刮板式连续预煮机结构机结构 39l刮板式连续预煮机的工作过程刮板式连续预煮机的工作过程通过吹泡管喷出通过吹泡管喷出的蒸汽将槽内水加热并的蒸汽将槽内水加热并维持所需温度。维持所需温度。由升送机送入的由升送机送入的物料，在刮板链的推动物料，在刮板链的推动下从进料端随链带移动下从进料端随链带移动到出料端，同时受到加到出料端，同时受到加热预煮。热预煮。链带速度可根据链带速度可根据预煮时间要求进行调整。预煮时间要求进行调整。40n优点：物料形态及密度对操作影响较小，机械优点：物料形态及密度对操作影响较小，机械损伤少。损伤少。n缺点：缺点：但设备占地面积大，清洗、维护困难。但设备占地面积大，清洗、维护困难。l刮板式连续预煮机的特点刮板式连续预煮机的特点41刮板式连续预煮机可适应（如蘑菇等）刮板式连续预煮机可适应（如蘑菇等）多种物料的预煮。如将链带刮板换成多孔多种物料的预煮。如将链带刮板换成多孔板斗槽，则可以适应某些板斗槽，则可以适应某些（如青刀豆等）（如青刀豆等）物料的预煮操作要求。物料的预煮操作要求。l刮板式连续预煮机的应用刮板式连续预煮机的应用422螺旋式连续预煮机螺旋式连续预煮机l结构结构l工作过程工作过程l特点特点43n主要由壳体、筛筒、螺旋、进料口、卸料装置和传动装置等组成。主要由壳体、筛筒、螺旋、进料口、卸料装置和传动装置等组成。n蒸汽从进气管分几路从壳体底部进入直接对水进行加热。筛筒安蒸汽从进气管分几路从壳体底部进入直接对水进行加热。筛筒安装在壳体内，并浸没在水中，以使物料完全浸没在热水中；螺旋装在壳体内，并浸没在水中，以使物料完全浸没在热水中；螺旋安装于筛筒内的中心轴上，中心轴由电动机通过传动装置驱动。安装于筛筒内的中心轴上，中心轴由电动机通过传动装置驱动。通过调节螺旋转速，可获得不同的预煮时间。通过调节螺旋转速，可获得不同的预煮时间。n出料转斗与螺旋同轴安装并同步转动，转斗上设置有出料转斗与螺旋同轴安装并同步转动，转斗上设置有612个打个打捞料斗，用于预煮后物料的打捞与卸出。捞料斗，用于预煮后物料的打捞与卸出。44l工作过程工作过程作业时，物料经斗式提升机输送到螺旋预煮机的进料斗，作业时，物料经斗式提升机输送到螺旋预煮机的进料斗，然后落入筛筒内，然后落入筛筒内，在运转螺旋作用下缓慢移至出料转斗，在其间受到加热预在运转螺旋作用下缓慢移至出料转斗，在其间受到加热预煮，出料转斗将物料从水中打捞出来，并于高处倾倒至出料溜槽。煮，出料转斗将物料从水中打捞出来，并于高处倾倒至出料溜槽。从溢流口溢出的水由泵送到贮存槽内，再回流到预煮机内。从溢流口溢出的水由泵送到贮存槽内，再回流到预煮机内。45l特点特点n优点：结构紧凑、占地面积小、运动部件少优点：结构紧凑、占地面积小、运动部件少且结构简单，运行平稳，水质、进料、预煮且结构简单，运行平稳，水质、进料、预煮温度和时间均可自动控制，在大中型罐头厂温度和时间均可自动控制，在大中型罐头厂得到广泛应用，如蘑菇罐头加工中的预煮。得到广泛应用，如蘑菇罐头加工中的预煮。n缺点：物料的形态和密度的适应能力较差。缺点：物料的形态和密度的适应能力较差。46第三节第三节 挤压机械与设备挤压机械与设备 食品挤压加工技术属于高温高压食品加工技术，它食品挤压加工技术属于高温高压食品加工技术，它利用螺杆挤压产生的压力、剪切力、摩擦力、加温等作利用螺杆挤压产生的压力、剪切力、摩擦力、加温等作用实现对固体食品原料破碎、捏合、混炼、熟化、杀菌、用实现对固体食品原料破碎、捏合、混炼、熟化、杀菌、预干燥、成型等加工处理。利用挤压机可以生产膨化、预干燥、成型等加工处理。