第十章干燥技术介绍
化工单元操作：干燥简介
干燥过程：传热和传质相 结合的操作（方向相反）
干燥的必要条件是：pw>p，即 湿物料的表面水汽分压大于热空气 中水汽分压
空气既是载热体又是载湿体
干燥简介
对流干燥流程
对流干燥流程如下图所示，空气由预热器加热至一定温度后进入干 燥器，与进入干燥器的湿物料相接触，空气将热量以对流传热的方式传 给湿物料，湿物料表面水分被加热汽化得到干燥产品，气流沿流动方向 温度降低，湿含量增加，废气自干燥器另一端排出。
干燥简介
常用的干燥方法 ➢ 辐射干燥：适于表面干燥。木材，纸张, 织物等片状物料。
热源：电（红外灯或电阻）、煤气（耐火材料或金属管)。 ➢ 介电干燥：微波干燥
用途：塑料、皮革、药物、烟草等。 ➢ 冷冻干燥：升华,适用于热敏性物质。
化燥模型
模型：以不饱和热空气为干燥 介质，水为湿分的对流干燥过程。
干燥技术 ---干燥简介
干燥简介
工业去湿的方法
➢ 机械去湿：如沉降、过滤、离心等(无相变化，能 耗少，费用低）。去湿不彻底（初步去湿）
➢ 吸附去湿：吸附剂 ➢ 热能去湿：又称干燥 (有相变化, 能耗高,去湿彻底,联用)
常用的干燥方法
➢ 传导干燥：利用热传导方法将热量通过干燥器的壁面传给湿物料。
➢ 对流干燥：热干燥介质（如热空气）与湿物料直接接触，并将 从物料中蒸发出的湿分带走。
干燥技术的原理及其应用
干燥技术的原理及其应用1. 引言干燥技术是一种将湿度高的物体或物质中的水分去除的技术。
它在许多领域都有广泛的应用，如食品加工、制药、化工等。
本文将介绍干燥技术的原理，并探讨其在不同领域的应用。
2. 干燥技术的原理干燥技术的原理基于两个关键概念：传热和传质。
传热是指通过传导、对流或辐射将热量从一个物体传递到另一个物体。
传质是指通过扩散或对流将物质从一个区域传递到另一个区域。
2.1 传热原理干燥技术中常用的传热方式包括传导、对流和辐射。
传导是指热量在固体内部通过分子之间的相互碰撞传递。
对流是指热量通过流体的对流传递，其中包括自然对流和强迫对流。
辐射是指热量通过电磁辐射传递，不需要介质进行传递。
2.2 传质原理传质是指水分从高浓度区域移动到低浓度区域的过程。
干燥技术中常用的传质方式包括扩散和对流。
扩散是指物质在不进行对流的情况下从高浓度区域移动到低浓度区域。
对流是指物质通过流体的对流传递，其中包括自然对流和强迫对流。
3. 干燥技术的应用3.1 食品加工干燥技术在食品加工中有着广泛的应用。
例如，蔬菜、水果等食材在加工前往往需要进行干燥以延长其保质期。
同时，干燥还可以改变食材的质地和口感，提高食品的口感和风味。
3.2 制药制药行业对干燥技术有着重要的需求。
许多药物在生产过程中需要进行干燥以去除其中的水分，以提高其稳定性和保存期限。
另外，干燥还可以改变药物的形态，以便于药物的制剂和包装。
3.3 化工在化工领域，干燥技术用于去除化学反应或合成过程中产生的溶剂或水分。
干燥可以帮助控制化学反应的速率和效果，提高产品的质量和纯度。
3.4 其他领域除了食品加工、制药和化工领域，干燥技术还在许多其他领域有着应用。
例如，干燥技术可以用于纸浆和纺织品的生产，以提高其质量和使用性能。
此外，干燥技术还可以用于电子和电器设备的生产过程中，以去除其中的水分，提高设备的稳定性和可靠性。
4. 结论干燥技术基于传热和传质的原理，通过不同的传热和传质方式去除物体或物质中的水分。
第十章 干制保藏
一般当干燥室内相对湿度达70% 以上时，要通风排湿。每次通风 时间以10-15min为宜。时间过短， 排湿不足，影响干燥速度和产品 质量；时间过长，则造成室内温 度下降过多，加大能耗。
• 为了使成品的干燥程度一致，尽可能避免 干湿不匀，需进行倒换烘盘。 • 在倒盘的同时应抖动烤盘，使物料在盘内 翻动，这样可促使物料受热均匀，干燥程 度一致。
第四节.干制品的处理与贮藏
• 一.干制品包装前的处理 • （一）筛选、分级 • 干燥后的干制品为提高产品的商品质量，在包装前应利用振动筛 等分级设备进行筛选、分级，剔除过湿、结块等不合标准的产品或其 他碎屑杂物。对大小合格的产品还需进一步在移动速度为3~7m/min的 传送带上进行人工挑选，剔除杂质，残缺、不良成品，并经磁铁吸除 金属杂质。 • （二）回软处理 又称均湿或水分平衡。目的是使各部分含水量均衡，呈适宜的柔软 状态，便于产品处理和包装运输。 方法：将干燥后的产品，剔除过湿、过大、过小、结块以及细 待冷却后立即堆集起来或放在密闭容器中，使水分平衡。 一般菜干1~3d，果干2~5d
园艺产品中的水分按其存在状态可分为三类：
（1）游离水：又称自由水和机械结合水
是以游离状态存在于果蔬组织中的水分。占总含水量60%~80%，可溶解 糖、酸等可溶性物质，易结冰，流动性大，因此干制时易蒸发排除
（2）胶体结合水：又称束缚水或物理化学结合水
