1、第三节干燥设备教学目标1、掌握干燥的概念（重点）2、了解干燥设备的分类3、掌握沸腾干燥器的结构和工作原理和操作要点（难点）4、掌握喷雾干燥的结构和工作原理一、干燥的概念：干燥是利用热能使物料中的湿分（水分干燥是利用热能使物料中的湿分（水分或其他溶液）气化，并利用气流或真空带走或其他溶液）气化，并利用气流或真空带走气化了的湿分，从而获得合格固体产品的这气化了的湿分，从而获得合格固体产品的这一过程称为干燥。一过程称为干燥。干燥设备按操作方式分为连续式和间歇式干干燥设备按操作方式分为连续式和间歇式干燥设备；按操作压力分为常压型和真空型干燥设备；按操作压力分为常压型和真空型干燥设备；按被干燥物料的形态
2、分为块状物料、燥设备；按被干燥物料的形态分为块状物料、粒状物料、液体或浆状物料干燥设备；按热粒状物料、液体或浆状物料干燥设备；按热量传递方式可分为对流型、传导加热型、辐量传递方式可分为对流型、传导加热型、辐射加热型、介电加热型干燥设备。射加热型、介电加热型干燥设备。二、干燥设备：1.热风循环烘箱（1）结构：由厢体、物料盘、加热器、电器控制箱、鼓风机等组成。（2）工作原理：热源多为蒸气加热管道，干燥介质为自然空气及部分循环热风，烘盘装载被干燥的物料，干燥过程中物料保持静止状态，料层厚度一般为10mm。热风沿着物料表面和烘盘底面水平流过，同时与湿物料进行热交换并带走被加热物料中气化的湿气，热风在循
3、环风机作用下，部分从排风口放出，同时由进风口补充部分湿度较低的新鲜空气，与部分循环的热风一起加热进行干燥循环。当物料湿含量达到工艺要求时停机出料。（3）特点与应用：结构简单，设备投资少，操作方便，适用性强，可适用于干燥多种物料，适用于药材提取物及丸剂、散剂、片剂颗粒的干燥，亦用于中药材的干燥。热风循环风箱2.穿流式厢式干燥器（1）结构：如图7-15所示，主要由干燥机主体、循环风机、蒸气加热系统、料盘、排湿系统、电器控制箱等组成。（2）工作原理：与平流式厢式干燥器基本相同，区别仅在于料盘有孔，形成穿流，中药材的干燥效率高于粉料。（3）应用：用于中药材干燥。穿流式箱式干燥器（二）沸腾干燥器：1.流
4、化干燥原理 流化干燥又称沸腾干燥，这是流化技术在干燥过程中的应用。它是利用加热空气向上流动，当气流速度被控制在某一区间值时，湿物料颗粒就会被吹起，但又不会被吹走，处于似沸腾的悬浮状态，即流化状态，称之为流化床。气流速度区间的下限值称为临界流化速度，上限值称为带出速度。处于流化状态时，热气流在湿颗粒间流过，于动态下与湿物料之间进行传热传质交换，带走湿分，湿物料最终被干燥。2.流化干燥特点 在流化床中，气固体间的高度混合，使整个床内温度均匀，无局部过热现象；良好的传热传质，加上气固接触面积大，传热系数可达20007000W/(m)；由于物料颗粒的剧烈跳动，表面的气膜阻力大大减少，热效率可高达60%
5、80%；又由于干燥室密封性好，物料不能与其他机件接触，不会有杂质混入，因而特别适合于制药生产的干燥。3.流化干燥器的类型（1）单层流化床干燥器：如图7-16所示，由原料输入系统、热空气供给系统、干燥室及空气分布板、气固分离系统、产品回收系统和控制系统组成。干燥器工作时，空气经空气过滤器12过滤，由鼓风机11送入加热器10加热至所需温度，经气体分布板喷入流化干燥室9。物料由螺旋加料器7输送到分布板上，随后被热气流吹起，形成流化状态沸腾起来；物料在流化干燥室内悬浮流化，经过一定时间被干燥，大部分干燥后的物料从干燥室旁卸料口排出，部分随尾气从干燥室顶部排出，经旋风分离器5和袋滤器回收。1.排风机；2
