第二篇第五章干燥设备课件

第十章第十章干燥设备干燥设备n第一节第一节固体物料干燥机理及生物工业产固体物料干燥机理及生物工业产品干燥的特点品干燥的特点n第二节第二节直接干燥设备直接干燥设备n第三节第三节间接干燥设备间接干燥设备n第一节第一节固体物料干燥机理及生物工业产品干燥的特点固体物料干燥机理及生物工业产品干燥的特点n生物工业中，凡是固体产品都需要干燥过程。干燥是利用热能生物工业中，凡是固体产品都需要干燥过程。干燥是利用热能除去固体物料中湿分（水分或其他溶剂）的单元操作。物料经过干除去固体物料中湿分（水分或其他溶剂）的单元操作。物料经过干燥使湿分降低到规定的范围内，物料不仅易于包装、运输，更重要燥使湿分降低到规定的范围内，物料不仅易于包装、运输，更重要的是的是生物产品在干燥情况下更稳定，不易破坏，便于贮存。生物产品在干燥情况下更稳定，不易破坏，便于贮存。n干燥通常为完成产品生产过程中的最后工序，因此往往与最终干燥通常为完成产品生产过程中的最后工序，因此往往与最终产品的质量有密切关系。产品的质量有密切关系。n干燥方法的选择对于保证产品的质量至关重要，干燥方法的选择对于保证产品的质量至关重要，生物工业中常生物工业中常用的干燥方法用的干燥方法有对流干燥（包括固定床干燥、流化床干燥、气流干有对流干燥（包括固定床干燥、流化床干燥、气流干燥和喷雾干燥）、冷冻干燥、真空干燥、微波干燥等。燥和喷雾干燥）、冷冻干燥、真空干燥、微波干燥等。干燥方法：干燥方法：气流干燥气流干燥直接干燥（对流干燥）直接干燥（对流干燥）喷雾干燥喷雾干燥沸腾干燥沸腾干燥真空干燥真空干燥间接干燥（传导干燥）间接干燥（传导干燥）冷冻干燥冷冻干燥辐射干燥辐射干燥(红外、远红外）红外、远红外）一、一、固体物料干燥机理固体物料干燥机理（一）物料中水分的性质（一）物料中水分的性质n物料中所含水分的性质与物料内部的结构有关，且取决于物料中所含水分的性质与物料内部的结构有关，且取决于水分与物料的结合方式。可以根据物料中水分除去的难易水分与物料的结合方式。可以根据物料中水分除去的难易程度，将其分为程度，将其分为游离水分游离水分和和结合水分结合水分n游离水游离水多存在于生物产品的细胞外及多孔物料的多存在于生物产品的细胞外及多孔物料的毛细管中。毛细管中。密度密度、粘度和热容蒸汽压粘度和热容蒸汽压与普通水相同，结合与普通水相同，结合力极弱，易于除去。力极弱，易于除去。n物料中游离水含量愈多，干燥速率愈快。物料中游离水含量愈多，干燥速率愈快。n结合水结合水结合水不能随意流动，它有更高的汽化潜结合水不能随意流动，它有更高的汽化潜热。它与物料的结合力热。它与物料的结合力较强，较强，难以除去。难以除去。n不同的物料，结合水的来源不同，在不同的物料，结合水的来源不同，在细胞和细胞质内细胞和细胞质内的液的液体，由于溶质的溶解使得蒸汽压降低体，由于溶质的溶解使得蒸汽压降低而表现为结合水而表现为结合水的性的性质，或者在毛细管中的液体，由于毛细管作用使得蒸汽压质，或者在毛细管中的液体，由于毛细管作用使得蒸汽压下降而表现为结合水的性质，所有这些因素都可能影响到下降而表现为结合水的性质，所有这些因素都可能影响到物料的干燥。物料的干燥。n因此，生物产品同其他湿物料一样，在干燥过程中，因此，生物产品同其他湿物料一样，在干燥过程中，首先首先排除的是结合力弱的游离水，其次是结合水。排除的是结合力弱的游离水，其次是结合水。（二）干燥机理（二）干燥机理湿物料的干燥操作中。有湿物料的干燥操作中。有2个基本过程同时进行：个基本过程同时进行：n一是热量由一是热量由气体气体传递给湿物料，使其温度升高。传递给湿物料，使其温度升高。n二是物料内部的水分向表面扩散，并在表面汽化二是物料内部的水分向表面扩散，并在表面汽化被被气流气流带走。带走。n因此，干燥操作属因此，干燥操作属传热传质传热传质同时进行的过程，且同时进行的过程，且二者的传递方向相反。二者的传递方向相反。n干燥过程中，空气既是干燥过程中，空气既是载热体载热体，又是，又是载湿体载湿体，干，干燥速率既与传质速率有关，也与传热速率有关。燥速率既与传质速率有关，也与传热速率有关。对于质量传递过程对于质量传递过程通常由两步构成。通常由两步构成。1.水分由物料水分由物料内部内部向表面向表面扩散。扩散。引起内部扩散的推动力是物料内部与表面之间存在着引起内部扩散的推动力是物料内部与表面之间存在着湿度梯度湿度梯度。其扩散阻力。其扩散阻力与物料的内部结构有关、与水分和物料的结合方式有关。与物料的内部结构有关、与水分和物料的结合方式有关。