第十章 干燥技術(shù)

1、第十章 干燥技術(shù)內(nèi)容簡(jiǎn)介l干燥速度干燥速度l濕空氣和物料中水分的性質(zhì)濕空氣和物料中水分的性質(zhì)l干燥過程干燥過程l干燥設(shè)備及其應(yīng)用干燥設(shè)備及其應(yīng)用第一節(jié) 干燥速度1.1干燥的意義干燥的意義l延長(zhǎng)貯藏延長(zhǎng)貯藏l 用于某些樣品加工過程以改善加工品質(zhì)用于某些樣品加工過程以改善加工品質(zhì) - 便于后加工。便于后加工。l便于商品流通便于商品流通1.2 干燥的策略宏觀的產(chǎn)品干燥涉及到很多方面：宏觀的產(chǎn)品干燥涉及到很多方面：（1 1）在提取分離純化的過程中提高臨界相對(duì)濕度，）在提取分離純化的過程中提高臨界相對(duì)濕度，防止吸濕防止吸濕 純化技術(shù)如水提醇沉法或醇提水沉法、高速離心純化技術(shù)如水提醇沉法或醇提水沉法、高速

2、離心法、膜過濾法、大孔樹脂吸附法、絮凝沉淀法法、膜過濾法、大孔樹脂吸附法、絮凝沉淀法等方法均因可減少無效成分、降低出膏量，起等方法均因可減少無效成分、降低出膏量，起到防潮作用。到防潮作用。（2 2）選擇適當(dāng)輔料，減少吸濕量，防止產(chǎn)品吸濕）選擇適當(dāng)輔料，減少吸濕量，防止產(chǎn)品吸濕 （3 3）改進(jìn)干燥技術(shù)）改進(jìn)干燥技術(shù) 肽類產(chǎn)品難以干燥，以及干燥后的粉料軟化點(diǎn)低肽類產(chǎn)品難以干燥，以及干燥后的粉料軟化點(diǎn)低和吸濕性強(qiáng)的特點(diǎn)，對(duì)此可以采用減壓干燥、冷和吸濕性強(qiáng)的特點(diǎn)，對(duì)此可以采用減壓干燥、冷凍干燥、噴霧干燥等方法凍干燥、噴霧干燥等方法, ,其中噴霧干燥干燥效其中噴霧干燥干燥效率較高。率較高。（4 4）采用

3、防潮包裝減慢吸濕速度，防止產(chǎn)品吸濕）采用防潮包裝減慢吸濕速度，防止產(chǎn)品吸濕 （5 5）在貯存過程中減慢吸濕速度，防止制劑吸濕）在貯存過程中減慢吸濕速度，防止制劑吸濕 目前，醫(yī)藥保健品中主要有目前，醫(yī)藥保健品中主要有3 3種典型干燥劑產(chǎn)品：種典型干燥劑產(chǎn)品：硅膠干燥劑、黏土干燥劑和分子篩干燥劑。硅膠干燥劑、黏土干燥劑和分子篩干燥劑。 1.31.3干燥的分類干燥的分類1、按操作壓力分：常壓干燥和真空干燥常壓干燥和真空干燥2、按操作方式分：連續(xù)式干燥和間歇式干燥連續(xù)式干燥和間歇式干燥3、按給濕物料提供熱能的方式分：傳導(dǎo)干燥傳導(dǎo)干燥：將熱能以傳導(dǎo)的方式通過金屬壁面?zhèn)鹘o濕物料。特點(diǎn)：熱能利用率高。對(duì)流干

4、燥對(duì)流干燥：將熱能以對(duì)流的方式傳給與其直接接觸的濕物料。將熱能以對(duì)流的方式傳給與其直接接觸的濕物料。特點(diǎn)：熱能利用率比傳導(dǎo)干燥低。輻射干燥（光波）輻射干燥（光波）：熱能以電磁波的形式由輻射器發(fā)射，射至濕物料表面被其吸收再轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?。介電加熱干燥（微波）介電加熱干燥（微波）：將需要干燥的物料置于高頻電場(chǎng)的交變作用使物料加熱而達(dá)到干燥。1.4干燥速度干燥速度對(duì)流干燥為例對(duì)流干燥為例對(duì)一定干燥任務(wù)，干燥器尺寸取決于干燥時(shí)間和干燥速率對(duì)一定干燥任務(wù)，干燥器尺寸取決于干燥時(shí)間和干燥速率。由于干燥過程的復(fù)雜性，由于干燥過程的復(fù)雜性，通常干燥速率不是根據(jù)理論進(jìn)行通常干燥速率不是根據(jù)理論進(jìn)行計(jì)算，而是通過實(shí)驗(yàn)