利用挤压机可以生产膨化、组织化或其它成型产品。组织化或其它成型产品。一、一、挤压机的类型挤压机的类型二、二、螺杆挤压机结构螺杆挤压机结构47一、一、挤压机的类型挤压机的类型螺杆挤压机种类较多，可从结构特征和工作特螺杆挤压机种类较多，可从结构特征和工作特性等方面分类。性等方面分类。（一）根据挤压机热源分类根据挤压机热源分类（二）根据挤压过程的剪切力的大小进行分类根据挤压过程的剪切力的大小进行分类（三）根据螺杆的数目分类根据螺杆的数目分类48（一）（一）根据挤压机热源分类根据挤压机热源分类l挤压机按物料发热类型可分为内挤压机按物料发热类型可分为内(自自)热式和外热式热式和外热式两种。两种。n内热式挤压机是高剪切挤压机，挤压过程中所需的工作内热式挤压机是高剪切挤压机，挤压过程中所需的工作温度全部来自于物料与螺杆、机筒之间的摩擦产生的热温度全部来自于物料与螺杆、机筒之间的摩擦产生的热量。量。n外热式挤压机可以是高剪切力的，也可以是低剪切力的。外热式挤压机可以是高剪切力的，也可以是低剪切力的。挤压过程主要利用外部加热获得所需的工作温度，加热挤压过程主要利用外部加热获得所需的工作温度，加热器一般设在机筒内。可用蒸汽加热，电磁加热、电热丝器一般设在机筒内。可用蒸汽加热，电磁加热、电热丝加热、油加热等方式加热。加热、油加热等方式加热。l内热式与外热式挤压机区别内热式与外热式挤压机区别49表表7-2内热式与内热式与外热式挤压机的主要区别外热式挤压机的主要区别 50（二）（二）根据挤压过程的剪切力根据挤压过程的剪切力的大小进行分类的大小进行分类l根据挤压过程中的剪切力大小，挤压机可分为根据挤压过程中的剪切力大小，挤压机可分为高剪切力挤压机和低剪切力挤压机。高剪切力挤压机和低剪切力挤压机。n高剪切力挤压机在挤压过程中能够产生较高的剪切高剪切力挤压机在挤压过程中能够产生较高的剪切力和提高工作压力。力和提高工作压力。n低剪切力挤压机在挤压过程中产生的剪切力较小，低剪切力挤压机在挤压过程中产生的剪切力较小，主要用于混合、蒸煮、成型。主要用于混合、蒸煮、成型。l低剪切力与高剪切力挤压机区别低剪切力与高剪切力挤压机区别 51表表7-3低剪切与低剪切与高剪切挤压机的性能特征比较高剪切挤压机的性能特征比较 52（三）（三）根据螺杆的数目分类根据螺杆的数目分类l根据挤压机的螺杆数目不同，挤压机可根据挤压机的螺杆数目不同，挤压机可分为单螺杆挤压机、双螺杆挤压机。分为单螺杆挤压机、双螺杆挤压机。n单螺杆挤压机的套筒内只有一根螺杆，它依单螺杆挤压机的套筒内只有一根螺杆，它依靠螺杆和机筒对物料的摩擦来输送物料和形靠螺杆和机筒对物料的摩擦来输送物料和形成一定压力。成一定压力。n双螺杆挤压机的套筒中并排安放两根螺杆，双螺杆挤压机的套筒中并排安放两根螺杆，套筒横截面呈套筒横截面呈“”形，工作原理与单螺杆挤形，工作原理与单螺杆挤压机有所不同。压机有所不同。l双螺杆与单螺杆机的区别双螺杆与单螺杆机的区别 53表表7-4双螺杆与双螺杆与单元螺杆的主要区别单元螺杆的主要区别 54二、二、螺杆挤压机结构螺杆挤压机结构（一）（一）驱动装置驱动装置（二）（二）进料系统进料系统（三）（三）螺杆螺杆（四）（四）机筒机筒（五）（五）成型装置成型装置（六）（六）切割装置切割装置（七）（七）控制装置控制装置55（一）（一）驱动装置驱动装置驱动装置由机座、主传动电机、变速驱动装置由机座、主传动电机、变速器、减速器、止推轴承和联轴器等组成。器、减速器、止推轴承和联轴器等组成。