空气加热器、循环风机、热风分布器及隔离板等组成加热风循
环。 第一干燥区的空气自下而上经加热热器穿过物料层，
第二干燥区的空气自上而下经加器穿过物料层。最后一个是冷
却区，没有空气加热器。
（二）多段带式干燥机
亦称复合型带式干燥机，是用多条循环输送带(多至4条) 串联组成物料输送系统的带式干燥机。 优点：物料在带间转移时得以松动、翻转，物料的蒸发 面积增大，改善了透气性和干燥均匀性。
流通，有良好的速溶性和复水性，完全符合当前“绿
色、方便、营养、安全”食品发展趋势，该技术在食
品加工方面的应用也越来越多。

干燥时间长、效率低、加工成本高是技术广泛应用
的瓶颈。10-30h，加工成本占总成本30～50％。
冻干设备的构成
冷冻干燥系统主要由干燥箱（或称冻干箱）、冷阱（捕水 器）、制冷系统、真空系统、加热系统和控制系统等组成。
非晶体，通常将此过程称为冻结过程。物料中的水可以分为
“自由水”和“结合水”两类（4：1），“自由水”在低温下可 被冻结成冰，而“结合水”在低温下不可被冻结。
冷冻干燥工艺过程
（3）升华干燥（一次干燥）过程。升华干燥是指在低温下对物料
加热，使其中被冻结成冰的“自由水”直接升华成水蒸气。升 华干燥过程中必须满足两个基本条件：升华产生的水蒸气必须 不断地从升华表面被移走；必须不断地给物料提供升华所需要的热 量。
厢式干燥器特点
优点：
制造和维修方便，使用灵活性大。食品工业上常用于
需长时间干燥的物料、数量不多的物料以及需要特 殊干燥条件的物料，如水果、蔬菜、香料等。 缺点：
主要是干燥不均匀，不易抑制微生物活动，装卸
劳动强度大，热能利用不经济(每汽化1kg水分，约
需2.5kg以上的蒸汽)。
二、洞道式干燥机
有一段长度为20~40m的洞道
真空系统
1克水 常温常压下 体积 1 ml 1200000 ml 即1.2m3
100Pa，-20℃下
冻干平均升华速率：1－1.5kg/m2· h
为了维持所需的真空条件， 冻干过程中产生的大量水蒸汽需要被捕集或排出
维持真空措施

多级蒸汽喷射泵 罗茨泵+水环泵 罗茨泵+滑片泵 冷阱+罗茨泵+水环泵 冷阱+罗茨泵+滑片泵 冷阱+滑片泵

台湾也有多家冻干设备生产厂，但良莠不齐。
间歇式冷冻干燥机 0.1-200m2
多品种、小批量；单机操作，各不影响；制造保养方便。占用时间长、利用率低。多台配置，投资高
连续式冻干机
单品种、处理能力大；设备利用率高；便于自动化，劳动强度低。设备复杂庞大，制造要求高，投资大
日处理60吨连续式冻干机
（4）解析干燥（二次干燥）过程。是指在较高温度下使物料中被
吸附的结合水解析，变成“自由”的液态水，再吸热蒸发成水蒸 气。经二次干燥后，冻干后物料剩余水分含量一般应在5％左右。
（5）水汽捕集和融霜。水蒸汽→霜，凝华；霜→水，融化；排
出机外。
（6）封装和储存。已干制品应在真空或者充惰性气体的条件下密
空冷冻干燥技术的大规模工业应用。

1943年，用于食品的冻干设备在丹麦出现。
主要应用领域
在生物技术产品领域：冻干技术主要用于血清、血浆、疫 苗、酶、抗生素、激素等药品的生产；生物化学的检查药品、 免疫学及细菌学的检查药品；血液、细菌、动脉、骨骼、皮 肤、角膜、神经组织及各种器官长期保存等。

在医药工业领域：药品冷冻干燥包括西药和中药两部分。 国内很多较大型的制药厂都有冷冻干燥设备用于西药的生产； 人参、鹿茸、山药、冬虫夏草等少量中药材也应用冻干技术， 大量中成药还没有采用冻干工艺，与国外差距较大。汉药西 制、中药西制：配置好的中成药经过浸渍、提取、过滤、浓 缩、冻干再制成粉、片或针剂。
封包装，以长时间存储，在室温下一般可保存2年以上。
冻干设备的构成
冷冻干燥系统主要由干燥箱（或称冻干箱）、冷阱（捕水 器）、制冷系统、真空系统、加热系统和控制系统等组成。

