干燥设备培训课件(PPT77页).pptx

物料含水量 X
X1 A B
X
X - 线
C
Xc
D
X*
E
0 t2
物料表面温度 t
t1
tW
0
t - 线
干燥时间
➢生物工业产品干燥的特点
生物制品一般为热敏性物质。 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。
用于输送空气的鼓风机可以 安装在整个流程的头部，也可 装在尾部或中部,这样就可使干 燥过程分别在正压、负压情况 下进行，
长管气流干燥器
长管气流干燥味精流程
长管气流干燥工艺中的 各种设备
空气过滤器：过滤介质为铁 丝网，铁丝可用油浸过,使尘 粒容易黏在上面。
空气加热器：多采用螺旋翅 片式也可用列管式加热器， 加热蒸汽压力一般为0.20.3MP.加热后空气温度80～ 90℃
生物工业常用的干燥设备
设备类型
固定床干燥 卧式沸腾干燥 沸腾造粒干燥
气流干燥 旋风式气流干燥 气流式喷雾干燥 压力式喷雾干燥 离心式喷雾干燥 喷雾干燥与振动流化干燥
滚筒干燥 真空干燥 冷冻干燥
干燥物料
啤酒酿造用绿麦芽 柠檬酸晶体、酵母、抗生素
葡萄糖、味精、酶制剂 味精、抗生素、葡萄糖
四环素类 蛋白酶、核酸、抗生素
辐射干燥：热能以电磁波的形式由辐射器发射到湿物料表 面，被物料吸收转化为热能，使湿分汽化。
介电干燥：将需要干燥的物料放在高频电场内，利用高频电 场的交变作用，将湿物料加热，并汽化湿分。
➢干燥的基本概念和原理
（一）固体物料中的湿分
1、湿基含水量：水分在湿物
湿物料中水分的质量
料中的质量百分数，即： w 湿物料总质量 100%
非绝热干燥设备
真空干燥设备
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。
1.真空箱式干燥器
真空密封的干燥室,干燥室内 部装有供加热介质通入的中 空盘架，被干燥的物料均匀 地散放于活动的托盘中，托 盘置于盘架上。在干燥过程 中，真空的形成采用往复式 真空泵或机械油泵时，则应 在干燥箱或真空泵间装一个 冷凝器，以冷凝干燥中产生 的水蒸气，避免水汽抽入泵 内。
两个烘床的单层流化干燥炉
麦芽层
无焰喷燃气
烘床
3、单层水平式高效干燥塔的优点
1、生产能力大，可实现机械化操作、自动化控制。 2、由于实现余热回收和废气循环使用，放热量消耗小， 技术经济和热力指标良好。 3、不需要高层厂房和翻麦机，因此，结构简单，造价低。 单层水平式高效麦芽干燥塔目前已被新建啤酒厂和麦芽厂 广泛采用。
Hale Waihona Puke 干燥设备的选型原则确定合理的干燥方法，选择适宜的干燥设备应以所处 理物料的化学物理性质、生物化学性能及其生产工艺为 依据。
由于生物制品具有热敏性的特点，因此，干燥设备最好 选择快速瞬时干燥设备或低温干燥设备。
干燥设备的选型原则
l．产品的质量要求 干燥设备的选型首先应满足产品的质量要求。如高活性且
非绝热干燥设备
2、带式真空干燥器
5
由封闭的不锈钢料带、加热滚筒、冷却滚筒、加热装置 及抽真空系统组成。不锈钢在真空室内绕过一加热滚筒 和一冷却滚筒。湿物料加在下方钢带上，由加热滚筒和 辐射加热器一起加热。当钢带绕过冷却滚筒时，干燥后 的制品被冷却，并由刮刀刮下。
3、耙式真空干燥器
耙式真空干燥器是 一种间歇操作的干 燥器，在这个带有 蒸汽夹套的圆筒中 装有水平搅拌轴， 轴上有许多叶片以 不断翻动料。蒸发 的水蒸气和不凝性 气体由真空系统排 除，干燥结束后， 切断真空并停止加 热，使干燥器与大 气相通，然后物料 由底部卸料口卸出。
2、气流干燥设备
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。
长管气流干燥器
典型的气流干燥器是一根几 米至十几米的垂直管，物料及 热空气从管的下端进入，干燥 后的物料则从顶端排出，进入 分离器与空气分离。
操作过程中，热空气的流 速应大于物料颗粒的自由沉降 速度，此时物料颗粒即以空气 流速与颗粒自由沉降速度的差 速上升。
• 物料的性质、结构和形状： 物料的性质和结构不同，物料与水分的结合方式以及 结合水与非结合水的界线也不同，因此干燥的速率也 不同。