为迅速、准确地调节螺杆旋转速度，为迅速、准确地调节螺杆旋转速度，常用可控硅整流器控制的直流电动机来调常用可控硅整流器控制的直流电动机来调速，并用齿轮减速器、链条和带传动三者速，并用齿轮减速器、链条和带传动三者之一来实现减速。之一来实现减速。56（二）（二）进料系统进料系统l进料系统包括料斗、存液器和输送装置。进料系统包括料斗、存液器和输送装置。l干料斗常带振动装置，干料斗常带振动装置，以防物料结块架桥而中断输送。以防物料结块架桥而中断输送。因为进料不畅或中断，将会降低产品品质或造成焦化阻因为进料不畅或中断，将会降低产品品质或造成焦化阻塞，甚至需要停机清洗。因此，进料系统必须十分安全塞，甚至需要停机清洗。因此，进料系统必须十分安全可靠。可靠。l输送干物料的方法有：输送干物料的方法有：电磁振动送料器，可通过改变电磁振动送料器，可通过改变振动频率和振幅控制供料速度；振动频率和振幅控制供料速度；螺旋输送器，可通过螺旋输送器，可通过调节螺旋转速来控制进料量；调节螺旋转速来控制进料量；称量皮带式送料，具有称量皮带式送料，具有输送物料、连续称量和随机调节送料速度的功能，是一输送物料、连续称量和随机调节送料速度的功能，是一种较精确的定量进料方式。种较精确的定量进料方式。l贮液槽贮液槽57l贮液槽贮液槽一台挤压机通常有一台挤压机通常有23个贮液槽，槽中的液个贮液槽，槽中的液体原料由体原料由(定量精确的定量精确的)正位移泵送到挤压机内。正位移泵送到挤压机内。一般贮液槽带有搅拌器和加热器，以确保液一般贮液槽带有搅拌器和加热器，以确保液体物料混合均匀和降低黏度。借调节输液管中的体物料混合均匀和降低黏度。借调节输液管中的针形阀可以准确地调节送液量，针形阀的位移也针形阀可以准确地调节送液量，针形阀的位移也通过隔膜自动调节。通过隔膜自动调节。58（三）（三）螺杆螺杆l挤压机的螺杆结构形状沿轴变化。挤压机的螺杆结构形状沿轴变化。螺杆按其在机筒内不螺杆按其在机筒内不同位置和作用可分为进料、压挤和定量供送同位置和作用可分为进料、压挤和定量供送3个区段个区段。l这这3个区段的作用特点见个区段的作用特点见表表7-5。l挤压机的螺杆有整体式和组合式两种。整体式螺杆为一挤压机的螺杆有整体式和组合式两种。整体式螺杆为一个整体。组合式螺杆由花键轴与若干节套在轴上的螺旋个整体。组合式螺杆由花键轴与若干节套在轴上的螺旋构成。构成。59表表7-5螺杆挤压机不同区段的螺杆挤压机不同区段的结构特点与作用结构特点与作用 60（四）（四）机筒机筒l挤压机的机筒呈圆筒状，内壁与螺杆仅有少量间隙。多数挤压机的机筒呈圆筒状，内壁与螺杆仅有少量间隙。多数机筒内壁为光滑面。有的装机筒内壁带有若干较浅的轴向机筒内壁为光滑面。有的装机筒内壁带有若干较浅的轴向棱槽或螺旋状槽，棱槽或螺旋状槽，主要是为了强化对食物的剪切效果，防主要是为了强化对食物的剪切效果，防止食物在机筒内打滑止食物在机筒内打滑。机筒具有加热、保温、冷却和摩擦。机筒具有加热、保温、冷却和摩擦功能。功能。l机筒有整体式和分段组合式两种形式。机筒有整体式和分段组合式两种形式。整体式机筒的结构整体式机筒的结构简单，机械强度高。分段组合式机筒用螺钉连接，其优点简单，机械强度高。分段组合式机筒用螺钉连接，其优点是便于清理，对容易磨损的定量段零件可随时更换，还可是便于清理，对容易磨损的定量段零件可随时更换，还可按照所要加工的产品和所需之能量来确定机筒的最佳长度。按照所要加工的产品和所需之能量来确定机筒的最佳长度。有的机筒中部有一排气孔，以排除食物中的空气、蒸汽和有的机筒中部有一排气孔，以排除食物中的空气、蒸汽和挥发气体。