2.水分从物料内部扩散至表面后，便在表面汽化，向气流中传递，水分在水分从物料内部扩散至表面后，便在表面汽化，向气流中传递，水分在物料物料表面汽化表面汽化并被气流带走。并被气流带走。引起这一过程的推动力是物料表面气膜内的引起这一过程的推动力是物料表面气膜内的水蒸汽分压与气流主体中水蒸水蒸汽分压与气流主体中水蒸汽分压的差值汽分压的差值。造成这种蒸汽分压差的原因：造成这种蒸汽分压差的原因：n对于热风干燥来说，是流动气体不断带走汽化的蒸汽。对于热风干燥来说，是流动气体不断带走汽化的蒸汽。n对于真空干燥来说，则是真空系统抽走汽化的蒸汽。对于真空干燥来说，则是真空系统抽走汽化的蒸汽。而表面汽化的阻力则与气体的流动状态有关。而表面汽化的阻力则与气体的流动状态有关。n物料在干燥过程中，水分的物料在干燥过程中，水分的内部扩散内部扩散和和表面汽化表面汽化是同时进行的，但二者的传递速率不相等。是同时进行的，但二者的传递速率不相等。n对于有些物料，水分在表面的汽化速率小于内部对于有些物料，水分在表面的汽化速率小于内部扩散速率，而另一些物料，则水分表面汽化速率扩散速率，而另一些物料，则水分表面汽化速率大于内部扩散速率。大于内部扩散速率。显然，干燥速率受其最慢的显然，干燥速率受其最慢的一步所控制。一步所控制。n前一种情形称表面汽化控制，前一种情形称表面汽化控制，后一种则称为内部扩散控制后一种则称为内部扩散控制。n表面汽化控制表面汽化控制干燥速率为表面汽化控制时，强化干燥操作就必须改善外部传递因素。干燥速率为表面汽化控制时，强化干燥操作就必须改善外部传递因素。n在常压对流干燥情况下，在常压对流干燥情况下，提高空气温度，降低空气湿度，改善空气与物料之提高空气温度，降低空气湿度，改善空气与物料之间的流动和接触状态，间的流动和接触状态，均有利于提高干燥速率。均有利于提高干燥速率。n在真空干燥条件下，物料表面水分的汽化温度不高于该真空度下水的沸点，在真空干燥条件下，物料表面水分的汽化温度不高于该真空度下水的沸点，这种情况下，这种情况下，提高干燥室的真空度，提高干燥室的真空度，可降低水分的汽化温度，从而可有效地可降低水分的汽化温度，从而可有效地提高干燥速率。提高干燥速率。n内部扩散控制内部扩散控制改善内部扩散因素，减小物料颗粒直径，缩短水分在内部的扩散路程，以减改善内部扩散因素，减小物料颗粒直径，缩短水分在内部的扩散路程，以减小内部扩散阻力；提高干燥温度，以增加水分扩散的自由能。小内部扩散阻力；提高干燥温度，以增加水分扩散的自由能。（三）恒速干操和降速干燥（三）恒速干操和降速干燥n干燥操作中。常用干燥速度来描述干燥过程。干燥操作中。常用干燥速度来描述干燥过程。其定义是单位时间其定义是单位时间内于单位干燥面积上所能汽化的水分量。内于单位干燥面积上所能汽化的水分量。数学式为：数学式为：n式中：式中：v-干燥速度，干燥速度，kg（m2s）；）；m-汽化水分量，汽化水分量，kg；m1-湿物料量，湿物料量，kg；t-干燥时间干燥时间mc-湿物料中的绝干物料量，湿物料中的绝干物料量，kg；A-一干燥面积，一干燥面积，m2；-湿物料的湿含量（干基）湿物料的湿含量（干基）;kg/kg干料；干料；t干燥时间，干燥时间，s。n影响干燥速度的因素很多，不同物料影响干燥速度的因素很多，不同物料在不同干燥条件下的干燥速度必须通在不同干燥条件下的干燥速度必须通过实验测定。通常实验得到物料湿含过实验测定。通常实验得到物料湿含量量与干燥时间与干燥时间t的关系曲线，即的关系曲线，即-t曲曲线，再根据干燥速度的定义，转化成线，再根据干燥速度的定义，转化成干燥速度干燥速度v与物料湿含量与物料湿含量的关系曲线，的关系曲线，即即v-曲线。或干燥速度曲线。或干燥速度v与干燥时间与干燥时间的关系曲线，即的关系曲线，即v-曲线。曲线。n干燥速度曲线的形式随被干燥物料的干燥速度曲线的形式随被干燥物料的性质而异。恒定干燥条件下典型的干性质而异。恒定干燥条件下典型的干燥速度曲线如图燥速度曲线如图物料干燥过程可分为三个阶段：物料干燥过程可分为三个阶段：1、预热阶段、预热阶段：该阶段水分蒸发量很少；：该阶段水分蒸发量很少；2、恒速干燥阶段、恒速干燥阶段：物料干燥时温度保持：物料干燥时温度保持恒定，干燥速率也恒定；恒定，干燥速率也恒定；3、降速干燥阶段：、降速干燥阶段：物料表面温度逐渐上物料表面温度逐渐上升，物料内部温度成梯升，物料内部温度成梯度分布，干燥度分布，干燥速率随物料含水率的下降而下降；速率随物料含水率的下降而下降；在恒速和降速干燥两个阶段的交界在恒速和降速干燥两个阶段的交界点称为点称为临界点临界点，此点的物料含水率称为，此点的物料含水率称为临界含水率临界含水率C。