• 干燥介质的温度和湿度 干燥介质的温度越高，湿度越低，干燥的速度越大。 但干燥介质的温度过高，影响后期的干燥速率。
• 干燥操作条件 • 干燥介质与物料的接触方式 • 干燥器的结构型式
属恒速干燥阶段，为了保持麦芽不收缩、不硬 化、酶不失活，宜采取低温、大空气流量操作, 以除去大量水分,提高干燥速率。 • 后一阶段麦芽水分从8％～10％降至1.5％一3.5 ％，是降速干燥阶段，一般可采取适当提高空 气温度、减少空气流量的操作方式，以提高干 燥速率。
非绝热干燥设备
麦芽干燥塔
用于啤酒生产的麦芽
价格昂贵的生物制品（例如乙肝疫苗等）则必须选择真空干燥 或冷冻干燥设备。 2．产品的纯度
生物产品大都要求有一定的纯度，且无杂质或杂菌污染， 则干燥设备应能在无菌和密闭的条件下操作。 3. 物料的特性
对于不同的物料特性，如颗粒状、滤饼状、浆状、水分的 性质等应选择不同的干燥设备。 4．产量及劳动条件
依据产量大小可选择不同的干燥方式和干燥设备。产量大 且料浆均匀时，可选择喷雾干燥设备，产量小时可用滚筒干燥 设备。另外，应考虑劳动强度小，连续化、自动化程度高，投 资费用小，便于维修、操作等。
3、耙式真空干燥器
绝热干燥设备
气流干燥设备
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。气流干燥是 利用热气流将物料在流态下进行干燥的过程。
气流干燥的特点
1.干燥强度大； 2.干燥时间短，对热敏性物料仍可选较高的介质温度； 3.适用性广，可使用于各种粉粒状、碎块状物料； 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.对晶形磨损厉害； 6.热能利用率低。
2.干基含水量X：湿物料中的
湿物料中水分的质量
水分与绝干物料的质量比 X 湿物料中绝干物料的质量
3.二者关系
w X 1 X
X w 1 w
➢ 根据物料在一定干燥条件下，其水分能否用对流干燥方法去除分类
平衡水分：等于或小于平衡含水量，无法用相应空气
所干燥的那部分水分。 自由水分：湿物料中大于平衡含水量，有可能被该湿
干燥设备
❖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 ❖冷冻干燥及其其他干燥设备
前言
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（水分或其他溶剂）的 单元操作。物料经过干燥使湿分降低到规定的范围内， 物料不仅易于包装、运输，更重要的是生物产品在干燥 情况下更稳定，不易破坏，便于贮存。
酵母 酶制剂、酵母
酶制剂 酵母、单细胞蛋白 青霉素钾盐、土霉素等 抗肿瘤抗生素、乙肝疫苗
非绝热干燥设备
干燥过程根据系统进出口焓的变化通常 可分为非绝热干燥设备和绝热干燥设备。前 者向干燥设备补充的热量比热损失及物料带 走的热量之和还要大。
非绝热干燥设备
麦芽干燥塔
• 用于啤酒生产的麦芽干燥过程分为2个阶段。 • 前阶段麦芽水分大约从45％降至8％～10％，
喷雾干燥设备
喷雾干燥是利用不同的喷雾器，将悬浮液或黏滞 的液体喷成雾状，与热空气之间发生热量和质量传递 而进行干燥的过程。
1、喷雾干燥原理及特点 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。
干燥通常为完成产品生产过程中的最后工序，因此 往往与最终产品的质量有密切关系。干燥方法的选择对 于保证产品的质量至关重要。
➢按照热能供给湿物料的方式,干燥可分为以下四种
传导干燥：热能通过传热壁面以传导方式加热物料，干燥介 质与湿物料不接触。
对流干燥：干燥介质直接与湿物料接触，热能以对流方式传 递给物料，产生蒸汽被干燥介质带走。
操作完全受干燥介质性质而定。
（2）内部扩散控制：表面汽化速率内部扩散速率
•内部水分不能迅速到达表面，物料表面不能完全湿润， 蒸发面向物料内部移动。这种情况必须想法增加内部 扩散速率，或降低表面汽化速率。
如：木材常用湿空气干燥，否则表面干燥，内部潮湿，将 引起表面干燥收缩而发生绕曲。
➢影响干燥速度的因素
三层垂直式干燥炉
1、单层高效麦芽干燥塔
