第二部分第五章干燥設備

第二部分第五章干燥設備第1頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一為什么要干燥？生物工業(yè)中，凡是固體產(chǎn)品都需要干燥過程。干燥是利用熱能除去固體物料中濕分的單元操作。生物工業(yè)中常用的干燥方法有對流干燥（固定床干燥、流化干燥、氣流干燥和噴霧干燥）、冷凍干燥、真空干燥和微波干燥等。第2頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一主要內(nèi)容干燥機理及生物工業(yè)產(chǎn)品干燥的特點非絕熱干燥設備絕熱干燥設備（氣流干燥設備）冷凍干燥及其他干燥設備第3頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一一、干燥機理及生物工業(yè)產(chǎn)品干燥的特點1、干燥機理物料中水分包括游離水分和結(jié)合水分；濕物料的干燥操作有2個基本過程同時進行：1.熱量由氣體傳遞給濕物料，使其溫度升高；2.物料內(nèi)部的水分向表面擴散，并在表面汽化被氣流帶走。第4頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一2、生物工業(yè)產(chǎn)品干燥的特點特點1.快速高效，加熱溫度不宜過高；2.產(chǎn)品與干燥介質(zhì)的接觸時間不能太長；3.干燥產(chǎn)品應保持一定的純度，在干燥過程中不得有雜質(zhì)混入。生物工業(yè)產(chǎn)品干燥通常采用噴霧干燥、氣流干燥、沸騰干燥和冷凍干燥。第5頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一3、干燥設備的選型原則選型原則產(chǎn)品的質(zhì)量要求（如乙肝疫苗）；產(chǎn)品的純度；物料的特性；產(chǎn)量及勞動條件；生物工業(yè)制品的干燥設備類型瞬時快速干燥設備：噴霧干燥設備、氣流干燥設備、沸騰干燥設備低溫干燥設備：真空干燥設備、冷凍干燥設備第6頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一設備類型干燥物料固定床干燥啤酒釀造用綠麥芽臥式沸騰干燥檸檬酸晶體、酵母、抗生素沸騰造粒干燥葡萄糖、味精、酶制劑氣流干燥味精、抗生素、葡萄糖旋風式氣流干燥四環(huán)素類氣流式噴霧干燥蛋白酶、核酸、抗生素壓力式噴霧干燥酵母離心式噴霧干燥酶制劑、酵母噴霧干燥與振動流化干燥酶制劑滾筒干燥酵母、單細胞蛋白真空干燥青霉素鉀鹽、土霉素等冷凍干燥抗腫瘤抗生素、乙肝疫苗生物工業(yè)常用的干燥設備第7頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一二、非絕熱干燥設備1、單層高效麥芽干燥塔第8頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一2、單層水平式流化層麥芽干燥塔第9頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一

真空干燥設備一般由密閉干燥室、冷凝器和真空泵3部分組成。常用的真空干燥設備有真空箱式干燥器、帶式真空干燥器、耙式真空干燥器。生物工程中常用于維生素、熱敏性的產(chǎn)品等生產(chǎn)中。3、真空干燥設備第10頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一4、真空箱式干燥器第11頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一5、帶式真空干燥器第12頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一6、耙式真空干燥器第13頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一1、氣流干燥原理及特點

工作原理：利用熱空氣與粉狀或顆粒狀濕物料在流動過程中充分接觸，氣體與固體物料之間進行傳熱與傳質(zhì)，從而使?jié)裎锪线_到干燥的目的。三、氣流干燥設備第14頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一1.干燥強度大；2.干燥時間短，對熱敏性物料可選較高溫介質(zhì)；3.可把干燥、粉碎、輸送、包裝等組成一道工序;4.設備結(jié)構(gòu)簡單，占地面積小，生產(chǎn)能力小，能連續(xù)操作，可實現(xiàn)自動化控制；5.適用性廣，可使用于各種粉粒狀、碎塊狀物料；6.對晶形磨損厲害；7.熱能利用率低。氣流干燥的特點：第15頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一目前使用的氣流干燥器形式：長管氣流干燥器、短管氣流干燥器和旋風氣流干燥器等。應用：生物工業(yè)中味精、檸檬酸、四環(huán)類抗生素等的干燥。2、氣流干燥設備第16頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一長管氣流干燥味精流程第17頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一脈沖式干燥管第18頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一旋風式干燥器旋風式氣流干燥管旋風式干燥器流程圖第19頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一噴霧干燥原理：噴霧干燥是利用不同的噴霧器，將懸浮液和粘滯的液體噴成霧狀，形成具有較大表面積的分散微粒同熱空氣發(fā)生強烈的熱質(zhì)交換，迅速排除本身的水分，在幾秒至幾十秒內(nèi)獲得干燥。3、噴霧干燥設備第20頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一1.干燥速率快、時間短；