是指通过氢键和果蔬组织中的化学物质相结合的水分。结合水仅占极小 部分，和游离水相比，结合水稳定、难以蒸发，一般在-40℃以上不能结冰， 这个性质具有重要实际意义。结合水不能作溶剂，也不能被微生物所利用。 干燥时，当游离水蒸发完之后，一部分结合水才会被排除。
•
革兰氏阴性杆菌、一部分细菌的孢子、某些酵母菌 大多数球菌、乳杆菌、杆菌科的营养体细胞、某些霉菌 大多数酵母菌 大多数霉菌、金黄色葡萄球菌 大多数耐盐细菌 耐干旱霉菌 耐高渗透压酵母 任何微生物不能生长
干燥技术
干燥技术干燥技术，是指用特定的方法将物体中的水分或其他液态物质蒸发或去除的过程。
它广泛应用于许多领域，包括食品加工、化工、制药、冶金、纺织、建材等行业。
本文将从干燥技术的原理、应用领域、常见方法等方面进行介绍。
干燥技术的原理主要包括传热、传质和物料转化三个基本过程。
传热是指通过传导、对流和辐射等方式将热能传递到物料中，使其获得足够的热量来蒸发水分。
传质是指水分从物料内部迁移至物料表面，进而蒸发出去。
物料转化是指在干燥过程中，物料的结构发生改变，从而提高水分的迁移速率。
干燥技术在食品加工行业中有着广泛的应用。
它可以有效地保持食品的新鲜度和口感，延长其保存期限。
常见的食品干燥方法包括自然晾晒、热风干燥、真空干燥等。
在热风干燥中，通过加热空气将水分蒸发出去；而在真空干燥中，通过降低环境压力来促使水分蒸发。
这些方法在不同的食品加工过程中起到了重要的作用，如蔬果、肉类、海产品等的干燥处理。
化工行业中，干燥技术被广泛应用于固体粉末的生产过程中。
它可以通过蒸发溶剂或其他液态成分，使形成固体颗粒。
常见的干燥方法包括喷雾干燥、冷冻干燥、托盘干燥等。
喷雾干燥是将物料与溶剂混合后，通过喷嘴雾化成细小颗粒，并在热风中迅速蒸发水分，形成固体颗粒。
冷冻干燥则是通过将物料冷冻后，将其中的水分通过升华的方式去除。
在制药行业中，干燥技术的应用也非常广泛。
药品制造过程中常常需要将溶剂去除，以得到纯净的药品成品。
常见的干燥方法包括真空干燥、冷冻干燥等。
真空干燥是通过在低压环境下，使溶剂迅速蒸发，从而干燥物料。
冷冻干燥则是通过将物料冷冻后，在低压下将水分升华为固体，从而去除水分。
冶金行业中的干燥技术主要应用于粉煤灰、矿石和冶金渣等物料的处理。
通过干燥，可以使这些物料更加易于贮存和运输。
常见的干燥方法包括流化床干燥、导热干燥等。
流化床干燥是将物料与空气混合，在流化床的作用下，水分被蒸发出去。
导热干燥则是通过加热物料，使其中的水分蒸发。
纺织和建材行业中的干燥技术主要用于煅烧、烘干和固化等环节。
《干燥技术》课件
智能化
随着人工智能和物联网技术的快速发展，干燥技术将逐步 实现智能化，通过自动化控制和远程监控，提高生产效率 和产品质量。
多功能化
为了满足不同行业和不同产品的需求，干燥技术将向多功 能化方向发展，通过集成多种干燥技术和设备，实现多种 物料的干燥处理。
干燥技术面临的挑战与解决方案
技术创新
环保法规
干燥技术面临的主要挑战之一是技术创新 ，需要不断研究和开发新的干燥技术和设 备，提高干燥效率和降低能耗。
近代干燥技术
采用热风、微波等手段进 行干燥，效率高、应用广 泛。
现代干燥技术
采用新型的干燥技术和设 备，如真空干燥、冷冻干 燥等，具有更高的效率和 更好的产品质量。
2
CATALOGUE
干燥技术的分类
按照工作原理分类
机械压缩干燥
通过机械压缩的方式，使物料中 的水分汽化并排出，常用于谷物
、蔬菜等物料的干燥。
干燥过程较长，能耗较高。
化学干燥的原理与特点
化学干燥原理：通过化学反应使物料中的水分与其他物 质结合，从而达到干燥物料的目的。 对某些物料具有特殊的干燥效果；
可能对物料产生化学变化；
化学干燥的特点 干燥过程简单，操作方便； 对环境的影响较小。
04
CATALOGUE
干燥技术的应用案例
农业产品干燥案例
制药干燥
用于药品生产过程中的干 燥，如中药材、药品辅料 等。
按照干燥设备分类
01
气流干燥
利用高速气流将物料分散并干燥 ，具有处理量大、干燥效率高等 特点。
喷雾干燥
02
03
厢式干燥
通过喷雾方式将物料分散成微小 液滴，然后在热空气中迅速干燥 ，常用于液体物料的干燥。
干燥技术
干燥技术是一种古老而通用的单元操作技术, 然而它又是很复杂的、人类对其了解还很浅的技术。
目前大多数干燥设备设计仍然依赖于小规模试验和实际操作经验。
换句话说, 干燥器设计尚属非标设计。
建国以来, 一些现代的干燥设备( 如喷雾干燥器、气流干燥器及流化床干燥器) 在工业生产中得到应用。
自70 年代以来, 随着科学技术的迅猛发展以及各技术领域的交叉、渗透, 干燥设备、干燥过程和干燥理论的研究有较大进展。
尤其是近10 多年来,有许多新型干燥器投放市场, 但其主要是在原有结构的基础上作了某些改进。
干燥技术随着有关产业的发展有较大进展。