挥发气体。图图7.35为典型螺杆挤压机的螺杆与机筒的剖面为典型螺杆挤压机的螺杆与机筒的剖面图。图。61（五）（五）成型装置成型装置成型装置又称挤压成型模头，模头上设有一成型装置又称挤压成型模头，模头上设有一些使物料从挤压机挤出时成型的模孔。些使物料从挤压机挤出时成型的模孔。模孔横断面有圆孔、圆环、十字、窄槽等各模孔横断面有圆孔、圆环、十字、窄槽等各种形状，决定着产品的横断面形状。为了改进所种形状，决定着产品的横断面形状。为了改进所挤压产品的均匀性，模孔进料端通常加工成流线挤压产品的均匀性，模孔进料端通常加工成流线形开口。形开口。62（六）（六）切割装置切割装置挤压机常用的切割装置为盘刀式切割器，刀具刃口挤压机常用的切割装置为盘刀式切割器，刀具刃口旋转平面与模板端面平行。挤压产品的长度可通过调整切旋转平面与模板端面平行。挤压产品的长度可通过调整切割刀具旋转速度和产品挤出速度加以控制。割刀具旋转速度和产品挤出速度加以控制。切割器按其驱动电机位置和割刀长度可分为偏心和切割器按其驱动电机位置和割刀长度可分为偏心和中心两种形式。偏心式切割器的电机装在模板中心轴线外中心两种形式。偏心式切割器的电机装在模板中心轴线外面，割刀臂较长，以很高的线速度旋转。中心切割器的刀面，割刀臂较长，以很高的线速度旋转。中心切割器的刀片较短，并绕模板装置的中心轴线旋转。片较短，并绕模板装置的中心轴线旋转。63（七）（七）控制装置控制装置挤压机控制装置主要由微电脑、电器、挤压机控制装置主要由微电脑、电器、传感器、显示器、仪表和执行机构等组成，传感器、显示器、仪表和执行机构等组成，其主要作用是控制各电机转速并保证各部其主要作用是控制各电机转速并保证各部分运行协调，控制操作温度与压力以保证分运行协调，控制操作温度与压力以保证产品质量。产品质量。64第四节第四节 油炸设备油炸设备l油炸概念油炸概念l油炸设备的类型油炸设备的类型一、一、常压油炸设备常压油炸设备二、二、真空油炸设备真空油炸设备 65l油炸概念油炸概念n油炸指的是深层油炸。油炸指的是深层油炸。n深层油炸是将食物浸在油面下方进行油炸的操深层油炸是将食物浸在油面下方进行油炸的操作方式，这种油炸方式相对于物体与加热体表作方式，这种油炸方式相对于物体与加热体表面接触的油煎而取名。面接触的油煎而取名。n油炸在食品和餐饮业有着重要的地位。包括鱼油炸在食品和餐饮业有着重要的地位。包括鱼肉类罐头、果蔬脆片、炸面食、炸薯片肉类罐头、果蔬脆片、炸面食、炸薯片(条条)等等许多产品的工艺流程中，均有油炸工序。许多产品的工艺流程中，均有油炸工序。n油炸设备型式多种多样，可按不同方式分类。油炸设备型式多种多样，可按不同方式分类。66l油炸设备的类型油炸设备的类型n油炸设备可按油槽内所用油分的比例分为纯油式和油水混油炸设备可按油槽内所用油分的比例分为纯油式和油水混合合(或称油水分离或称油水分离)式两种。式两种。n一般小型普通油炸设备多为纯油式。一般小型普通油炸设备多为纯油式。n油水混合式是一种较新的油炸工艺，其好处是可以方便地油水混合式是一种较新的油炸工艺，其好处是可以方便地将油炸产生的碎渣从炸油层及时分离将油炸产生的碎渣从炸油层及时分离(沉降沉降)到水层中。到水层中。n小型间歇式和大型连续式的油炸设备都可采用油水混合工小型间歇式和大型连续式的油炸设备都可采用油水混合工艺。艺。67l油炸设备的类型油炸设备的类型n按操作方式与生产规模，油炸设备可以大体为小按操作方式与生产规模，油炸设备可以大体为小型间歇式和大型连续式两种。型间歇式和大型连续式两种。