n在降速干燥阶段，空气传递给湿在降速干燥阶段，空气传递给湿物料的热量，一部分用于水分的物料的热量，一部分用于水分的汽化，而剩余的热量，则使物料汽化，而剩余的热量，则使物料的温度升高，因此，的温度升高，因此，干燥在升温干燥在升温下进行。下进行。干燥速度取决与物料本干燥速度取决与物料本身的结构、性状及大小等特性。身的结构、性状及大小等特性。其次是干燥温度，所以其次是干燥温度，所以降速干燥降速干燥阶段又称内部扩散控制阶段，主阶段又称内部扩散控制阶段，主要排除接合水分。要排除接合水分。二、二、生物工业产品的干燥特点生物工业产品的干燥特点n生物制品一般为热敏性物质。生物制品一般为热敏性物质。如果干燥过程温度如果干燥过程温度高或受热时间长高或受热时间长n因此用于生物工业产品干燥的设备必须是因此用于生物工业产品干燥的设备必须是快速高效快速高效加热温度不宜过高，加热温度不宜过高，产品与干燥介质的接触时间不能太长，产品与干燥介质的接触时间不能太长，且干燥产品应保持一定的纯度。且干燥产品应保持一定的纯度。n如：酶制剂，如果干燥条件不当，会使酶活力下降，如：酶制剂，如果干燥条件不当，会使酶活力下降，n一般蛋白酶在一般蛋白酶在4550时失活已非常严重，有些活性酶对稳定更敏感，时失活已非常严重，有些活性酶对稳定更敏感，30即完全失活。即完全失活。影响产品的稳定性或影响产品的稳定性或受到破坏受到破坏n酶和蛋白质等生物物质失活的动力学可用下式描述：酶和蛋白质等生物物质失活的动力学可用下式描述：积分得：积分得：由阿累尼由阿累尼乌斯公式乌斯公式P0、p分别为起始时刻及分别为起始时刻及时刻产物的活性时刻产物的活性E产物失活时的活化能产物失活时的活化能Z频率因子频率因子T时刻温度时刻温度R气体常数气体常数n例：欲干燥一粗制的含高浓度过氧化氢酶的细胞糊状物。实验测得例：欲干燥一粗制的含高浓度过氧化氢酶的细胞糊状物。实验测得37下干燥下干燥10min有有63%的酶失活；的酶失活；20下干燥下干燥30min有有28%的酶的酶失活。试估算失活。试估算4时，干燥时，干燥90min酶的失活率。（酶的失活率。（p298)n解：由解：由得得Z=3.521015min-1E=9.82104J/mol因此，因此，4下干燥下干燥90min后：后：所以：所以：p0/p=0.91三、干燥设备的选型原则三、干燥设备的选型原则n选型依据：选型依据：以所处理物料的以下情形为依据以所处理物料的以下情形为依据化学物理性质化学物理性质生物化学性能生物化学性能生产工艺生产工艺n如：如：物料的粘稠性、分散性、热敏性、失活性能等。物料的粘稠性、分散性、热敏性、失活性能等。n就热敏性而言，生物工业制品的干燥设备有以下几种类型就热敏性而言，生物工业制品的干燥设备有以下几种类型:n干燥设备的选型原则干燥设备的选型原则瞬时快速干燥设备：瞬时快速干燥设备：滚筒干燥设备、滚筒干燥设备、喷雾干燥设备、喷雾干燥设备、气流干燥设备、气流干燥设备、沸腾干燥设备等。沸腾干燥设备等。低温干燥设备：低温干燥设备：真空干燥设备、真空干燥设备、冷冻干燥设备，冷冻干燥设备，另外还有其他类型的干燥设备。另外还有其他类型的干燥设备。如红外干燥器、微波干燥器等。如红外干燥器、微波干燥器等。大多情况下，由于生物制品具有热敏性的特点，因此，干燥设备最好选大多情况下，由于生物制品具有热敏性的特点，因此，干燥设备最好选择快速瞬时干燥设备或低温干燥设备。择快速瞬时干燥设备或低温干燥设备。这类设备干燥时间短这类设备干燥时间短0.52s，气流温度，气流温度高，但被干燥的物料温度不超过高，但被干燥的物料温度不超过7080。其特点是在真空低温下进行，更适用于其特点是在真空低温下进行，更适用于高热敏性物料的干燥，但干燥时间较长。高热敏性物料的干燥，但干燥时间较长。nl产品的质量要求产品的质量要求许多生物工业制品都要求保持一定的生物活性，避免高温分解和严重失活，因此许多生物工业制品都要求保持一定的生物活性，避免高温分解和严重失活，因此干燥设备的选型首先应满足产品的质量要求。如高活性且价格昂贵的生物制品（例如乙干燥设备的选型首先应满足产品的质量要求。如高活性且价格昂贵的生物制品（例如乙肝疫苗等）则必须选择肝疫苗等）则必须选择真空干燥真空干燥或或冷冻干燥冷冻干燥设备。设备。