干燥设备干燥设备

第三节 带式干燥器
图8-7 单机带式干燥器操作流程
第三节 带式干燥器
二、多层带式干燥器 ❖ 多层带式干燥器常用于干燥速度要求较低、干燥
时间较长，在整个干燥过程中工艺操作条件(如干 燥介质流速、温度及湿度等)能保持恒定的场合， 如图8-8所示。 ❖ 多层带式干燥器广泛使用于中药饮片、谷物类物 料，且占地少，结构简单。但因操作中要多次装 料和卸料，故不适用于易黏着输送带及不允许碎 裂的物料。
图8-2恒定条件下物料干燥曲线
第一节 概述
❖ 曲线CE表示干燥速率随着物料湿度的下降而下降，水分自 物料内部向表面扩散的速率低于物料表面上水分汽化的速 率，随着物料内部含水量的减少，水分由物料内部向表面 传递的速率慢慢下降，因而干燥速率也就越来越低，这个 阶段称为降速干燥阶段。
❖ 在降速干燥阶段，干燥速率主要决定于物料本身的结构、 形状和大小等，而与空气的性质关系不大，所以降速下燥 阶段又称为物料内部扩散控制阶段。
A-进汽多支管；B-冷液多支管；C-连接 多支管与空心管的短管；D-空心隔板
图8-6 真空厢式干燥器
第二节 厢式干燥器
❖ 干燥完毕后，一定要先将真空泵与干燥箱连接的 真空阀门关闭，然后缓缓放气，去除物料，最后 关闭真空泵。如果先关闭真空泵，真空箱内的负 压就可能将冷凝器内或真空泵里的液体倒吸回干 燥器中，造成产品污染并有可能损坏真空泵。
第二节 厢式干燥器
三、真空厢式干燥器 ❖ 对于不耐高温、易氧化的物
料,或是贵重的生物制品可以 选用真空厢式干燥器。 ❖ 干燥时，将料盘放于每层隔 板之上。钢制断面为方形的 保温外壳，内设多层空心隔 板，隔板中通常加热蒸汽或 热水。由A管通人蒸汽，由B 管流出冷凝水。关闭厢门， 用真空泵将厢内抽到所需要 的真空度后，打开加热装置 并维持一定时间。
❖ 带式干燥器结构不复杂，安装方便，能长期运行，发生故 障时可进人箱体内部检修修方便。但占地面积广，运行时 噪声较大。
第三节 带式干燥器
一、单级带式干燥器 ❖ 图8-6所示为典型的单级带式干燥器操作流程：被干燥物
料由进料端经加料装置被均匀分布到输送带上。输送带通 常用穿孔的不锈钢薄板(或称网目板)制成，由电机经变速 箱带动，并可以调速。空气用循环风机由外部经空气过滤 器抽人，并经加热器加热后，经分布板由输送带下部垂直 上吹，空气流过干燥物料层时，物料中水分汽化、空气增 湿，温度降低。一部分湿空气排出箱体，其他部分则在循 环风机吸人口前与新鲜空气混合再行循环。 ❖ 干燥介质以垂直方向向上或向下穿过物料层进行干燥的， 称为穿流式带式干燥器；干燥介质在物科层上方作水平流 动进行干燥的，为水平气流式带式干燥器。后者因干燥效 率低，现已少使用。
第二节 厢式干燥器
1-料盘；2-过滤器；3-盖网；4-风机 图8-5 穿流气流式厢式干燥器
第二节 厢式干燥器
❖ 穿流气流式厢式干燥器一般使用周期控制器 控制每个周期中空气的温度及穿流物料层的速度 以保证干燥速率及产品质量。即在恒速干燥阶段， 固体表面的温度近于空气的湿球温度（湿球温度 计测定，普通温度计外包裹纱布，纱布浸入水 中），气体的温度可高一些；在降速干燥阶段， 降低空气温度，以防止过热引起表面硬化或变质； 当物料表面干燥以后，就要适当降低气速，以防 扬尘，否则将增加收尘负担及环境污染，为此通 常采用双速循环风机。
第三节 带式干燥器
❖ 带式干燥器指在长方形的干燥室或隧道内，安装带状输送 设备。传送带多为网状，气流与物料错流，通常物料运动 方向由若干个独立的单元段所组成。每个单元段包括循环 风机、加热装置、单独或公用的新鲜空气抽入系统和层气 排出系统。