5、測(cè)定的。計(jì)算，而是通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定的。為了簡(jiǎn)化影響因素，為了簡(jiǎn)化影響因素，干燥實(shí)驗(yàn)都是在恒定干燥條件下進(jìn)行干燥實(shí)驗(yàn)都是在恒定干燥條件下進(jìn)行的，即在一定的氣固接觸方式下，固定氣體的溫度、濕的，即在一定的氣固接觸方式下，固定氣體的溫度、濕度和流過物料表面的速度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。度和流過物料表面的速度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。為保證為保證恒定干燥條件恒定干燥條件，采用大量空氣干燥少量物料，采用大量空氣干燥少量物料，以使以使氣體的溫度、濕度和流速在干燥器中恒定不變。實(shí)驗(yàn)為間氣體的溫度、濕度和流速在干燥器中恒定不變。實(shí)驗(yàn)為間歇操作，物料的溫度和濕含量隨時(shí)間連續(xù)變化。歇操作，物料的溫度和濕含量隨時(shí)間連續(xù)變化。 恒速干燥段恒速干燥段(

6、Constant-rate period)：物料溫度恒定在物料溫度恒定在 tw，X 變化呈變化呈直線關(guān)系，氣體傳給物料的熱量直線關(guān)系，氣體傳給物料的熱量全部用于濕份汽化。全部用于濕份汽化。預(yù)熱段預(yù)熱段(Pre-heat period)：初始濕含量初始濕含量 X1 和溫度和溫度 1 變?yōu)樽優(yōu)?X 和和 tw。物料吸熱升溫以提高汽。物料吸熱升溫以提高汽化速率，但濕含量變化不大?；俾剩珴窈孔兓淮?。干燥曲線：干燥曲線：物料濕含量物料濕含量 X 與干燥時(shí)間與干燥時(shí)間 的關(guān)系曲線。的關(guān)系曲線。A濕含量濕含量XXctwDCBADCBtX*物料表面溫度物料表面溫度 干燥時(shí)間干燥時(shí)間 預(yù)熱段預(yù)熱段恒速段

7、恒速段降速段降速段降速干燥段降速干燥段 (Falling-rate period)：物料開始升溫，物料開始升溫，X 變化減慢，氣體傳給物料的熱量?jī)H部分用變化減慢，氣體傳給物料的熱量?jī)H部分用于濕份汽化，其余用于物料升溫，當(dāng)于濕份汽化，其余用于物料升溫，當(dāng) X = X* ， = tW。干燥速率干燥速率U：干燥器單位時(shí)間內(nèi)汽化的濕分量：干燥器單位時(shí)間內(nèi)汽化的濕分量 (kg濕分濕分/s)。微分形式為，微分形式為，式中：式中：U 干燥器的干燥速率，干燥器的干燥速率，kg/s； W 汽化水份量，汽化水份量，kg； Gc 絕干物料的質(zhì)量，絕干物料的質(zhì)量，kg； 干燥速度干燥速度 (干燥通量干燥通量) N：干

8、燥器單位時(shí)間內(nèi)在物料單位表面干燥器單位時(shí)間內(nèi)在物料單位表面積上汽化的濕分量（積上汽化的濕分量（kg濕分濕分/(m2s)）。微分形式為）。微分形式為 ddddXGWUc ddddXAGAWNc 式中：式中：N 干燥器的干燥速度，干燥器的干燥速度，kg/(m2s)； A 物料表面積，即干燥面積，物料表面積，即干燥面積，m2。 如果物料的形狀規(guī)則，干燥面積容如果物料的形狀規(guī)則，干燥面積容易求出，使用干燥速度較為方便。易求出，使用干燥速度較為方便。如果物料形狀是不規(guī)則的，干燥面積不如果物料形狀是不規(guī)則的，干燥面積不易求出，則可使用干燥速率進(jìn)行計(jì)算。易求出，則可使用干燥速率進(jìn)行計(jì)算。 設(shè)物料的初始濕含量

