1、第八章第八章 生物产品干燥设备生物产品干燥设备干燥：干燥：是利用热能除去固体物料中湿分是利用热能除去固体物料中湿分（水分或其他溶剂）的操作。（水分或其他溶剂）的操作。干燥的好处：干燥的好处：1.物料易包装，易运输。物料易包装，易运输。2.提高生物的稳定性。提高生物的稳定性。一、固体物料干燥机理一、固体物料干燥机理 (一一)物料中水分的性质物料中水分的性质 物料中所含水分物料中所含水分根据物料中水分除去的难易程度，根据物料中水分除去的难易程度，将其分为游离水分和结合水分。将其分为游离水分和结合水分。游离水分游离水分多存在于生物产品的细胞外及多孔物料多存在于生物产品的细胞外及多孔物料的毛细管中，它
2、与物料的结合力极弱，水分的活度近的毛细管中，它与物料的结合力极弱，水分的活度近似等于似等于1 1。结合水分结合水分主要有渗透水分、结构水分等，它与物主要有渗透水分、结构水分等，它与物料的结合力较强，水分的活度小于料的结合力较强，水分的活度小于1 1。(二二)干燥机理干燥机理 湿物料的湿物料的干燥操作干燥操作有有2 2个基本过程同时进行：个基本过程同时进行：1 1、热、热量由气体传递给湿物料，使其温度升高；量由气体传递给湿物料，使其温度升高；2 2、物料内部、物料内部的水分向表面扩散，并在表面汽化被气流带走。的水分向表面扩散，并在表面汽化被气流带走。质量传递过程质量传递过程由两步构成：由两步构成
3、：1 1、水分内物料内部向、水分内物料内部向表面扩散；表面扩散；2 2、水分在物料表面汽化并被气流带走。、水分在物料表面汽化并被气流带走。物料在干燥过程按物料在干燥过程按干燥速率控制方式干燥速率控制方式可分为：表可分为：表面汽化控制和内部扩散控制。面汽化控制和内部扩散控制。二、生物工业产品干燥的特点二、生物工业产品干燥的特点v必须是快速高效的，加热温度不宜过高；必须是快速高效的，加热温度不宜过高；v产品与干燥介质的接触时间不能太长；产品与干燥介质的接触时间不能太长；v干燥产品应保持一定的纯度，在干燥过程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。中不得有杂质混入。v 生物工业产品干燥
4、方式：采用喷雾干燥、生物工业产品干燥方式：采用喷雾干燥、气流干燥、沸腾干燥和冷冻干燥。气流干燥、沸腾干燥和冷冻干燥。v三、干燥过程的基本计算方法v（一）湿空气的性质湿空气的性质 1.湿度湿度H（绝对湿度，湿含量）：（绝对湿度，湿含量）：单位质量干空气所带的水汽质量，即)/(622.02918干空气水汽干空气质量水汽质量kgkgpPpnnMnMnGGHwwgwggwwgwssspPpH622.0空气饱和时2、相对湿度相对湿度：水汽分压与水的饱和蒸汽压之比，即水汽分压与水的饱和蒸汽压之比，即%100sppsspPpH622.0则3、比容比容vH:单位质量干空气所具有的湿空气体积，即单位质量干空气所
5、具有的湿空气体积，即由得 所以所以RTMmnRTPVvMPRTmVPPTTMVRTVPMPRTmVv000000PPTTvg00294.22PPTTvv00184.22PtHHvvvvgH51001325.1273273)244.1773.0(4、比热比热cH（湿热）：（湿热）：常压下常压下1kg干空气和其所带的干空气和其所带的Hkg水汽升高水汽升高1 C所需的热量，即所需的热量，即HHcccvgH88.101.15、焓焓I：1kg干空气和其所带的干空气和其所带的Hkg水汽的焓，即水汽的焓，即HtHHrtcHrtHcctHcHrtcHIIIHvgvgvg2490)88.101.1()()0()