干燥技术涉及不同类型产品的品质、形状、干燥前后的物态。
干燥设备的能耗在工业发达国家超过其能耗总量的10%, 因此, 降低干燥设备能耗是涉及面广的长远课题。
目前, 工业生产对干燥技术的需求剧增, 这就促进了干燥设备的发展, 尤其是机电一体化、制造加工标准化、提高调控水平等成了干燥设备研究发展的方向。
干燥设备的革新随着全球经济、技术竞争的日趋剧烈, 人们对有效利用能源、提高产品质量和加强环境保护等的意识逐步增强。
干燥设备随着干燥技术的变革而革新。
革新的内容包括: ( 1) 设计制造新的干燥设备或与干燥过程相配套的设备;( 2) 提高干燥产品的质量, 在干燥产品质量控制方面比现有设备要好;( 3) 避免或减少对环境的污染;( 4) 操作更安全、可靠;( 5) 总体上降低能耗, 降低设备制造成本。
2. 1机械脱水为了减少干燥器的热负荷, 在干燥前减少湿物料中的水分很重要, 通常采用真空或压过滤器、渗析器、离心机等进行机械脱水。
但对于胶体状物料, 例如, 来自各种加工过程的废液、食品加工的废物、煤矿或油砂的残渣, 因其中含有小颗粒( d< 5Lm) , 对其脱水处理相当困难。
近年来, 采用下列方法取得了很好的效果。
( 1) 电渗析脱水——直流电场应用于胶体悬浮液的脱水。
( 2) 间断式电渗析脱水。
生物医学中的干燥技术
生物医学中的干燥技术生物医学领域是一个充满挑战的领域，需要医生和研究人员不断探索和创新。
其中一个重要的方面是干燥技术，它是医学实验和药物生产中必不可少的一环。
本文将介绍干燥技术在生物医学领域中的应用和研究进展。
1. 干燥技术的基本原理干燥技术是一种将液态或溶液态物质转化为固态的过程。
这个过程中，水分被蒸发或冻结，剩余的物质被锁在固体矩阵或分散在空气中。
通过干燥技术，我们可以将生物制品和药物保存更长时间，并改善它们的稳定性和可持续性。
目前，广泛使用的干燥技术有喷雾干燥、冻干和真空干燥。
其中，冻干技术也称为减压冷冻干燥，是一种将样品在低温下冻结，然后在低温和低压下升华水分的过程。
2. 干燥技术在生物医学中的应用2.1 蛋白质和抗体蛋白质和抗体是生物医学领域中非常重要的制品。
然而，它们的稳定性和活性受到温度、湿度、氧气和光照等环境因素的影响。
通过冻干等干燥技术，可以将它们转化为稳定的干燥粉末，方便存储和运输。
此外，冻干粉末可以通过加水重新溶解，恢复它们的功能。
2.2 疫苗疫苗是预防疾病的重要工具。
常规疫苗制备涉及到多个工序，包括培养病毒或细菌，分离抗原，形成免疫原并灭活/减毒。
干燥技术可以确保疫苗的长度和稳定性，同时减少冷库的使用量。
由于干燥后的疫苗可以长期保持活性，其易于储存和运输，从而能够到达偏远地区。
2.3 细胞细胞和组织是诊断、治疗和研究的重要工具。
然而，冷冻通常会导致细胞的变形和死亡。
在一些情况下，冻干技术可以用于保持活性并减少细胞受损的几率。
3. 干燥技术的研究进展在生物医学领域中，研究人员一直在探索更好的干燥方法和技术。
以下是几个方面的研究进展：3.1 快速干燥技术喷雾干燥和冻干等目前通行的干燥技术需要几个小时或几天才能完成。
出于快速的需要，研究人员发现了新的干燥方法，例如微波干燥和纳米颗粒干燥。
这些技术可以在几分钟内实现干燥，这对于制备昂贵的药物和生物制品，以及节省时间和成本是非常有用的。
中药材加工之干燥技术
contents
目录
• 中药材干燥技术概述 • 中药材干燥技术原理 • 中药材干燥技术应用 • 中药材干燥技术质量控制 • 中药材干燥技术发展趋势与挑战
01
中药材干燥技术概述
干燥技术的定义与重要性
定义
干燥技术是指通过物理或化学方法，去除中药材中的水分， 以达到防霉、防虫、防变色、防泛油等目的，保证中药材质 量与安全。
烟熏干燥
利用烟熏的方法去除中药材表面的水 分，常用于某些需要特殊处理的中药 材。
烘箱干燥
烘箱干燥
将中药材放入烘箱中，利用热空气循 环进行干燥。此法适用于大量药材的 快速干燥，但需注意温度和时间控制， 以防药材变质。
微波干燥
利用微波的能量使中药材中的水分迅 速蒸发，从而达到干燥的目的。此法 具有干燥速度快、效率高的特点，但 成本较高。
重要性
中药材的干燥处理是中药材加工过程中的重要环节，直接关 系到中药材的品质、药效和安全性。干燥处理可以有效防止 中药材发霉、生虫，保持中药材的色泽和气味，提高中药材 的贮存期和使用价值。
干燥技术的历史与发展
历史
中药材的干燥技术有着悠久的历史，最早可追溯到古代的晒干、阴干和烘干等方法。随着科技的发展，人们不断 探索新的干燥技术和设备，如红外线干燥、微波干燥、真空干燥等，使得中药材的干燥处理更加高效、节能和环 保。
随着技术的进步，越来越多的自动化干燥设备被应用 于中药材加工过程中，能够实现快速、均匀的干燥， 提高生产效率。
智能化控制
通过引入智能化控制系统，实现对干燥过程的实时监测 与控制，确保干燥效果的稳定性和一致性，降低人为因 素对产品质量的影响。