9、為設(shè)物料的初始濕含量為 X1，產(chǎn)品，產(chǎn)品濕含量為濕含量為 X2：當(dāng)當(dāng) X1Xc 和和 X2Xc 時(shí)，干燥有時(shí)，干燥有兩個(gè)階段；兩個(gè)階段；當(dāng)當(dāng) X1Xc 或或 X2Xc 時(shí)，干燥都時(shí)，干燥都只有一個(gè)階段，即恒速干燥段。只有一個(gè)階段，即恒速干燥段。 由于物料預(yù)熱段很短，通常將其由于物料預(yù)熱段很短，通常將其并入恒速干燥段；并入恒速干燥段；以臨界濕含量以臨界濕含量 Xc 為界為界，可將干燥，可將干燥過程只分為過程只分為恒速干燥和降速干燥恒速干燥和降速干燥兩個(gè)階段。兩個(gè)階段。干燥速率曲線：干燥速率曲線：干燥速率干燥速率 U 或干燥速度或干燥速度 N 與濕含量與濕含量 X 的關(guān)的關(guān)系曲線。干燥過程的特征在

10、干燥速率曲線上更為直觀。系曲線。干燥過程的特征在干燥速率曲線上更為直觀。ABCD干燥速率干燥速率 U 或或 NABCD物料溫度物料溫度 twXcX*濕含量濕含量 XIIIC一、濕空氣的狀態(tài)參數(shù)一、濕空氣的狀態(tài)參數(shù)l干球溫度干球溫度 t ：濕氣體的真實(shí)溫度，簡(jiǎn)稱溫度（濕氣體的真實(shí)溫度，簡(jiǎn)稱溫度（ 或或 K）。將溫度計(jì)直接插在濕氣體中即可測(cè)量。）。將溫度計(jì)直接插在濕氣體中即可測(cè)量。l系統(tǒng)總壓系統(tǒng)總壓 P ：即濕氣體的總壓。干燥過程中系統(tǒng)即濕氣體的總壓。干燥過程中系統(tǒng)總壓基本上恒定不變?？倝夯旧虾愣ú蛔?。l干燥操作通常在常壓下進(jìn)行，熱敏性物料的干燥干燥操作通常在常壓下進(jìn)行，熱敏性物料的干燥一般在減

11、壓下操作。一般在減壓下操作。 第二節(jié) 濕空氣和物料中水分的性質(zhì)濕份的表示方法濕份的表示方法濕氣體中濕份蒸汽的壓力，用濕氣體中濕份蒸汽的壓力，用 p 表示（表示（kpa ）；）；當(dāng)氣體為濕份蒸汽所飽和時(shí)，濕份分壓達(dá)到最大值，即系統(tǒng)當(dāng)氣體為濕份蒸汽所飽和時(shí)，濕份分壓達(dá)到最大值，即系統(tǒng)溫度下濕份的飽和蒸汽壓。溫度下濕份的飽和蒸汽壓。 對(duì)于空氣對(duì)于空氣-水系統(tǒng)：水系統(tǒng)：Mw=18.02kg/kmol，Mg=28.96 kg/kmolpPpMMMnMnHgwggww pPpH 622. 0濕份分壓濕份分壓（Moisture partial pressure）濕氣體中濕份蒸汽的質(zhì)量與絕干氣體的質(zhì)量之比。若

12、濕份蒸濕氣體中濕份蒸汽的質(zhì)量與絕干氣體的質(zhì)量之比。若濕份蒸汽和絕干氣體的摩爾數(shù)汽和絕干氣體的摩爾數(shù) (nw, ng) 和摩爾質(zhì)量和摩爾質(zhì)量 (Mw , Mg) 絕對(duì)濕度絕對(duì)濕度(濕度濕度) H（Humidity）總壓一定時(shí)，氣體的濕度只與濕份蒸汽的分壓有關(guān)。 kg濕份蒸汽濕份蒸汽/kg絕干氣體絕干氣體濕度只表示濕氣體中所含濕份的絕對(duì)數(shù)，不能反映氣體偏離濕度只表示濕氣體中所含濕份的絕對(duì)數(shù)，不能反映氣體偏離飽和狀態(tài)的程度（氣體的吸濕潛力）。飽和狀態(tài)的程度（氣體的吸濕潛力）。相對(duì)濕度：相對(duì)濕度：一定的系統(tǒng)總壓和溫度下，氣體中濕份蒸汽的分一定的系統(tǒng)總壓和溫度下，氣體中濕份蒸汽的分壓壓 p 與系統(tǒng)溫度下