n2产品的纯度产品的纯度生物产品大都要求有一定的纯度，且无杂质或杂菌污染，则干燥设备应能在生物产品大都要求有一定的纯度，且无杂质或杂菌污染，则干燥设备应能在无菌和无菌和密闭密闭的条件下操作，且应具有灭菌设施，以保证产品的微生物指标和纯度要求。的条件下操作，且应具有灭菌设施，以保证产品的微生物指标和纯度要求。n3.物料的特性物料的特性对于不同的物料特性，如颗粒状、滤饼状、浆状、水分的性质等应选择不同的干燥对于不同的物料特性，如颗粒状、滤饼状、浆状、水分的性质等应选择不同的干燥设备。例如设备。例如颗粒颗粒状物料的干燥可考虑选择沸腾干燥或者气流干燥，状物料的干燥可考虑选择沸腾干燥或者气流干燥，结晶结晶状则应选择固定状则应选择固定床干燥，床干燥，浆状浆状可选择可选择滚筒干燥滚筒干燥或喷雾干燥等。或喷雾干燥等。n4产量及劳动条件产量及劳动条件如如浆状浆状物料的干燥，物料的干燥，产量大产量大且料浆均匀时，可选择喷雾干燥设备，粘稠较难雾化时且料浆均匀时，可选择喷雾干燥设备，粘稠较难雾化时可采用离心喷雾或气流喷雾干燥设备，可采用离心喷雾或气流喷雾干燥设备，产量小产量小时可用滚筒干燥设备。时可用滚筒干燥设备。n另外，应考虑劳动强度小，连续化、自动化程度高，投资费用小，便于维修、操作另外，应考虑劳动强度小，连续化、自动化程度高，投资费用小，便于维修、操作等。等。n滚筒干燥器滚筒干燥器drumdryern它是一种以热传导方式使物料它是一种以热传导方式使物料n加热、水分气化的连续干燥设备。加热、水分气化的连续干燥设备。n滚筒是一个外表面经过加工的金属滚筒是一个外表面经过加工的金属n空心圆筒，转速一般为空心圆筒，转速一般为410r/min。n加热蒸汽从空心轴通入并在筒内冷加热蒸汽从空心轴通入并在筒内冷n凝，冷凝水由虹吸管排除。滚筒部凝，冷凝水由虹吸管排除。滚筒部n分侵入被干燥的料浆中，当滚筒缓慢旋转时，物料呈薄膜状附着分侵入被干燥的料浆中，当滚筒缓慢旋转时，物料呈薄膜状附着在它的外面而被加热，水被气化，散于周围空气中。滚筒转动一在它的外面而被加热，水被气化，散于周围空气中。滚筒转动一周，附着在外壁的干料呈片状由刮刀刮下。滚筒直径一般为周，附着在外壁的干料呈片状由刮刀刮下。滚筒直径一般为0.51.5m，长为，长为14m。由于传导加热，无干燥介质带走的热损失，。由于传导加热，无干燥介质带走的热损失，因而热利用率高，一般在因而热利用率高，一般在70%以上。加热蒸汽至物料层的总传热以上。加热蒸汽至物料层的总传热系数约为系数约为630840kJ/(m2h.)。滚筒干燥器的型式很多：按滚。滚筒干燥器的型式很多：按滚筒数量分为单滚筒、双滚筒、多滚筒；按布料方式，可分为浸液筒数量分为单滚筒、双滚筒、多滚筒；按布料方式，可分为浸液式、喷洒式；按操作压力，又可分为常压和真空操作两类。式、喷洒式；按操作压力，又可分为常压和真空操作两类。第二节第二节直接干燥直接干燥p307一、气流干燥一、气流干燥设备设备：（抗生素、氨基酸等）（抗生素、氨基酸等）气流干燥气流干燥：利用热气流，使物料成悬浮状态进行干燥的过程。利用热气流，使物料成悬浮状态进行干燥的过程。适用于潮湿适用于潮湿分散状态颗粒物料分散状态颗粒物料的干燥。的干燥。特点特点：（1）干燥强度大：气体流速）干燥强度大：气体流速1020m/sk=420013000kJ/m2（2）干燥时间短：物料在管内停留）干燥时间短：物料在管内停留15s，热敏性物料适宜。，热敏性物料适宜。如：如：140干燥赤霉素，干燥赤霉素，130干燥四环素。干燥四环素。（3 3）适用性广：粒径范围）适用性广：粒径范围0.10.110mm10mm，含湿量，含湿量30%30%40%40%（4 4）设备简单，连续操作。）设备简单，连续操作。另外：另外：气流干燥对物料有一定的磨损，不适合对晶形有一定要求的物料。气流干燥对物料有一定的磨损，不适合对晶形有一定要求的物料。n气流干燥器的形式：气流干燥器的形式：长管长管长度长度1020m短管短管长度长度4m左右左右旋风气流干燥器等旋风气流干燥器等(一）长管式气流干燥一）长管式气流干燥（味精）（味精）1.流程流程物料物料空气空气过滤过滤加热加热鼓风机鼓风机长管长管分离器分离器气体气体布袋除尘器布袋除尘器湿式除尘器湿式除尘器粗味精粗味精固体物料固体物料分级筛分级筛产品产品粉末粉末2.主要设备：主要设备：空气过滤器：空气过滤器：过滤介质为过滤介质为铁丝网铁丝网，或，或油油浸铁丝网浸铁丝网。空气加热器：螺旋翅片式或列管式空气加热器：螺旋翅片式或列管式，蒸，蒸汽压力汽压力0.20.3Mpa，空气，空气温度加热到温度加热到8090干燥长管：干燥长管：垂直圆形长管或脉冲式干燥管垂直圆形长管或脉冲式干燥管脉冲管：脉冲管：收缩段颗粒加速，之后减速，收缩段颗粒加速，之后减速，反复，强化热传递。