6、0(0006、干球温度、干球温度t和湿球温度和湿球温度tw 干球温度：真实温度干球温度：真实温度 将湿球温度计置于大量将湿球温度计置于大量不饱和空气不饱和空气(t，H)中，设开中，设开始时水分与空气温度相同，始时水分与空气温度相同，因空气不饱和，水分必然汽因空气不饱和，水分必然汽化，汽化所需热量只能由水化，汽化所需热量只能由水分本身温度下降放出显热而分本身温度下降放出显热而供给。供给。水温下降后，与空气间水温下降后，与空气间出现温度差，空气又传递显出现温度差，空气又传递显热给水分，当空气传给水分热给水分，当空气传给水分的显热等于水分汽化所需的的显热等于水分汽化所需的潜热时，水温维持稳定，该潜热
7、时，水温维持稳定，该温度即为空气的湿球湿度温度即为空气的湿球湿度tw。wtHpt湿度分压温度空气tpsv此时此时)(wttSQ)(,HHSkNwtsHwtNrQ)(,HHrkttwwtstHw解之7、绝热饱和温度绝热饱和温度tas 不饱和空气不饱和空气(t，H)在绝热饱和器中与大在绝热饱和器中与大量的水充分接触，设开始时水与空气温度相量的水充分接触，设开始时水与空气温度相同，因空气不饱和，水必然汽化，汽化所需同，因空气不饱和，水必然汽化，汽化所需热量来自空气温度的下降，以及水温的下降。热量来自空气温度的下降，以及水温的下降。当气温下降放出的显热等于水分汽化所当气温下降放出的显热等于水分汽化所需
8、潜热时，出口气温和水温维持稳定，该温需潜热时，出口气温和水温维持稳定，该温度即为空气的绝热饱和温度。度即为空气的绝热饱和温度。稳定后，汽化所需潜热完全来自气温下降放出稳定后，汽化所需潜热完全来自气温下降放出的显热，同时水汽又以潜热的形式将显热带回气相，的显热，同时水汽又以潜热的形式将显热带回气相，所以过程等焓或近似等焓。所以过程等焓或近似等焓。该过程也称为绝热降温增湿过程。该过程也称为绝热降温增湿过程。2,IHtasas空气1,IHt空气ast补充水astt astt 01)(HrtHccIvg00)()(rHtcHcHrtHccasasvasgvgHvasgvgccHcHcc)(0HHcrt
9、tasHasHHck09.1wtrr0aswtt02)(rHtcHcIasasvasg8、露点露点td：不饱和空气等湿冷却到饱和状态时的温度。不饱和空气等湿冷却到饱和状态时的温度。由由所以露点就是以水汽分压作为饱和蒸汽压来确所以露点就是以水汽分压作为饱和蒸汽压来确定的温度，即定的温度，即pPpH622.0%88.53,168.3,707.1,25ssppkPapkPapCt%100,707.1,707.1,15ssppkPapkPapCt%100,873.0,873.0,5ssppkPapkPapCt雾得所以不饱和空气饱和空气dddtststspPpH,622.0dddtststsHPHp,6
10、22.0dwastttt)(dwastttt)(湿空气的湿空气的H-I图（湿焓图）图（湿焓图）湿空气的状态由两个独立的性质确定，其他性质可以计湿空气的状态由两个独立的性质确定，其他性质可以计算，但计算繁琐，有时还要式差算，但计算繁琐，有时还要式差。工程上为了计算方便，常。工程上为了计算方便，常用算图来表示湿空气各性质之间的关系。下面讨论常用的湿用算图来表示湿空气各性质之间的关系。下面讨论常用的湿焓图焓图(H-I图图)。A、等等H线：与纵轴平行线：与纵轴平行B、等等I线：与斜轴平行线：与斜轴平行C、等等t线线D、等、等 线线E、水汽分压线、水汽分压线辅助水平轴干气水 kgkgH/,)(斜轴横轴干