13、濕份的與系統(tǒng)溫度下濕份的飽和蒸汽壓飽和蒸汽壓 ps 之比。之比。 值越低，氣體偏離飽和的程度越遠(yuǎn)，吸濕潛力越大；值越低，氣體偏離飽和的程度越遠(yuǎn)，吸濕潛力越大； =100% 時(shí)，時(shí)，p=ps，氣體被濕份蒸汽所飽和，不能再吸濕。，氣體被濕份蒸汽所飽和，不能再吸濕。對(duì)于空氣對(duì)于空氣-水系統(tǒng)：水系統(tǒng)：%100 spp sspPpH 622. 0物料中水分的性質(zhì)物料中水分的性質(zhì)濕物料是絕干固體與液態(tài)濕分的混合物。濕物料是絕干固體與液態(tài)濕分的混合物。濕基濕含量濕基濕含量 w：?jiǎn)挝毁|(zhì)量的濕物料中所含液態(tài)濕分的質(zhì)量。單位質(zhì)量的濕物料中所含液態(tài)濕分的質(zhì)量。干基濕含量干基濕含量 X：?jiǎn)挝毁|(zhì)量的絕干物料中所含液態(tài)濕

14、分的質(zhì)量。單位質(zhì)量的絕干物料中所含液態(tài)濕分的質(zhì)量。換算關(guān)系：換算關(guān)系： 物料濕分的表示方法物料濕分的表示方法 TcTWGWw 濕物料的質(zhì)物量物料所含液態(tài)料所含液cTGWX 絕干物料的質(zhì)量量物料所含液態(tài)濕份的質(zhì)XXw 1wwX 1工業(yè)生產(chǎn)中，物料濕含量通常以濕基濕含量表示工業(yè)生產(chǎn)中，物料濕含量通常以濕基濕含量表示，但由于物，但由于物料的總質(zhì)量在干燥過程中不斷減少，而絕干物料的質(zhì)量不變，料的總質(zhì)量在干燥過程中不斷減少，而絕干物料的質(zhì)量不變，故在故在干燥計(jì)算中以干基濕含量表示較為方便。干燥計(jì)算中以干基濕含量表示較為方便。 濕份在氣體和固體間的平衡關(guān)系濕份在氣體和固體間的平衡關(guān)系 濕份的傳遞方向濕份的

15、傳遞方向 (干燥或吸濕干燥或吸濕) 和限度和限度 (干燥程度干燥程度) 由濕份在由濕份在氣體和固體兩相間的平衡關(guān)系決定。氣體和固體兩相間的平衡關(guān)系決定。pXpsXh平衡狀態(tài)：平衡狀態(tài)：當(dāng)濕含量為當(dāng)濕含量為 X 的濕物料與濕份分壓為的濕物料與濕份分壓為 p 的不飽的不飽和空氣接觸時(shí)，物料將失去自身的濕份或吸收氣體中的濕份，和空氣接觸時(shí)，物料將失去自身的濕份或吸收氣體中的濕份，直到濕份在物料表面的蒸汽壓等于氣體中的濕份分壓。直到濕份在物料表面的蒸汽壓等于氣體中的濕份分壓。平衡濕含量：平衡濕含量：平衡狀態(tài)下物料的濕含量。不僅取決于氣體的平衡狀態(tài)下物料的濕含量。不僅取決于氣體的狀態(tài)，還與物料的種類有很

16、大的關(guān)系。狀態(tài)，還與物料的種類有很大的關(guān)系。 X*p結(jié)合水分：結(jié)合水分：與物料存在某種形與物料存在某種形式的結(jié)合，其汽化能力比獨(dú)立式的結(jié)合，其汽化能力比獨(dú)立存在的水要低，蒸汽壓或汽化存在的水要低，蒸汽壓或汽化能力與水分和物料結(jié)合力的強(qiáng)能力與水分和物料結(jié)合力的強(qiáng)弱有關(guān)。弱有關(guān)。非結(jié)合水分：非結(jié)合水分：與物料沒有任何形式的結(jié)合，具有和獨(dú)立存在與物料沒有任何形式的結(jié)合，具有和獨(dú)立存在的水相同的蒸汽壓和汽化能力。的水相同的蒸汽壓和汽化能力。濕含量濕含量 XXh相對(duì)濕度相對(duì)濕度 非結(jié)合非結(jié)合水分水分結(jié)合水分結(jié)合水分01.00.5結(jié)合水分按結(jié)合方式可分為：結(jié)合水分按結(jié)合方式可分為：吸附水分、毛細(xì)管水分、溶

