第04章生物产品干燥设备讲解
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化, 干燥时，被处理的常是含有水分的固态物料(或糊状物 料)，水分是在低于沸点沸腾状态下汽化。
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三、生物产品干燥的特点
生物产品的干燥机理与化工产品干燥基本相同，但 生物产品的特殊性，因此干燥条件与化工产品有别。
生物产品一般为热敏物质。干燥过程温度高、受热 时间长，都将影响产品的稳定性或受不同程度的破坏。 因此生物产品干燥必须是快速高效，加热温度不宜过 高，产品与干燥介质的接触时间不能太长，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。
沸腾干燥的缺点：a.干燥颗粒直径要求30um-6mm：过小易产 生局部沟流，过大对气流产生较大阻力，动能消耗大；b.处理物 料的含水量：粉末2-5%，颗粒状10-15%；c.干燥物料不能结块， 粘性大的物料不适宜。
目前沸腾干燥设备主要应用的有：单层圆筒形沸腾干燥器、单 层卧式多室流化床干燥器和沸腾造粒干燥器。
（二气）流气干流燥干是燥利用设高备速及热流气程流将物料在流态输送过程进行干燥 1干的包固.长燥过围体管程，间设式。使进备干湿行气及燥物传流操料热作在和中流传，动质湿过，物程达料中到在最干热大燥气限目流度的中地。悬与适浮空用，气于颗接：粒触味被，精热气、空体柠气与檬 流酸程、四：环图素类抗生素等的干燥。该干燥特点：
生物工程设备
主讲：潘康成
四川农业大学动物医学院生物工程系 潘康成 制作
2008年4月28日
目录
第一章 培养基的制备设备 第二章 空气除菌设备 第三章 生物反应设备 第四章 生物产品干燥设备 第五章 固-液分离设备 第六章 萃取设备 第七章 层析和离子交换设备 第八章 蒸发和结晶设备 第九章 生物制药生产GMP规范要点
其缺点：1.干燥室的体积很大；2.能耗大，干燥介质 用量多，热量利用不经济；3.产品出现粘壁现象。
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1、气流式喷雾器
2、利离用心高速式气喷流雾对器料液产生摩 擦雾压3即后为3液 压 的 旋 当 出圆 速 同 撕 离 转 结0、0气撕状缩气喷内时转经 强 旋 旋心甩 裂 盘盘 时 构又利m液流裂。空体出部，室高从转转/盘出等的给受如称用s压喷作采气与，混。因使压切室的的， 作 圆予周图机在雾用 用 ， 料 喷 合式其其泵 线 或 液直形 用 周料 围 ：械水器而 压 气 液 出 式喷压获以 方 经 体径成 形 速液 空式平常把 力 流 在 雾 喷强得向 过 从2一液 成 度以 气喷方雾-用液 流 喷 滴 雾02急一进斜喷般膜 细 一离的雾向.器01M内滴速嘴均器5速定入槽嘴为、雾般心摩器作-P1部拉一内匀结下动喷进口细而为力擦1。高.a50的混成般部。构M0降能嘴入喷丝干，、9料速-03P合细为混下。-，，或燥使阻旋01a04式丝合图2的液过其碍转m00m0m滴程高、的-/，，。s。
a.干燥强度大：气体流速大（10-20m/s)，固体与气体产生剧烈 相对运动，气固之间接触面积大，传热和传质效果好。
2b物.旋.干料风燥可时式采间气用短相流：对干在较燥干高设燥的管备介内及质停温流留度程的。：时图间仅1-5s。对一些热敏性
旋c.适风用式性气广流：干干燥燥设物备料无粒长径的约干0燥.1管-10，m结m，构含紧湿凑可，大不至需3高0-大40厂%房。。 物再d自.料折设动从向备化干中结，燥央构但器排简风上气单管部管，较以排占高切出地，线。小对进，厂入生房，产建在能筑干力有燥大一器，定内能要螺连求旋续。向操下作到，底可部实后现 物身e求.缺料重的点在力物：风。料风管，速的同较作时高用黏，力度对：大物a的.气料物流有料推一也力定不；的适b磨合.旋损。转，热的不能离适利心合用力对率；晶低c形.仅物有为料要自 30%左右。
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二、喷雾干燥设备
（一）喷雾干燥的原理及特点
（二喷）雾喷干雾燥干是燥利设用备不同的喷雾器将悬浮液或高度分散 的溶液喷成雾状，与热空气之间发生热量和质量传递而 喷进雾行干干燥燥的的关过键程是。料要液求雾将化料，液它分关散系成到极喷细雾的干雾燥滴的，技使术雾 经滴济与指热标空、气产产品生质剧量烈。的理热想质的交喷换雾，器在要几求秒：到喷几雾十粒秒子内均迅 匀速，排结出构物简料单水、分产而量获大得、干能燥耗。小适。用于：酵母、核苷酸、 喷抗雾生器素主等要生有物：产压品力的式干喷燥雾。器、气流式喷雾器、离心式 喷雾其器优。点后：两a.干种燥设速备度应快用、较时多间。短：一般3-30S完成；b. 干燥温度较低：一般50-60℃，特别适宜热敏性物料的 干燥；c.产品具有良好的分散性和溶解性，成品纯度高。