11、气kgkJI/,H-I 图的说明与应用图的说明与应用1已知空气状态点已知空气状态点A，求其他参数，求其他参数ABCDEFHIwastt,dtp)(HB)(IC)(wastortD)(dtE)(pF2已知一对独立参数，求状态点已知一对独立参数，求状态点v(1)t和twAtwastt,%100v(2)t和tdAtdt%100(3)t和At%100(二二)干燥过程的物料衡算与热量衡算干燥过程的物料衡算与热量衡算湿物料中含水量的表示方法湿物料中含水量的表示方法一、一、湿基含水量湿基含水量w二、二、干基含水量干基含水量X显然，%100湿物料质量水分质量w干物料水分干物料质量水分质量kgkgx/,XXw1
12、wwX1干燥系统的物料衡算干燥系统的物料衡算一、一、水分蒸发量水分蒸发量W设L干空气消耗量，kg干空气/s；G干物料流量，kg干物料/s；W水分蒸发量，kg/s；G1、G2湿物料进出干燥器时的流量，kg湿物料/s。对干燥器进行水分的物料衡算则),(1HL新鲜空气),(22GXG干燥产品),(11GXG湿物料),(2HL废气2211GXLHGXLH)()(1221HHLXXGW二、二、空气消耗量空气消耗量由上式得：由上式得：或或 ，单位空气消耗量，单位空气消耗量，kg干空气干空气/kg水分。水分。三、三、干燥产品流量干燥产品流量G2对干燥器进行干物料衡算对干燥器进行干物料衡算 则则 所以所以12
13、1221)(HHWHHXXGL121HHWLlGwGwG)1()1(221121121)1(wwGG干燥系统的热量衡算干燥系统的热量衡算一、一、热量衡算的基本方程热量衡算的基本方程对预热器进行焓衡算则对干燥器进行焓衡算则000,ItHL预热器111,ItHL222,ItHL2222,IXG1111,IXG干燥器pQDQLQ10LIQLIp)(01IILQpLDQIGLIQIGLI2211所以所以为方便，假定(1)新鲜空气中水汽的焓等于废气中水汽的焓即(2)湿物料进出干燥器时的比热相等，并可取其平均值即而由LDQIIGIILQ)()(1212LDpQIIGIILQQQ)()(120220vvII
14、mccc21wsXccc0000000HItcIHIIvgvg2222222HItcIHIIvgvg相减并代入假定(1)，得又由相减，并代入假定(2)，得所以)(88.12490()(01.1)()()()(0220202220020220202HHtttHHtcrttcHHIttcIIvgvg111cI 222cI)(12112212mcccIILmLmQGctWttLQGctHHLttLQ)()88.12490()(01.1)()88.12490)()(01.1122021220202二、干燥系统的热效率二、干燥系统的热效率而所以)()88.12490(187.4)88.12490()()
15、(21212012系统的焓忽略湿物料中水分带入tWWtWWctcrWIIWQwvWvv%10088.124902QtW%100%100QQV量向干燥系统输入的总热蒸发水分所需的热量三、干燥速率和时间的计算三、干燥速率和时间的计算（一）（一）恒定干燥条件下干燥实验和干燥时间恒定干燥条件下干燥实验和干燥时间1干燥实验和干燥曲线干燥实验和干燥曲线干燥实验：与恒定干燥条件相近的间歇干燥实验。干燥实验：与恒定干燥条件相近的间歇干燥实验。干燥曲线：由间歇干燥实验测出的干燥曲线：由间歇干燥实验测出的X与与 及及 与与 之之间关系曲线。间关系曲线。2干燥速率曲线干燥速率曲线干燥速率：单位时间内在单位干燥面积上
16、汽化的水干燥速率：单位时间内在单位干燥面积上汽化的水 量，量，U，kg/(m2 s)即即 而而 所以所以 式中式中 W一批操作中汽化的水分量，一批操作中汽化的水分量，kg；G一批操作中干物料的质量，一批操作中干物料的质量，kg。干燥速率曲线：干燥速率曲线：U与与X之间的关系曲线。之间的关系曲线。由干燥速率曲线，可以将干燥过程分为两个阶段：由干燥速率曲线，可以将干燥过程分为两个阶段：(1)恒速干燥阶段：物料预热阶段恒速干燥阶段：物料预热阶段+恒速干燥阶段恒速干燥阶段 (2)降速干燥阶段：第一降速阶段降速干燥阶段：第一降速阶段+第二降速阶段第二降速阶段 SdWdU)(,21XXGWdXGWdSdd
