干燥设备培训课件(共77页).ppt

1、 生物工业中，但凡固体产品都需要枯燥过程。枯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。物料经过枯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枯燥情况下更稳定，不易破坏，便于贮存。 枯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。枯燥方法的选择对于保证产品的质量至关重要。前 言 按照热能供给湿物料的方式按照热能供给湿物料的方式, ,枯燥可分为以下四种枯燥可分为以下四种传导枯燥：热能通过传热壁面以传导方式加热物料，传导枯燥：热能通过传热壁面以传导方式加热物料，枯燥介枯燥介 质与湿物料不接触。质与湿物料不接触。对流枯燥：枯燥介质直

2、接与湿物料接触，热能以对对流枯燥：枯燥介质直接与湿物料接触，热能以对流方式传流方式传 递给物料，产生蒸汽被枯燥介递给物料，产生蒸汽被枯燥介质带走。质带走。辐射枯燥：热能以电磁波的形式由辐射器发射到湿辐射枯燥：热能以电磁波的形式由辐射器发射到湿物料表物料表 面，被物料吸收转化为热能，面，被物料吸收转化为热能，使湿分汽化。使湿分汽化。介电枯燥：将需要枯燥的物料放在高频电场内，利介电枯燥：将需要枯燥的物料放在高频电场内，利用高频电用高频电 场的交变作用，将湿物料加热，场的交变作用，将湿物料加热，并汽化湿分。并汽化湿分。枯燥的根本概念和原理枯燥的根本概念和原理一固体物料中的湿分一固体物料中的湿分1、湿

3、基含水量：水分在、湿基含水量：水分在湿物料中的质量百分数，湿物料中的质量百分数，即：即：2.干基含水量干基含水量X：湿物料：湿物料中的水分与绝干物料的中的水分与绝干物料的质量比质量比3.二者关系二者关系%100湿物料总质量湿物料中水分的质量w量湿物料中绝干物料的质湿物料中水分的质量XXXw1wwX1 根据物料在一定枯燥条件下，其水分能否用对流枯燥方法去除分类根据物料在一定枯燥条件下，其水分能否用对流枯燥方法去除分类 平衡水分：等于或小于平衡含水量，无法用相应空气平衡水分：等于或小于平衡含水量，无法用相应空气 所枯燥的那局部水分。所枯燥的那局部水分。 自由水分：湿物料中大于平衡含水量，有可能被该

4、湿自由水分：湿物料中大于平衡含水量，有可能被该湿 空气枯燥除去的那局部水分。空气枯燥除去的那局部水分。 根据物料中所含水分去除难易分类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结合水分：凡湿物料的含水量小于Xs的那局部水分称为结的那局部水分称为结 合水分。此时合水分。此时, 其蒸汽压都小于同温度下纯水的其蒸汽压都小于同温度下纯水的 饱和蒸汽压。饱和蒸汽压。 非结合水分：含水量超过非结合水分：含水量超过Xs的那局部水分称为非结合水的那局部水分称为非结合水 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。度下纯水的饱和蒸汽

5、压。平衡水分一定是结合水分；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局部结合水分。自由水分包括了全部非结合水分和一局部结合水分。枯燥的根本过程 当湿物料其含水量大于平衡含水量与枯燥介质热空气接触，其外表水分汽化，形成外表与内部的湿度差，水分由内部向外表扩散。在枯燥的不同时期，其控制机理不同：1外表汽化控制：外表汽化速率内部扩散速率内部水分能迅速到达外表，物料外表足够湿润，其外表温度可取tW，枯燥速率受外表汽化速率控制，此类枯燥操作完全受枯燥介质性质而定。1 枯燥速度的控制机理枯燥速度的控制机理2内部扩散控制：外表汽化速率内部扩散速率内部水分不能迅速到达外表，物料外表不能完全湿润

