第十章 干燥过程与设备

7
6
5
废气
9 10
34
图 13-20 卧式多室沸腾干燥器
空气加热器 2-料斗 3-风道 4-风口 5-成品出口 6-视镜 7-干燥室 8-旋风分离器 9-细粉回收器 10-离心通风机
（三）沸腾造粒干燥设备的原理、流程和设备构造
沸腾造粒干燥操作是由压缩空气通过喷嘴，把液体雾化同时喷入 沸腾床进行干燥。
3
4
2
1
图13-29 蒸汽压缩制冷流程图 1-膨胀阀 2-蒸发器 3-压缩机 4-冷凝器
（3）水汽去除部分
2
（4）加热部分 --- 干燥室
4 3
7
5 6
1
11
12 9 8
10
图13-28 LGJ-A型冷冻干燥机流程图 1-干燥室 2-冷凝器 3,4-冷凝器用冷冻机 5,6-前级泵 7-后级泵
8-加热器 9-风扇 10-预冻用冷冻机 11-油循环泵 12-油箱
叶片旋风式，其作用是使空气形成旋流与雾滴接触，提 高干燥效果。
设备的下部有螺旋排风管，是在回风管的下部外侧焊 上螺旋形的导风板，使气流沿螺旋导风板旋转向下，增 大了气流阻力，使密度较大的产品向下沉降，密度较小 的粉末状产品随废气沿回风管导入袋滤器，螺旋排风管 的作用是使气固两相分离。
气流喷雾器有两种型式，内部混合式为外部混合式。
只要干燥塔直径大于喷矩时，绝大部分液滴就不会碰壁
（2）喷雾机、喷盘的类型及构造
喷枪式喷盘
Ⅰ
圆帽式喷盘
锥型喷盘
沿圆周24孔均布 Ⅰ部详图
图 13-15 喷咀的型式
（3）热风盘
热风进塔后分配不均匀是造成塔内局部贴壁的主要原。
大部分的热风是从热风盘通过风向调节板进入塔内。为了
使热风在热风盘进入塔内的速度相等，热风盘一般为蜗壳
3 4
图13-23 箱式真空干燥器 1-冷凝水出口 2-外壳 3-盖 4-空心加热板
5-真空接口 6-蒸汽进口
图13-24 搅拌真空干燥器 1-蒸汽加热夹套 2-搅拌器 3-排气口 4-盖
(二)真空冷冻干燥
1、真空冷冻干燥的原理及特点
原理：被干燥物先降温冻结成固体，然后在真空的条件下，适当
加热使水蒸汽直接升华出来，而物质本身留在冻结时的冰架中。其
2
成品 2-喷泉式
废气
三、沸腾干燥与沸腾造粒干燥
(一)沸腾干燥原理、特点和型式
沸腾干燥是利用流态化技术使水分迅速汽化干燥。故又称流化 床干燥。
沸腾造粒干燥可看作是喷雾干燥与沸腾干燥的结合。 沸腾干燥的特点是传热传质速率高。 沸腾干燥器有单层和多层两种。单层的沸腾干燥器又分单室、 多室和有干燥室冷却室的两段沸腾干燥器，另外还有沸腾造粒干 燥器。
（1）低温，适于热敏性物质；（2）挥发性成分损失很小； （3）微生物的生长和酶的作用无法进行； （4）体积几乎不变，保持了原来的结构，不会发生浓缩现象。 （5）疏松多孔，呈海绵状 ，复水性好。 （6）适于易氧化的物质； （7）产品能长期保存。
2、真空冷冻干燥过程设备
过程分为两个阶段：升华和汽化。 冷冻干燥系统主要由四部分组成： （1）冷冻部分 （2）真空部分
按气流与雾滴的运动方向不同，分为三种型式：
（1）并流干燥
（2）逆流干燥
（3）混合流干燥
热风
物料
废气
. 成品
废气和成品
热风
物料
热风
3
2.
