1、2/28/20221第十一章第十一章 食品熟化机械食品熟化机械与设备与设备2/28/20222第一节第一节 焙烤设备焙烤设备 加热原理与加热元件 一、物料的传热方式 脱水干燥：一些物质被加热后，除温度升高外，还伴有水分的脱出，这种加热就是通常所说的脱水干燥。 人们常把物体中水分的移动称为扩散。物料内部水分移动称为内扩散，物料表面水分向外界扩散称为外扩散。 内扩散可分水分热扩散和湿扩散。 由物料内部温度梯度引起的水分子移动（即水分子从温度高的向低的方向移动）称为热扩散。由物料中水分梯度而引起的水分子移动（水分子从水分含量高的向含量少的方向移动）称为湿扩散。2/28/20223热能的传递有三种形式
2、，即传导、对流、辐射。 传导是利用传热材料中的分子互相碰撞，从而将热量传递的过程； 对流是利用热量随物质的流动而传递能量的，大量热能消耗在介质里； 辐射是不借助介质，而以电磁波的形式直接传播来加热工件，热能利用高。 如果物料中温度梯度与水分梯度方向一致时，热扩散与湿扩散一致，这将加速干燥。如相反，而且当热扩散比湿扩散强烈时，物料内部水分不但不能向外扩散，反而把水分往内部赶。2/28/20224 焙烤食品生产中常用的热源是电加热器。电加热器是一种通过电热元件把电能转变为热能的加热装置，常用的有远红外加热和微波加热两大类。 在食品焙烤中现多用远红外加热，辐射是主要传热方式。 红外线是电磁波，波长范
3、围0.78-1000m，分近红外（波长0.78-2.5 m ）、中红外（波长2.4-20 m ）和远红外（波长20-1000 m ）三类。2/28/20225 二、红外线及其特性 、什么是远红外线？ 日光通过三棱镜可分为红、橙、黄、绿、青、兰、紫七色可见光。在红色光和紫色光两端还存在着不可见光，即红外线和紫外线。可见光、红外线和紫外线都是电磁波，它们的区别只是波长不同而已。在电磁波频谱上我们可以看到，可见光谱的波段极窄，从0.4-0.75m，而红外线介于可见光与微波之间，其波长范围是0.78m至1000m。2/28/20226 (二)、远红外加热为什么比近红外加热为优？、远红外加热为什么比近红
4、外加热为优？ 不同物体对红外线的吸收是不同的，就是同一物体对不同波长红外线辐射能的吸收也是不同的。 如夏日在阳光下，在钢轨上走感觉烫脚，而在枕木上就不烫脚。这说明不同物质对日光中红外线的吸收程度不同。由于不同物质，它们的原子和分子结构不同，因此，对红外线的吸收特性也不同。在物体吸收了一定波长红外线能量后，就产生共振现象，引起分子和原子的共振与转动加剧，增加了运动的能量，而使物体自身发热。 水、水蒸气和玻璃等无机物以及绝大多数的有机物和高分子物质都能吸收红外线，而且能够强烈的吸收红外线。通过实验可知，物质在近红外区和远红外区都有吸收红外峰，而远红外区的峰值带更宽，能强烈地吸收远红外辐射能量，所以
5、都用远红外加热。2/28/20227 三、远红外烤炉加热原理三、远红外烤炉加热原理 远红外线既具有波的性质，也具有粒子的性质。远红外线既具有波的性质，也具有粒子的性质。 远红外加热属于电磁波加热，在热交换的3种形式中传导与对流需要靠煤介来传热，而辐射则不然，食品及有机物在波长为35m间具有最大的吸收波，当此吸收波与电磁波一致时，促使物质分子振动而产生摩擦热。物质在有限温度下内部的原子及分子作不规则运动，加热后分子运动加剧与物体所接触的空气分子激烈也相互碰撞，其结果是以与温度对应的波长的电磁波释放出来。 2/28/20228远红外辐射元件及涂料 远红外辐射元件是产生远红外线的器具，它可将电能转变