n小型间歇式有时也称为非机械化式，它的特点是小型间歇式有时也称为非机械化式，它的特点是由人工将产品装在网篮中进出油槽，完成油炸过由人工将产品装在网篮中进出油槽，完成油炸过程，其优点是灵活性强，适用于零售、餐饮等服程，其优点是灵活性强，适用于零售、餐饮等服务业。连续式油炸设备使用输送链传送产品进出务业。连续式油炸设备使用输送链传送产品进出油槽，并且油炸时间可以很好控制，适用于规模油槽，并且油炸时间可以很好控制，适用于规模化生产。化生产。68l油炸设备的类型油炸设备的类型n油炸设备按锅内压力状态可以分为常压式和真空油炸设备按锅内压力状态可以分为常压式和真空式两种。常压式用于需要油温较高式两种。常压式用于需要油温较高(如如140C以上以上的的)的物料的炸制。真空式油炸设备适用于油炸温的物料的炸制。真空式油炸设备适用于油炸温度不能太高的物料，如水果蔬菜物料的炸制。度不能太高的物料，如水果蔬菜物料的炸制。n油炸设备可根据炸油的加热方式，分为煤加热式、油炸设备可根据炸油的加热方式，分为煤加热式、油加热式、电热式、蒸汽加热式、燃气加热式和油加热式、电热式、蒸汽加热式、燃气加热式和导热油加热式等。导热油加热式等。69一、一、常压油炸设备常压油炸设备（一）（一）间歇式油水混合油炸机间歇式油水混合油炸机（二）（二）连续式油炸机连续式油炸机70（一）（一）间歇式油水混合油炸机间歇式油水混合油炸机l图图7.36所示为一无烟型多功能水油混合式油炸装置，主要由所示为一无烟型多功能水油混合式油炸装置，主要由油炸锅、加热系统、冷却系统、滤油装置、排烟气系统、蒸笼、油炸锅、加热系统、冷却系统、滤油装置、排烟气系统、蒸笼、控制与显示系统等构成。控制与显示系统等构成。71（一）（一）间歇式油水混合油炸机间歇式油水混合油炸机l炸制食品时，滤网置于加热器上方，在油炸锅内先加入水至炸制食品时，滤网置于加热器上方，在油炸锅内先加入水至规定位置，再加入炸用油至高出加热器规定位置，再加入炸用油至高出加热器60mm的位置。由电的位置。由电气控制系统自动将油温控制在气控制系统自动将油温控制在180230之间。之间。72（一）（一）间歇式油水混合油炸机间歇式油水混合油炸机l这种设备具有限位控制、分区控温、自动过这种设备具有限位控制、分区控温、自动过滤、自我洁净等功能，具有油耗量小、产品滤、自我洁净等功能，具有油耗量小、产品质量好等优点。质量好等优点。73(二二)、连续式油炸机连续式油炸机l 典型连续式油炸机典型连续式油炸机 1油炸槽油炸槽2.加热系统加热系统3.产品输送系统产品输送系统4.炸油过滤系统炸油过滤系统5.水蒸气排除系统水蒸气排除系统74图图7.37连续式油炸机外形连续式油炸机外形 75761油炸槽油炸槽油炸槽是油炸机的主体，油炸槽是油炸机的主体，一般呈平底一般呈平底船形（如船形（如图图7.38所示），也有设计成其它所示），也有设计成其它形状的，如圆底的、进料端平头的等。它形状的，如圆底的、进料端平头的等。它的大小由多项因素决定，包括生产能力、的大小由多项因素决定，包括生产能力、油炸物在槽内的时间、链宽、加热方式、油炸物在槽内的时间、链宽、加热方式、滤油方式、除渣方式等。滤油方式、除渣方式等。772.加热系统加热系统l可用一级能源可用一级能源(电、煤、燃气和燃油电、煤、燃气和燃油)也可用二级也可用二级能源能源(蒸汽、导热油蒸汽、导热油)进行加热。进行加热。l加热单元是油炸机获取热量的热交换器。这个热加热单元是油炸机获取热量的热交换器。