速度增加，使料液形成空 心锥形旋转液膜，液膜伸 长成细丝，最后断裂成雾 滴。结构如图：
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三、沸腾干燥设备
沸腾干燥也称流化床干燥。是利用流态化技术，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而干燥的过程。
沸腾干燥的优点：a.传热传质速率大：颗粒在气流中自由翻动， 颗粒周围的滞流层几乎消除；b.干燥温度均匀，易于控制：颗粒 在干燥器中的停留时间可以控制，可使物料最终含水量降到很低 水平，且不易出现过热现象；c.干燥与冷却可以连续进行，干燥 与分级可同时完成，有利于连续化、自动化，设备简单，生产能 力高，耗能小。因此沸腾干燥在工业上广泛采用。
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第四章 生物产品干燥设备
第一节 固体物料干燥机理 第二节 干燥设备
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第一节 固体物料干燥机理
一、物料中水分的性质 二、干燥机理 三、生物产品干燥的特点
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一、物料中水分的性质
物料中所含水分的性质与物料内部结构有关，且
取决于水分与物料的结合方式。根据物料中水分除去 的难易程度，将其分为以下三种：
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3.沸腾造粒干燥器
沸腾腾造造粒粒干干燥燥是器将造有粒逆操流作沸与腾干造燥操粒作干相燥结器合和的强干燥制过循程环。沸结 腾构如干图燥。器。操结作构时如先图在沸。腾床内铺一定量的颗粒作底料，热空气
通过筛板进入沸 腾床，当物料呈 沸腾状时，料液 由雾化器喷入， 均匀地涂布在固 体颗粒表面进行 干燥。颗粒直径 逐渐增大，达到 一定粒度和干燥 后，从卸料器排 出。大颗粒在下 而小的颗粒在上 继续增大。
表面水分：存在物料的表面（自由水分）。 游离水分：存在于产品外及多孔物料的毛细管中，
它与物料的结合弱，游离水能够通过毛细管作用达到 物料表面（毛细管水分）。
结合水分：与物料结合，缔结力强。主要有渗透水 分、结构水分等（膜包围水分）。
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二、干燥机理
在干燥前，常采用沉淀、过滤、离心分离、压榨等 机械方法先尽量使物料脱水。
根据生物产品的特点，生物产品的干燥常采用：喷 雾干燥、气流干燥、沸腾干燥、冷冻干燥等干燥方法。 但各企业根据自身的情况进行选择安装和操作。
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第二节 干燥设备
一、气流干燥设备 二、喷雾干燥设备 三、沸腾干燥设备 四、真空干燥设备 五设备
（一）气流干燥原理及特点
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1.单层圆筒形沸腾干燥器
空气由鼓风机送送入加热器，加热后进入沸腾干燥器
的下部，通过多孔板使被干燥的物料在干燥器内沸腾状 态下翻动，通过沸腾床的空气由器顶进入旋风分离器、 布袋滤器净化和捕集细粉末，最后排出空气。湿料以连 续或间歇进入干燥器。
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2.单层卧式多室流化床干燥器
也称箱式流化床干燥。干燥器内具有长方形的横截 面，底部为多孔金属网板（筛），网板上方有4-7块竖立 的挡板把沸腾床分隔成若干室，挡板可上下移动以调节 与网板间的距离，每一小室下方有热空气进口支管，各 支管热空气流量根据不同要求用阀门控制。
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四、真空干燥设备
真空干燥是利用真空状态下物料中的水分由液态变 成气态而除去。凡是不能经受高温，在空气中易氧化、 易燃、易爆等危险性物料或干燥过程中产生有毒有害 气体、需回收溶剂等物质可采用真空干燥。