6、为远红外辐射能，用以加热、烘烤或干燥食品。 一、食品烤炉常用辐射元件的种类及特点一、食品烤炉常用辐射元件的种类及特点 食品烤炉常用的有管状元件和板状两种。食品烤炉常用的有管状元件和板状两种。 、管状元件、管状元件 、金属氧化镁管、金属氧化镁管 由管体（碳钢或不锈钢），发热体（电阻丝）、填充料（氧化由管体（碳钢或不锈钢），发热体（电阻丝）、填充料（氧化镁粉）超绝缘与传热作用和辐射涂层等组成。镁粉）超绝缘与传热作用和辐射涂层等组成。 氧化镁管的表面负荷率与表面温度有关。表面温度越高，辐射氧化镁管的表面负荷率与表面温度有关。表面温度越高，辐射能量越大。能量越大。 其特点：其特点：管子重量轻，热效率高
7、管子重量轻，热效率高，热容量小，热容量小，升温升温起动快、结构紧凑起动快、结构紧凑、浓度好、可直接紧固于炉壁上，安装及更换、浓度好、可直接紧固于炉壁上，安装及更换方便，方便，使用寿命较长使用寿命较长。但。但氧化镁导热系数低氧化镁导热系数低，使元件表面负荷率，使元件表面负荷率降低，故不适应于大功率高温加热。降低，故不适应于大功率高温加热。2/28/202292/28/202210 、碳化硅管、碳化硅管 是由碳化硅管、发热体（电阻丝）和辐射涂层组成，是由碳化硅管、发热体（电阻丝）和辐射涂层组成，由于碳化硅不导电，故管内不需充填绝缘介质。由于碳化硅不导电，故管内不需充填绝缘介质。 其特点：辐射效率高
8、，使用寿命长，制造工艺简单、其特点：辐射效率高，使用寿命长，制造工艺简单、成本低、涂层不易脱落。抗机械震动性差，热缩性大，成本低、涂层不易脱落。抗机械震动性差，热缩性大，升温时间长。升温时间长。2/28/202211 、硅碳棒、硅碳棒 是以高纯度碳化硅（含量是以高纯度碳化硅（含量98.5），以高温再结晶），以高温再结晶方法制成，有涂层。方法制成，有涂层。 其特点：通电自热，其特点：通电自热，不同电阻丝不同电阻丝，单位表面发热量，单位表面发热量大，升温快，比金属和碳化硅管具有明显的节电效果，大，升温快，比金属和碳化硅管具有明显的节电效果，其涂层化学性稳定，所以烘烤产品质量好，但其涂层化学性稳定，
9、所以烘烤产品质量好，但成本高成本高，使用安装技术性能较强。使用安装技术性能较强。 、SHQ乳白石英管乳白石英管 是由乳白石英玻璃管和发热丝组成，无涂层。是由乳白石英玻璃管和发热丝组成，无涂层。 特点：其光谱辐射率高，且稳定，特点：其光谱辐射率高，且稳定，不需远红外涂层，没不需远红外涂层，没有涂层脱落问题有涂层脱落问题，对食品卫生好。，对食品卫生好。价格高，易损坏价格高，易损坏。2/28/202212 、板状辐射元件、板状辐射元件 有以金属板为基体的有以金属板为基体的 和陶瓷复合板等。在食品和陶瓷复合板等。在食品 烤炉中，常用的是碳化硅烤炉中，常用的是碳化硅 板状元件，表面涂远红外板状元件，表面
10、涂远红外 辐射材料，其稳定分布均辐射材料，其稳定分布均 匀，适应性较大，匀，适应性较大， 制造简单，成本低，制造简单，成本低， 安装方便，辐射效率高，安装方便，辐射效率高， 但抗机械性能差，且热惯但抗机械性能差，且热惯 性大，升温时间长。性大，升温时间长。 2/28/202213 （三）半导体远红外辐射器 是在红外加热技术迅速发展的基础上产生的一种新型的加热辐射器，它以高铝质陶瓷材料为基体，中间层为远红外涂层。它对有机高分子化合物及含水物质的加热烘烤极为有利。特别适用于300以下的低温烘烤。因此，它是比较适合饼干烤炉的一种辐射加热器。2/28/202214 二、远红外辐射涂料二、远红外辐射涂料
11、 、对辐射涂料的要求、对辐射涂料的要求 应有较高的加热效率，辐射率高，有良好的热传应有较高的加热效率，辐射率高，有良好的热传导性，有高的冷热稳定性，有较好的对汽及化学物质导性，有高的冷热稳定性，有较好的对汽及化学物质的稳定性。的稳定性。 选择辐射材料的原则，就是辐射元件的主辐射波长选择辐射材料的原则，就是辐射元件的主辐射波长要与被加热物体的红外系数特性相匹配的辐射材料，要与被加热物体的红外系数特性相匹配的辐射材料，同时要考虑选用热膨胀与元件基体大致相同的材料。同时要考虑选用热膨胀与元件基体大致相同的材料。 、食品烤炉中常用的辐射涂料、食品烤炉中常用的辐射涂料 目前国内常用的有：氧化物，如三氧化