17、吸附水分、毛細(xì)管水分、溶漲水分漲水分(物料細(xì)胞壁內(nèi)的水分物料細(xì)胞壁內(nèi)的水分)和化學(xué)結(jié)合水分和化學(xué)結(jié)合水分(結(jié)晶水結(jié)晶水)?；瘜W(xué)結(jié)合水分與物料細(xì)胞壁水分化學(xué)結(jié)合水分與物料細(xì)胞壁水分以化學(xué)鍵形式與物料分子以化學(xué)鍵形式與物料分子結(jié)合，結(jié)合力較強(qiáng)，難汽化；吸附水分和毛細(xì)管水分以物結(jié)合，結(jié)合力較強(qiáng)，難汽化；吸附水分和毛細(xì)管水分以物理吸附方式與物料結(jié)合，結(jié)合力相對(duì)較弱，易于汽化。理吸附方式與物料結(jié)合，結(jié)合力相對(duì)較弱，易于汽化。 平衡水分：平衡水分：低于平衡濕含量低于平衡濕含量 X* 的水分。是不可除水分。的水分。是不可除水分。自由水分：自由水分：高于平衡濕含量高于平衡濕含量 X* 的水分。是可除水分。的水

18、分。是可除水分。吸濕過程：吸濕過程：若若 XXh ，則物料將吸收飽和氣體中的水分使?jié)?，則物料將吸收飽和氣體中的水分使?jié)窈吭黾又翝窈亢吭黾又翝窈?Xh，即最大吸濕濕含量，物料不可能通，即最大吸濕濕含量，物料不可能通過吸收飽和氣體中的濕份使?jié)窈砍^過吸收飽和氣體中的濕份使?jié)窈砍^ Xh。欲使物料增濕。欲使物料增濕超過超過 Xh，必須使物料與液態(tài)水直接接觸。，必須使物料與液態(tài)水直接接觸。干燥過程：干燥過程：當(dāng)濕物料與不飽當(dāng)濕物料與不飽和氣體接觸時(shí)，和氣體接觸時(shí)，X 向向 X* 接近，接近，干燥過程的極限為干燥過程的極限為 X*。物料。物料的的 X* 與濕氣體的狀態(tài)有關(guān)，與濕氣體的狀態(tài)有關(guān)

19、，氣體的溫度和濕度不同，物氣體的溫度和濕度不同，物料的料的 X* 不同。欲使物料減濕不同。欲使物料減濕至絕干，必須與絕干氣體接至絕干，必須與絕干氣體接觸。觸。 濕含量濕含量 XXh相對(duì)濕度相對(duì)濕度 非結(jié)合非結(jié)合水分水分結(jié)合水分結(jié)合水分自由水分自由水分平衡水分平衡水分X*01.00.5第三節(jié)第三節(jié) 干燥過程干燥過程l恒速干燥階段恒速干燥階段l濕物料表面為非結(jié)合水所濕潤(rùn)，濕物料表面為非結(jié)合水所濕潤(rùn)，物料表面溫度是該空氣狀物料表面溫度是該空氣狀態(tài)下的濕球溫度；態(tài)下的濕球溫度；l傳熱推動(dòng)力（溫度差）、傳質(zhì)推動(dòng)力（飽和蒸汽壓差）是傳熱推動(dòng)力（溫度差）、傳質(zhì)推動(dòng)力（飽和蒸汽壓差）是一個(gè)定值；一個(gè)定值；干燥