反复，强化热传递。（二）旋风式气流干燥器（二）旋风式气流干燥器（抗生素）（抗生素）结构：结构：圆筒形、中央排气管圆筒形、中央排气管筒身可附有蒸汽夹套、保温层筒身可附有蒸汽夹套、保温层操作：操作：带有物料的气流在上部以切线方向带有物料的气流在上部以切线方向进入，呈螺旋状向下到底部后再折进入，呈螺旋状向下到底部后再折向中央排气管从上排出。向中央排气管从上排出。中央排气管气速中央排气管气速20m/s左右左右环管气速环管气速3m/s左右左右D1/D2.77特点：特点：旋风式气流干燥器没有长管式旋风式气流干燥器没有长管式那样的长管，因此不需要高层那样的长管，因此不需要高层的厂房，操作也较简便。的厂房，操作也较简便。湿物料之前在风管中湿物料之前在风管中加入，进入时加入，进入时50%水水分已除去分已除去二、喷雾干燥原理及设备二、喷雾干燥原理及设备（酵母、核苷酸、抗生素、酶制剂等）（酵母、核苷酸、抗生素、酶制剂等）喷雾干燥：利用不同的喷雾器，与高压热空气之间发生热量和质量喷雾干燥：利用不同的喷雾器，与高压热空气之间发生热量和质量传递，将悬浮液或黏滞的液体喷成雾状而进行的干燥过程。传递，将悬浮液或黏滞的液体喷成雾状而进行的干燥过程。可干燥含水量达可干燥含水量达50%的物料的物料。气流喷雾干燥气流喷雾干燥喷雾干燥喷雾干燥离心喷雾干燥离心喷雾干燥压力喷雾干燥压力喷雾干燥（一）气流喷雾干燥（一）气流喷雾干燥1.气流喷雾干燥流程：气流喷雾干燥流程：由于喷头处有螺旋线，由于喷头处有螺旋线，因此形成高速度旋转的因此形成高速度旋转的圆锥状空气涡流。圆锥状空气涡流。2.气流喷雾干燥塔气流喷雾干燥塔构造：构造：圆筒形、圆锥底圆筒形、圆锥底D：H=1：2.43D：H锥锥=1.31.6干燥室内由干燥室内由1mm厚的不锈钢里衬焊接而成厚的不锈钢里衬焊接而成外部有保温层。喷嘴孔外部有保温层。喷嘴孔14mm工作原理：工作原理：压缩空气以压缩空气以0.250.6Mpa的压力高速的压力高速通过喷通过喷嘴时，嘴时，将料液（含水将料液（含水50%以上的溶液、以上的溶液、悬浮液、浆状液等）悬浮液、浆状液等）吸入一并喷出吸入一并喷出成雾成雾滴分散于热气流中，使水分迅速蒸发而滴分散于热气流中，使水分迅速蒸发而成为粉粒状制品的干燥过程。成为粉粒状制品的干燥过程。喷嘴：喷嘴：内部混合式：常用形式，喷出的雾滴比较均匀。内部混合式：常用形式，喷出的雾滴比较均匀。外部混合式外部混合式喷嘴上有螺旋槽，使喷嘴上有螺旋槽，使气流气流切线进入，并形成湍流，切线进入，并形成湍流，对料液对料液产生摩擦分裂作用，把液滴拉成细雾。产生摩擦分裂作用，把液滴拉成细雾。n分配盘的形式分配盘的形式旋风扩散式旋风扩散式叶片旋风式叶片旋风式n作用：作用：使空气形成旋流与使空气形成旋流与雾滴接触，提高干燥效率。雾滴接触，提高干燥效率。n叶片旋风式（叶片旋风式（如图）如图）n空气分配盘。由空气分配盘。由30个叶片均匀焊个叶片均匀焊接于分配盘顶的周边，并与水平接于分配盘顶的周边，并与水平方向成方向成3Oo角，热风排出方向依角，热风排出方向依旋风方向而定。旋风方向而定。n螺旋排风管螺旋排风管n在回风管下部外侧焊上在回风管下部外侧焊上螺旋形螺旋形的导风板的导风板，使气流沿螺旋导风，使气流沿螺旋导风板旋转向下，增大了气流阻力，板旋转向下，增大了气流阻力，使密度较大的产品向下沉降，使密度较大的产品向下沉降，气固两相分离，而密度较小的气固两相分离，而密度较小的粉末状产品随废气沿回风管导粉末状产品随废气沿回风管导入袋滤器。入袋滤器。螺旋排风管和成品贮罐螺旋排风管和成品贮罐（二）离心喷雾干燥（二）离心喷雾干燥1.工作原理：工作原理：将液体加入高速旋转的离心盘中，在离心力的作用下，液将液体加入高速旋转的离心盘中，在离心力的作用下，液体不体不断被加速，在盘的外缘被高速抛出，拉成薄膜状并获断被加速，在盘的外缘被高速抛出，拉成薄膜状并获得雾化。为了使雾化均匀，圆周线速度一般为得雾化。为了使雾化均匀，圆周线速度一般为90-140m/s。转速可达转速可达72757363rpm。2.喷雾塔：喷雾塔：高径比较气流喷雾塔小高径比较气流喷雾塔小D：H=1：2.43喷距的定义喷距的定义：在某一半径的圆周内，有：在某一半径的圆周内，有9095%液滴下落，不再具有水平速液滴下落，不再具有水平速度度，这个半径距离即称喷距。，这个半径距离即称喷距。