新型干燥技术的研发与应用
真空冷冻干燥
干燥技术()资料
样品称为冰晶和分散的溶质。为了提高干燥速率，
应尽可能提高制品升华的表面积，以提高冻干的
速度。
• (2)升华干燥
又称一级干燥或一次干燥。
制品冻结温度通常为-50～-25℃。为了保持升
华表面与冷凝器之间的温差，冻干过程中必须
对制品提供足够的能量，但不能使制品的温度
• 4.箱式干燥器优缺点：
• 优点： • 构造简单，设备投资少，同一台设备可适 用于干燥多种物料； 温度可控，物料破损 少，粉尘少； • 缺点：
பைடு நூலகம்
• 装卸物料的劳动强度大，设备的利用率低， 耗热大；产品质量不易均匀，干燥时间长； 设备容积小，物料分散不均匀。
5.箱式干燥器的结构
7. 箱式干燥器操作规程
气流雾化
依靠压缩空气或蒸气通过喷嘴时产 生的高速将液体吸出并被雾化。在 制药工业中广泛使用，核苷酸、农 用细菌杀虫剂、蛋白酶等的干燥。 利用往复运动的高压泵将物料喷出 分散成液滴。制药企业用于中药浸 膏的干燥。 利用在水平方向作高速旋转的圆盘给 予溶液以离心力，使其高速甩出，形 成薄膜、细丝或液滴，同时又受到周 围空气的摩擦、阻碍与撕裂等作用形 成细雾。目前酶制剂的大型生产大多 采用此法，还用于酵母粉的干燥。
微波干燥器主要由电源、微波发生器、干 燥室、连接波导管及冷却系统等组成。其 中微波加热器是关键设备。
3. 红外干燥器的特点
（1）优点： 设备结构简单，成本低，操作方便灵活，温度可控， 干燥速率快，干燥时间短，自动化程度高，无环境污染， 无泄波危险，易于维修。 （2）缺点： 电耗较大，透入物料深度小，只限于薄层物料的干 燥。
3.设备基本构造
空气预热器 沸腾干燥室 旋风分离器 细粉捕集器 排风机
干燥技术
其主要优点是：
（1）干燥后的物料保冷冻干燥设备持原来的化学组成和物理
性质（如多孔结构、胶体性质等）；
（2）热量消耗比其他干燥方法少。缺点是费用较高，不能广 泛采用。用于干燥抗生素、蔬菜和水果等。 含水的生物样品，经过冷冻固定，在低温高真空的条件下使 样品中的水分由冰直接升华达到干燥的目的，在干燥的过程
二十、干燥技术
（二） 干燥
干燥是指通过汽化而使湿物料中水分或其他溶剂除去的
方法。
目的：提高原料和制剂的稳定性，利于保管和储藏；
有利于控制原料和制剂达到一定的数量和规格； 便于制剂的进一步加工处理。 水分存在的形式：
水在湿物料中有两种存在形式，非结合水和结合水。非结合水为存 在于物料表面或孔隙中的水分；结合水为存在于细胞壁内、毛细管中 以及物料内可溶性固体溶液中的水分.非结合水结合能力较弱，易通过 一般加热汽化除去，结合水结合能力较强较难从物料中除去。
冰(s)
水(l)
T
⑴三相点 相图中的 O点是水蒸气、水、冰三相平衡 共存的点，称为“三相点”，常称为水的“冰 点”。 ⑵连线 OA 线是冰与水蒸气两相平衡共存曲线， 又称为“升华曲线”；它表示固－气平衡时， 温度与蒸气压的对应关系。
p B 固相区 D 液相区 O 气相区 C
A
T
水的平衡相图(p－T图) OC 线是水蒸气与水两相平衡共存曲线，又称为“蒸发曲线”；它表示气－液 平衡时，温度与蒸气压的对应关系。 OB 线是冰与水两相平衡共存曲线，又称为“熔化曲线”；表示固－液平衡时， 温度与蒸气压的对应关系。 OC 线能向下延伸为虚线OD曲线，是过冷水与水蒸气平衡共存曲线；这种状态 是一种不稳定的状态，称为“亚稳状态”。
中不受表面张力的作用，样品不变形。
干燥技术
压力式喷雾干燥（机械喷雾干燥）
气流式喷雾干燥
离心喷雾干燥
11.12.2 接触加热干燥法
• 又称加热面传热干 燥法，即用某种加 热面与物料直接接 触，将热量传给物 料，使其中水分汽 化。 • 常用：箱式干燥、 真空干燥
11.12.3 冷冻升华干燥法
• 先将物料冷冻至冰点以下，使水结成冰，然后在 较高的真空条件下使冰直接升华为水蒸汽。 • 过程
冷冻阶段 升华阶段 剩余水分蒸发阶段
• 适用于：具有生物活性的生物大分子和酶制剂、 维生素及抗生素等热敏发酵产品。
卧式多室沸腾干燥器
喷动床干燥器
振动沸腾干燥器
脉动沸腾干燥器
喷雾沸腾造粒干燥器
（3）喷雾干燥
• 利用不同的喷雾器，将悬浮液和粘滞液体 喷成雾状，使其在干燥室中与热空气接触， 微粒中水分迅速蒸发，干燥后的粉末状固 体则沉降于干燥室底部，由卸料器排出。 • 适用于某些悬浮液和粘滞液体，需要干燥 而又不允许较高温度。 • 特点：干燥速率快、干燥时间短、产品质 量高
（2）沸腾干燥
• 利用热的空气流是孔板上的分粒状物料呈流化沸 腾状态，使水分迅速汽化达到干燥的目的。 • 时间长，适用于颗粒物料的干燥。 • 沸腾床可以强化相同的传质和传热过程，与固定 床相比，沸腾床的压力降较低、传热系数大、干 燥速度快、设备简单、易于自动化、产品质量好。
