第三章 第三节 干燥设备

1、第三节第三节 干燥设备干燥设备一一.概述概述 药物制剂过程中，对洗涤后的原生药材、水分含量过高的饮片以及制粒后的半成品等都需要将其所含水分除去，以便于进一步加工，贮藏和使用。在生产上把利用热能对湿物料中的水分汽化，再经流动着的惰性气体带走以除去固体物料中水分的过程称做干燥干燥。 （一）空气的相对湿度（一）空气的相对湿度1.基本概念基本概念P/P0100% 式中：相对湿度P空气中水汽的分压，KPa;P0空气饱和水汽分压，KPa。当时，则P=P0，表示空气中水汽分压达到饱和，不能再继续吸纳水分了；值愈小，则水汽分压相对饱和分压愈小，表示该空气能继续吸纳更多的水分。不同压强和温度下空气吸纳水分能力不

2、同，因此P0随空气和温度的变化而异。2.相对湿度的测量相对湿度的测量药剂生产中湿空气的温度常用干湿球温度计来测量的。工作原理工作原理： （二）物料中所含水分的性质（二）物料中所含水分的性质 物料和水分的结合方式有化学结合、物化结合与机械结合化学结合、物化结合与机械结合三种： 物料与水分结合方式不同，用干燥去除的难易程度不同，由此可将物料中的水分划分为结合水分与非结合水分二种：1. 非结合水分非结合水分：以机械结合方式存留于物料之中的水分，它包括有物料表面的润湿水分与粗大毛细管内及孔隙中的水分，通过干燥容易去除掉。2 .结合水分结合水分：以物化结合方式存留于物料之中的水分，它包括细小毛细管吸附的

3、水分和渗透到细胞组织内的水分，它们与物料结合的较紧，故通过干燥不易去除。（三）固体物料的干燥机理（三）固体物料的干燥机理 水分在物料内部扩散和在表面汽化是同时进行的，但在干燥过程的不同时间内，物料的温、湿度变化不尽相同，通常我们将其分成预热、恒速干燥和降速干燥三个阶段。 1. 预热阶段预热阶段 热空气将热量传入物料，少部分用于汽化物料表面的水分，大部分热量用于加热物料使其温度等于热空气的湿球温度。 2. 恒速干燥阶段恒速干燥阶段 通入热空气后物料温度不再升高，此时意味进入恒速干燥阶段。此时热空气释放的显热全部供给水分汽化所需潜热，物料不再吸收热量 。湿物料中的水分约90%是此时被除去的，该阶段

4、主要去掉的是 物料中非结合水。 3. 降速干燥阶段降速干燥阶段 当进行干燥中物料的温度又从Tw 继续升高，这意味着热空气释放的显热除供物料表面水分汽化外 ,尚有部分富余热量使物料温度提高，此时除去的主要是结合水。 影响干燥的因素影响干燥的因素一是物料性质，二是干燥介质，三是干燥器。1. 物料的性质 2 .物料的初始湿度与最终湿度的要求， 3 .物料的温度 4 .干燥介质的温度 5 .干燥介质的湿度和流速 6 .干燥介质流向 7 .干燥器的结构 （四）干燥速率四）干燥速率定义定义：单位时间内在单位干燥面积上被干燥物料所能汽化的水分质量。（五）干燥的热效率和干燥效率五）干燥的热效率和干燥效率热效率

5、热效率：=干燥器内汽化水分耗热/向干燥系统加入热量=Q3/Q1*100%干燥效率干燥效率：=干燥器内用于汽化水分耗量/空气在干燥器放出热量 =Q3/Q2*100% 干燥器是热能消耗很大的设备，热效率不太高一般在30%70%，因此需考虑干燥设备的节能问题，节能问题，一般是从以下几方面采取措施采取措施：1.湿物料的予处理 通过离心分离、膜分离等非加热性操作来降低湿物料的湿度，因为一般机械方法脱水的能耗是8.412.6kj/kg水，而干燥的能耗约在2500kj/kg水。2.采用较低废气出口温度和较高湿度的操作条件。3.将废气部分循环4.将废气排空之前进入预热器，作为热载体先加热冷空气。5.注意设备及

6、管道保温以减少热能损失。二、常用干燥设二、常用干燥设备备(一一)简述简述 1. 对干燥器结构性能的一般要求2 . 干燥设备的分类 干燥设备可根据不同的关注方面采用以下几种分类方法。 按操作压力可分为常压和减压干燥。 按操作方式可分为连续式和间歇式。 按干燥介质性质可分为空气和烟道气干燥。 按传热方式可分为传导、辐射和对流干燥。（二（二 ）厢式干燥器）厢式干燥器1.结构结构2.工作原理：工作原理：工作时将湿物料放入若干托盘内，置于厢内各层隔板上，做为干燥介质的空气通过厢顶 上的鼓风进入箱内经过加热器加热后进入托盘间的空隙，干燥室用隔板隔成若干层，空气在隔板的导引下，经历加热、干燥、加热、干燥 ，

7、若干次干燥后， 携带物料汽化的水汽，由下方经右侧 通道做为废气排出。为节省热能和空气，在排空之前由气流调节器控制将部分废气返回鼓风机进口与新鲜空气汇合再次被用来做干燥介质。 3.特点特点 结构简单，操作方便，对各种不同性质的物料如粉粒状、浆状、膏状和块状等的适应能力较强。4.缺点缺点 劳动强度大、劳动环境（温度与粉尘）差，尽管在厢体周围及热管道进行保温，但热效率仍不高，设备占地面积大，物料干燥不均匀等。5.适用适用 干燥厢是一种性能较差结构较简单的设备，但由于它适用于中药工业的间歇性、小批量、多品种、一些药品较贵重药品的干燥。 隧道式干燥器隧道式干燥器 (一一)沸腾干燥器沸腾干燥器1.沸腾干燥