12、铁目前国内常用的有：氧化物，如三氧化铁（Fe2O3）、二氧化锆（）、二氧化锆（ZrO2）、二氧化钛（）、二氧化钛（TiO2）、）、二氧化锰（二氧化锰（MnO2）、三氧化二铬（）、三氧化二铬（Cr2O3）等；碳化）等；碳化物，如碳化硅（物，如碳化硅（SiC）；氮化物、硼化物。可单一或混）；氮化物、硼化物。可单一或混合使用。合使用。2/28/202215 微波加热设备1.变压器变压器 2.整流器整流器 3. 磁控管磁控管 4. 波导波导 5. 电动机电动机 6. 模式搅拌器模式搅拌器 7. 炉腔炉腔 8. 旋转工作台旋转工作台2/28/202216二、烤炉的分类二、烤炉的分类 （一）烤炉分类 按烤
13、炉热源分为：煤炉、煤气炉、燃油炉和电炉等。 按结构形式分为：箱式炉和隧道炉。 （二）常用烤炉 箱式炉 隧道炉2/28/2022172/28/2022182/28/202219隧道炉是指炉体很长，烘室为一狭长的隧道，在烘烤过程中食品沿隧道做直线运动的烤炉。分为钢带隧道炉、网带隧道炉、烤盘链条隧道炉和手推烤盘隧道炉等几种。2/28/2022202/28/202221第二节第二节 挤压蒸煮设备挤压蒸煮设备2/28/202222挤压蒸煮设备的发展和分类挤压蒸煮设备的发展和分类 （一）食品挤压机的发展2/28/202223 （二）食品挤压机的分类 按螺杆的数量分：单螺杆挤压机和双螺杆挤压机 按加热形式分
14、：自加热式挤压机和外加热式挤压机 按功能分： 通心粉（面条）挤压机-螺杆转速低，筒体光滑，剪切力小； 高压成型挤压机-主要用来挤压未膨化谷物的半成品，压力高，筒体内壁开槽，要求温度不能过高； 低剪切蒸煮挤压机-用来生产宠物食品，软湿食品，低剪切，高压缩； 膨化型挤压机-筒体开有防滑槽，剪切力大，挤压较干物料时，可在模头处形成高温、高压，使淀粉糊化； 高剪切蒸煮挤压机-长径比大，压缩比大，筒体长，温度可控制，适应原料较广，可生产即食谷物、植物组织蛋白、小吃食品等。2/28/202224通心粉机 通心粉是采用螺杆挤压型的工作原理生产的一种方便通心粉是采用螺杆挤压型的工作原理生产的一种方便食品，特别
15、是预热通心粉，只要辅以佐料，用沸水浸食品，特别是预热通心粉，只要辅以佐料，用沸水浸泡泡10min，即可食用，为一种新颖方便面食品。，即可食用，为一种新颖方便面食品。2/28/2022252/28/202226 食品膨化机又称食品挤压蒸煮机，它是将物料在装有螺食品膨化机又称食品挤压蒸煮机，它是将物料在装有螺杆的机筒内，在螺杆产生的压缩力和剪切力的联合作用杆的机筒内，在螺杆产生的压缩力和剪切力的联合作用下，使机械能变为热能和物料的变形能，同时由于机筒下，使机械能变为热能和物料的变形能，同时由于机筒外围设有预热器（电加热或蒸汽加热），更增加了机筒外围设有预热器（电加热或蒸汽加热），更增加了机筒内物料
16、的温度，温度高达内物料的温度，温度高达160-240，又因为物料处于，又因为物料处于密封状态，由此产生的机筒内压力可高达密封状态，由此产生的机筒内压力可高达626MPa。在高温和高压作用下，食物发生淀粉糊化和蛋白质变性在高温和高压作用下，食物发生淀粉糊化和蛋白质变性等一系列的理化反应，然后通过出料口瞬时降压，使物等一系列的理化反应，然后通过出料口瞬时降压，使物料中的过热水分急剧汽化喷射出来，物料失水膨胀，体料中的过热水分急剧汽化喷射出来，物料失水膨胀，体积增大若干倍，产品内部组织出现许多小的喷口，象多积增大若干倍，产品内部组织出现许多小的喷口，象多孔的海绵体，然后被旋转的刀片切割成所需的长度。