单层沸腾干燥器
多层沸腾干燥器
11.12干燥技术
※11.12.1 ※11.12.2 ※11.12.3 对流加热干燥法 接触加热干燥法 冷冻升华干燥法
干燥技术
• 干燥是将潮湿的固体、半固体或浓缩液中的水分 （或溶剂）蒸发除去的过程，是发酵产品提取和 精制过程的最后操作单元。 • 目的：出去发酵产品中的分，使发酵铲平能够 长期保存不变质，同时减少产品的产品和质量， 便于包装和运输。 • 实质：在不沸腾的状态下用加热汽化方法驱除湿 材料中所含液体（水分）。
干燥技术介绍
干燥曲线和干燥速率曲线
干燥曲线：物料湿含量 X 与干燥时间 的关系曲线。
预热段(Pre-heat period)：
初始湿含量 X1 和温度 1 变为 X
H 0.622 p P p
总压一定时，气体的湿度只与湿份蒸汽的分压有关。
相对湿度（Relative humidity）
湿度只表示湿气体中所含湿份的绝对数，不能反映气体偏离 饱和状态的程度（气体的吸湿潜力）。 相对湿度：一定的系统总压和温度下，气体中湿份蒸汽的分 压 p 与系统温度下湿份的饱和蒸汽压 ps 之比。
防止吸湿 纯化技术如水提醇沉法或醇提水沉法、高速离心
法、膜过滤法、大孔树脂吸附法、絮凝沉淀法 等方法均因可减少无效成分、降低出膏量，起 到防潮作用。 （2）选择适当辅料，减少吸湿量，防止产品吸湿
（3）改进干燥技术
肽类产品难以干燥，以及干燥后的粉料软化点低 和吸湿性强的特点，对此可以采用减压干燥、冷 冻干燥、喷雾干燥等方法,其中喷雾干燥干燥效率 较高。
1.4干燥速度——对流干燥为例
干燥曲线和干燥速率曲线 Drying curve and drying-rate curve
➢ 对一定干燥任务，干燥器尺寸取决于干燥时间和干燥速率。
➢ 由于干燥过程的复杂性，通常干燥速率不是根据理论进行 计算，而是通过实验测定的。
➢ 为了简化影响因素，干燥实验都是在恒定干燥条件下进行 的，即在一定的气－固接触方式下，固定气体的温度、湿 度和流过物料表面的速度进行实验。
和 tw。物料吸热升温以提高汽 化速率，但湿含量变化不大。
最新第十章干燥技术介绍PPT课件
（1）箱式干燥器
优点：对物料适应性强，可以用于各种物料的干燥，适用于 小规模多品种、干燥条件变动大的场合，结构简单。
缺点：物料得不到分散，气固两相接触不好，干燥时间长； 热效率较低，产品质量不易均匀；但能耗大热效低， 现已逐渐被淘汰。
对流干燥
（2）喷雾干燥器
（2）喷雾干燥器
采用雾化器，将料液分散成细小雾滴，在喷雾干燥器 内直接进行干燥，并采用旋风分离器对干燥后的物料 进行回收；
恒速干燥阶段
湿物料表面为非结合水所湿润，物料表面温度是该空气状 态下的湿球温度；
传热推动力（温度差）、传质推动力（饱和蒸汽压差）是 一个定值；干燥速率也是一个定值；
该阶段的干燥速率决定于物料表面水分汽化的速率、决定 于水蒸气通过干燥表面扩散到气相主体的速率。因此，又 称为表面汽化控制阶段。
干燥速率几乎等于纯水的汽化速度，和物料湿含量、物料 类别无关；
缺点：干燥器直径较大，雾化器加工难度大，制造价格高。
雾化器（Sprayer）
压力式雾化器
应用最为广泛。用泵将料液加压至 30-200atm 并通入喷嘴，喷嘴 内有螺旋室，液体在其中高速旋转并从出口小孔处呈雾状喷出。
优点：结构简单，造价低，动力消耗低。 缺点：操作弹性小，产品粒径不均匀，
喷嘴容易因腐蚀或磨损而影响喷 雾质量。
平衡水分和自由水分
平衡水分：低于平衡湿含量 X* 的水分。是不可除水分。 自由水分：高于平衡湿含量 X* 的水分。是可除水分。
干燥过程：当湿物料与不饱 和气体接触时，X 向 X* 接近， 干燥过程的极限为 X*。物料 的 X* 与湿气体的状态有关， 气体的温度和湿度不同，物 料的 X* 不同。欲使物料减湿 至绝干，必须与绝干气体接 触。
干燥技术
干燥速度
湿空气和物料中水分的性质
湿空气的性质 地球上的大气是空气和水汽的混合物， 地球上的大气是空气和水汽的混合物，因 此称为湿空气。湿空气作为载湿体， 此称为湿空气。湿空气作为载湿体，初始 水汽含量决定了其载湿的能力。 水汽含量决定了其载湿的能力。
湿空气中的水汽含量称为湿度(humidity)， 湿空气中的水汽含量称为湿度(humidity)， 其定义为湿空气中水汽的质量与湿空气中 干空气的质量之比，即 干空气的质量之比，
18 p s Hs = 29( pt − p s )
当空气湿度达到饱和湿度值时， 当空气湿度达到饱和湿度值时，不再有载湿 能力。 能力。
湿空气和物料中水分的性质
天气预报中常用“湿度”一词， 天气预报中常用“湿度”一词，这里指的是水汽分压与总 压之比，称为相对湿度( humidity)， 压之比，称为相对湿度(relative humidity)，用百分数 的形式表示： 的形式表示：
湿空气和物料中水分的性质