喷雾室的直径喷雾室的直径与离心喷雾机的转速有关，与离心喷雾机的转速有关，液滴直径与转速成反比液滴直径与转速成反比，液滴射程，液滴射程（即喷距）与液滴直径成正比，即转速小时，液滴射程大，而塔径是随射程（即喷距）与液滴直径成正比，即转速小时，液滴射程大，而塔径是随射程的增大而增大，因此，喷盘转速越小，喷雾室直径越大。的增大而增大，因此，喷盘转速越小，喷雾室直径越大。显然显然，干燥塔半径大于喷距时，绝大部分液滴就不会碰壁。，干燥塔半径大于喷距时，绝大部分液滴就不会碰壁。3.离心喷盘：离心喷盘：喷枪式喷盘喷枪式喷盘锥形喷盘锥形喷盘圆帽式喷盘圆帽式喷盘n喷枪式喷盘：喷枪式喷盘：由一组喷嘴（一般为由一组喷嘴（一般为6个）伸个）伸在离心盘外，如同翼轮一样。在离心盘外，如同翼轮一样。但中心形成负压，被喷物料容但中心形成负压，被喷物料容易卷起，粘在顶壁上。易卷起，粘在顶壁上。n锥形和圆帽形可避免这一不足，后两种形式较好。锥形和圆帽形可避免这一不足，后两种形式较好。n锥形喷盘：锥形喷盘：是一组喷嘴装是一组喷嘴装在离心盘内在离心盘内，避免中心形成负压，避免中心形成负压n圆帽式喷盘：圆帽式喷盘：其喷孔出口向下倾斜其喷孔出口向下倾斜45，避免被喷物料向上翻。，避免被喷物料向上翻。喷雾干燥器的形式喷雾干燥器的形式按液滴的雾化方式：按液滴的雾化方式：1、气流式：、气流式：采用压缩空气或蒸汽进行雾化；采用压缩空气或蒸汽进行雾化；2、离心盘式：、离心盘式：利用高速旋转的离心盘，加速液体利用高速旋转的离心盘，加速液体借离心力喷出而使之雾化；借离心力喷出而使之雾化；3、压力式：、压力式：采用高压泵使溶液高速喷出而雾化；采用高压泵使溶液高速喷出而雾化；高压泵对料液加压喷出，对高压泵的加工精高压泵对料液加压喷出，对高压泵的加工精度及强度要求高、对喷嘴磨损、粒度大的悬度及强度要求高、对喷嘴磨损、粒度大的悬浮液不适用浮液不适用（三）喷雾干燥的附属设备（三）喷雾干燥的附属设备n1.空气加热器空气加热器n有钢管支撑的蒸汽加热排管组成，管外套有翅片，翅有钢管支撑的蒸汽加热排管组成，管外套有翅片，翅片与管子表面应接触紧密，该装置传热性能好，传热片与管子表面应接触紧密，该装置传热性能好，传热系数大系数大42000kj/(m2h).n2.粉尘分离器粉尘分离器n不同于一般的旋风分离器，在底部装有反射屏，使已不同于一般的旋风分离器，在底部装有反射屏，使已经分离下来的粉尘沿着反射屏与分离器之间的环隙落经分离下来的粉尘沿着反射屏与分离器之间的环隙落入料斗中，有效地防止了底部的返回气流把粉尘重新入料斗中，有效地防止了底部的返回气流把粉尘重新卷起。因此分离效率高。卷起。因此分离效率高。三、沸腾干燥：三、沸腾干燥：（又称流化床干燥）（又称流化床干燥）原理：利用流化床技术，即利用热空气流使置于筛板上的颗粒状湿原理：利用流化床技术，即利用热空气流使置于筛板上的颗粒状湿物料呈沸腾状态的干燥过程。物料呈沸腾状态的干燥过程。在此过程中，热空气流向上的速度于物料自由沉降的速度相等。在此过程中，热空气流向上的速度于物料自由沉降的速度相等。适用于：含水率较低、颗粒直径适用于：含水率较低、颗粒直径30m6mm范围的湿物料，膏状物料也范围的湿物料，膏状物料也可处理。可处理。1.流化床干燥流程流化床干燥流程（如图）（如图）空气空气过滤过滤加热加热物料物料流化床流化床干燥干燥气体气体旋风分离器旋风分离器袋滤器袋滤器风机风机出料出料2.单层卧式多室流化床单层卧式多室流化床（柠檬酸晶体、活性干酵母）（柠檬酸晶体、活性干酵母）构造：构造：长方形横截面长方形横截面，底部为多孔金属网板，底部为多孔金属网板，开孔率开孔率4%13%，网板上由挡板隔，网板上由挡板隔成若成若干室，挡板上下可调，每一小室下方有干室，挡板上下可调，每一小室下方有热空气进入支管，可调气量。热空气进入支管，可调气量。沸腾床上可沸腾床上可装有往复运动的推料器。装有往复运动的推料器。工作原理：工作原理：湿物料由第一室逐步进入向下一室湿物料由第一室逐步进入向下一室移动，已干燥物料在最后一室排出。移动，已干燥物料在最后一室排出。由于隔板作用，使物料在箱内停留由于隔板作用，使物料在箱内停留时间延长，并由于撞击隔板获得垂时间延长，并由于撞击隔板获得垂直向上的作用力。直向上的作用力。3.沸腾造粒干燥器沸腾造粒干燥器结构：结构：倒锥形，锥角倒锥形，锥角30（又称锥形流化床）（又称锥形流化床）直径大的沿器壁有直径大的沿器壁有36个喷嘴，底部有风帽个喷嘴，底部有风帽工作原理：工作原理：先在干燥器内加入一定的晶核（底料），先在干燥器内加入一定的晶核（底料），液体物料与压缩空气一起经喷嘴侧向上液体物料与压缩空气一起经喷嘴侧向上喷喷入流化床（气流式喷嘴），入流化床（气流式喷嘴），热风从底热风从底部风部风帽上升，与雾化的液滴相遇进行帽上升，与雾化的液滴相遇进行传传热传质。