6、，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，或降低外表汽化速率。如：木材常用湿空气枯燥，否那么外表枯燥，内部潮湿，将引起外表枯燥收缩而发生绕曲。影响枯燥速度的因素 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，因此枯燥的速率也不同。 枯燥介质的温度和湿度 枯燥介质的温度越高，湿度越低，枯燥的速度越大。但枯燥介质的温度过高，影响后期的枯燥速率。 枯燥操作条件 枯燥介质与物料的接触方式 枯燥器的结构型式t10物料含水量物料含水量 X X - 线线t - 线线ABCDEX1物料表面温度物料表面温度 t 干燥时间干燥时间 X XcX

7、*0t2tW生物工业产品枯燥的特点生物工业产品枯燥的特点1.快速高效，加热温度不宜过高；2.产品与枯燥介质的接触时间不能太长；3.枯燥产品应保持一定的纯度，在枯燥过程中不得有杂质混入。 生物工业产品枯燥通常采用喷雾枯燥、气流枯燥、沸腾枯燥和冷冻枯燥。 生物制品一般为热敏性物质。生物制品一般为热敏性物质。 枯燥设备的选型原那么枯燥设备的选型原那么 确定合理的枯燥方法，选择适宜的枯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，枯燥设备最好选择快速瞬时枯燥设备或低温枯燥设备。 l产品的质量要求 枯燥设备的选型首先应满足产品的质量要求。如高活

8、性且价格昂贵的生物制品例如乙肝疫苗等那么必须选择真空枯燥或冷冻枯燥设备。 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，那么枯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枯燥设备。4产量及劳动条件 依据产量大小可选择不同的枯燥方式和枯燥设备。产量大且料浆均匀时，可选择喷雾枯燥设备，产量小时可用滚筒枯燥设备。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。枯燥设备的选型原那么枯燥设备的选型原那么设备类型干燥物料固定床干燥固定床干燥啤酒酿造用绿麦芽啤酒酿造用绿麦芽卧式沸腾干燥

9、卧式沸腾干燥柠檬酸晶体、酵母、抗生素柠檬酸晶体、酵母、抗生素沸腾造粒干燥沸腾造粒干燥葡萄糖、味精、酶制剂葡萄糖、味精、酶制剂气流干燥气流干燥味精、抗生素、葡萄糖味精、抗生素、葡萄糖旋风式气流干燥旋风式气流干燥四环素类四环素类气流式喷雾干燥气流式喷雾干燥蛋白酶、核酸、抗生素蛋白酶、核酸、抗生素压力式喷雾干燥压力式喷雾干燥酵母酵母离心式喷雾干燥离心式喷雾干燥酶制剂、酵母酶制剂、酵母喷雾干燥与振动流化干燥喷雾干燥与振动流化干燥酶制剂酶制剂滚筒干燥滚筒干燥酵母、单细胞蛋白酵母、单细胞蛋白真空干燥真空干燥青霉素钾盐、土霉素等青霉素钾盐、土霉素等冷冻干燥冷冻干燥抗肿瘤抗生素、乙肝疫苗抗肿瘤抗生素、乙肝疫苗

10、生物工业常用的枯燥设备非绝热枯燥设备 枯燥过程根据系统进出口焓的变化通常枯燥过程根据系统进出口焓的变化通常可分为非绝热枯燥设备和绝热枯燥设备。前可分为非绝热枯燥设备和绝热枯燥设备。前者向枯燥设备补充的热量比热损失及物料带者向枯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。走的热量之和还要大。非绝热枯燥设备 用于啤酒生产的麦芽枯燥过程分为2个阶段。 前阶段麦芽水分大约从45降至810，属恒速枯燥阶段，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,提高枯燥速率。 后一阶段麦芽水分从810降至1.5一3.5，是降速枯燥阶段，一般可采取适当提高空气温度、减少空

11、气流量的操作方式，以提高枯燥速率。麦芽枯燥塔麦芽枯燥塔 用于啤酒生产的麦芽枯燥塔的类型有水平烘床和垂直烘床，水平式烘床麦芽枯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枯燥塔的热潜力缺乏，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枯燥塔所代替。 麦芽枯燥塔麦芽枯燥塔水平式两层枯燥塔三层垂直式枯燥炉非绝热枯燥设备1、单层高效麦芽枯燥塔单层高效麦芽枯燥塔多为圆形，塔体的下部是空气混合室，上部为枯燥室，混合室侧壁设有预热空气进口，枯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