湿空气和物料中水分的性质
物料中的水分 水分以各种不同的形式存在于固体物料 例如， 中。例如，以吸附的形式存在于物料粗 糙表面的吸附水分、 糙表面的吸附水分、多孔性物料孔隙中 所含的毛细管水分、 所含的毛细管水分、以及渗于物料细胞 内的溶胀水分等。 内的溶胀水分等。
1. 表面吸附水分
2. 干燥操作必须在洁净的环境中进行，防止干燥过程中 干燥操作必须在洁净的环境中进行，
以及干燥前后的微生物污染，因此， 以及干燥前后的微生物污染，因此，选用的干燥设备 必须满足无菌操作的要求。 必须满足无菌操作的要求。
干燥速度
生物产物中的湿分多为水分，少数为有机溶剂 生物产物中的湿分多为水分， 的情况； 的情况； 干燥操作通过向湿物料提供热能促使水分蒸发， 干燥操作通过向湿物料提供热能促使水分蒸发， 蒸发的水气由气流带走或真空泵抽出， 蒸发的水气由气流带走或真空泵抽出，从而达 到物料减湿进而干燥的目的。 到物料减湿进而干燥的目的。以有机溶剂为湿 分的物料干燥应注意控制操作温度在有机溶剂 的燃点以下； 的燃点以下；
干燥原理及对干燥设备的技术要求
一、喷雾干燥原理
图13－22 喷 雾干燥示意图
一、喷雾干燥原理
2.喷雾干燥的特点 (1)优点： a)干燥过程非常迅速。雾滴直径10~200μm，瞬间可蒸发 95~98%的水分，时间仅需5~40s左右。 b)干燥过程中液滴的温度低，产品质量较好。50℃~60℃ 。 c)产品具有良好的溶解性、流动性和分散性。 d)生产过程简化，操作控制方便。 e)制品纯度高。 f)适宜于连续化大规模生产。 (2)缺点：a)设备比较复杂，一次性投资较大。b) 废气夹带的 微粉，需要一套高效的分离装置，结构复杂、费用较贵。c)因 设备庞大，且卫生条件要求高，设备清理工作量大。d)设备的 热效率不高，热消耗大，热效率约30%~40%，动力消耗大。
2017年10月29日10时34分
DWT封闭式循环式干燥机
第三节 喷雾干燥设备
一、喷雾干燥原理
喷雾干燥利用雾化器将溶液、乳浊液、悬浮液或膏状料液 分裂成细小雾状液滴，在其下落过程中，与热气体(空气、氮 气或过热水蒸气)接触进行传热传质，瞬间将大部分水分除去 而成为粉末状或颗粒状的产品。用于奶粉、蛋粉、果汁粉、 速溶咖啡、速溶茶及制备微胶囊制品等产品。 1.喷雾干燥过程 如图12-22所示。在干燥室顶部引入热风，同时料液被送到 室顶部，然后经过雾化器雾化成细小的雾滴，由于雾滴群具 有极大的表面积，与热空气接触后，短时间内物料水分被蒸 发成为干制品，从干燥室底部卸料装置排出。热风吸收水蒸 气后温 度降低，湿度增大，作为废气由排风机从干燥室下侧 抽出，废气中夹带的微粉用分离装置回收。
切成碎块的马铃薯及肉丁等食品的干燥。 (8)真空干燥器 用于液体、浆体、粉体和散粒食品的干燥。
2017年10月29日10时34分
浓缩干燥技术—干燥技术
二、干燥的方法 ➢烘箱 ：
（一）常压干燥
❖又叫干燥箱，为实验室常用设备，由干燥室和加热装 置组成。干燥室内有多层支架，供放置待干燥物之 用。加热装置一般用电阻 丝或电热板，温度可调并 能自动控制。烘箱内大多 带有鼓风机，供加速空气 流动，排出湿空气之用。
❖是指使被干燥液体冷冻成 固体，在低温低压下利用 水分生华性能，使冰直接 变成气体而除去，从而达 到干燥目的的一种干燥方 法。
干燥技术
二、干燥的方法 ➢冷冻干燥的过程
（四）冷冻干燥
❖冷冻干燥的过程包含三个步骤： “预冻”，为接下来的升华过程准备样品； “初级干燥”，在此过程中，冰升华而不融化； “次级干燥”，在此过程中，固体物质的残留水分被除去，从而留
（一）常压干燥
➢常压干燥定义：
❖是指在一个大气压条件下，利用热干燥空气或干燥气流进行干燥的方法。
➢常压干燥的原理 ❖是通过控制气流的温度、湿度和流速来达到干燥目的。
干燥技术
二、干燥的方法
（一）常压干燥
➢常压干燥的优缺点：
❖优点：设备、操作简单，温度可调。 ❖缺点：干燥温度高，干燥速度慢，对多数的热敏生化制品不适用。
➢减压干燥的适用性 ❖适于热敏性和在空气中易氧化的物料的干燥。
干燥技术
二、干燥的方法 ➢减压干燥的设备 ：
（二）减压干燥
真空干燥器
真空干燥箱
干燥技术
二、干燥的方法 ➢喷雾干燥定义 ：
（三）喷雾干燥
❖是指用雾化器将液态物料分散成雾滴， 并利用热空气来干燥雾滴而获得干品的一 种方。
干燥技术
二、干燥的方法
干燥技术
干燥技术
一
干燥的定义
二
干燥的方法
1
常压干燥
干燥原理及对干燥设备的技术要求PPT课件
二、喷雾干燥设备的主要构成
喷雾干燥设备主要包括原料液供给系统、空气加热系统、 干燥系统、气固分离系统及控制系统。干燥系统是喷雾干燥设 备的关键，包括雾化器、干燥室等，雾化器使料液分裂成雾滴， 干燥室是料液与空气进行传热传质的重要场所。
1.雾化器