物料 热风 图13-17 并流干燥
向下旋转 2-向下并流 3-向上并流
成品
废气
废气
物料
热风
废气
物料
热风
热风
热风
成品 图 13-18 逆流干燥
成品 1-旋风式
物料
图 13-19 混合流干燥
1、操作易出现的三种现象： （1）自我成粒。 （2）涂布成粒；
7 5 1
（3）黏结成粒。 2、影响产品颗粒大小的因素： （1）停留时间的影响 （2）摩擦的影响 （3）干燥过程温度的影响
4
4
2
4
6
3
2 5
9
图13-22 沸腾造粒干燥塔构造 测压器 2-料液喷入口 3-人孔 4-窥镜
5-测温口 6-出料口 7-灯孔 8-加料口 9-热空气入口
热风
2
物料 空气
3 4
废气
5
图 13-10 气流式喷雾干燥塔 温度计 2-扩散盘 3-示镜 4-人孔
5-成品收集器
盘顶 旋风方向
图 13-11 空气分配盘
5
6
4 3
2
1
图 13-12 气流喷舞干燥喷咀 空气管 2-压紧螺帽 3-喷咀座 4-压紧螺帽
5-喷咀 6-进液管 7-喷咀口
（二）离心喷雾干燥设备
3、返料
沸腾造粒干燥操作是在沸腾床中一边雾化，一边加入晶核，加入
晶核的颗粒大小与产品粒度成正比。加入晶核，在操作上称返料。
返料比也影响产品的粒度，返料比小时，则产品颗粒大，因此可
用调节返料量来控制床层的粒度大小。
沸腾造粒干燥设备存在问题：
（1）因返料比太大，设备生产能力较低。
（2）需要的空气量大。 （3）需增加辅助设备。
1、离心喷雾干燥流程
（1）间歇卸料的离心喷雾干燥流程
小罐加温至50℃再进塔；液体通过六个喷嘴甩成雾状，
与从顶部进风口以旋转方式进入至喷雾盘四周的热空气进
行充分接触 ，造成强
液料
烈的传热和水分蒸发，
空气温度随之降低，微 蒸汽
粒在气流和自身重力作
空
用下旋转而下，当达到 气
1
3
5
废气
6 7 10
6
8
出口时已干燥完毕，间
切线方向进入 ；喷头处有螺旋 线 ；空气涡流形成低压区 ；吸 引液体在内部或外部混合微粒化 空气分配盘进入。
热空气
8 7 6 5
2
料 空 气
4
废气
3
成 品
图 13-9 气流喷雾干燥流程 1.6-过滤器 2-空气分配盘 3-袋滤器 4-回风管
5-电加热器 7-瓷环 8-棉兰
2、气流喷雾干燥塔的构造 圆柱圆锥形； 顶部装有空气分配盘，分配盘的型式有旋风扩散式、
(二)单层卧式多室的沸腾干燥设备构造和操作
适用于颗粒状物料的干燥。
单室干燥原理：干燥箱内平放有一块多孔金属网板，下方有热空
气通道，不断送入热空气，在一定流速下使板上的物料处于沸腾状
态而干燥。
多室干燥原理和单室相似。不同的室由多个隔板分开。
操作注意事项： 1、防止沟流现象。 2、防止层析现象
物
料
2
8
形。热风分配盘应与喷雾机配合安装， 1
一定要使热风进口与喷盘位置尽量靠近，
2 3
4
热风分配盘应使热风均匀分配进入喷雾
5
室，因此要求进入塔内的速度相等，尽
量避免与减少涡流形成，否则容易发生
物料焦化现象。
图 13-16 热风盘构造
热风盘 2-保温层 3-风向调节板 4-塔顶壁 5-喷雾机座
3、喷雾装置的型式
5
返料
6
2
压缩空气
3
蒸汽
7 8
9
10
4
空气
图13-21 葡萄糖浓缩液沸腾造粒干燥流程 1-抽风机 2-旋风分离器 3-收集器 4-分级筛 5-灯孔 6-干燥器 7-喷嘴
8-空气加热器 9-离心通风机 10-过滤器 11-保温槽
（四）沸腾干燥的计算
1、临界流化速度 2、操作流化速度 3、流化床几何尺寸 4、物料在干燥器内停留时间
（2）变径管式
b
c
d
适用于较难干燥的物料，以及成品图含13-6水干燥率管形状要求较
低（<0.5%）的场合。
变径管是将颗粒等速运动段的直径扩大，使物料与气
流的相对速度加大，有利于颗粒表面气膜更新。加速传
热，并使物料在干燥管内的停留时间增大。
（三）气流干燥的特点和适用范围 1、可获得高度干燥的成品 2、适用于热敏性物料的干燥 3、热效率高 4、热损失少 5、设备简单，操作容易，投资少。 6、操作稳定，便于自动化。 7、干燥过程伴随着颗粒的空气输送，整个过程都是
连续的，便于与前后工序衔接。 8、可以有很大的装置规模。
（四）气流干燥的计算
浮3
2
10
354 2 103
5 4 3 2
102
54 3 2
10
5 4 3 2
1
0.4 0.3 0.2
1
2 3 4 5 6 7 8 9 10 2 3 4 5
1.物料的悬浮速度； 2.空气与物料的给
热系数； 3.微粒总表面积； 4.干燥时间； 5.干燥管长度与直径。
2
1
3
c
6
9
8
2
1
3
b
9
8
6
2
2 1
d
6
9
8
2
2
1
3
9
7
8
10
6 2
1
3
e
f
图 13-4 气流干燥器型式