20、速率也是一個(gè)定值；干燥速率也是一個(gè)定值；l該階段的干燥速率決定于該階段的干燥速率決定于物料表面水分汽化的速率物料表面水分汽化的速率、決定、決定于于水蒸氣通過干燥表面擴(kuò)散到氣相主體的速率水蒸氣通過干燥表面擴(kuò)散到氣相主體的速率。因此，又。因此，又稱為表面汽化控制階段。稱為表面汽化控制階段。l干燥速率干燥速率幾乎等于純水的汽化速度，和物料濕含量、物料幾乎等于純水的汽化速度，和物料濕含量、物料類別無關(guān)；類別無關(guān)；l影響因子主要有：空氣流速、空氣濕度、空氣溫度等外部影響因子主要有：空氣流速、空氣濕度、空氣溫度等外部條件。條件。降速干燥階段降速干燥階段l物料濕含量降至臨界點(diǎn)以后，便進(jìn)入降速干燥階段。物料濕

21、含量降至臨界點(diǎn)以后，便進(jìn)入降速干燥階段。l在降速干燥階段，非結(jié)合水以及被蒸發(fā)，繼續(xù)進(jìn)行干在降速干燥階段，非結(jié)合水以及被蒸發(fā)，繼續(xù)進(jìn)行干燥，只能蒸發(fā)結(jié)合水。燥，只能蒸發(fā)結(jié)合水。l結(jié)合水的蒸氣壓恒低于同溫下純水的飽和蒸汽壓結(jié)合水的蒸氣壓恒低于同溫下純水的飽和蒸汽壓，傳，傳質(zhì)、傳熱推動(dòng)力逐漸減小，干燥速率隨之降低；質(zhì)、傳熱推動(dòng)力逐漸減小，干燥速率隨之降低；l干燥空氣的剩余能量被用于加熱物料表面，物料表面干燥空氣的剩余能量被用于加熱物料表面，物料表面溫度逐漸升高，局部干燥。溫度逐漸升高，局部干燥。l干燥速率取決于水分和蒸汽在物料內(nèi)部的擴(kuò)散速度干燥速率取決于水分和蒸汽在物料內(nèi)部的擴(kuò)散速度。因此，亦稱為內(nèi)

22、部擴(kuò)散控制階段，與外部條件關(guān)系不因此，亦稱為內(nèi)部擴(kuò)散控制階段，與外部條件關(guān)系不大。大。l主要影響因素為物料結(jié)構(gòu)、形狀和大小主要影響因素為物料結(jié)構(gòu)、形狀和大小物料尺寸和氣固接觸方式物料尺寸和氣固接觸方式 減小物料尺寸，干燥面積增大，干燥速率加快。減小物料尺寸，干燥面積增大，干燥速率加快。(c) 干燥介質(zhì)自下而上穿過物料層，可形成流化床干燥介質(zhì)自下而上穿過物料層，可形成流化床 。 (b) 干燥介質(zhì)自上而下穿過物料層，不能形成流化床干燥介質(zhì)自上而下穿過物料層，不能形成流化床 ；(a) 干燥介質(zhì)平行掠過物料層表面干燥介質(zhì)平行掠過物料層表面 ；干燥介質(zhì)條件干燥介質(zhì)條件 物料本性物料本性 通過強(qiáng)化外部干燥

23、條件通過強(qiáng)化外部干燥條件 ( t， H， u) 來增加傳熱傳質(zhì)推來增加傳熱傳質(zhì)推動(dòng)力，減小氣膜阻力，可提高恒速段動(dòng)力，減小氣膜阻力，可提高恒速段 (表面汽化控制表面汽化控制) 的的干燥速率，但對(duì)降速段干燥速率，但對(duì)降速段 (內(nèi)部擴(kuò)散控制內(nèi)部擴(kuò)散控制) 的改善不大。的改善不大。 強(qiáng)化干燥條件將使強(qiáng)化干燥條件將使 Xc 增加，更多水分將在降速段汽化。增加，更多水分將在降速段汽化。 氣體溫度的提高受熱源條件和物料耐熱性的限制。氣體溫度的提高受熱源條件和物料耐熱性的限制。 u， H ，需使用更大量的氣體，干燥過程能耗增加。，需使用更大量的氣體，干燥過程能耗增加。 物料本性不影響恒速段的干燥速率；物料本