17、XGU干燥机理：干燥机理：(1)物料预热阶段，物料预热阶段，：空气传给物料的热量大：空气传给物料的热量大于水分汽化所需热量，物料表面温度上升到空气的湿于水分汽化所需热量，物料表面温度上升到空气的湿球温度，球温度，。(2)恒速干燥阶段，恒速干燥阶段，：空气传给物料的热量等：空气传给物料的热量等于水分汽化所需的热量，物料表面温度维持稳定，干于水分汽化所需的热量，物料表面温度维持稳定，干燥速率维持恒定，表面维持润湿。燥速率维持恒定，表面维持润湿。(3)第一降速干燥阶段，第一降速干燥阶段，：水分的内部扩散速率小：水分的内部扩散速率小于水分的表面汽化速率，物料表面不能维持全润湿，于水分的表面汽化速率，物
18、料表面不能维持全润湿，出现部分出现部分“干区干区”，在干区空气传给物料的热量大于，在干区空气传给物料的热量大于水分汽化所需的热量，平均表面温度缓慢上升。虽然水分汽化所需的热量，平均表面温度缓慢上升。虽然单位润湿表面上的干燥速率不变，但由于实际汽化面单位润湿表面上的干燥速率不变，但由于实际汽化面积减少，从而以物料全部外表面积计算的干燥速率下积减少，从而以物料全部外表面积计算的干燥速率下降。该阶段可能是整个降速阶段，或根本不存在。降。该阶段可能是整个降速阶段，或根本不存在。BA Upppww,)(,CB DC(4）第二降速干燥阶段，）第二降速干燥阶段，：表面水分完全汽：表面水分完全汽化后，水分的汽
19、化面由表面向内部移动，空气化后，水分的汽化面由表面向内部移动，空气传给物料的热量大于水分汽化所需的热量，表传给物料的热量大于水分汽化所需的热量，表面温度加速上升，直至空气的温度，干燥速率面温度加速上升，直至空气的温度，干燥速率加速下降，直至为零。此时物料含水量降到平加速下降，直至为零。此时物料含水量降到平衡水分。衡水分。显然，预热、恒速阶段为表面汽化控制阶段；显然，预热、恒速阶段为表面汽化控制阶段；降速阶段为内部迁移控制阶段降速阶段为内部迁移控制阶段3临界含水量临界含水量 可通过减低物料层的厚度，来减小可通过减低物料层的厚度，来减小Xc。ED),(干燥速率厚度物性fXc（二）恒定干燥条件下干燥
20、时间的计算（二）恒定干燥条件下干燥时间的计算1恒速阶段恒速阶段由恒速阶段的干燥速率等于临界干燥速率，由恒速阶段的干燥速率等于临界干燥速率，及及 得得 定积分定积分 解之解之 Uc也可通过对流传热系数计算。也可通过对流传热系数计算。SddXGUdXSUGdccXXcdXSUGd110)(11ccXXSUGdXUSGd2202XXcUdXSGd2降速阶段降速阶段 由由 定积分定积分若若U与与X呈非线性关系，则可用数值积分法或图解积分呈非线性关系，则可用数值积分法或图解积分法求得法求得 2。若若U与与X呈线性关系，呈线性关系，则可设则可设 所以所以 又又 所以所以dXUSGd*)(XXkUX2202
21、XXcUdXSGd*)(XXkUcXc*ln*22XXXXUXXSGccc2202XXcUdXSGd第二节第二节 气流干燥器及其计算气流干燥器及其计算v一、气流干燥原理及设备一、气流干燥原理及设备(一一)气流干燥原理及特点气流干燥原理及特点 气流干燥气流干燥：是指利用热气流将物料在流态下进行是指利用热气流将物料在流态下进行干燥的过程。干燥的过程。干燥操作原理干燥操作原理：湿物料在热气流中呈悬浮状态，：湿物料在热气流中呈悬浮状态，每个物料颗粒都被热空气所包围，因而使湿物料在每个物料颗粒都被热空气所包围，因而使湿物料在流动过程中最大限度地与空气充分接触，气体与固流动过程中最大限度地与空气充分接触，