预热器 2-加料器 3-混合器 4-分散机 5-粉碎机 6-干燥管 7-分级器 8-旋风分离器 9-袋滤器 10-空气净化器 11-空气过滤 12、13-风机
2、按干燥管形状分类
（1）直管式
适用于比较容易干燥的物料。
一、气流干燥
特点：空气和物料并流，对流传热，干燥物料。
（一）气流干燥流程与设备
附属设备有：空气过滤器、风机、
加料斗、卸料器、分离器等。
7
物 料
压缩空气
脉冲干燥管
物 料 压缩空气
热空气 图13-2 脉冲干燥管
6
8 9
3 4
12
5
图13-1 气流干燥流程 1-空气过滤器 2-预热器 3-干燥管 4-加料斗 5-螺旋加料器
21-用于气力输送的风机 22-空气过滤 23-仪表嵌板 24-用于冷却喷雾器的风机
2、离心喷雾干燥设备的构造 （1）喷雾室
喷雾室的直径与离心喷盘的转速快慢有关；液滴直径与 转速成反比，液滴射程与液滴直径成正比，喷盘转速越小 喷雾室直径就越大。
在喷矩为半径的圆周内，90～95%液滴微粒下落，即不 再具有水平速度，这个距离叫喷矩。
第十章 干燥过程与设备
1、气流干燥 2、喷雾干燥 3、沸腾干燥与沸腾造粒干燥 4、真空干燥与真空冷冻干燥
干燥是将湿物料的湿分（水分或其他溶剂）除去的加工 过程，往往是整个生物加工过程中在包装之前的最后一道 工序。 按照热能传递给湿物料的方式可分为： 1．直接干燥：表面、气流、喷雾、振动及沸腾造粒干燥。 2．间接干燥：真空、冷冻、辐射干燥等。 3．介电加热干燥：高频干燥和微波干燥。
6-旋风分离器 7-风机 8-锁气管 9-产品出口
（二）气流干燥器的类型 1、按加料方式分类 （1）直接加料型 （2）带分散机型 （3）带粉碎机型
进料 热风
排料 图13-5 粉碎机结构示意图
闸板式
(b)星型回转式
(c)平板旋转式
图 13-3 加料器型式
（d）螺旋输送式
（e）闸阀式
6
9
8
1
3
6
9
8
2.下列是沿海潮湿地区一家味精厂空气处理的简易流程 图，判断该流程是否合理，试简述原理。如不合理，试 提出修改意见，并画出合理的流程方框图。
粗过滤器 空压机 丝网分离器 分过滤器 总过滤器 发酵罐
操作区域在水的三相点以下。
3
2
1
9
4 5
6
7
8
图13-25 滚筒真空干燥器 1-滚筒 2－汽液分离器 3－排气口 4－甩料滚子 5－液膜控制器
6－进料口 7－挡板 8－螺旋出料器 9－刮刀
冻结物料
水蒸气
冷 却系 统 预冻结装置
加 热系 统 真空干燥器
冷却 系统
泵
冷凝器
图13-27 冷却干燥的过程
冷冻干燥的优点
ZLG系列振动流化床干燥机
ZG系列多层振动流化床干燥 机
PSZ旋转闪蒸干燥机
GFG系列高效沸腾干燥机
XF沸腾干燥机
PGF系列高效沸腾干燥机
四、真空干燥和真空冷冻干燥
（一）真空干燥
真空干燥器的类型及结构： （1）箱式真空干燥器 （2）搅拌真空干燥器 （3）滚筒真空干燥器
4 3
2
5 6
12
14
19
15
12
20
22
图 13-14 典型的喷雾干燥流程（丹麦）
供料罐 2-供料泵 3-供料管路 4-喷雾器 5-水罐 6-三通活门 7-空气过滤 8-鼓 风机 9-空气加热器 10-空气导管 11-干燥室 12-震动供料器 13气力输送系统 14出气导管 15-旋风分离器 16排风机 17-风帽 18-旋风分离器 19-贮罐 20-旋转阀
9
歇通过双闸门的卸料阀， 定期卸料。
图 13-13 离心式喷雾干燥流程
空气过滤器 2-离心通风机 3-空气加热器 4-保温炉 5-干燥塔 6-温度计 7-粉尘回收器 8-旋风分离器 9-料斗 10-离心通风机
（2）连续卸料的离心喷雾干燥流程
7Βιβλιοθήκη Baidu
89
5
1
6
2
3 10 4
23
24 11
16 21
18 15
102 2 3 4 5
Nu 8
103
图 13-7 Re与Ki准数的关系 5
2
0
50
100
Re浮
图 13-8 Nu准数与Re的关系
二、喷雾干燥
特点：不同的喷雾器 、喷成雾状、较大表面积的分散微 粒同热空气发生强烈的热交换 、在几秒至几十秒内获 得干燥。
（一）气流喷雾干燥设备 1、气流喷雾干燥流程、特点
3
5
7
4 2
1
6
8
9
图13-30 双级压缩制冷系统 1-低压汽缸 2-中间冷凝器 3-分离器 4-高压汽缸 5-冷凝器
6,8-膨胀阀 7-高压蒸发器 9-低压蒸发器
图13-31 隧道式冷冻干燥器
SZG系列双锥回转真空干燥 机
ZPG系列真空耙式干燥机
无泄漏双锥真空干燥机
1．某空调系统采用新风与室内循环风混合进行处理， 然后送至室内。已知大气压为101325N/m2，回风量 GA＝2000kg/h，状态为tA＝20℃、φA＝60％，新风 量GB＝500kg/h，状态为tB＝35℃、φB＝80％，求混 合空气状态。