蒸发与干燥PPT课件

.,1,蒸发,蒸发是使含有不挥发溶质的溶液沸腾汽化并移出蒸汽，从而使溶液中溶质浓度提高的过程。蒸发两个必要组成部分是加热使溶液沸腾汽化和不断排除水蒸气。,.,2,蒸发的操作方法,根据操作压力的不同可分为：常压蒸发和减压蒸发（真空蒸发）根据二次蒸汽是否来作为另一种蒸发器的加热蒸汽，可分为：单效蒸发：二次蒸气不利用或用于蒸发以外的用途多效蒸发：二次蒸气继续用于蒸发过程,.,3,蒸发工艺的确定,蒸发方式的选择主要取决于在蒸发过程中料液主要成分（热敏性成分）的损失和蒸发的能耗等。措施：降低蒸发时料液的沸点降低料液在蒸发器中的停留时间,.,4,确定蒸发工艺应考虑的因素,.料液的性质：成分组成、粘度、热稳定性、发泡性、是否易结垢等。.工程技术要求：处理量、蒸发量、料液进出口的浓度和温度、设备投资等。.公用系统的情况：可以利用的热源、蒸汽供应量及压力、能利用的冷却水的水量、水质和温度等。,.,5,干燥,通常是产品成品化前的最后加工过程。干燥过程中注意的问题：控制操作温度和时间在洁净的环境中进行,.,6,干燥方法,导热干燥：以传热壁作为介质传到热能，亦称间接加热干燥辐射干燥：以电磁波作为传热形式介电加热干燥：以高频电场的交变作用加热对流干燥：通过对流给热方式加热物料,.,7,干燥工艺的确定,了解的被干燥物料的物化性质：物料的化学性质：组成、热敏性、物料的毒性、可燃性、氧化性和酸碱性、吸水性等。物料的热性质：物料含水率、密度、比热容、导热系数、粒度和粒度分布。对于原料液还应知道其浓度、粘度及表面张力等。其他性质：膏糊状物料的粘附性、触变性等。了解干燥器的性能,.,8,流化床干燥（气流干燥技术）,原理：在热气流吹动下固形物半悬浮状态连续干燥设备：流化床干燥器特点：干燥速度快，热效率高、处理量大、易大规模使用；适于制备颗粒状产物。设备简单、应用范围广。缺点：不适合热稳定性差的产物；设备投资较高。,.,9,喷雾干燥,原理：依靠喷雾形成含产物的小液滴，在热气流中迅速干燥。设备：喷雾干燥机特点：干燥速度快，干燥过程中液滴的温度不高，部分生物活性物可以干燥。产品具有良好的分散性和溶解性，生产过程简化，操作控制方便，可大规模生产。缺点：干燥能力小，占地面积大，产品密度低，粒度小，耗能高。,.,10,真空干燥,原理：在一定真空度下增加溶剂分子挥发速度设备：真空干燥器特点：适合生物活性物质干燥，干燥物性状较差。缺点：耗能高，慢。,.,11,真空冷冻干燥,原理：在高真空度下加速固态水的挥发进行干燥设备：真空冷冻干燥机特点：适合生物活性物质干燥；产物不起泡，不粘结，蓬松，易溶；活性收率高。缺点：耗能高，过程需控制严格；操作复杂，设备投资高。,.,12,水分以冰的状态直接升华成水蒸气，故物料的物理结构和分子结构变化极小。在低温真空条件下进行干燥操作，因此对热敏感的物料，仍能保持原有性质，并可长期保存，十分稳定。物料被除去水分后，其原组织的多孔性能不变，易于复水，可在短时间内基本上完全恢复干燥前的原来状态。干燥后物料的残存水分很低，包装优良下，可在常温条件下长期保存。,真空冷冻干燥的特点：P401,.,13,干燥,技术名称原理设备特点缺点真空干燥在一定真空度下增加溶剂真空适合生物活性物质干燥，耗能高，慢。分子挥发速度干燥器干燥物性状较差。真空冷冻在高真空度下加速固态水真空冷适合生物活性物质干燥，耗能高，过程需控制严格干燥的挥发进行干燥冻干燥产物不起泡，不粘结，操作复杂，设备投资高机蓬松，易溶，活性收率高流化床在热气流吹动下固形物流化床干燥速度快，易大规模不适合热稳定性差的产物干燥半悬浮状态连续干燥干燥器使用，适于制备颗粒状设备投资高产物喷雾干燥依靠喷雾形成含产物的喷雾干干燥速度快，部分生物干燥能力小，占地面积小液滴，在热气流中迅燥机活性物可以干燥，可大大，产品密度低，粒度速干燥。规模生产。小，耗能高。,.,14,Chapter10清洁生产,CleanerProduction,.,15,清洁生产（CleanerProduction）:综合预防的环境保护策略持续应用于生产过程和产品中,以期减少对人类和环境的风险。