第二部分第五章干燥设备报告.ppt

干燥设备,李尊华,为什么要干燥？,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的单元操作。生物工业中常用的干燥方法有对流干燥（固定床干燥、流化干燥、气流干燥和喷雾干燥）、冷冻干燥、真空干燥和微波干燥等。,主要内容,干燥机理及生物工业产品干燥的特点非绝热干燥设备绝热干燥设备（气流干燥设备）冷冻干燥及其他干燥设备,一、干燥机理及生物工业产品干燥的特点,1、干燥机理物料中水分包括游离水分和结合水分；湿物料的干燥操作有2个基本过程同时进行：1.热量由气体传递给湿物料，使其温度升高；2.物料内部的水分向表面扩散，并在表面汽化被气流带走。,2、生物工业产品干燥的特点,特点1.快速高效，加热温度不宜过高；2.产品与干燥介质的接触时间不能太长；3.干燥产品应保持一定的纯度，在干燥过程中不得有杂质混入。生物工业产品干燥通常采用喷雾干燥、气流干燥、沸腾干燥和冷冻干燥。,3、干燥设备的选型原则,选型原则产品的质量要求（如乙肝疫苗）；产品的纯度；物料的特性；产量及劳动条件；,生物工业制品的干燥设备类型瞬时快速干燥设备：喷雾干燥设备、气流干燥设备、沸腾干燥设备低温干燥设备：真空干燥设备、冷冻干燥设备,生物工业常用的干燥设备,二、非绝热干燥设备,1、单层高效麦芽干燥塔,2、单层水平式流化层麦芽干燥塔,真空干燥设备一般由密闭干燥室、冷凝器和真空泵3部分组成。常用的真空干燥设备有真空箱式干燥器、带式真空干燥器、耙式真空干燥器。生物工程中常用于维生素、热敏性的产品等生产中。,3、真空干燥设备,4、真空箱式干燥器,5、带式真空干燥器,6、耙式真空干燥器,1、气流干燥原理及特点工作原理：利用热空气与粉状或颗粒状湿物料在流动过程中充分接触，气体与固体物料之间进行传热与传质，从而使湿物料达到干燥的目的。,三、气流干燥设备,1.干燥强度大；2.干燥时间短，对热敏性物料可选较高温介质；3.可把干燥、粉碎、输送、包装等组成一道工序;4.设备结构简单，占地面积小，生产能力小，能连续操作，可实现自动化控制；5.适用性广，可使用于各种粉粒状、碎块状物料；6.对晶形磨损厉害；7.热能利用率低。,气流干燥的特点：,目前使用的气流干燥器形式：长管气流干燥器、短管气流干燥器和旋风气流干燥器等。应用：生物工业中味精、柠檬酸、四环类抗生素等的干燥。,2、气流干燥设备,长管气流干燥味精流程,脉冲式干燥管,旋风式干燥器,旋风式干燥器流程图,喷雾干燥原理：喷雾干燥是利用不同的喷雾器，将悬浮液和粘滞的液体喷成雾状，形成具有较大表面积的分散微粒同热空气发生强烈的热质交换，迅速排除本身的水分，在几秒至几十秒内获得干燥。,3、喷雾干燥设备,1.干燥速率快、时间短；2.干燥温度低；3.制品具有良好的分散性和溶解性，成品纯度高。应用特别适用于不能借结晶方法得到固体产品的生物制品生产中，如酵母、核苷酸和某些抗生素药物的干燥。,喷雾干燥特点,喷雾干燥设备分类,喷雾干燥的关键是料液的雾化。喷雾器：压力式喷雾器、气流式喷雾器和离心式喷雾器。分类：压力喷雾干燥塔、气流喷雾干燥塔和离心喷雾干燥塔,洁净空气加热后进入干燥塔，在塔内热风中用二流体（或三流体）喷嘴将各种料液雾化成微小液滴，与热风进行快速热交换，蒸发掉液料的水份（或溶剂），并随热风排出，得到粉状产品。,气流喷雾干燥设备工作原理,1.适用于一般溶液的高、低温干燥，特别对粘性、膏状、稀浆状物料的干燥效果更佳；2.喷雾设备结构合理，维修方便，运行费用低，适用于自动化流水作业；3.产品为粉状、粒状，可根据需要自行调节粒；4.所得产品粉状流动性好、颗粒产品真密度高，基本为球形颗粒。,气流喷雾干燥特点,气流喷雾干燥流程,1.液料槽2.液料泵3.压缩空气4.气流喷嘴5.干燥塔6.旋风分离器7.布袋除尘器8.加热器,气流喷雾干燥设备,气流喷雾器：内部混合式和外部混合式，常用的是内部混合式。,双流式喷嘴,三流式喷嘴,溶液,空气,空气,空气,溶液,气流喷雾干燥设备,离心喷雾干燥设备工作原理,空气经过滤和加热，进入干燥器顶部空气分配器，热空气呈螺旋状均匀地进入干燥室。料液经塔体顶部的高速离心雾化器，（旋转）喷雾成极细微的雾状液珠，与热空气并流接触，在极短的时间内可干燥为成品。成品连续地由干燥塔底部和旋风分离器中输出，废气由风机排空。,离心喷雾干燥流程,离心喷雾干燥设备,热风盘构造,离心喷雾干燥设备,1、空气过滤器2、加热器3、热风分配器4、干燥室5、过滤器6、泵7、喷头8、旋风分离器9、风机10、料液槽,采用压力式喷嘴借助高压泵的压力将溶液、悬浮液、乳浊液、膏糊状物料雾化成细小液滴，然后与高温热空气进行快速热交换，在极短时间内以简单的工艺迅速连续干燥成细颗粒状物料的设备。,压力式喷雾干燥设备工作原理,流化床干燥(沸腾干燥)原理及特点原理：利用流态化技术，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。特点:1.传热传质速率高；2.干燥温度均匀，控制容易；3.结构简单，可连续化、自动化生产。,4、流化床干燥原理,流化床干燥流程,单层卧式多室流化床干燥器,沸腾造粒干燥器,沸腾造粒干燥器,沸腾造粒干燥塔构造特点传热面积大、干燥均匀可连续进行、设备体积小。,影响产品颗粒大小的因素1.停留时间2.摩擦作用3.干燥温度4.返料量和晶核大小,冷冻干燥原理及其特点原理：将湿物料（或溶液）在较低温度下（-10-50）冻结成固态，然后在高度真空下，将其中固态水分直接升华为气态而除去的干燥过程。,四、冷冻干燥设备,特点：1.干燥温度低，特别适合于高热敏性物料的干燥；2.能保持原物料的外观形状；3.冻干制品具有多孔结构，有理想的速溶性和快速复水性；4.冷冻干燥脱水彻底，质量轻，产品保存期长。,冷冻干燥流程及设备,LGJ-A型冷冻干燥机流程图,连续冷冻干燥机,冷冻干燥流程及设备,冷冻部分,蒸汽压缩制冷流程图,双级压缩制冷系统,微波干燥原理原理：当待干燥的湿物料置于高频电场时，由于湿物料中水分子具有极性，则分子沿着外电场方向取向排列，随着外电场高频率变换方向，则水分子会迅速转动或快速摆动。又由于分子原有的热运动和