12、口，烘床开孔面积占总面积的2040 操作时，绿麦芽经输送机送入枯燥塔的进料管，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，由风机送入枯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。 单层高效麦芽枯燥塔刮板机刮板机风机风机空气加热器空气加热器空气混合室空气混合室传动装置传动装置余热回收器余热回收器枯燥室枯燥室撒麦装置撒麦装置2、单层水平式流化层麦芽枯燥塔单层水平式麦芽枯燥塔除固定床外，还有流化床枯燥塔，由于麦芽处于流化状态，能强化枯燥过程，故枯燥迅速，

13、生产能力大，缺点是能耗大，空气压力缺乏时，麦芽流化不完全，枯燥不均匀。 两个烘床的单层流化枯燥炉两个烘床的单层流化枯燥炉烘床烘床无焰喷燃气无焰喷燃气麦芽层麦芽层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枯燥塔目前已被新建啤酒厂和麦芽厂广泛采用。3、单层水平式高效枯燥塔的优点真空密封的枯燥室,枯燥室内部装有供加热介质通入的中空盘架，被枯燥的物料均匀地散放于活动的托盘中，托盘置于盘架上。在枯燥过程中，真空的形成采用往复式真空泵或机械油泵时，那么应在枯燥

14、箱或真空泵间装一个冷凝器，以冷凝枯燥中产生的水蒸气，防止水汽抽入泵内。1.真空箱式枯燥器真空箱式枯燥器 2、带式真空枯燥器、带式真空枯燥器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，枯燥后的制品被冷却，并由刮刀刮下。53、耙式真空枯燥器、耙式真空枯燥器耙式真空枯燥器是一种间歇操作的枯燥器，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，枯燥结束后，切断真空并停止加热，使枯燥器与大气相通，然后物

15、料由底部卸料口卸出。3、耙式真空枯燥器、耙式真空枯燥器1、气流枯燥原理及特点 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，从而使湿物料到达枯燥的目的。气流枯燥是利用热气流将物料在流态下进行枯燥的过程。 1.1.枯燥强度大；枯燥强度大； 2.2.枯燥时间短，对热敏性物料仍可选较高的介质温度；枯燥时间短，对热敏性物料仍可选较高的介质温度； 3.3.适用性广，可使用于各种粉粒状、碎块状物料；适用性广，可使用于各种粉粒状、碎块状物料； 4.4.设备结构简单，占地面积小，生产能力小，能连续操设备结构简单，占地面积小，生产能力小，能连续操作，可实现自动化

16、控制；作，可实现自动化控制；5.5.对晶形磨损厉害；对晶形磨损厉害；6.6.热能利用率低。热能利用率低。气流枯燥的特点气流枯燥的特点 目前使用的气流枯燥器形式：长管气流枯燥器、短目前使用的气流枯燥器形式：长管气流枯燥器、短管气流枯燥器和旋风气流枯燥器等。管气流枯燥器和旋风气流枯燥器等。 应用：应用： 生物工业中味精、柠檬酸、四环类抗生素等生物工业中味精、柠檬酸、四环类抗生素等的枯燥。的枯燥。2、气流枯燥设备、气流枯燥设备长管气流枯燥器长管气流枯燥器 典型的气流枯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，枯燥后的物料那么从顶端排出，进入别离器与空气别离。 操作过程中，热空气的流

17、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。 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,这样就可使枯燥过程分别在正压、负压情况下进行， 长管气流枯燥味精流程长管气流枯燥味精流程长管气流枯燥器长管气流枯燥器长管气流枯燥工艺中的长管气流枯燥工艺中的各种设备各种设备空气过滤器：过滤介质空气过滤器：过滤介质为铁丝网，铁丝可用油为铁丝网，铁丝可用油浸过浸过,使尘粒容易黏在上使尘粒容易黏在上面。面。空气加热器：多采用螺空气加热器：多采用螺旋翅片式也可用列管式旋翅片式也可用列管式加热器，加热蒸汽压力加热器，加热蒸汽压力一般为一般为0.2-0.