22、气体与固体之间进行传热和传质，达到干燥的目的。体之间进行传热和传质，达到干燥的目的。(二二)气流干燥设备气流干燥设备v目前使用的气流干燥器形式：长管气流干燥器、目前使用的气流干燥器形式：长管气流干燥器、v 短管气流干燥器和旋风气流干燥器等。短管气流干燥器和旋风气流干燥器等。v 应用：应用：生物工业中味精、柠檬酸、四环类抗生生物工业中味精、柠檬酸、四环类抗生素等的干燥。素等的干燥。长管气流干燥流程长管气流干燥流程图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 6-旋风分离器 7-风机 8-锁气管 9-产品出口712345986旋风式气流干燥管旋风式气流
23、干燥管旋风式干燥器流程图旋风式干燥器流程图旋风式气流干燥器旋风式气流干燥器v加料器和卸料器对保证稳定的连续生产和成品质加料器和卸料器对保证稳定的连续生产和成品质量很重要，下图所示的物种型式加料器适用于散量很重要，下图所示的物种型式加料器适用于散状物料。为了防止在加料过程中物料结块，可采状物料。为了防止在加料过程中物料结块，可采用震动加料器。用震动加料器。闸板式(b)星型回转式(c)平板旋转式（d）螺旋输送式（e）闸阀式图 13-3 加料器型式气流干燥的计算气流干燥的计算v气流干燥的计算主要是计算干燥管的尺寸，气流干燥的计算主要是计算干燥管的尺寸，即干燥管的长度与直径。确定干燥管长度即干燥管的长
24、度与直径。确定干燥管长度的方法有两种，一种是按同类型产品的工的方法有两种，一种是按同类型产品的工厂在生产上查定数据为依据，如测定在生厂在生产上查定数据为依据，如测定在生产中干燥管内的气流速度，物料与空气的产中干燥管内的气流速度，物料与空气的接触时间来计算干燥管的长度。另一种方接触时间来计算干燥管的长度。另一种方法，是按照理论进行计算，下面着重介绍法，是按照理论进行计算，下面着重介绍此方法此方法：v（1）通过基尔比切夫准数求出物料的悬浮速度和）通过基尔比切夫准数求出物料的悬浮速度和干燥过程终空气与物料的给热系数干燥过程终空气与物料的给热系数。v基尔比切夫准数基尔比切夫准数v式中式中 d 微粒平均
25、直径，微粒平均直径，m，可用筛子分级，根据筛孔平，可用筛子分级，根据筛孔平v 均直径计算；均直径计算；v粒粒微粒的平均密度，微粒的平均密度，kg/m3；v气气空气在干燥管内平均温度时的密度，空气在干燥管内平均温度时的密度，kg/m3；vv气气空气在干燥管内平均温度时的运动粘度，空气在干燥管内平均温度时的运动粘度，m2/s。323)(4气气气粒vgdKi0.20.30.4123451023451023451023451023231234 56 7 8910234 51022435310浮图 13-7 Re与Ki准数的关系v求得准数求得准数Ki后，可根据图示的关系求出颗粒悬浮雷后，可根据图示的关系
26、求出颗粒悬浮雷诺准数，这样便可以求出颗粒的悬浮速度。诺准数，这样便可以求出颗粒的悬浮速度。dvw气浮浮Rev同时应用下图可以从雷诺准数同时应用下图可以从雷诺准数 来查出努塞来查出努塞尔特准数尔特准数 ，这样就能确定空气与物料颗粒，这样就能确定空气与物料颗粒之间的给热系数之间的给热系数 。Re浮Nu图 13-8 Nu准数与Re的关系050100Re浮Nu 582v式中式中 在平均温度时，空气的导热系在平均温度时，空气的导热系数，数，kJ/（m2h）。）。Nud气气）（所以干燥器的生产能力，式中粒个数每小时进入干燥管的微式中表面积为：设微粒为规则的球形，微粒总表面积的计算粒粒hmdGFhkgGdG
