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1、 第七章 干燥设备 第一节 干燥设备概述 第二节 气流干燥（重点） 第三节 喷雾干燥（重点） 第四节 其它干燥 Copy_of_干燥设备 第一节 干燥设备概述一、干燥过程的基本原理1、以热空气为干燥介质的干燥过程 空气 干热空气 湿热空气 热量 水蒸汽 湿物料 干物料 干燥过程 传热 传质 Copy_of_干燥设备2、水份与物料结合方式 非结合水份（游离水份）:细胞外或大孔物料的毛细管中。结合水份：较小毛细管中，活细胞壁内，渗透水分、结构水份等。Copy_of_干燥设备3、影响干燥因素 空气性质：空气性质： 热空气的温度热空气的温度 热空气的湿含量热空气的湿含量 物料性质：物料性质： 物料的含
2、水量物料的含水量 物料中水份的性质物料中水份的性质 操作方式：操作方式： 热空气流速热空气流速 热空气与物料接触时间热空气与物料接触时间Copy_of_干燥设备4、恒速干燥和降速干燥Copy_of_干燥设备恒速干燥湿物料中水份能以恒定速率向空气中传递。湿物料中水份能以恒定速率向空气中传递。恒恒速速阶阶段段的的干干燥燥速速度度取取决决于于物物料料表表面面水水份份的的汽汽化化速速度度即即取取决决于于物物料料外外部部的的干干燥燥条条件件（空空气稳定、湿度及流速）气稳定、湿度及流速）Copy_of_干燥设备降速干燥内部扩散控制阶段，主要排除结合水。内部扩散控制阶段，主要排除结合水。水份由物料内部向表面
3、传递的速率小于湿水份由物料内部向表面传递的速率小于湿物料表面水份的汽化速率。物料表面水份的汽化速率。降速干燥阶段的干燥速度主要取决于物料降速干燥阶段的干燥速度主要取决于物料本身的结构、形状及大小等特性。本身的结构、形状及大小等特性。Copy_of_干燥设备二、二、 干燥设备概述干燥设备概述1、干燥设备的类型、干燥设备的类型传导传热干燥：传导传热干燥： 真空干燥真空干燥 冷冻干燥冷冻干燥对流传热干燥：对流传热干燥： 气流干燥气流干燥 喷雾干燥喷雾干燥 沸腾干燥沸腾干燥 热风干燥热风干燥辐射传热干燥：辐射传热干燥： 红外干燥红外干燥电介加热干燥：电介加热干燥： 微波干燥微波干燥 高频加热干燥高频加
4、热干燥Copy_of_干燥设备2、生物工业制品的干燥设备生物工业制品的干燥设备1.瞬时快速干燥设备：瞬时快速干燥设备： 滚筒干燥设备、喷雾干燥设备、气流干滚筒干燥设备、喷雾干燥设备、气流干燥、沸腾干燥；燥、沸腾干燥；2. 低温干燥设备：低温干燥设备： 真空干燥设备、冷冻干燥设备；真空干燥设备、冷冻干燥设备；3. 红外干燥和微波干燥。红外干燥和微波干燥。Copy_of_干燥设备3、干燥设备的选型原则1)产品的质量要求产品的质量要求2)产品的纯度产品的纯度3)物料的特性物料的特性4)产量及劳动条件产量及劳动条件Copy_of_干燥设备4、国内干燥设备生产情况数百家干燥设备制造企业数百家干燥设备制造
5、企业干燥行业协会干燥行业协会 国际先进设备国际先进设备 喷雾干燥设备喷雾干燥设备 旋转快速干燥装置旋转快速干燥装置 流化床干燥机流化床干燥机 回转筒干燥机回转筒干燥机 粮油干燥机粮油干燥机Copy_of_干燥设备第二节 气流干燥利用高速的利用高速的热气流热气流将物料在将物料在流态化流态化输送过输送过程进行干燥的操作。程进行干燥的操作。Copy_of_干燥设备一、气流干燥流程一、气流干燥流程Copy_of_干燥设备气流干燥流程气流干燥流程 加料器空气过滤器空气过滤器 加热器加热器 干燥管干燥管 旋风分离器旋风分离器 袋滤器袋滤器 风机（负压防尘）风机（负压防尘） 卸料器卸料器Copy_of_干燥
6、设备Copy_of_干燥设备二、气流干燥的特点二、气流干燥的特点优点：优点：1.1.干燥强度大，体积传热系数大。干燥强度大，体积传热系数大。 (4100(410012500kJ/m12500kJ/m3 3h)h)2.2.粒子在干燥器内停留时间短，粒子在干燥器内停留时间短，0.50.52 2秒。秒。3.3.适用性广，粒径范围约适用性广，粒径范围约0.10.110mm10mm。4.4.设设备备结结构构简简单单，生生产产能能力力大大，能能连连续续操操作作，可实现自动控制。可实现自动控制。Copy_of_干燥设备缺点1.气流干燥不适宜干燥临界含水率高、降气流干燥不适宜干燥临界含水率高、降速段长的物料；