(联合国环境规划署)涉及两个全过程的控制：P412-413生产全过程控制产品整个生命周期控制,.,16,清洁生产应该包括三方面的内容：清洁生产工艺技术和过程清洁产品清洁能源清洁生产的评价标准：技术评价、经济评价、环境评价,.,17,实现清洁生产的有效途径,资源综合利用:原料资源的综合利用水资源的综合利用二次资源综合利用废物综合利用改革工艺和装备改进操作和加强管理必要的末端治理,.,18,.,19,课程总结,.,20,生物下游加工过程,定义、特点一般流程分离的机理：物理、化学、生物学性质上的差异.分离效率的评价：目标产品的浓缩程度、纯度、回收率、成本,.,21,需考虑的因素和条件,整体：简单有效。回收率、纯度、活性高、稳定性、重复性、可靠性好。样品：目的产品的名称与类型，分子量、离解度、亲疏水性、稳定性、组成成分起始浓度与环境状态（存在的位置等）。方法和材料：方法易掌握学习和使用，材料成本低易回收和再生使用。,.,22,常用的分离纯化流程,培养液的预处理细胞分离破碎菌体及粗品分离纯化,.,23,工艺的建立与筛选,发酵液后处理的工艺流程与各阶段的单元操作：胞外产物发酵液预处理细胞分离细胞破碎碎片分离初步纯化高度纯化成品加工分离提取纯化精制加热沉降匀化离心分离沉淀电泳无菌过滤调PH离心分离研磨萃取吸附离子交换超滤絮凝过滤溶解过滤萃取亲和层析冷冻干燥凝聚切向过滤破壁切向过滤超滤疏水层析喷雾干燥吸附层析结晶,.,24,离心,原理设备特点缺点在离心高速冷冻离适于粒度小，热不稳定的物质容量小，连续操作困难，大产生的心机回收，实验室适用。规模工业应用性差重力场作用下高速冷冻连适于粒度小，热不稳定的物质规模受限制，拆装烦琐，设备颗粒沉续离心机回收，可连续操作，中试适用。投资高。降速度加快而碟片式离心大规模工业应用，可连续，也半连续或批式操作时，出渣清沉淀机可批式操作，操作稳定性较好洗烦杂，连续操作固形物含水易放大，推广。高，总的分离效率低。管式离心机批式操作，转速高，固形分离容量有限，处理量小，拆装效果好，含水低，易放大推广。频繁，噪声大,.,25,沉淀,技术名称原理特点缺点有机溶剂法破坏蛋白质分子的水沉淀各种蛋白质，分级沉淀需低温下进行，化层，使之凝集成更达到粗分和浓缩的目的，应沉淀时会发生蛋白大的分子团而沉淀用广，简便，可大规模应用质变性失活盐析法破坏蛋白质分子的水用于蛋白质分级沉淀或沉淀，蛋白质回收率一般，化层，电荷中和，使粗分离和浓缩作用，对活性产生废水含盐高之聚集成更大的分子有保护作用，简便，可广泛对环境有影响团而沉淀大规模应用化学沉淀法通过化学试剂与目的可针对性沉淀目的产物通过性差，需分离产物形成新的化合物，沉淀回收目的产物改变溶解度而沉淀,.,26,溶剂萃取,萃取的概念和基本原理超临界流体萃取、双水相萃取、反胶团萃取的基本原理、特点和应用萃取与其他分离方法（如沉淀，离子交换等）相比的优点有：分离效果好生产能力大便于快速连续操作易于实现自动控制,.,27,膜分离,微滤、超滤、反渗透、透析、电渗析、纳滤等方法的原理、操作、应用范围与传统分离操作（如沉淀、萃取等）相比优点有：可避免组分变性或混入杂质能耗低化学品消耗低操作方便效率高，设备易于放大可在室温或低温下澡作不产生二次污染经济效益显著,.,28,层析,技术名称原理设备特点缺点离子交换利用各被分离组分电荷低适于带有电荷的具生物活性或操作较复杂，测试消性质及数量的不同，与或非生物活性物质的分离钝化，耗较大，成本高，有离子交换剂的吸附和交中其效率高，应用广，实验室与稀释作用，放大困难，换能力不同而达到分离压工业化，柱式或搅拌操作均可。交换剂需再生。吸附层析依靠范德华力，极性氡层吸附剂种类繁多，可选择范围选择性低，柱式操作放大键等作用将分离物吸附析和应用范围广，吸附和解吸条困难。于吸附剂上然后改变条系件温和，不需要复杂的再生，件洗脱，达到钝化目的统可柱式或搅拌式操作。亲和层析具目的物与专业配基的选择性极高，钝化倍数和