27、nndnF/6/)6/()2(232v（3）干燥时间的计算）干燥时间的计算v物料与空气之间的平均温差为：物料与空气之间的平均温差为：122ttt 3600QFtv（4）干燥管的长度与直径的确定）干燥管的长度与直径的确定()lww浮气3600 0.785lDw气气v(5)干燥器长度和直径干燥器长度和直径mmmlDsmlsmvvvls330)(33.001.11114.336004)/(9.17)91.011(77.1)/(11)(取第三节第三节 沸腾干燥器及其计算沸腾干燥器及其计算v 沸腾干燥是利用流态化技术，即利用热的空气沸腾干燥是利用流态化技术，即利用热的空气使孔板上的粒状物料呈流化沸腾状态
28、，使水分迅速使孔板上的粒状物料呈流化沸腾状态，使水分迅速汽化达到干燥目的。汽化达到干燥目的。v 在干燥时，使气流速度与颗粒的沉降速度相等，在干燥时，使气流速度与颗粒的沉降速度相等，当压力降与流动层单位面积的重量达到平衡时（此当压力降与流动层单位面积的重量达到平衡时（此时压力损失变成恒定），粒子就在气体中呈悬浮状时压力损失变成恒定），粒子就在气体中呈悬浮状态，并在流动层中自由地转动，流动层犹如正在沸态，并在流动层中自由地转动，流动层犹如正在沸腾，这种状态是比较稳定的流态化。沸腾干燥也称腾，这种状态是比较稳定的流态化。沸腾干燥也称为流化床干燥。为流化床干燥。v 沸腾造粒干燥是利用流化介质（空沸腾造
29、粒干燥是利用流化介质（空气）与料液间很高的相对气速，使溶液气）与料液间很高的相对气速，使溶液带进流化床就迅速雾化，这时液滴与原带进流化床就迅速雾化，这时液滴与原来在沸腾床内的晶体结合，就进行沸腾来在沸腾床内的晶体结合，就进行沸腾干燥，故也可看作是喷雾干燥与沸腾干干燥，故也可看作是喷雾干燥与沸腾干燥的结合。燥的结合。v沸腾干燥的特点是，传热传质速率高。沸腾干燥的特点是，传热传质速率高。v 由于是利用流态化技术，使气体与固体两相密切接触，由于是利用流态化技术，使气体与固体两相密切接触，虽然气固两相传热系数不大，但由于颗粒度较小，接触表面虽然气固两相传热系数不大，但由于颗粒度较小，接触表面积大，故容
30、积干燥强度为所有干燥器中最大的一种，这样需积大，故容积干燥强度为所有干燥器中最大的一种，这样需要的床层体积就大大减少，无论在传热、传质、容积干燥强要的床层体积就大大减少，无论在传热、传质、容积干燥强度、热效率等方面都较气流干燥优良。度、热效率等方面都较气流干燥优良。v 干燥温度均匀，控制容易。干燥温度均匀，控制容易。v 干燥、冷却可连续进行，干燥与分级可同时进行，有利干燥、冷却可连续进行，干燥与分级可同时进行，有利于连续化和自动化。于连续化和自动化。v 由于容积干燥强度较大，所以设备紧凑，占地面积小，由于容积干燥强度较大，所以设备紧凑，占地面积小，结构简单，设备生产能力高，而动力消耗少。结构简
31、单，设备生产能力高，而动力消耗少。v 但是当连续操作时物料在干燥器内停留时间不一，干燥但是当连续操作时物料在干燥器内停留时间不一，干燥度不够均匀，对结晶物料有磨损作用。度不够均匀，对结晶物料有磨损作用。单层沸腾干燥器及其附属设备单层沸腾干燥器及其附属设备加料 单层圆筒沸腾床干燥器 至分离器出料热空气分布盘物料2348765910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 废气单层气体出口加料出料床内分离器第一层第二层热空气 多层流化床干燥器 2356784910图13-21 葡