7、速段长的物料；2. 粒子碰撞、摩擦剧烈对晶体有磨损；粒子碰撞、摩擦剧烈对晶体有磨损；3.3.对粘性物料不适用；对粘性物料不适用；4.4.对厂房要求高。对厂房要求高。Copy_of_干燥设备三、气流干燥计算 干燥管长度干燥管长度 直径直径 干燥时间干燥时间Copy_of_干燥设备（1）悬浮速度及传热系数通过基尔比切夫准数基尔比切夫准数KiCopy_of_干燥设备Copy_of_干燥设备由由Re-Ki图求出颗粒在悬浮速度下的雷诺图求出颗粒在悬浮速度下的雷诺准数准数Ret。物料颗粒的悬浮速度物料颗粒的悬浮速度Copy_of_干燥设备Copy_of_干燥设备Copy_of_干燥设备（2）物料的总表面积
8、Copy_of_干燥设备（3）干燥时间Copy_of_干燥设备（4）干燥管的长度和直径Copy_of_干燥设备 第三节 喷雾干燥一、喷雾干燥的原理一、喷雾干燥的原理利用不同的喷雾器，将利用不同的喷雾器，将悬浮液悬浮液和和粘滞的液粘滞的液体喷成雾状，体喷成雾状，与热空气发生强烈的热交换，与热空气发生强烈的热交换，迅速排除本身的水分，在几秒至几十秒内迅速排除本身的水分，在几秒至几十秒内干燥。干燥。 Copy_of_干燥设备Copy_of_干燥设备二、喷雾干燥的特点二、喷雾干燥的特点1 1、优点：、优点：1 1）干干燥燥速速度度快快、时时间间短短，一一般般为为3 330s30s。由由于于料料液液雾雾
9、化化成成101060um60um的的雾雾滴滴，其其表表面面积积高高达达100100600m600m2 2m m3 3。2 2）干燥温度较低。）干燥温度较低。3 3）可可由由液液料料直直接接获获得得粉粉末末, ,省省去去蒸蒸发发结结晶晶、分离粉碎工序。分离粉碎工序。4 4）成品质量可以控制。并具有良好的分散性）成品质量可以控制。并具有良好的分散性和溶解性。和溶解性。Copy_of_干燥设备2 2、喷雾干燥缺点、喷雾干燥缺点1 1）喷雾干燥的）喷雾干燥的容积干燥强度小容积干燥强度小，故干燥室，故干燥室体积大。体积大。2 2）热量消耗多，一般蒸发）热量消耗多，一般蒸发lkglkg水分约需水分约需62
10、80kJ6280kJ热量，相当于消耗热量，相当于消耗2 25 53 35kg5kg的的蒸汽。蒸汽。3 3）会发生产品黏壁情况。）会发生产品黏壁情况。酵母、核苷酸，某些抗生素药物的干燥。酵母、核苷酸，某些抗生素药物的干燥。 Copy_of_干燥设备图2512为典型的连续喷雾干燥流程。 Copy_of_干燥设备三、喷雾干燥设备喷雾干燥的关键是料液的喷雾干燥的关键是料液的( (雾化雾化) )。核心设备是核心设备是雾化器雾化器。理想的喷雾器要求喷雾粒子均匀，结构简理想的喷雾器要求喷雾粒子均匀，结构简单、产量大、能耗小。单、产量大、能耗小。Copy_of_干燥设备1.1.气流喷雾干燥设备气流喷雾干燥设备
11、圆柱圆锥形压缩空气：压缩空气：0.250.250.6MPa0.6MPaCopy_of_干燥设备Copy_of_干燥设备主要部件1、气流喷雾器喷嘴气流喷雾器喷嘴2、空气分配盘（扩散盘）空气分配盘（扩散盘）3、螺旋排风管螺旋排风管 空气流速约为空气流速约为10101212米米/ /秒。秒。Copy_of_干燥设备气流喷雾器喷嘴气流喷雾器喷嘴喷嘴直径14mm,能够处理悬浮液和黏性较大的料液。Copy_of_干燥设备2离心喷雾干燥利用利用高速旋转的圆盘高速旋转的圆盘给予料液以离心力，给予料液以离心力，使其高速甩出，形成薄膜、细丝或液滴，使其高速甩出，形成薄膜、细丝或液滴，同时又受到周围空气的摩擦、阻碍