雾化器是喷雾干燥的关键部件，雾滴平均直径一般为 Φ20~60μm。喷雾干燥中使用的雾化器分为压力式、离心式和 气流式。
16.08.2020
三、食品工业常用的干燥器及其应用
(1)喷雾干燥器 用于奶粉、奶油粉、乳清粉、蛋粉、果汁 粉、速溶咖啡、速溶茶、蛋白粉等物料的干燥。
(2)流化床干燥器 用于食盐、谷物、玉米胚芽、糖粉、奶粉 等物料的干燥。
(3)箱式和带式干燥器 用于各类食品、糖、味精等物料的 干燥。
(4)微波干燥器 用于薄片食品(如饼干、肉干、快速面)、饮 料、巧克力、蜂乳晶等的加热干燥及包装食品的加热杀菌。
(8)真空干燥器 用于液体、浆体、粉体和散粒食品的干燥。
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第二节 带式干燥机
带式干燥机是一种将物料置于输送带上，在随带运动通过隧 道过程中与热风接触而干燥的设备。它一般由若干个独立的单 元段组成，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尾气排出系统，干燥介质的温度、湿度 和循环量等操作参数可以独立控制，使物料干燥过程达到最优 化。
（1）压力式雾化器
压力式雾化器俗称压力喷嘴，液体在高压作用下通过喷嘴时， 因喷嘴结构形成旋转运动，最后经喷嘴孔高速喷出而被雾化。
16.08.2020
二、喷雾干燥设备的主要构成
当喷嘴孔为细直孔时，随着压力增加，液体流出状态的演变 过程如图13-25。由高压泵供来的高压(2~20MPa) 液体，经喷 嘴作用后，部分势能转化为动能使液体呈现强烈的旋转运动。 离开喷嘴后形成旋转的空心圆锥形薄膜（图13－26），厚度大 约至0.5~40cm，又称空心锥喷雾。随着液膜伸长变薄，最后分 裂为小雾滴。
干燥的原理和方法
干燥干燥是有机化学实验室中最常用到的重要操作之一，其目的在于除去化合物中存在的少量水分或其他溶剂。
液体中的水分会与液体形成共沸物，在蒸馏时就有过多的“前馏分”，造成物料的严重损失；固体中的水分会造成熔点降低，而得不到正确的测定结果。
试剂中的水分会严重干扰反应，如在制备格氏试剂或酰氯的反应中若不能保证反应体系的充分干燥就得不到预期产物；而反应产物如不能充分干燥，则在分析测试中就得不到正确的结果，甚至可能得出完全错误的结论。
所有这些情况中都需要用到干燥。
干燥的方法因被干燥物料的物理性质、化学性质及要求干燥的程度不同而不同，如果处置不当就不能得到预期的效果。
1.液体的干燥实验室中干燥液体有机化合物的方法可分为物理方法和化学方法两类。
(1)物理干燥法①分馏法：可溶于水但不形成共沸物的有机液体可用分馏法干燥，如实验4那样。
②共沸蒸(分)馏法：许多有机液体可与水形成二元最低共沸物(见书末附录3)，可用共沸蒸馏法除去其中的水分，其原理见第74～77页。
当共沸物的沸点与其有机组分的沸点相差不大时，可采用分馏法除去含水的共沸物，以获得干燥的有机液体。
但若液体的含水量大于共沸物中的含水量，则直接的蒸(分)馏只能得到共沸物而不能得到干燥的有机液体。
在这种情况下常需加入另一种液体来改变共沸物的组成，以使水较多较快地蒸出，而被干燥液体尽可能少被蒸出。
例如，工业上制备无水乙醇时，是在95%乙醇中加入适量苯作共沸蒸馏。
首先蒸出的是沸点为64.85℃的三元共沸物，含苯、水、乙醇的比例为74∶7.5∶18.5。
在水完全蒸出后，接着蒸出的是沸点为68.25℃的二元共沸物，其中苯与乙醇之比为67.6∶32.4。
当苯也被蒸完后，温度上升到78.85℃，蒸出的是无水乙醇。
③ 用分子筛干燥：分子筛是一类人工制作的多孔性固体，因取材及处理方法不同而有若干类别和型号，应用最广的是沸石分子筛，它是一种铝硅酸盐的结晶，由其自身的结构，形成大量与外界相通的均一的微孔。
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p 100% ps
值越低，气体偏离饱和的程度越远，吸湿潜力越大； =100% 时，p=ps，气体被湿份蒸汽所饱和，不能再吸湿。
G c dX dW N Ad A d
如果物料的形状规则，干燥面积容 易求出，使用干燥速度较为方便。
式中：N —— 干燥器的干燥速度，kg/(m2· s)； A —— 物料表面积，即干燥面积，m2。 干燥速率U：干燥器单位时间内汽化的湿分量 (kg湿分/s)。 微分形式为，
dW dX U Gc d d
干燥曲线和干燥速率曲线 干燥曲线：物料湿含量 X 与干燥时间 的关系曲线。 预热段(Pre-heat period)： 初始湿含量 X1 和温度 1 变为 X 和 tw 。物料吸热升温以提高汽 化速率，但湿含量变化不大。
湿含量X A B
预热段
C Xc
恒速段
降速段
D
X*
物料表面温度
恒速干燥段(Constant-rate period)： 物料温度恒定在 tw，X~ 变化呈 直线关系，气体传给物料的热量 全部用于湿份汽化。