32、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-保温槽空气压缩空气蒸汽返料225671534449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v（1）临界流化速度）临界流化速度v临界流化速度是指床层开始膨胀，达到初始流态化临界流化速度是指床层开始膨胀，达到初始流态化时的气体速度。由下式计算：时的气体速度。由下式计算：1.820.943
33、0.060.88()9.3 10ssmfdv1400 5.22mfArReArgpgmfmfdgw(Re)ggdAgppr23v（2）操作流化速度）操作流化速度v操作流化速度应大于临界流化速度而小于带出速度，操作流化速度应大于临界流化速度而小于带出速度，可由下式求取：可由下式求取：tmfwwwwKw)8.02.0(或者gpgttdgwRe180.6tArReArggdAgppr23v（3）流化床几何尺寸）流化床几何尺寸v流化床层高度与操作时的床层空隙率有关，与原始流化床层高度与操作时的床层空隙率有关，与原始床层高度及空隙率有关，由下列公式计算：床层高度及空隙率有关，由下列公式计算：11sfsf
34、HH20.21180.36()fR eR eA rv设计时可取设计时可取H=2Hfv干燥室直径干燥室直径D由下式计算由下式计算43600VDvv（4）物料在干燥器内停留时间：）物料在干燥器内停留时间：22003600(1)900(1)4ssssssHDHDGG 第四节喷雾干燥塔（器）及其计算一、喷雾干燥原理及特点一、喷雾干燥原理及特点 喷雾干燥原理喷雾干燥原理：将料液分散成极细的雾滴，因：将料液分散成极细的雾滴，因此料液能形成很大的比表面积，使雾滴同热空气产此料液能形成很大的比表面积，使雾滴同热空气产生剧烈的热质交换，在几秒至几十秒内迅速排除物生剧烈的热质交换，在几秒至几十秒内迅速排除物料水分
35、而获得干燥。成品以粉末状态沉降于干燥宰料水分而获得干燥。成品以粉末状态沉降于干燥宰底部，连续或间断地从卸料器排出。底部，连续或间断地从卸料器排出。喷雾干燥的特点是：喷雾干燥的特点是：(1)干燥速度快、时间短，一般为干燥速度快、时间短，一般为330s。(2)干燥温度较低。一般为干燥温度较低。一般为5060。(3)制品具有良好的分散性和溶解性，成品制品具有良好的分散性和溶解性，成品纯度高。纯度高。248765成品热空气废气料空气图 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3二二 雾化器的结构雾化器的结构v1.气流式喷雾器气
36、流式喷雾器2345热 风废 气图 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 器物 料空 气图 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1234562.机械式喷雾器机械式喷雾器空气蒸汽31液料56698710废气图 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54321图 13-16 热 风 盘 构 造热 风 盘 2-保 温 层 3-风
37、 向 调 节 板 4-塔 顶 壁 5-喷 雾 机 座 喷盘的型式有平板型、皿型、碗型、多翼型、喷枪喷盘的型式有平板型、皿型、碗型、多翼型、喷枪型、锥型和圆帽型等，型式繁多，但目前用于酶制剂型、锥型和圆帽型等，型式繁多，但目前用于酶制剂生产的有后三种，构造如下图。生产的有后三种，构造如下图。喷枪式是由一组喷嘴（一般为喷枪式是由一组喷嘴（一般为6个）伸在离心盘外，个）伸在离心盘外，如同翼轮一样，中心形成负压，被喷物料容易卷起，如同翼轮一样，中心形成负压，被喷物料容易卷起，粘在顶壁上，锥型和圆帽型可避免此问题，通过生产粘在顶壁上，锥型和圆帽型可避免此问题，通过生产实践证明，后两种型式较好，圆帽式的喷