这个热交换器既可直接装在油炸槽内，也可装在油炸槽交换器既可直接装在油炸槽内，也可装在油炸槽外，利用泵送方式使炸油在油炸槽与热交换器之外，利用泵送方式使炸油在油炸槽与热交换器之间循环。间循环。l各种能源对油炸机的加热方式如各种能源对油炸机的加热方式如图图7.39所示。所示。78793.产品输送系统产品输送系统l连续式油炸机一般用链带式输送机输送。由于物性差异，油炸过程中发生变化不同，因此，不同类型的产品需要配置不同数量和构型的输送带。图7.40所示为常见油炸食品类所用的输送带构型与配置。l对一些产量较大的产品，还可以根据专门的工艺要求，制作成特殊的链带形式，如用不锈钢网（或孔板）冲制成一定形状的篮器，以保持油炸坯料得到完整的形状。另外，输送链的网带应不会对油炸的物料有黏滞作用。80814.炸油过滤系统炸油过滤系统l油炸过程中会随时产生来自被炸食品的碎渣，这些碎油炸过程中会随时产生来自被炸食品的碎渣，这些碎渣若长期留在热的油炸油中，会产生一系列的不良影渣若长期留在热的油炸油中，会产生一系列的不良影响，如降低油的使用周期、影响食品的外观和安全性响，如降低油的使用周期、影响食品的外观和安全性等。因此，所有连续油炸机必须有适当的炸油过滤系等。因此，所有连续油炸机必须有适当的炸油过滤系统，将碎渣及时地从热油中滤掉。如果采用间接式加统，将碎渣及时地从热油中滤掉。如果采用间接式加热，则过滤器往往串联在加热循环油路上。热，则过滤器往往串联在加热循环油路上。l油水混合式机型，由于大量的碎渣已经进入水中，并油水混合式机型，由于大量的碎渣已经进入水中，并有从下层水中排除碎渣的装置，因此，国产的油水混有从下层水中排除碎渣的装置，因此，国产的油水混合式连续油炸机多不设热油过滤系统。合式连续油炸机多不设热油过滤系统。825.水蒸气排除系统水蒸气排除系统油炸过程也是一种脱水操作过程。油炸过程中，油炸过程也是一种脱水操作过程。油炸过程中，会有相当量物料水分汽化逸出，水汽会从整个油炸会有相当量物料水分汽化逸出，水汽会从整个油炸槽的油面上外逸。因此，油炸设备均有覆盖整个油槽的油面上外逸。因此，油炸设备均有覆盖整个油炸槽面的罩子，在其顶上开有一个或一个以上的排炸槽面的罩子，在其顶上开有一个或一个以上的排汽孔，排汽孔与排风机相连接。一般，这种罩子可汽孔，排汽孔与排风机相连接。一般，这种罩子可以方便升降，从而可以方便地对槽内其它机构进行以方便升降，从而可以方便地对槽内其它机构进行维护。维护。83二、真空油炸设备二、真空油炸设备真空油炸是利用在减压的条件下食品中水分汽真空油炸是利用在减压的条件下食品中水分汽化温度降低，在较低温条件下对食品油炸的操化温度降低，在较低温条件下对食品油炸的操作技术。作技术。由于在真空环境中进行油炸，所需油温较低，由于在真空环境中进行油炸，所需油温较低，产品受氧化影响减小。真空油炸尤其适用于含产品受氧化影响减小。真空油炸尤其适用于含水量较高的果蔬物料炸制。水量较高的果蔬物料炸制。真空油炸设备可按操作的连续性分为真空油炸设备可按操作的连续性分为间歇式间歇式和和连续式连续式两种。两种。84图图7.41间歇式真空油炸装置间歇式真空油炸装置 l结构如图结构如图7.41所示，主要由所示，主要由油炸釜、真空泵、离心甩油油炸釜、真空泵、离心甩油装置、贮油箱和滤油离心甩装置、贮油箱和滤油离心甩油装置等构成。油装置等构成。l油炸釜为密闭器体，上部与油炸釜为密闭器体，上部与真空泵真空泵3相连。相连。l为了便于脱油操作，内设由电动机带动的离心甩油装置，油炸为了便于脱油操作，内设由电动机带动的离心甩油装置，油炸完成后，釜内油面降低至油炸产品以下，开动电机进行离心甩完成后，釜内油面降低至油炸产品以下，开动电机进行离心甩油，甩油结束后取出产品，再进行下一周期的操作。