❖ 带式干燥器操作灵活，湿物料进料，干燥过程在完全密封 的箱体内进行，劳动条件较好，避免了粉尘的外泄；适用 于对干燥物料色泽变化或湿含量均至关重要的某些干燥过 程。
第一节 概述
❖ 物料的平均湿度（X）和干燥时间 （t）的关系曲线，称为干燥曲线， 如图8-2。
❖ AB段为预热阶段，所需时间较短 可以忽略。BC段表示物料的平均 湿度随时间而呈直线下降，在这 段时间内，物料的表面非常湿润， 物料表面水分为非结合水分，在 恒定的干燥条件下，物料干燥速 率保持不变，称为恒速干燥阶段。 在此阶段，由于物料内部水分扩 散速率大于表面水分汽化速率， 所以属表面汽化控制阶段。
第一节 概述
二、干燥的分类 ❖ （一）按操作方式：连续式干燥和间歇式干燥。
连续式干燥具有生产能力大，干燥质量均匀，热 利用率高，劳动条件好等优点；间歇式干燥具有 设备投资少、操作控制方便等优点，通常用于小 批量生产、处理量少或多品种生产。 ❖ （二）按操作压力：常压干燥和真空干燥。没有 特殊要求的物料干燥宜常压干燥，生产中多采用 此类干燥；而对于热敏性或易氧化物料的干燥选 择真空干燥。
水平气流厢式干燥器适 用于干燥后期易产生粉尘的 泥状物料、少量多品种湿物 料的粒状或粉状。
图8-4水平气流厢式干燥器 1-加热器2-循环风机； 3-干燥板层4-支架； 5-干燥箱主体
第二节 厢式干燥器
二、穿流气流厢式干燥器 ❖ 穿流气流厢式干燥器结构虽与平流式相同，但堆放物料的
搁板或容器的底部由金属网或多孔板构成，使热风能够均 匀地穿过物料层(见图8-5)，可以提高传热效率。为使热风 在物料中形成穿流，物料以粒状、片状、短纤维等宜于气 流通过为宜。热风通过物料层的压降取决于物料的形状、 堆积厚度及气流速度，通常在200～500Pa左右。由于气流 穿过物料层，因接触面积增大、内部湿分扩散距离短，干 燥热效率要比水平气流式的效由水分 ❖ 在一定的外部湿空气环境中(如湿空气的温度、相对湿度
不变)，对湿物料中的水分加以区分：其中可用干燥方法 除掉的水分是自由水分；不能除掉的是平衡水分。 ❖ 当物料中水的蒸气压大于空气中水的蒸气分压时，干燥过 程才能发生，显然，物料中水分被干燥到所产生的蒸气压 刚好等于空气中水蒸气的分压时，两者处于平衡状态，干 燥不再进行，此时物料中的水分就是平衡水分。 ❖ 结合水与非结合水、平衡水分与自由水分是两种不同的区 分。水之结合与否取决于固体物料的本身性质，与空气状 态无关；而平衡水与自由水的区别则取决于周围空气的状 态。
第三节 带式干燥器 干燥室是一个不隔成独立控制单元段的加热箱体。层数 可达15层，最常用3～5层。最后一层或几层的输送带运行速 度较低，使料层加厚，这样可使大部分干燥介质流经开始的 几层较薄的物料层，以提高总的干燥效率。层间设置隔板可 以使干燥介质的定向流动，便于物料干燥均匀
图8-8 多层带式干燥器示意图
第一节 概述
2.干燥速率和干燥速率曲线 ❖ 干燥速率是指在单位时间内在单位干燥面积上气化的水分
质量，以微分形式表示为：
U
dW Sdt
Gcdx Sdt
式中： U——干燥速率， kg/（m2·s）；
S——干燥面积，m2；
W——气化水分量，kg； t——干燥所需时间，h； Gc——湿物中绝对干燥重量，kg； X——湿物料的含水量，（kg水∕kg绝对干料） 式中负号表示物料含水量随干燥时间增加而减少。
分蒸发速度大大超过内部水分扩散到物料表面的速度， 致使表面粉粒黏结，甚至熔化结壳，阻碍了内部水分 的扩散和蒸发，形成假干燥现象。干 (4)压力 减压是促进和加快干燥的有效措施；真空干燥能 降低干燥温度，加快蒸发速度，提高干燥效率。 (5)干燥设备的结构 设备的结构对上述因素都有不同程 度的影响.