38、孔出口向下实践证明，后两种型式较好，圆帽式的喷孔出口向下倾斜倾斜45，避免被喷物料向上翻。锥型喷盘是一组喷，避免被喷物料向上翻。锥型喷盘是一组喷嘴装在离心盘内，避免中心形成负压，导致物料易粘嘴装在离心盘内，避免中心形成负压，导致物料易粘顶壁。喷盘和喷嘴的材料均用不锈钢制造。顶壁。喷盘和喷嘴的材料均用不锈钢制造。沿圆周24孔均布部详图图 13-15 喷咀的型式圆帽式喷盘锥型喷盘喷枪式喷盘物料热风废气成品废气和成品热风热风物料物料热风废气成品.2.3图13-17 并流干燥向下旋转 2-向下并流 3-向上并流3.喷雾干燥的三种流程喷雾干燥的三种流程废气物料热风热风成品图 13-18 逆流干燥废 气热
39、 风物 料热 风废 气物 料成 品成 品1-旋 风 式2-喷 泉 式图 13-19 混 合 流 干 燥2(二二)喷雾干燥设备喷雾干燥设备 喷雾器的要求：喷雾器的要求：喷雾粒子均匀，结构简单、喷雾粒子均匀，结构简单、产量大、能耗小。产量大、能耗小。喷雾器有喷雾器有：压力式喷雾器、气流式喷雾器：压力式喷雾器、气流式喷雾器和离心式喷雾器和离心式喷雾器3种，种，喷雾干燥设备有喷雾干燥设备有：压力喷雾干燥塔，气流：压力喷雾干燥塔，气流喷雾干燥塔和离心喷雾干燥塔喷雾干燥塔和离心喷雾干燥塔3类喷雾干燥类喷雾干燥设备。设备。气流喷雾干燥塔2、离心喷雾干燥设备、离心喷雾干燥设备离心喷雾干燥：离心喷雾干燥：是利用
40、在水平方向作高速旋转的圆盘给予料液以离心力，使其高速甩出，形成薄膜、细丝或液滴，同时又受到周围空气的摩擦、阻碍与撕裂等作用形成细雾而干燥的过程。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、干燥室、干燥室5、过滤器、过滤器6、泵、泵7、喷头、喷头8、旋风分离器、旋风分离器9、风机、风机10、料液槽、料液槽 第五节沸腾造粒干燥器沸腾造粒干燥塔构造特点：传热面积大、干燥均匀可连续进行、设备体积小。一种是料液在接触晶核之前，水分已完全蒸发，本身形成一个较大的固体颗粒；另一种是料液附在晶核的表面，然后水分蒸发，在种子表面形成一层薄膜，而使颗粒长大；第三种是雾滴附着在种子表面
41、并与其他种子碰撞鼓连在一起而成为大颗粒。生产上以第二种造粒机理最为理想。3、影响产品颗粒大小的因素、影响产品颗粒大小的因素 1、停留时间 2、摩擦作用 3、干燥温度 4、返料量和晶核大小第六节第六节 真空干燥与冷冻干燥真空干燥与冷冻干燥一、真空干燥1、箱式真空干燥器2、搅拌真空干燥器3、双锥回转式真空干燥器第六节第六节 真空干燥与冷冻干燥真空干燥与冷冻干燥二、冷冻干燥(一)冷冻干燥原理及特点 1、冷冻干燥是将湿物料（或溶液）在较低温度下（1050）冻结成固态，然后在高度真空（1300.1Pa）下，将其中固态水分直接升华为气态而除去的干燥过程，也称升华干燥。冷冻干燥也是真空干燥的一种特例。冷冻干燥草莓片冷冻干燥草莓片冷冻干燥机冷冻干燥机OABCDPst水的物态三相图水的物态三相图OA汽化曲线OB升华曲线OC溶化曲线汽汽汽汽冰冰冰冰水水609.3Pa0.00982、冷冻干燥特点：1、干燥温度低，特别适合于高热敏性物料的干燥；2、能保持原物料的外观形状；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、冷冻干燥脱水彻底，质量轻，产品保存期长。5、需要较昂贵的专用设备，干燥周期长，能耗较大，产量小，加工成本高。(二二)冷冻干燥流程及设备冷冻干燥流程及设备1、流程：2、冷冻干燥系统主要由4部分组成：冷冻装置；真空装置；水气去除装置；加热部分(干燥室)。