1.3干燥的分类
1、按操作压力分：常压干燥和真空干燥 2、按操作方式分：连续式干燥和间歇式干燥 3、按给湿物料提供热能的方式分： 传导干燥：将热能以传导的方式通过金属壁面传给湿物料。 特点：热能利用率高。 对流干燥：将热能以对流的方式传给与其直接接触的湿物料。 特点：热能利用率比传导干燥低。 辐射干燥（光波）：热能以电磁波的形式由辐射器发射，射 至湿物料表面被其吸收再转变为热能。 介电加热干燥（微波）：将需要干燥的物料臵于高频电场的 交变作用使物料加热而达到干燥。
一、湿空气的状态参数
干球温度 t ：湿气体的真实温度，简称温度（℃ 或 K）。将温度计直接插在湿气体中即可测量。
系统总压 P ：即湿气体的总压。干燥过程中系统 总压基本上恒定不变。 干燥操作通常在常压下进行，热敏性物料的干燥 一般在减压下操作。
湿份的表示方法 湿份分压（Moisture partial pressure） 湿气体中湿份蒸汽的压力，用 p 表示（kpa ）； 当气体为湿份蒸汽所饱和时，湿份分压达到最大值，即系统 温度下湿份的饱和蒸汽压。
干燥速率 U 或 N C
I
B A
C’
II
D D
设物料的初始湿含量为 X1，产品 湿含量为 X2： 当 X1＞Xc 和 X2＜Xc 时，干燥有 两个阶段； 当 X1＜Xc 或 X2＞Xc 时，干燥都 只有一个阶段，即恒速干燥段。
物料温度
tw
C
B A
X*
Xc
湿含量 X
第二节 湿空气和物料中水分的性质
第十章 干燥技术
内容简介
干燥速度
湿空气和物料中水分的性质
干燥过程
干燥设备及其应用
第一节 干燥速度
1.1干燥的意义
延长贮藏
用于某些样品加工过程以改善加工品质 -----便于后加工。 便于商品流通
1.2 干燥的策略
宏观的产品干燥涉及到很多方面： （1）在提取分离纯化的过程中提高临界相对湿度， 防止吸湿 纯化技术如水提醇沉法或醇提水沉法、高速离心 法、膜过滤法、大孔树脂吸附法、絮凝沉淀法 等方法均因可减少无效成分、降低出膏量，起 到防潮作用。 （2）选择适当辅料，减少吸湿量，防止产品吸湿
（3）改进干燥技术 肽类产品难以干燥，以及干燥后的粉料软化点低 和吸湿性强的特点，对此可以采用减压干燥、冷 冻干燥、喷雾干燥等方法,其中喷雾干燥干燥效率 较高。 （4）采用防潮包装减慢吸湿速度，防止产品吸湿 （5）在贮存过程中减慢吸湿速度，防止制剂吸湿 目前，医药保健品中主要有3种典型干燥剂产品： 硅胶干燥剂、黏土干燥剂和分子筛干燥剂。
1.4干燥速度——对流干燥为例
干燥曲线和干燥速率曲线 Drying curve and drying-rate curve 对一定干燥任务，干燥器尺寸取决于干燥时间和干燥速率。 由于干燥过程的复杂性，通常干燥速率不是根据理论进行 计算，而是通过实验测定的。 为了简化影响因素，干燥实验都是在恒定干燥条件下进行 的，即在一定的气－固接触方式下，固定气体的温度、湿 度和流过物料表面的速度进行实验。 为保证恒定干燥条件，采用大量空气干燥少量物料，以使 气体的温度、湿度和流速在干燥器中恒定不变。实验为间 歇操作，物料的温度和湿含量随时间连续变化。
绝对湿度(湿度) H（Humidity）
湿气体中湿份蒸汽的质量与绝干气体的质量之比。若湿份蒸 汽和绝干气体的摩尔数 (nw, ng) 和摩尔质量 (Mw , Mg)
nw M w M w p H ng M g Mg P p
kg湿份蒸汽/kg绝干气体
对于空气-水系统： Mw=18.02kg/kmol，Mg=28.96 kg/kmol
D
t
tw A
B C 干燥时间
降速干燥段 (Falling-rate period)： 物料开始升温，X 变化减慢，气体传给物料的热量仅部分用 于湿份汽化，其余用于物料升温，当 X = X* ， = tW。
干燥速度和干燥速率的定义 干燥速度 (干燥通量) N：干燥器单位时间内在物料单位表面 积上汽化的湿分量（kg湿分/(m2· s)）。微分形式为
如果物料形状是不规则的，干燥面积不 易求出，则可使用干燥速率进行计算。
式中：U —— 干燥器的干燥速率，kg/s； W —— 汽化水份量，kg； Gc —— 绝干物料的质量，kg；
干燥曲线和干燥速率曲线 干燥速率曲线：干燥速率 U 或干燥速度 N 与湿含量 X 的关 系曲线。干燥过程的特征在干燥速率曲线上更为直观。 由于物料预热段很短，通常将其 并入恒速干燥段； 以临界湿含量 Xc 为界，可将干燥 过程只分为恒速干燥和降速干燥 两个阶段。
p H 0.622 P p 总压一定时，气体的湿度只与湿份midity） 湿度只表示湿气体中所含湿份的绝对数，不能反映气体偏离 饱和状态的程度（气体的吸湿潜力）。 相对湿度：一定的系统总压和温度下，气体中湿份蒸汽的分 压 p 与系统温度下湿份的饱和蒸汽压 ps 之比。