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菊芋深加工专用干燥设备的研究
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1 概 述
菊芋俗称洋姜，有的地方称“鬼子姜”，属多年生草本植物，具有地下膨大的块茎，是其生长过程中积累并贮备营养物质的仓库。同朝鲜蓟、菊苔一样，都富含天然多聚果糖，是生产菊粉的原料。菊粉的主要成份是一种由呋喃果糖聚合而成的多聚体，其它的为蛋白质、脂肪、粗纤维等，进一步深加工，可得到高纯菊粉，菊糖型低聚果糖、结晶果糖。作为一种功能性食品添加剂，因其优越的保健性质，需求量日益增大。
2 生产工艺及主要设备选型
2.1生产工艺：
菊芋经清洗、粉碎、分离、干燥后得到的粉状产品即为菊粉，其典型生产工艺为：
原料→粉碎→分离→浓缩处量→干燥→筛分→包装→成品
2.2主要设备选型：
2.2.1清洗：在机械化生产中，常采用流水输送的方法，将原料由贮存处送入加工车间，这样在输送过程中就能洗去80%的泥土，并可考虑在输送槽中加入除草器，去石装置及螺旋式输送机等；到加工车间后,用水输送装置提升高度后进一步清洗，可考虑的清洗设备有滚茏式清洗机，螺旋式清洗机等。
2.2.2粉碎：粉碎常用的设备有锉磨机、爪式粉碎机、砂盘粉碎机、锉片式粉碎机等，可根据生产项目的不同来选用。粉碎后细胞中所含的氢氰酸被释放出来，能与铁反应生成亚铁氟化物，呈淡淡蓝色，所以选用的设备要求用不锈钢或其它耐腐蚀材料制成。
2.2.3分离：经粉碎的物料需进行分离过滤，除去其中的因表皮破碎而形成的大颗粒。常选择的设备有曲筛、喷淋式锥形离心筛等。
2.2.4浓缩及处理：根据所要求产出的产品不同，选用的处理设备有很大的差异，可选设备有单效、双效、三效浓缩器，旋液分离器、反应釜等。
2.2.5干燥设备：干燥设备为生产工艺中产出成品之前的最后一道加工设备。其选型的好坏,直接影响到产品的生物活性及各种理化指标。根据物料的特性。以及对干燥后的产品要求。我们首先制定了完整的试验试喷方案，以获取相关数据。并先后使用高速离心喷雾干燥、压力喷雾干燥及气流式三种干燥设备在不同条件下进行了多种方案的试喷、试验工作。交叉试验表见表1：
备注：逆流、混流式干燥设备进口温度大于160℃时，有糊粉现象；顺流式干燥机进口180℃未发生糊粉，且热效率较高。
2.3 实验结果
针对菊粉产品的要求，我们就以上交叉试验，着重对干燥产品其中两项指标：色度、终含水率进行了比较，根据实验结果对不同雾化方式、干燥形式对产品粒度、色度、终含水率的影响得出如下图表：
1.雾化方式：如图1所示，各种雾化方式下产品粒度分布范围
2.粒度：粒度对产品颜色的影响
3.液接触方式：如表2所示，对产品物理指标的影响
2.4 试验结果分析
1.理论分析
1.1粒度对干燥时间的影响
通过以上对比可知，产品颗粒大色泽深，热气流顺流向下时，不易粘直壁筒，如在向下流动过程中雾化料液已充分干燥，则在锥部也有良好的流动性。
在喷雾干燥过程中，,液滴在气流中运动的大部分时间内，其相对速度一般都很低，且纯液滴的蒸发速率与传热表面的速度成正比。通过理论推导，可求得液滴在一定沉降速度进的蒸发干燥时间：
空气的B值从127℃为240左右，至727℃为81而变化，因此液滴以末速度降落所需时间要比它在静止的空气中的干燥时间来得短，液滴在种热风温度中完全蒸发干燥时间、沉降速度、完全蒸发时间所需的距离S如图3所示：
液滴直径为500μm在300℃的热风中完全干燥时间约4.6s；直径100μm、热风温度为150℃以上时，其完全蒸发干燥时间在1S以内。
1.2气液接触方式对干燥时间的影响
采用顺流接触方式时，物料雾化喷矩如与热风垂直并行，物料喷矩中内外湿度差很大，其内部物料只有经过一定距离才能与热风接触交换，将直接影响干燥时间。
1.3实际指导
通过上述试验，顺流干燥时间大颗粒产品干燥所需时间较长，所以雾化器喷出粒度分布范围窄、空心锥状才能很好被干燥，并且有一粒度值最佳范围。热风分配器宜选用多层减压式，热风垂直向下，此种形式有利于热风与雾化的物料充分接触，提高了热交换效率。
综合以上因素，并吸取了国内外先进的经验，我厂开发的顺流喷雾干燥，可一次性将液态物料加工成为流动性好，残余水份合格的产品，其工艺过程同二段、三段组合干燥相比较，设备更为简单。其小型生产工艺流程如下图所示。
3 结论
通过对菊芋深加工干燥设备相关参数的试验结果，对于菊芋深加工工艺中干燥机的结构及运行参数的优化具有指导作用。
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