冷冻干燥系统组成示意图
冻干箱与加热系统
冻干箱内设有物料承载装置和加热系统，是物料进行干燥的场所。 目前实际生产应用的冷冻干燥机冻干箱有两种配置方式： 托盘/搁板/接触传热方式（可制冷、可加热）:冻－干一体式
食品工厂机械与设备
第9章 干燥机械与设备
食品科学学院食品教研室
王海鸥
第9章 干燥机械与设备
9.1 冷冻干燥设备
主 要 内 容
9.2
传导型干燥设备
9.3
对流型干燥设备
干燥机械设备的分类
根据热量传递方式，可将干燥设备分成三大类：对流式、传导式和辐射式。
按操作压强分类有常压干燥机和真空干燥机。 按操作方式分类，可分为连续式干燥机和间歇式干燥机。
托盘/辐射加热方式（仅加热）：冻－干分离式
冻干箱与加热系统
（1）20世纪50年代后期，第一代食品冻干机采用托盘/搁板/接触传热方式：
箱内设有多层的金属搁板，物料通过托盘放置在搁板上，以传导的方式对物 料进行加热。搁板温度设置较低，接触传热不均匀，易造成局部过热，生产 效率低、装卸困难。预冻和干燥均可在干燥仓中完成，冻干一体机， 该配 置方式冻干机常用于医药冻干领域。
三、网带式干燥设备
网带式干燥机是一种将物料置于输送网带上，在随带运 动通过隧道过程中与热风接触而干燥的设备。 网带式干燥机由干燥室、输送带、风机、加热器、提升 机和卸料机等组成。 输送带为不锈钢丝网或多孔板不锈钢链带，转速可调。 网带式干燥机适用于谷物、脱水蔬菜、中药材等产品 的干燥。适用的物料形状可有片状、条状、颗粒、棒状、滤饼 类等。 带网式干燥机因结构和干燥流程不同可分成单层、多层
干燥器内的风机强制引入新鲜空气与器内废气混合，
并驱使混合气流循环流过加热器，再流经物料。空气流过 物料的方式有横流和穿流两种。
实验室烘干箱
热空气在物料上方
掠过，与物料进行 湿交换和热交换。
粒状、纤维状等物料在框架的网板 上铺成一薄层，空气垂直流过物料 层，可获得较大的干燥速率。
若框架层数较多，可分成若干组， 空气每流经一组料盘之后，就流 过加热器再次提高温度。
的料盘之间掠过，同时伴随轻微的穿流现象。空气 的流速为2.5~6.0m/s，不小于1.0m/s。
物料与热风流向
热风可沿物流纵向流动，分为幵流、逆流和混流三种。
混流：综合了并流、逆流的优点，混流由两段组成：第一段为并流，
干燥速率大，对应于物料的第一干燥阶段；第二阶段为逆流，可满足物 料的最终干燥要求，对应于物料的第二干燥阶段。因为第二阶段的干燥 时间较长，一般洞道的第二段也比第一段长。
油封滑片真空泵
水环真空泵
罗茨真空泵
真空泵机组
冷阱
本质：间壁式热交换器 结构： 列管式、盘管式、板式
冷阱/捕水器 内置式
冷阱/捕水器 外置式
冷阱的除霜
小型冻干机
单个冷阱间歇式工作
大型冻干机 两组冷阱交替除霜
国外冻干设备主要生产企业

丹麦阿特拉斯工业公司（ATLAS） 日本真空技术株式会社（ULVAC） 美国奥特公司（Virtis，） 美国赫尔公司 （ＨＵＬＬ） 英国爱德华公司（Edwards） 德国芬纳昆公司 （ＦＩＮＮＫ0ＡＵ） 日本共和真空技术株式会社（KYOWAC）
冻干食品
冻干食品
马鞍山沁玖洲食品有限公司的苹果、黄桃、菠萝 冻干脆片及各种冻干汤料
3条200㎡真空冷冻干燥生产线及3条果蔬脆片生产线，可实现年生产冻干产品500吨、果蔬脆片300吨，出口为主。
虫草
苹果片
辣椒
杭州创意设备公司冻干产品
牛肉 生姜 胡萝卜片
虫草
虾仁
柠檬
江苏博莱客冻干设备公司冻干产品
草莓 玫瑰花 插花
冻干标本
历史文档、文物的除湿保藏
主要应用领域

真空冷冻干燥技术是一项古老的现代技术，目前在生
物工程、医药工业、食品工业、材料科学等领域 有着广泛的应用。

1811年，提出冷冻干燥的原理理论。

1813年，英国发明冷冻干燥技术，用于生物医疗领
域。

1942年，二战期间，血液、抗生素的需要，推动真
冻干箱与加热系统
（2）第二代食品冻干机均采用托盘/辐射加热方式，物料用托架承载悬空
置于上下搁板间，以热辐射的方式对物料加热，辐射板的温度高，干燥快、 效率高，对托盘的平整度要求不严格，但必须保证装料后，托盘底和物料顶 与辐射板上、下两表面间有足够的距离（不小于5～10mm）。搁板的载热剂 多用水、蒸汽、矿物油、有机溶剂等，该配置方式的冻干机常用于食品干燥 领域。






国内冻干设备主要生产企业

兰州科近真空冻干技术有限公司 中国航天工业总公司沈阳航天新阳速冻设备制造有限公司


烟台冰轮集团有限公司
西安飞豹科技发展公司 江苏博莱客冷冻科技发展有限公司 杭州创意真空冷冻干燥设备厂 上虞市华丰食品机械有限公司 浙江三雄机械制造有限公司 沈阳北冰洋食品工程有限公司 大连冷冻机股份有限公司
第9章 干燥机械与设备
干燥在食品工业中非常重要的操作单元。干燥方法多样。
热风干燥（箱式、床式、隧道式） 喷雾干燥 冷冻干燥 红外辐射干燥 真空干燥 太阳能干燥
微波干燥
热泵干燥
气流膨化干燥
组合干燥……
制品形式多样
脱水苹果圈
脱水苹果丁
新疆葡萄干的生产
9.1 冷冻干燥设备
（1）物料的预处理与制备。在对食品冷冻干燥之前，必须对其
进行必要的物理、化学处理，包括清洗、分级、切片、漂烫、杀菌、
浓缩等。对于不同食品，预处理内容也有所不同。在食品冷冻干