干燥过程机理是在不沸腾的状态下用加热汽化方法 驱除湿物料中所含液体(水分)的过程。干燥介质--空气 既为热载体，也为湿载体。
干燥有两个过程同时进行：一是热量由气体传递给
湿物料，使物料温度升高，二是物料内部的水分向表 面扩散，并在表面汽化被气流带走。
干燥与蒸发的异相点: 相同点：都以汽化为手段。 不同点:蒸发时是液态物料中的水分在沸腾下汽
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三、生物产品干燥的特点
生物产品的干燥机理与化工产品干燥基本相同，但 生物产品的特殊性，因此干燥条件与化工产品有别。
生物产品一般为热敏物质。干燥过程温度高、受热 时间长，都将影响产品的稳定性或受不同程度的破坏。 因此生物产品干燥必须是快速高效，加热温度不宜过 高，产品与干燥介质的接触时间不能太长，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。
沸腾干燥的缺点：a.干燥颗粒直径要求30um-6mm：过小易产 生局部沟流，过大对气流产生较大阻力，动能消耗大；b.处理物 料的含水量：粉末2-5%，颗粒状10-15%；c.干燥物料不能结块， 粘性大的物料不适宜。
目前沸腾干燥设备主要应用的有：单层圆筒形沸腾干燥器、单 层卧式多室流化床干燥器和沸腾造粒干燥器。
（二气）流气干流燥干是燥利用设高备速及热流气程流将物料在流态输送过程进行干燥 1干的包固.长燥过围体管程，间设式。使进备干湿行气及燥物传流操料热作在和中流传，动质湿过，物程达料中到在最干热大燥气限目流度的中地。悬与适浮空用，气于颗接：粒触味被，精热气、空体柠气与檬 流酸程、四：环图素类抗生素等的干燥。该干燥特点：
生物工程设备
主讲：潘康成
四川农业大学动物医学院生物工程系 潘康成 制作
2008年4月28日
目录
第一章 培养基的制备设备 第二章 空气除菌设备 第三章 生物反应设备 第四章 生物产品干燥设备 第五章 固-液分离设备 第六章 萃取设备 第七章 层析和离子交换设备 第八章 蒸发和结晶设备 第九章 生物制药生产GMP规范要点
其缺点：1.干燥室的体积很大；2.能耗大，干燥介质 用量多，热量利用不经济；3.产品出现粘壁现象。
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1、气流式喷雾器
2、利离用心高速式气喷流雾对器料液产生摩 擦雾压3即后为3液 压 的 旋 当 出圆 速 同 撕 离 转 结0、0气撕状缩气喷内时转经 强 旋 旋心甩 裂 盘盘 时 构又利m液流裂。空体出部，室高从转转/盘出等的给受如称用s压喷作采气与，混。因使压切室的的， 作 圆予周图机在雾用 用 ， 料 喷 合式其其泵 线 或 液直形 用 周料 围 ：械水器而 压 气 液 出 式喷压获以 方 经 体径成 形 速液 空式平常把 力 流 在 雾 喷强得向 过 从2一液 成 度以 气喷方雾-用液 流 喷 滴 雾02急一进斜喷般膜 细 一离的雾向.器01M内滴速嘴均器5速定入槽嘴为、雾般心摩器作-P1部拉一内匀结下动喷进口细而为力擦1。高.a50的混成般部。构M0降能嘴入喷丝干，、9料速-03P合细为混下。-，，或燥使阻旋01a04式丝合图2的液过其碍转m00m0m滴程高、的-/，，。s。
a.干燥强度大：气体流速大（10-20m/s)，固体与气体产生剧烈 相对运动，气固之间接触面积大，传热和传质效果好。
2b物.旋.干料风燥可时式采间气用短相流：对干在较燥干高设燥的管备介内及质停温流留度程的。：时图间仅1-5s。对一些热敏性
旋c.适风用式性气广流：干干燥燥设物备料无粒长径的约干0燥.1管-10，m结m，构含紧湿凑可，大不至需3高0-大40厂%房。。 物再d自.料折设动从向备化干中结，燥央构但器排简风上气单管部管，较以排占高切出地，线。小对进，厂入生房，产建在能筑干力有燥大一器，定内能要螺连求旋续。向操下作到，底可部实后现 物身e求.缺料重的点在力物：风。料风管，速的同较作时高用黏，力度对：大物a的.气料物流有料推一也力定不；的适b磨合.旋损。转，热的不能离适利心合用力对率；晶低c形.仅物有为料要自 30%左右。
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二、喷雾干燥设备
（一）喷雾干燥的原理及特点