单层高效麦芽干燥塔多为 圆形，塔体的下部是空气 混合室，上部为干燥室， 混合室侧壁设有预热空气 进口，干燥室的下部烘床 一般为具有长形孔的网眼 钢板活动床，床层上设有 干麦芽排出口，烘床开孔 面积占总面积的20％～40 ％
操作时，绿麦芽经输送 机送入干燥塔的进料管， 使绿麦芽沿着塔圆周方 向流至床层上，开动刮 板机，麦芽可在烘床上 分布均匀，空气经预热 室加热到一定温度后， 由风机送入干燥塔下部 的空气混合室，再进入 麦芽床层。由麦芽床层 排出的废空气经废气余 热回收装置与新鲜的冷 空气换热后排至大气。 最后干麦芽由刮板机排 出塔外。
干燥塔的类型有水平烘床 和垂直烘床，水平式烘床 麦芽干燥塔过去在国内外 广泛采用，外观一般为矩 形，有一层、二层和三层。 由于两层和三层水平烘床 干燥塔的热潜力不足，不 允许强化烘焙过程及增大 烘床上的麦芽层厚度，且 结构复杂、造价高、生产 能力低，近年来国内外已 为单层高效麦芽干燥塔所 代替。
水平式两层干燥塔
微波干燥设备微波干燥设备微波干燥设备微波干燥设备微波干燥设备微波干燥设备矩形谐振腔输入波导反射板搅拌器平板形连续式微波干燥设备箱式微波炉小小结结干燥设备的选型原则干燥设备的选型原则麦芽干燥塔麦芽干燥塔真空干燥设备真空干燥设备气流干燥设备气流干燥设备喷雾干燥设备喷雾干燥设备流化床干燥设备流化床干燥设备冷冻干燥设备冷冻干燥设备微波干燥设备微波干燥设备绝热干燥设备包括哪些设备其主要特点和工作原理喷雾干燥设备主要有哪些简述气流和离心干燥设备的工作原理主要设备结生物工业中常见干燥设备有哪几种类型举例说明
带有物料的气流在上部以
切线方向进入干燥器，在干 燥器内呈螺旋状向下至底部 后再折向中央排气管排出。 气体在中央排气管中的流速 一般为20m/s左右,而在环管 中的流速约3m/s左右。
旋风式气流干燥管
加料器：有螺旋加料器和文丘里加料器等。
生产中常用螺旋加料器，这种加热器不泄漏且不易堵 塞。对黏性不大的物料可采用文丘里管加料器。
撒麦装置 空气加热器
单层高效麦芽干燥塔
余热回收器 传动装置
干燥室 刮板机
风机
空气混合室
2、单层水平式流化层麦芽干燥塔
单层水平式麦芽干燥塔 除固定床外，还有流化 床干燥塔，由于麦芽处 于流化状态，能强化干 燥过程，故干燥迅速， 生产能力大，缺点是能 耗大，空气压力不足时， 麦芽流化不完全，干燥 不均匀。
➢干燥的基本过程
1 干燥速度的控制机理
当湿物料（其含水量大于平衡含水量）与干燥介质（热空气）接 触，其表面水分汽化，形成表面与内部的湿度差，水分由内部向 表面扩散。在干燥的不同时期，其控制机理不同：
（1）表面汽化控制：表面汽化速率内部扩散速率 内部水分能迅速到达表面，物料表面足够湿润，其表面
温度可取tW，干燥速率受表面汽化速率控制，此类干燥
干燥管：常为圆形长管。可 采用管径交替缩小与扩大的 脉冲式气流干燥管。
长管气流干燥器
脉冲式干燥管
脉冲式气流干燥管特点：
当颗粒进入小管径的干燥 管段时，高速流过，使颗 粒加速运动。加速终了时, 颗粒又接着进入大管径的 干燥管内，由于气流速度 的降低，导致颗粒速度的 减慢，直至减速终了时； 干燥管径再次缩小，如此 重复交替地进行，使颗粒 不断地加速减速，从而强 化了传热传质速率。
旋风式气流干燥器
由于长管式气流干燥器的干燥管很高，对房屋建 筑、操作运行和设备检修等带来不便，因此在生产中 较多以旋风式气流干燥器代替长管式气流干燥器。
旋风式气流干燥器
具有一个圆筒形的筒身,筒 身处必要时附有蒸汽夹套。 干燥器一般用不锈钢板制成， 内壁要光滑，外部有良好的 保温层，常用石棉泥保温， 厚度约为50mm。
空气干燥除去的那部分水分。
➢ 根据物料中所含水分去除难易分类 结合水分：凡湿物料的含水量小于Xs的那部分水分称为结
合水分。此时, 其蒸汽压都小于同温度下纯水的 饱和蒸汽压。 非结合水分：含水量超过Xs的那部分水分称为非结合水
分。此时，湿物料中的水分的蒸汽压等于同温 度下纯水的饱和蒸汽压。
平衡水分一定是结合水分； 自由水分包括了全部非结合水分和一部分结合水分。
喷雾干燥设备
喷雾干燥特点
1.干燥速率快、时间短；一般为3～3Os，由于料液 雾化成20～60μm的雾滴，其表面积相应高达200～ 5O00m2／m3，物料水分极易汽化而干燥。