热传质。料液一边雾化一边加入晶核料液一边雾化一边加入晶核（返料），（返料），返料量少时产品颗粒大。返料量少时产品颗粒大。操作参数：操作参数：进风温度进风温度80、床层温度、床层温度50物料温度物料温度60、造粒过程造粒过程：料液在接触晶核之前水分已完全蒸发，本身形成一个较大的料液在接触晶核之前水分已完全蒸发，本身形成一个较大的固体颗粒。固体颗粒。料液附着在种子表面，然后水分蒸发，在料液附着在种子表面，然后水分蒸发，在种子表面形成一种子表面形成一层薄膜，而使颗粒增大。层薄膜，而使颗粒增大。料液附着在种子表面并与其他种子碰撞粘连一起成为大颗粒。料液附着在种子表面并与其他种子碰撞粘连一起成为大颗粒。以上第二种方式最为理想。以上第二种方式最为理想。影响颗粒大小的因素：影响颗粒大小的因素：停留时间停留时间：物料在床内停留的时间越长，则颗粒增长也越大。：物料在床内停留的时间越长，则颗粒增长也越大。摩擦作用：其流量越大，摩擦作用越显著。造成产品颗粒度减小。摩擦作用：其流量越大，摩擦作用越显著。造成产品颗粒度减小。干燥温度：供料温度与床层温度存在一定差值，影响干燥速率，从干燥温度：供料温度与床层温度存在一定差值，影响干燥速率，从而影响产品粒度。而影响产品粒度。第三节第三节间接干燥间接干燥p306一、真空干燥一、真空干燥特点：特点：真空条件下，干燥温度低，水分可在真空条件下，干燥温度低，水分可在较低温度下汽化蒸发较低温度下汽化蒸发，不需要，不需要空气作为干燥介质。适用于空气作为干燥介质。适用于热敏性、易氧化物料热敏性、易氧化物料的干燥。如维生素等的干燥。如维生素等密闭干燥室密闭干燥室真空干燥器组成真空干燥器组成冷凝器冷凝器真空泵真空泵1.真空箱式干燥器真空箱式干燥器结构：结构：中空盘架（加热管或加热板）、或内置辐射加热中空盘架（加热管或加热板）、或内置辐射加热参数：参数：真空度真空度9.3104如果干燥温度如果干燥温度4070，可用热水加热。可用热水加热。水力喷射器水力喷射器或蒸汽喷射泵或蒸汽喷射泵2.带式真空干燥器带式真空干燥器适用于液状或浆状物料适用于液状或浆状物料结构：结构：不锈钢链带不锈钢链带加热滚筒加热滚筒辐射加热器辐射加热器冷却滚筒冷却滚筒刮刀刮刀3.耙式真空干燥器耙式真空干燥器构造：构造：如图如图特点：特点：适用于糊状物料适用于糊状物料间歇式操作间歇式操作间壁传热间壁传热物料的含水量可在很宽的范围物料的含水量可在很宽的范围但生产能力较小但生产能力较小二、真空冷冻干燥二、真空冷冻干燥（一）冷冻干燥原理（一）冷冻干燥原理真空冷冻干燥真空冷冻干燥：简称：简称冻干冻干，又称升华干燥。，又称升华干燥。对高热敏性物质如对高热敏性物质如抗生素，疫苗，血抗生素，疫苗，血液制品、酶激素液制品、酶激素及其他生物制品非常及其他生物制品非常适用。适用。原理原理：含有水分的物料预先进行降温冻结：含有水分的物料预先进行降温冻结成固体，之后在真空条件下不经过液成固体，之后在真空条件下不经过液态使水蒸气态使水蒸气直接升华直接升华。又称作升华蒸。又称作升华蒸发。在升华过程中需给予一定的热量。发。在升华过程中需给予一定的热量。操作参数：操作参数：通常在通常在真空度真空度0.51Torr、温度温度-25BC理论上低于理论上低于46Toor（609.3Pa）三相点的温度：三相点的温度：0.0098但实际条件苛刻但实际条件苛刻冰冰汽汽（二）冷冻干燥流程及设备（二）冷冻干燥流程及设备n首先：首先：待干燥的物料放入干燥室内待干燥的物料放入干燥室内,开动预冷用冷冻机对物料进行冷开动预冷用冷冻机对物料进行冷冻冻,随之开启冷凝器和真空装置随之开启冷凝器和真空装置,实现升华干燥操作。实现升华干燥操作。n冷冻干燥过程分为冷冻干燥过程分为2个阶段。个阶段。n第一阶段：第一阶段：在低于溶点的温度下在低于溶点的温度下,使物料中的固态水分（游离水）直使物料中的固态水分（游离水）直接升华接升华,大约有大约有9899的水分在这一阶段除去的水分在这一阶段除去.n第二阶段：第二阶段：将物料温度逐渐升高将物料温度逐渐升高甚至高于室温甚至高于室温,使水分汽化除去使水分汽化除去,此时此时水分可以减少到水分可以减少到0.5。