（二喷）雾喷干雾燥干是燥利设用备不同的喷雾器将悬浮液或高度分散 的溶液喷成雾状，与热空气之间发生热量和质量传递而 喷进雾行干干燥燥的的关过键程是。料要液求雾将化料，液它分关散系成到极喷细雾的干雾燥滴的，技使术雾 经滴济与指热标空、气产产品生质剧量烈。的理热想质的交喷换雾，器在要几求秒：到喷几雾十粒秒子内均迅 匀速，排结出构物简料单水、分产而量获大得、干能燥耗。小适。用于：酵母、核苷酸、 喷抗雾生器素主等要生有物：产压品力的式干喷燥雾。器、气流式喷雾器、离心式 喷雾其器优。点后：两a.干种燥设速备度应快用、较时多间。短：一般3-30S完成；b. 干燥温度较低：一般50-60℃，特别适宜热敏性物料的 干燥；c.产品具有良好的分散性和溶解性，成品纯度高。
速度增加，使料液形成空 心锥形旋转液膜，液膜伸 长成细丝，最后断裂成雾 滴。结构如图：
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三、沸腾干燥设备
沸腾干燥也称流化床干燥。是利用流态化技术，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而干燥的过程。
沸腾干燥的优点：a.传热传质速率大：颗粒在气流中自由翻动， 颗粒周围的滞流层几乎消除；b.干燥温度均匀，易于控制：颗粒 在干燥器中的停留时间可以控制，可使物料最终含水量降到很低 水平，且不易出现过热现象；c.干燥与冷却可以连续进行，干燥 与分级可同时完成，有利于连续化、自动化，设备简单，生产能 力高，耗能小。因此沸腾干燥在工业上广泛采用。
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第四章 生物产品干燥设备
第一节 固体物料干燥机理 第二节 干燥设备
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第一节 固体物料干燥机理
一、物料中水分的性质 二、干燥机理 三、生物产品干燥的特点
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一、物料中水分的性质
物料中所含水分的性质与物料内部结构有关，且
取决于水分与物料的结合方式。根据物料中水分除去 的难易程度，将其分为以下三种：
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3.沸腾造粒干燥器
沸腾腾造造粒粒干干燥燥是器将造有粒逆操流作沸与腾干造燥操粒作干相燥结器合和的强干燥制过循程环。沸结 腾构如干图燥。器。操结作构时如先图在沸。腾床内铺一定量的颗粒作底料，热空气
通过筛板进入沸 腾床，当物料呈 沸腾状时，料液 由雾化器喷入， 均匀地涂布在固 体颗粒表面进行 干燥。颗粒直径 逐渐增大，达到 一定粒度和干燥 后，从卸料器排 出。大颗粒在下 而小的颗粒在上 继续增大。
表面水分：存在物料的表面（自由水分）。 游离水分：存在于产品外及多孔物料的毛细管中，
它与物料的结合弱，游离水能够通过毛细管作用达到 物料表面（毛细管水分）。
结合水分：与物料结合，缔结力强。主要有渗透水 分、结构水分等（膜包围水分）。
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二、干燥机理
在干燥前，常采用沉淀、过滤、离心分离、压榨等 机械方法先尽量使物料脱水。
根据生物产品的特点，生物产品的干燥常采用：喷 雾干燥、气流干燥、沸腾干燥、冷冻干燥等干燥方法。 但各企业根据自身的情况进行选择安装和操作。
潘康成制作
第二节 干燥设备
一、气流干燥设备 二、喷雾干燥设备 三、沸腾干燥设备 四、真空干燥设备 五设备
（一）气流干燥原理及特点
潘康成制作
1.单层圆筒形沸腾干燥器
空气由鼓风机送送入加热器，加热后进入沸腾干燥器
的下部，通过多孔板使被干燥的物料在干燥器内沸腾状 态下翻动，通过沸腾床的空气由器顶进入旋风分离器、 布袋滤器净化和捕集细粉末，最后排出空气。湿料以连 续或间歇进入干燥器。
潘康成制作
2.单层卧式多室流化床干燥器
也称箱式流化床干燥。干燥器内具有长方形的横截 面，底部为多孔金属网板（筛），网板上方有4-7块竖立 的挡板把沸腾床分隔成若干室，挡板可上下移动以调节 与网板间的距离，每一小室下方有热空气进口支管，各 支管热空气流量根据不同要求用阀门控制。
潘康成制作
四、真空干燥设备
真空干燥是利用真空状态下物料中的水分由液态变 成气态而除去。凡是不能经受高温，在空气中易氧化、 易燃、易爆等危险性物料或干燥过程中产生有毒有害 气体、需回收溶剂等物质可采用真空干燥。
干燥过程机理是在不沸腾的状态下用加热汽化方法 驱除湿物料中所含液体(水分)的过程。干燥介质--空气 既为热载体，也为湿载体。
干燥有两个过程同时进行：一是热量由气体传递给
湿物料，使物料温度升高，二是物料内部的水分向表 面扩散，并在表面汽化被气流带走。
干燥与蒸发的异相点: 相同点：都以汽化为手段。 不同点:蒸发时是液态物料中的水分在沸腾下汽