2.干燥溫度低；

3.制品具有良好的分散性和溶解性，成品純度高。應用特別適用于不能借結(jié)晶方法得到固體產(chǎn)品的生物制品生產(chǎn)中，如酵母、核苷酸和某些抗生素藥物的干燥。噴霧干燥特點第21頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一噴霧干燥設備分類噴霧干燥的關鍵是料液的霧化。噴霧器：壓力式噴霧器、氣流式噴霧器和離心式噴霧器。分類：壓力噴霧干燥塔、氣流噴霧干燥塔和離心噴霧干燥塔第22頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一

潔凈空氣加熱后進入干燥塔，在塔內(nèi)熱風中用二流體（或三流體）噴嘴將各種料液霧化成微小液滴，與熱風進行快速熱交換，蒸發(fā)掉液料的水份（或溶劑），并隨熱風排出，得到粉狀產(chǎn)品。氣流噴霧干燥設備工作原理第23頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一1.適用于一般溶液的高、低溫干燥，特別對粘性、膏狀、稀漿狀物料的干燥效果更佳；2.噴霧設備結(jié)構(gòu)合理，維修方便，運行費用低，適用于自動化流水作業(yè)；3.產(chǎn)品為粉狀、粒狀，可根據(jù)需要自行調(diào)節(jié)粒；4.所得產(chǎn)品粉狀流動性好、顆粒產(chǎn)品真密度高，基本為球形顆粒。氣流噴霧干燥特點第24頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一氣流噴霧干燥流程1.液料槽2.液料泵3.壓縮空氣4.氣流噴嘴5.干燥塔6.旋風分離器7.布袋除塵器8.加熱器第25頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一氣流噴霧干燥設備

氣流噴霧器：內(nèi)部混合式和外部混合式，常用的是內(nèi)部混合式。雙流式噴嘴三流式噴嘴溶液空氣空氣空氣溶液第26頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一氣流噴霧干燥設備第27頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一離心噴霧干燥設備工作原理

空氣經(jīng)過濾和加熱，進入干燥器頂部空氣分配器，熱空氣呈螺旋狀均勻地進入干燥室。料液經(jīng)塔體頂部的高速離心霧化器，（旋轉(zhuǎn)）噴霧成極細微的霧狀液珠，與熱空氣并流接觸，在極短的時間內(nèi)可干燥為成品。成品連續(xù)地由干燥塔底部和旋風分離器中輸出，廢氣由風機排空。第28頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一離心噴霧干燥流程第29頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一離心噴霧干燥設備熱風盤構(gòu)造第30頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一離心噴霧干燥設備1、空氣過濾器

2、加熱器

3、熱風分配器

4、干燥室

5、過濾器

6、泵

7、噴頭

8、旋風分離器

9、風機

10、料液槽第31頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一

采用壓力式噴嘴借助高壓泵的壓力將溶液、懸浮液、乳濁液、膏糊狀物料霧化成細小液滴，然后與高溫熱空氣進行快速熱交換，在極短時間內(nèi)以簡單的工藝迅速連續(xù)干燥成細顆粒狀物料的設備。壓力式噴霧干燥設備工作原理第32頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一流化床干燥(沸騰干燥)原理及特點原理：利用流態(tài)化技術(shù)，即利用熱空氣流使置于篩板上的顆粒狀濕物料呈沸騰狀態(tài)的干燥過程。特點:1.傳熱傳質(zhì)速率高；2.干燥溫度均勻，控制容易；3.結(jié)構(gòu)簡單，可連續(xù)化、自動化生產(chǎn)。4、流化床干燥原理第33頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一流化床干燥流程第34頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一單層臥式多室流化床干燥器第35頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一沸騰造粒干燥器第36頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一沸騰造粒干燥器沸騰造粒干燥塔構(gòu)造特點

傳熱面積大、干燥均勻可連續(xù)進行、設備體積小。影響產(chǎn)品顆粒大小的因素

1.停留時間

2.摩擦作用3.干燥溫度4.返料量和晶核大小第37頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一冷凍干燥原理及其特點原理：將濕物料（或溶液）在較低溫度下（-10～-50℃）凍結(jié)成固態(tài)，然后在高度真空下，將其中固態(tài)水分直接升華為氣態(tài)而除去的干燥過程。四、冷凍干燥設備第38頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一特點：1.干燥溫度低，特別適合于高熱敏性物料的干燥；2.能保持原物料的外觀形狀；3.凍干制品具有多孔結(jié)構(gòu)，有理想的速溶性和快速復水性；4.冷凍干燥脫水徹底，質(zhì)量輕，產(chǎn)品保存期長。