8、器的工作原理沸腾干燥器的工作原理 沸腾干燥器的理论基础是流态化技术，容器中的固体颗粒受到从托板下方吹上气体的作用，由于容器下部颗粒堆积密度较大，气体通道截面积较小，气体压力较大，固体颗粒受气流作用而悬浮起来。当颗粒浮至上方，气体通道面积加大，压力降低，颗粒又降至托板上，但再一次又被气流托起。如此固体颗粒上上下下翻动，致容器内固体颗粒层体积增大，并能沿着压力差方向移动，性能颇似流体，故称之流态化。流态化。 例：单层圆筒沸腾干燥器例：单层圆筒沸腾干燥器 2.多室沸腾干燥器多室沸腾干燥器 1.结构结构 在中药生产中，使用较为普遍的是卧式多室沸腾干燥器，其结构如图3-33所示，可分为沸腾室，粗粉尘收集

9、，细粉尘收集，热源，动力沸腾室，粗粉尘收集，细粉尘收集，热源，动力几部分。各部分结构：各部分结构：（1）干燥室）干燥室是沸腾干燥器的主体。它是一长方体的箱子，分上下两部分。下部是沸腾室，上部是缓冲层。沸腾室沸腾室的两边设有若干观察窗和清洗门，底部是多孔的托板，上铺一层绢制筛网，孔板下方设有若干进风道并按有阀们。孔板上方在长度方向上装有若干挡板，将沸腾室分成若干小室，在档板下沿与多孔托板之间留有几十毫米的空隙，物料进入第一室后通过这些间隙依次进入各室。在最后一室放入卸料管，将干燥后的成品取出。干燥室干燥室的上方是一缓冲层，此处横截面积较大，悬浮起来的固体颗粒因此处气流压力减小而沉降下来，过于细小

10、的粉尘将被排出干燥室的气流带至收集器。粉尘收集粉尘收集靠二级分离来实验。即一级即粗粉收集是由一个或一级旋风分离器来实验的。二级分离是用袋滤器，即将气流通入一个或若干布袋，气流由排风机造成的负压穿过布袋纤维缝隙排空，固体粉尘则被布纤维截留下来。热源是用高效换热装置来加热空气，使空气湿度升至80100，作为干燥介质，托板下方通入干燥室干燥湿物料。动力部分动力部分一是将空气吹入换热装置进入干燥室，另一个是在尾部由排气机入口连接袋滤器出口造成负压使废气变干排出。2.工作原理工作原理 多室沸腾干燥多用于连续式操作，工作时先将一些湿物料放在托板上，将沸腾层两侧的观察窗和清洗门关好，开排风机将系统内冷气抽空

11、，再开热风鼓风机及相应各室阀门，逐渐加大风量使湿物料在托板上下翻腾，快速进行热量与质量的传递，稍开启一点出料口，检验湿度是否合格，待完全合格后，按与进料速度对应的速度出料，操作既形成正常运行状态。3.多室沸腾干燥器特点多室沸腾干燥器特点颗粒与气流在高度湍流状态下进行传热传质，故传热传质速度很高。如体积传热系数一般可达20007000w/m3k；沸腾床使物料充分混合和分散，故其产品质量均一；生产能力大，速率高，处理物料量大，特别适合干燥大批量生产的湿物料；结构简单，造价较低，维修方便；因其停留时间一般在几分到几十分钟，对热敏性物料要慎用，对易结块的物料因它们不易处流态化状态故不适宜用此法干燥。（

12、四）喷雾干燥器（四）喷雾干燥器1喷雾干燥的工作原理喷雾干燥的工作原理喷雾干燥是将液体物料在传热介质中雾化成细小液滴，使得气液两相传热传质面积得以扩大，液体物料中的水分在几秒中能迅速汽化并为干燥介质所带走，雾滴被干燥成粉状干料。中药制剂中的一些溶解度较高的冲剂可利用喷雾干燥技术来生产。喷雾干燥能在数秒钟内完成，但其干燥过程实际上是可分三个阶段三个阶段进行的。（1）料液雾化： （2）雾滴与热空气接触：（3）雾滴的干燥：1喷雾干燥的工艺流程喷雾干燥的工艺流程（1）一级喷雾干燥系统）一级喷雾干燥系统除尘方法：除尘方法： 喷雾干燥系统种类：喷雾干燥系统种类：开放式喷雾干燥系统 封闭式喷雾干燥系统（2）二

13、级喷雾干燥系统）二级喷雾干燥系统一级喷雾干燥系统流化床干燥3雾化器雾化器雾化器又称喷嘴，按工作原理上可分为气流式，压力式和离心式三类。实验型喷雾干燥器4.喷雾干燥的特点喷雾干燥的特点 高速离心式喷雾干燥机高速离心式喷雾干燥机 （五）其它干燥器（五）其它干燥器1气流干燥器气流干燥器 特点特点：因颗粒在气流中高度分散，传热传质表面很大，传热传质速度很高，干燥时间极短，一般仅为数秒；气固两相并流操作，热气流进口处湿物料表面温度接近室气温球温度，故空气湿度可取400600，而物料温度仅为6070；结构简单；生产能力大；占地面积小等。缺点是气流阻力大，动力消耗大，操作费用高。2滚筒式干燥器滚筒式干燥器3冷冻干