18、3MP.加热后加热后空气温度空气温度8090枯燥管：常为圆形长管。枯燥管：常为圆形长管。可采用管径交替缩小与可采用管径交替缩小与扩大的脉冲式气流枯燥扩大的脉冲式气流枯燥管。管。脉冲式干燥管脉冲式干燥管长管气流枯燥器长管气流枯燥器当颗粒进入小管径的枯燥管段时，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枯燥管内，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；枯燥管径再次缩小，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。 脉冲式气流枯燥管特点：脉冲式气流枯燥管特点： 由于长管式气流枯燥器的枯燥管很高，对房屋建筑、操作运行和设备检修等带来不便，因此在生

19、产中较多以旋风式气流枯燥器代替长管式气流枯燥器。 旋风式气流枯燥器旋风式气流枯燥器 旋风式气流枯燥管旋风式气流枯燥管旋风式气流枯燥器旋风式气流枯燥器 具有一个圆筒形的筒身,筒身处必要时附有蒸汽夹套。枯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。 带有物料的气流在上部以切线方向进入枯燥器，在枯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。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。 1 1、

20、喷雾枯燥原理及特点、喷雾枯燥原理及特点 喷雾枯燥原理：喷雾枯燥是利用不同的喷雾器，将喷雾枯燥原理：喷雾枯燥是利用不同的喷雾器，将悬浮液和粘滞的液体喷成雾状，形成具有较大外表积的悬浮液和粘滞的液体喷成雾状，形成具有较大外表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枯燥。的水分，在几秒至几十秒内获得枯燥。 喷雾枯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枯燥的过程。 1. 1.枯燥速率快、时间短；一般为枯燥速率快、时间短；一般为3 33Os3Os，由于料液，由于料液雾

21、化成雾化成202060m60m的雾滴，其外表积相应高达的雾滴，其外表积相应高达2002005O00m25O00m2m3m3，物料水分极易汽化而枯燥。，物料水分极易汽化而枯燥。 2.2.枯燥温度低；由于雾滴中含有大量水分，其外表枯燥温度低；由于雾滴中含有大量水分，其外表温度不会太高，非常适合于热敏性物料的枯燥。温度不会太高，非常适合于热敏性物料的枯燥。 3.3.制品具有良好的分散性和溶解性，成品纯度高。制品具有良好的分散性和溶解性，成品纯度高。 4.4.喷雾枯燥的容积枯燥强度小，枯燥室体积大，热喷雾枯燥的容积枯燥强度小，枯燥室体积大，热量消耗多。量消耗多。 特别适用于不能借结晶方法得到固体产品的

22、生物特别适用于不能借结晶方法得到固体产品的生物制品生产中，如酵母、核苷酸和某些抗生素药物的枯制品生产中，如酵母、核苷酸和某些抗生素药物的枯燥。燥。喷雾枯燥特点连续喷雾干燥流程连续喷雾干燥流程：压力式喷雾器、气流式喷雾器和离心式压力式喷雾器、气流式喷雾器和离心式喷雾器。喷雾器。1.适用于一般溶液的高、低温枯燥，特别对粘性、膏状、适用于一般溶液的高、低温枯燥，特别对粘性、膏状、稀浆状物料的枯燥效果更佳。稀浆状物料的枯燥效果更佳。2.喷雾设备结构合理，维修方便，运行费用低，适用于喷雾设备结构合理，维修方便，运行费用低，适用于自动化流水作业。自动化流水作业。3.产品为粉状、粒状，可根据需要自行调节粒产