12、与撕裂同时又受到周围空气的摩擦、阻碍与撕裂等作用形成细雾而干燥的过程。等作用形成细雾而干燥的过程。Copy_of_干燥设备离心喷雾干燥塔主要结构1 1、离心喷雾机、离心喷雾机( (喷盘喷盘) )2 2、热风盘、热风盘 Copy_of_干燥设备Copy_of_干燥设备离心喷雾机(喷盘)形式： 喷枪型 锥型 圆帽型 平板型 皿型 碗型Copy_of_干燥设备Copy_of_干燥设备热风盘作用：进塔后的热风分配均匀，避免造成塔内局部黏壁。Copy_of_干燥设备第四节 其它干燥设备 流化床干燥（流化床干燥（沸腾干燥沸腾干燥） 冷冻干燥冷冻干燥 真空干燥真空干燥( (自学自学)Copy_of_干燥设备
13、一、 流化床干燥（沸腾干燥）利用热的空气流使置于筛板上的利用热的空气流使置于筛板上的粒状物料粒状物料或粉状的物料或粉状的物料呈沸腾状态，干燥过程。呈沸腾状态，干燥过程。适用于颗粒直径在适用于颗粒直径在30um6mm间的物料间的物料Copy_of_干燥设备Copy_of_干燥设备单层卧式多室流化床干燥器 箱式流化床干燥器Copy_of_干燥设备Copy_of_干燥设备二、冷冻干燥（升华干燥）原理原理: 将湿物料（或溶液）在较低温度下（将湿物料（或溶液）在较低温度下（1050）冻结成固态，然后在高）冻结成固态，然后在高度真空（度真空（10.001mmHg）下，将其）下，将其中固态水分直接升华为气态
14、的干燥过程。中固态水分直接升华为气态的干燥过程。Copy_of_干燥设备Copy_of_干燥设备水的三相平衡点当压力降低到某一值时，水的当压力降低到某一值时，水的沸点沸点与与冰冰点点相重合，即达到水的三相平衡点，这相重合，即达到水的三相平衡点，这时压力称为时压力称为三相点压力三相点压力，相应的温度称，相应的温度称为为三相点温度三相点温度。水的三相点压力：水的三相点压力：609.3Pa三相点温度：三相点温度：0.0098Copy_of_干燥设备当压力控制在当压力控制在609.3Pa以上，冰需先转化以上，冰需先转化为水，水再转化成汽，属于为水，水再转化成汽，属于真空真空(蒸发蒸发)干干燥燥。当压力
15、控制在当压力控制在609.3Pa以下，冰将由固态以下，冰将由固态直接升华为气态，此过程属于直接升华为气态，此过程属于真空冷冻真空冷冻干燥干燥。Copy_of_干燥设备真空冷冻干燥的真空冷冻干燥的必要条件必要条件: 干燥过程压力应干燥过程压力应低于低于操作温度下操作温度下冰的饱和蒸冰的饱和蒸汽压汽压。常控制在相应温度下冻结物料（冰）的饱常控制在相应温度下冻结物料（冰）的饱和蒸汽压的和蒸汽压的1/21/4.例如冰：例如冰：40 操作压力应为操作压力应为2.76.7PaCopy_of_干燥设备1克0的冰变成0的蒸汽需吸热580千卡。Copy_of_干燥设备真空冷冻干燥过程真空冷冻干燥过程第一阶段：在
16、低于熔点的温度下，使物第一阶段：在低于熔点的温度下，使物料中的固态水分直接升华，大约有料中的固态水分直接升华，大约有9899的水分除去。的水分除去。第二阶段：将物料温度逐渐升高至于室第二阶段：将物料温度逐渐升高至于室温，使水分汽化除去，此时水分可减少温，使水分汽化除去，此时水分可减少到到0.5。Copy_of_干燥设备冷冻干燥的特点1、干燥温度低，特别适合高热敏性的、干燥温度低，特别适合高热敏性的物料干燥。（物料干燥。（-35-5）2、能保持原物料的外观形状。、能保持原物料的外观形状。3、冻干制品有多孔结构，因而有理想、冻干制品有多孔结构，因而有理想的速溶性和快速复水性。的速溶性和快速复水性。
17、4、冷冻干燥脱水彻底，质量轻，产品、冷冻干燥脱水彻底，质量轻，产品保存期长保存期长。Copy_of_干燥设备缺点1.昂贵的专用设备，干燥周期长，能耗较昂贵的专用设备，干燥周期长，能耗较大，产量小，加工成本高。大，产量小，加工成本高。2.抗生素类，生物制品等活性物质。抗生素类，生物制品等活性物质。Copy_of_干燥设备冷冻干燥设备Copy_of_干燥设备第七章 习题1)1)气流干燥的原理及干燥特点有哪些？气流干燥的原理及干燥特点有哪些？2)2)喷雾干燥的原理及干燥特点有哪喷雾干燥的原理及干燥特点有哪些？些？3)生物工程产品经常使用冷冻干燥的方法生物工程产品经常使用冷冻干燥的方法对物料进行干燥，请你叙述一下冷冻干对物料进行干燥，请你叙述一下冷冻干燥的原理及特点。燥的原理及特点。Copy_of_干燥设备