n冷冻干燥系统组成：冷冻干燥系统组成：冷冻部分冷冻部分：单级或双级单级或双级制冷压缩机（乙制冷压缩机（乙醇醇-112）真空部分真空部分：真空泵或多级蒸汽喷射泵（真空泵或多级蒸汽喷射泵（1.313Pa）冷凝部分冷凝部分：列管式、螺旋管式、夹套：列管式、螺旋管式、夹套式，式，冷却介质低温空气或冷却介质低温空气或乙乙醇。醇。加热部分加热部分干燥室：夹层传导加热（热水等）、辐射加热、微波干燥室：夹层传导加热（热水等）、辐射加热、微波加热。加热。加热只是供给升华热，加热只是供给升华热，其温度不得使冻其温度不得使冻结物融化。结物融化。制冷系统的主要组成和工作原理n隧道式冷冻干燥器隧道式冷冻干燥器n升华干燥过程是在大升华干燥过程是在大型隧道式真空箱内进型隧道式真空箱内进行，料盘以间歇方式行，料盘以间歇方式通过隧道一端的大型通过隧道一端的大型真空密封门再进入箱真空密封门再进入箱内，以同样的方式从内，以同样的方式从另一端卸出，提高了另一端卸出，提高了设备利用率。设备利用率。n连续冷冻干燥器连续冷冻干燥器n辐射热由水平的加热板产生辐射热由水平的加热板产生,加热板加热板又分成不同温度的若干区段，每一又分成不同温度的若干区段，每一料盘在每一温度区停留一定时间，料盘在每一温度区停留一定时间，这样可缩短干燥总时间。操作中，这样可缩短干燥总时间。操作中，预冻制品利用输送带从预冻间送至预冻制品利用输送带从预冻间送至干燥器入口真空密封门前干燥器入口真空密封门前l处，提升处，提升到到2处，推入密封门处，推入密封门3处，关闭密封处，关闭密封门抽气，当密封室达到干燥箱内的门抽气，当密封室达到干燥箱内的真空度时，密封室到干燥箱的门打真空度时，密封室到干燥箱的门打开，料盘进入干燥箱，同时料盘提开，料盘进入干燥箱，同时料盘提升到升到4处，密封门关闭。破坏密封室处，密封门关闭。破坏密封室的真空度，准备接收下一料盘的进的真空度，准备接收下一料盘的进入。如此，每一次开关密封门就将入。如此，每一次开关密封门就将一只新料盘送入干燥室，完全实现一只新料盘送入干燥室，完全实现自动化操作。自动化操作。n另一种连续式冷冻干燥器另一种连续式冷冻干燥器n不用料盘来进行颗粒制品的干不用料盘来进行颗粒制品的干燥。经预冻的颗粒制品，从顶燥。经预冻的颗粒制品，从顶部两个入口密封门之一轮流地部两个入口密封门之一轮流地加到顶部的圆形加热板上。干加到顶部的圆形加热板上。干燥器的中央立轴上装有带铲的燥器的中央立轴上装有带铲的搅拌臂。旋转时，铲子搅动物搅拌臂。旋转时，铲子搅动物料，不断地使物料向加热板外料，不断地使物料向加热板外方移动，直至从加热板边缘落方移动，直至从加热板边缘落下到直径较大的下一加热板上。下到直径较大的下一加热板上。这时铲子又迫使物料向中心方这时铲子又迫使物料向中心方向移动，一直移到加热板内线向移动，一直移到加热板内线而落入第三块加热板上，直到而落入第三块加热板上，直到从最低一块加热板掉落，并从从最低一块加热板掉落，并从两个出口密封门之一卸出。两个出口密封门之一卸出。1入口密封门入口密封门2干燥室干燥室3冷阱冷阱4卸料室卸料室n生物工业常用的干燥设备表生物工业常用的干燥设备表设备类型设备类型干燥物料干燥物料固定床干燥固定床干燥啤酒酿造用绿麦芽啤酒酿造用绿麦芽卧式沸腾干燥卧式沸腾干燥柠檬酸晶体、酵母、抗生素柠檬酸晶体、酵母、抗生素沸腾造粒干燥沸腾造粒干燥葡萄糖、味精、酶制剂（颗粒状）葡萄糖、味精、酶制剂（颗粒状）冷冻干燥冷冻干燥抗肿瘤抗生素，乙肝疫苗等抗肿瘤抗生素，乙肝疫苗等旋风式气流干燥旋风式气流干燥四环素等四环素等气流式喷雾干燥气流式喷雾干燥蛋白酶、核苷酸、抗菌素等蛋白酶、核苷酸、抗菌素等压力式喷雾干燥压力式喷雾干燥酵母酵母离心式喷雾干燥离心式喷雾干燥酶制剂、酵母酶制剂、酵母喷雾干燥与振动流化干燥喷雾干燥与振动流化干燥酶制剂（颗粒状）酶制剂（颗粒状）气流干燥气流干燥味精、抗生素、葡萄糖味精、抗生素、葡萄糖滚筒干燥滚筒干燥酵母、单细胞蛋白酵母、单细胞蛋白真空干燥真空干燥青霉素钾盐、土霉素等青霉素钾盐、土霉素等p经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量pStudyConstantly,AndYouWillKnowEverything.TheMoreYouKnow,TheMorePowerfulYouWillBe写在最后Thank You在别人的演说中思考，在自己的故事里成长Thinking In Other PeopleS Speeches，Growing Up In Your Own Story讲师：XXXXXX XX年XX月XX日