油，甩油结束后取出产品，再进行下一周期的操作。4为贮油为贮油箱，油炸釜内的油面高度和油的运转由真空泵控制，过滤器箱，油炸釜内的油面高度和油的运转由真空泵控制，过滤器5的作用是过滤炸油，及时去除油炸产生的渣物，防止油被污染。的作用是过滤炸油，及时去除油炸产生的渣物，防止油被污染。85图图7.42连续式低温真空油炸设备连续式低温真空油炸设备 连续式真空油炸设备的关键结构是进出料机构，要求能够在连续式真空油炸设备的关键结构是进出料机构，要求能够在保持真空条件下将固体物料投入和从设备内排出。一台连续式真保持真空条件下将固体物料投入和从设备内排出。一台连续式真空油炸设备的结构如图空油炸设备的结构如图7.42所示，其主体为一卧式筒体，筒体所示，其主体为一卧式筒体，筒体设有与真空泵相接的真空接口，内部设有输送装置，进出料口均设有与真空泵相接的真空接口，内部设有输送装置，进出料口均采用闭风器结构。筒体的油可经过由排油口采用闭风器结构。筒体的油可经过由排油口7在筒外经过滤和热在筒外经过滤和热交换器加热后再经油管交换器加热后再经油管6循环回到筒内。循环回到筒内。86l本章小结本章小结 n食品工业普遍涉及不同形式的的热交换热处理设备。食品工业普遍涉及不同形式的的热交换热处理设备。典型的设备类型包括各种形式的热交换器、油炸设备、典型的设备类型包括各种形式的热交换器、油炸设备、夹层锅、热烫设备、螺旋挤压机、微波加热和红外加夹层锅、热烫设备、螺旋挤压机、微波加热和红外加热设备等。热设备等。n对于流体食品的加热或冷却可以用各种形式的间接或对于流体食品的加热或冷却可以用各种形式的间接或直接式热交换器。这些热交换器或以独立形式存在，直接式热交换器。这些热交换器或以独立形式存在，或结合在各种功能的组合设备中。或结合在各种功能的组合设备中。87l本章小结本章小结 n热烫设备主要用于果蔬加工，热介质可用热水热烫设备主要用于果蔬加工，热介质可用热水也可用蒸汽，输送装置主要有螺旋式和带式两也可用蒸汽，输送装置主要有螺旋式和带式两种。先进的热烫设备可同时完成具有热烫与冷种。先进的热烫设备可同时完成具有热烫与冷却操作，而且往往采用余热回收流程。却操作，而且往往采用余热回收流程。88n螺杆挤压机容破碎、捏合、混炼、熟化、杀菌、螺杆挤压机容破碎、捏合、混炼、熟化、杀菌、干燥和成型等功能于一体，可用于生产膨化、干燥和成型等功能于一体，可用于生产膨化、组织化或其它成型产品。螺杆挤压机可按不同组织化或其它成型产品。螺杆挤压机可按不同方式分为单螺杆型、双螺杆型、高剪切型、低方式分为单螺杆型、双螺杆型、高剪切型、低剪切型、自热型和外热型等。不同的应用目的剪切型、自热型和外热型等。不同的应用目的需要选用不同型式的螺杆挤压机。需要选用不同型式的螺杆挤压机。l本章小结本章小结 89l本章小结本章小结 n工业用的油炸设备可以分为间歇式和连续式油炸设备。工业用的油炸设备可以分为间歇式和连续式油炸设备。油炸设备可用电加热，也可用燃料直接燃烧加热，还油炸设备可用电加热，也可用燃料直接燃烧加热，还可采用导热油方式加热。油炸设备油锅中炸渣的去除可采用导热油方式加热。油炸设备油锅中炸渣的去除可以采用油水混合工艺设备，也可采用热油循环过滤可以采用油水混合工艺设备，也可采用热油循环过滤除渣的方式。连续式油炸锅的性能与油槽结构有较大除渣的方式。连续式油炸锅的性能与油槽结构有较大关系。关系。90个人观点供参考，欢迎讨论！