第二节 厢式干燥器
第四节 流化床干燥器
❖ 流化床干燥器又称沸腾床干燥器，是利用热空气流使湿物料颗粒呈沸 腾悬浮状态而实现快速干燥。
一、流化床干燥器原理和特点 （一）沸腾床操作原理 ❖ 在一个长形的容器内装人一定量的固体颗粒，通过分布板进入床层，
当气体速度较低时，固体颗粒不发生运动，这时的床层高度为静止高 度；随着气流速度增大，颗粒开始松动；各气体速度继续增加，床层 压降保持不变，颗粒悬浮在上面的气流中，形成的床层称为沸腾床， 气流速度称为临界流化速度。当同样颗粒在床层中膨胀到一定高度时， 因床层的空隙率增大而使气速下降，颗粒又重新落下而不致被气流带 走。当气流速度增加到一定值，固体颗粒开始吹出容器；这时颗粒就 会散满整个容器成为气体输送了，此时的气流速度称为带出气速或极 限气速。故流化床适宜的气速在临界流化速度和极限气速之间。
第一节 概述 （三）按供给热能的方式可分为： ❖ 传导干燥 将湿物料与设备的加热面（热载体）相接触，
热能可以直接传递给湿物料，使物料中的湿分汽化，同时 用空气（湿载体）将湿气带走。 ❖ 对流干燥 对流干燥就是利用加热后的干燥介质，将热量 带入干燥器并以对流方式传递给湿物料，又将汽化的水分 以对流形式带走。 ❖ 辐射干燥 热能以电磁波的形式由辐射器发射，湿物料吸 收后转化为热能，使物料中的水分汽化，用空气带走。 ❖ 介电干燥 湿物料置于高频交变电场之中，湿物料中的水 分子在高频交变电场内频繁地变换取向的位置产生热量 ❖ 冷冻干燥 将湿物料或溶液在低温下冻结成固态，在高真 空下供给热量将水分直接由固态升华为气态的去除水干燥 过程。 ❖ 组合干燥 用单一的干燥方法不易达到工艺要求，可采用 两种或两种以上的干燥方法串联组合，如喷雾和流化床组 合干燥，喷雾和辐射组合干燥等。
第一节 概述
❖ 干燥速率U与物料的 平均湿度X的关系曲 线，称为干燥速率曲 线。典型的干燥速率 曲线如图8-3所示。 图中BC表示恒速阶段， CE表示降速阶段，C 为临界点。
图8-3 恒定干燥条件下干燥曲线
第一节 概述
3.影响干燥速率的因素 (1)物料的性质 包括物料的物理结构、化学组成、形状
和大小、物料层的厚薄以及与水分的结合方式。 (2)干燥介质的温度、湿度和流速 (3)干燥的速度及方法 当干燥速度过快时，物料表面水
第一节 概述
（二）干燥速率及其影响因素 1．物料所含水分的性质 （1）结合水与非结合水 ❖ ①结合水 指物料中与物料间借化学力或物理和化学力相
结合的水分，气化时不仅要克服水分子间的作用力，还要 克服水分子与固体间结合的作用力，这部分水分蒸汽压力 低于同温度下纯水的蒸汽压力。包括了结晶水、溶液水、 吸附水、毛细管结构中水分及溶胀水等。 ❖ ②非结合水 系指机械地附着于物料表面、存积于大孔隙 或颗粒堆积层中的水分。它们与物料结合力弱，其蒸汽压 力与同温度下纯水的蒸汽压力相同。在干燥过程中容易除 去这部分水分。
❖ 箱式干燥又称室式干燥，一般小型的设备称烘箱， 大型的称烘房，属于对流干燥，多采用强制气流 的方法，为常压间歇操作的典型设备，可用于干 燥多种不同形态的物料。
❖ 按气体流动方式可分为平行流式、穿流式、真空 式等
第二节 厢式干燥器
一、水平气流厢式干燥器
如图8-4所示，水平气流 厢式干燥器整体呈厢形，外 壁是绝热保温层，厢体上设 有气体进出口，物料放于盘 中，盘按一定间距放于固定 架，或是小车型的可推动架 上，小车能方便地进出。
❖ CD段称为第一降速干燥阶段，DE段称为第二降速干燥阶段， 达到E点后，物料的含水量已降到平衡含水量，这种条件 下即使再干燥，也不可能再降低物料的含水量。
❖ C点为恒速干燥阶段转入降速干燥阶段的转折点，称为临 界点，该点的干燥速率（Uo）等于恒速干燥阶段的干燥速 率，对应的湿含量（Xo）称为临界湿含量(或临界含水量)。
制药设备及技术
第八章 干燥设备
第一节 概述
一、干燥的概念 ❖ 概念：即是借助于热能使物料中水分或其他溶剂蒸发或用
冷冻将物料中的水分结冰后升华而被移除的单元操作。 ❖ 目的：
①便于固体物料的贮存、运输和计量； ②保证固体物料的质量及化学稳定性，固体物料含水量 较高时容易发生水解、氧化等化学变化，由此引起的物料 含量降低、杂质含量增加及相应的外观变化是药物生产所 不能允许的； ③方便加工、包装，例如片剂生产中将各种固体物料混 合制成湿颗粒，经干燥整粒后方能压片或者填入硬胶囊等。
第一节 概述
三、干燥原理及影响干燥速率的因素 ❖ （一）干燥原理
物料的干燥过程是传热和传质同时进行①传热过程：热 气流作为干燥介质将热能传递至物料表面，再由表面传递 至物料内部。②传质过程：物料得到热量后，其表面湿分 汽化，物料内部和表面之间产生湿分浓度差，湿分由内部 向表面扩散，再通过物料的气膜扩散至热气流中。 ❖ 干燥过程得以进行必须具备传热推动力和传质推动力， 使被干燥物料表面所产生的湿分蒸汽压大于干燥介质中的 湿分蒸气压，即Pw>P，压差愈大，干燥过程进行得愈快； 如果Pw-P＝0，表示干燥介质与物料中得分蒸气达到平衡， 干燥即停止；如果Pw-P<0，物料不仅不能干燥，反而吸湿。