6、.灰仓；3.星形下料器；4.集灰斗；5.旋风除尘器；6.皮带输送机；7.抛料机；8.卸料管；9.流化床；10.加热器；11.鼓风机；12.空气过滤器单层流化床干燥器（2）振动流化床干燥器：振动流化床的流化主要是通过机械的振动形成的。如图7-17所示，干燥器由振动电机产生激振力使机器振动，物料在给定方向的激振力作用下跳跃前进，同时床底输入热风使物料处于流化状态，物料颗粒与热风充分接触，进行剧烈的传热传质过程，此时热效率最高。上腔处于微负压状态，湿空气由引风机引出，干料由排料口排出，从而达到理想的干燥效果。此设备流化均匀，无死角，温度分布均匀，热效率高，振幅可无级调节，可调性好，全封闭结构，可连续
7、作业。适用于颗粒、粉、条、丝梗状物料干燥，像淀粉、葡萄糖及很多大批量生产的药用中间体均可选用。振动式流化床1.机体；2.隔振弹簧；3.振动电机；4.上盖（三）喷雾干燥器喷雾干燥是流化技术用于液态物料干燥的一种方法，它是指通过雾化器将物料分散成雾状液滴，在干燥介质（热风）作用下进行热交换使雾状液滴中的溶剂（通常为水）迅速蒸发，获得粉状或颗粒状制品的干燥过程。喷雾干燥在医药工业、食品工业、化学工业等领域得到广泛应用。最适用于从溶液、乳液、悬浮液和可塑性糊状液体原料中生成粉状、颗粒状或块状固体产品。因此，当成品的颗粒大小分布、残留水分含量、堆积密度和颗粒形状必须符合精确的标准时，喷雾干燥以其无法比拟
8、的独特优势受到广泛青睐。喷雾干燥器1.空气过滤器；2.加热器；3.喷嘴；4.干燥器；5.干料贮器；6.旋风分离器；7.袋滤器 1结构 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，其中干燥系统是关键部分包括雾化器、干燥室等，如图7-20所示。2.工作原理 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。（四）冷冻干燥器 冷冻干燥，全称为真空冷冻干燥，简称冻干（FD），又称升华干燥、冻结干燥。冷冻干燥是指将被干燥物料低温冻结成固体，然后在低温减压条件下利用水的
9、升华，使物料低温脱水而达到干燥的目的。冷冻干燥得到的产物称为冻干物。冷冻干燥适宜于热敏性物料，易水解物料，易氧化物料及易挥发成分的干燥。制药生产中常用于血浆、血清、抗生素、激素等生物制品和一些蛋白质药品如酶、天花粉蛋白以及一些须固体贮存而临用前溶解的注射剂。冷冻干燥器1.干燥室；2.加热系统；3，8.制冷机组；4.加热器；5.冷凝器；6.罗茨泵；7.旋片式真空泵1.冷冻干燥系统的组成 如图7-21所示，主要由冷冻干燥箱、制冷系统、加热系统、真空系统和控制及辅助系统等组成。冷冻干燥设备的主要配置是冷阱与干燥室配置，分为整体式和分体式两种形式：小型设备一般采用整体式，冷阱直接焊接在干燥室的下部；大