17、孔的海绵体，然后被旋转的刀片切割成所需的长度。 食品膨化机2/28/202227 典型的食品膨化机由料箱、螺旋送料器、混合调理器、典型的食品膨化机由料箱、螺旋送料器、混合调理器、螺杆、蒸汽注入孔（或电加热器），压模、切刀、齿轮螺杆、蒸汽注入孔（或电加热器），压模、切刀、齿轮变速箱和电动机等部分组成。变速箱和电动机等部分组成。 混合调理器的作用是对物料先进行湿化和预热。挤压蒸煮系统的作用是对物料进行输送、压缩、混合、剪切、蒸煮和灭菌等作业。2/28/202228远华牌膨化机 食品膨化机2/28/202229 二、挤压设备的组成和操作过程食品挤压设备除了挤压机外，还有辅助和控制系统。主机包括四个系
18、统：挤压系统、传动系统、模头系统、加热冷却系统2/28/202230 挤压食品加工的主要过程 一般工作过程： 1. 将多种原料充分混合后送入预处理机中； 2. 原料在预处理机中与雾化的水滴接触，在双轴的搅拌作用下，使水量均匀，达到工艺要求后，被定量送入喂料机； 3. 物料在喂料机中通过调节输送螺杆转速，把物料均匀不断地按生产要求定量喂入挤压机中； 4. 进入挤压机中的物料在转动螺杆的推动下，在挤压机内连续完成破碎、剪切、压缩、加热、熔融、升压过程，然后通过模头被挤出； 5. 挤出的产品按要求用螺旋切刀切断； 6. 切割后的产品若含水量高，需进一步脱水，进行干燥； 7. 干燥后的产品进行调味处理
19、； 8. 包装。2/28/202231单螺杆挤压机的结构单螺杆挤压机的结构挤压机挤压系统结构简单挤压机螺杆筒体结构2/28/2022322/28/2022332/28/202234多功能单螺杆食品挤压机多功能单螺杆食品挤压机2/28/202235为了适应不同的物料，并考虑到便于制造和维修，常将螺杆加工成几段，按需要加以拼接，相应地机筒也可以加工成几段。单螺杆食品膨化机2/28/202236双螺杆挤压机的主要结构双螺杆挤压机的主要结构2/28/2022372/28/2022382/28/202239 双螺杆食品膨化机双螺杆食品膨化机 （1）一般构造）一般构造 双螺杆食品膨化机是由料斗、机筒、两根
20、螺杆、预热双螺杆食品膨化机是由料斗、机筒、两根螺杆、预热器、压模、传动装置等部分组成。其主要工作部件是器、压模、传动装置等部分组成。其主要工作部件是机筒和一对相互啮合的螺杆。机筒和一对相互啮合的螺杆。 两根螺杆的啮合型式，可以分为非啮合型、部分啮合两根螺杆的啮合型式，可以分为非啮合型、部分啮合型和全啮合型。型和全啮合型。2/28/202240 啮合型双螺杆根据两根螺杆的旋转方向，可分为同向啮合型双螺杆根据两根螺杆的旋转方向，可分为同向旋转和反向旋转两种，见图旋转和反向旋转两种，见图6-16。目前大部分双螺杆。目前大部分双螺杆食品膨化机采用同向旋转方式。食品膨化机采用同向旋转方式。 2/28/2
21、02241 双螺杆食品膨化机的特点是：双螺杆食品膨化机的特点是： 输送物料的能力强，很少产生物料回流和漏流现象；输送物料的能力强，很少产生物料回流和漏流现象； 螺杆的自洁能力较强；螺杆的自洁能力较强； 螺杆和机筒的磨损量较小；螺杆和机筒的磨损量较小； 适用于加工水分较低和较高（适用于加工水分较低和较高（880）的物料，）的物料，对物料适应性广，而单螺杆食品膨化机加工时，若物对物料适应性广，而单螺杆食品膨化机加工时，若物料水分超过料水分超过35，机器就不能正常工作；，机器就不能正常工作； 生产效率高，工作稳定。生产效率高，工作稳定。 2/28/202242 思考题 1. 烤炉的分类； 2. 食品挤压机的主要工作过程； 3. 单螺杆和双螺杆挤压机的性能比较。此课件下载可自行编辑修改，供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！