23、品为粉状、粒状，可根据需要自行调节粒4.所得产品粉状流动性好、颗粒产品真密度高，根本为所得产品粉状流动性好、颗粒产品真密度高，根本为球形颗粒。球形颗粒。1.液料槽液料槽 2.液料泵液料泵 3.压缩空气压缩空气 4.气流喷嘴气流喷嘴 5.枯燥塔枯燥塔 6.旋风别离器旋风别离器 7.布袋除尘器布袋除尘器 8.加热器加热器 气流喷雾器：内部混合式和外部混合式，常用的是内内部混合式和外部混合式，常用的是内部混合式。部混合式。双流式喷嘴三流式喷嘴热气分配盘有旋风扩散式、叶片旋风式，其作用是使空气形成旋流与雾滴接触，提高枯燥效率。 叶片旋风式空气分配盘螺旋排风管是在回风管下部外侧焊上螺旋形的导风板，使气流

24、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，气固两相别离，而密度较小的粉末状产品随废气沿回风管导入袋滤器。螺旋排风管和成品贮罐 气流喷雾干燥塔气流喷雾干燥塔 空气经过滤和加热，进入枯燥器顶部空气分空气经过滤和加热，进入枯燥器顶部空气分配器，热空气呈螺旋状均匀地进入枯燥室。料配器，热空气呈螺旋状均匀地进入枯燥室。料液经塔体顶部的高速离心雾化器，旋转喷液经塔体顶部的高速离心雾化器，旋转喷雾成极细微的雾状液珠，与热空气并流接触，雾成极细微的雾状液珠，与热空气并流接触，在极短的时间内可枯燥为成品。成品连续地由在极短的时间内可枯燥为成品。成品连续地由枯燥塔底部和旋风别离器中输出，废气

25、由风机枯燥塔底部和旋风别离器中输出，废气由风机排空。排空。离心盘式雾化器 喷盘 嘴热风盘的作用是进塔后的热风分配均匀， 热风分配盘应与喷盘配合安装 1、空气过滤器、空气过滤器2、加热器、加热器3、热风分配器、热风分配器4、枯燥室、枯燥室5、过滤器、过滤器6、泵、泵7、喷头、喷头8、旋风别离器、旋风别离器9、风机、风机10、料液槽、料液槽 3.结构简单，可连续化、自动化生产。流化床干燥流程流化床干燥流程多层流化床枯燥器多层流化床枯燥器单层多室流化床枯燥器单层多室流化床枯燥器加料加料废气废气出料出料溢流管溢流管葡萄糖浓缩液沸腾造粒枯燥流程葡萄糖浓缩液沸腾造粒枯燥流程1、测压器、测压器2、喷嘴、喷嘴

26、3、人孔、人孔4、窥镜、窥镜5、测温口、测温口6、出料口、出料口7、灯孔、灯孔8、加料口、加料口9、热空气入口、热空气入口沸腾造粒枯燥塔构造特点沸腾造粒枯燥塔构造特点 传热面积大、枯燥均匀可传热面积大、枯燥均匀可连续进行、设备体积小。连续进行、设备体积小。影响产品颗粒大小的因素影响产品颗粒大小的因素 1.1.停留时间停留时间 2.2.摩擦作用摩擦作用3.3.枯燥温度枯燥温度4.4.返料量和晶核大小返料量和晶核大小XF系列沸腾枯燥器 沸腾枯燥器，又称流化床。沸腾枯燥器，又称流化床。我国从一九六三年开始使我国从一九六三年开始使用。二十多年来，不断地用。二十多年来，不断地改进提高，目前在制药、改进提高，目前在制药、化工、食品、粮食加工方化工、食品、粮食加工方面，越来越表达了它的重面，越来越表达了它的重要作用。要作用。3.冻干制品具有多孔结构，有理想的速溶性和快速复水性；4.冷冻枯燥脱水彻底，质量轻，产品保存期长。冷冻枯燥流程及设备 阶段阶段1：在低于溶点温度下，使物料中的固态水分：在低于溶点温度下，使物料中的固态水分直接升华，直接升华， 阶段阶段2：将物料温度逐渐升高甚