10、中型干燥设备采取分体式，分体式的干燥室和冷阱分开配置，中间用真空管道连接。（四）冷冻干燥器加热系统是用来加热冷冻干燥室内的隔板，促使产品升华。它主要有高沸点导热介质加热、电加热和远红外加热三种形式。加热器的形状有管式和板式两种。制冷系统主要由冷冻机组、冷冻干燥室和低温冷凝器内部的管道组成。冷冻机组可以是互相独立的两套，即一套为冷冻干燥室制冷，另一套为低温冷凝器制冷，也可以二者合用一套冷冻机组。进口或国产冷冻干燥设备中广泛使用的制冷系统都是由双级压缩机组构成。真空系统主要采用低温冷凝器和真空泵构成的真空系统。2.原理 冷冻干燥过程实质上就是在低温低压下水的物态变化和移动的过程。水有三种聚集态（或
11、称相态），即固态、液态和气态。三种相态之间达到平衡时必有一定的条件，称为相平衡关系，如图7-22所示。图中OA、OB、OC分别为升华、气化、溶解曲线，三线交点O为固、液、气三相共存的状态，称为三相平衡点，该点的温度为0.0098，压力为610.5Pa。箭头1、2、3分别表示冰升华成水蒸气、冰融化成水、水气化成水蒸气的过程。当压力低于三相点压力时，不论温度如何变化，液态水都不可能存在，这时如果对冰进行加热，冰只能越过液态直接升华成气态，冷冻干燥就是基于此原理。3.冷冻干燥工艺过程 冷冻干燥工艺过程可划分为三个阶段：预冻结、升华干燥和解析干燥。（1）预冻结：一般情况下，预冻结时使物料温度降低到共熔
12、点以下1015后，保持一段时间（约12h），以克服溶液的过冷现象，就能使物料完全冻结。（2）升华干燥：将经预冻结的物料置于密闭的真空干燥器中，加热和降压，湿分由固相直接升华为气相，使物料脱去湿分，达到干燥的目的，升华生成的气相则引入冷凝器使其固化而除去。（3）解析干燥：以较高的真空度和较高的温度，保持23h，除去升华阶段残留的吸附湿分，即第二阶段干燥，称为解析干燥。解析干燥后，物料内残留的湿分可降至0.5%3%以下，直至达到干燥要求。（五）微波干燥器1.概念 微波是指频率为300MHz到300000MHz、波长为1mm到1m之间的电磁波。微波干燥实质上是一种微波介质加热干燥。用于工业加热的微波
13、频率被限定在915MHz及2450MHz。2.微波干燥的原理 是利用微波在快速变化的高频电磁场中与物质分子相互作用，被吸收而产生热效应，把微波能量直接转换为介质热能，从而达到物料干燥的目的。微波干燥不仅适用于含水物质，也适用于许多有机溶剂、无机盐类药物的加热干燥，如各种中药材的干燥、提取物的干燥等制药中间体的干燥。微波干燥的主要特点有：干燥速度快、物料加热均匀、热效率高、控制灵敏及操作方便。微波干燥设备组成图3.微波干燥机微波干燥系统主要由直流电源、微波管、传输线或波导、微波炉及冷却系统等几个部分组成，如图7-24所示。微波管由直流电源提供高压并转换成微波能量。微波能量通过连接波导传输到微波炉
14、，对干燥物料进行加热干燥。冷却系统用于对微波管的腔体及阴极部分进行冷却，冷却方式可分为风冷或水冷。微波干燥机有箱型、腔型、波导型、辐射型等几种型式。图7-25是小型的微波箱干燥机。微波箱干燥机示意图1.微波箱门；2.透视观察窗；3.排湿孔；4.波导；5.搅拌器；6.反射板；7.腔体德育教育 教育同学们一切要按照操作规程办事，千万不可盲目行动，按照客观规律办事，一切从实际出发，只有这样才能避免给国家造成不应有的损失，才能加快我国经济的发展。教学总结1、掌握干燥的概念（重点）2、了解干燥器的分类3、掌握沸腾干燥器的结构和工作原理（难点）4、掌握喷雾干燥器的结构与工作原理布置作业1、叙述干燥设备的分类2、叙述沸腾干燥器的结构与工作原理3、叙述喷雾干燥的原理4、叙述冷冻干燥的原理5、分析每一种干燥器的使用范围