24、性不影響恒速段的干燥速率； 物料結(jié)構(gòu)不同，與水分的結(jié)合方式、結(jié)合力的強(qiáng)弱不同，物料結(jié)構(gòu)不同，與水分的結(jié)合方式、結(jié)合力的強(qiáng)弱不同，降速段干燥速率差異很大。降速段干燥速率差異很大。 強(qiáng)化干燥速率時(shí)，須考慮物料本性。若恒速段速率太快，強(qiáng)化干燥速率時(shí)，須考慮物料本性。若恒速段速率太快，有些物料會(huì)變形、開裂或表面結(jié)硬殼；而在降速段則應(yīng)有些物料會(huì)變形、開裂或表面結(jié)硬殼；而在降速段則應(yīng)考慮物料的耐熱性，如熱敏性物料不能采用過高溫度的考慮物料的耐熱性，如熱敏性物料不能采用過高溫度的氣體作為干燥介質(zhì)。氣體作為干燥介質(zhì)。（1）箱式干燥器）箱式干燥器第四節(jié)第四節(jié) 干燥設(shè)備及其應(yīng)用干燥設(shè)備及其應(yīng)用對(duì)流干燥對(duì)流干燥優(yōu)點(diǎn)

25、：對(duì)物料適應(yīng)性強(qiáng)，可以用于各種物料的干燥，適用于優(yōu)點(diǎn)：對(duì)物料適應(yīng)性強(qiáng)，可以用于各種物料的干燥，適用于小規(guī)模多品種、干燥條件變動(dòng)大的場(chǎng)合，小規(guī)模多品種、干燥條件變動(dòng)大的場(chǎng)合，缺點(diǎn)：物料得不到分散，氣固兩相接觸不好，干燥時(shí)間長(zhǎng)；缺點(diǎn)：物料得不到分散，氣固兩相接觸不好，干燥時(shí)間長(zhǎng)；熱效率較低，產(chǎn)品質(zhì)量不易均勻；熱效率較低，產(chǎn)品質(zhì)量不易均勻；（1）箱式干燥器）箱式干燥器（2）噴霧干燥器）噴霧干燥器對(duì)流干燥對(duì)流干燥l采用霧化器，將料液分散成細(xì)小霧滴，在噴霧干燥器采用霧化器，將料液分散成細(xì)小霧滴，在噴霧干燥器內(nèi)直接進(jìn)行干燥，并采用旋風(fēng)分離器對(duì)干燥后的物料內(nèi)直接進(jìn)行干燥，并采用旋風(fēng)分離器對(duì)干燥后的物料進(jìn)行回

26、收；進(jìn)行回收；l能控制操作參數(shù)：進(jìn)風(fēng)溫度，進(jìn)料速度，出風(fēng)溫度依能控制操作參數(shù)：進(jìn)風(fēng)溫度，進(jìn)料速度，出風(fēng)溫度依賴前兩者。賴前兩者。l優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：傳熱表面積大，干燥時(shí)間短，適用于抗生素、傳熱表面積大，干燥時(shí)間短，適用于抗生素、酵母粉、酶制劑等熱敏性物質(zhì)的干燥；并可將蒸發(fā)、酵母粉、酶制劑等熱敏性物質(zhì)的干燥；并可將蒸發(fā)、結(jié)晶、過濾、粉碎等過程集成于一次完成。結(jié)晶、過濾、粉碎等過程集成于一次完成。l缺點(diǎn)：能耗大、設(shè)備體積過大缺點(diǎn)：能耗大、設(shè)備體積過大（2）噴霧干燥器）噴霧干燥器 噴霧干燥過程可分為四個(gè)階段：料液霧化；霧噴霧干燥過程可分為四個(gè)階段：料液霧化；霧滴與空氣接觸；霧滴干燥；干燥產(chǎn)品與空氣分離。滴與

27、空氣接觸；霧滴干燥；干燥產(chǎn)品與空氣分離。l(1)(1)料液霧化料液霧化 目的在于將料液分散成微細(xì)的霧滴，目的在于將料液分散成微細(xì)的霧滴，霧滴的平均直徑為霧滴的平均直徑為202060m60m，因此具有很大的，因此具有很大的表面積。當(dāng)其與熱空氣接觸時(shí)，霧滴就迅速氣化表面積。當(dāng)其與熱空氣接觸時(shí)，霧滴就迅速氣化而干燥為粉末或顆粒產(chǎn)品。霧化器是噴霧干燥的而干燥為粉末或顆粒產(chǎn)品。霧化器是噴霧干燥的關(guān)鍵部位。目前常用的霧化器有氣流式噴嘴、壓關(guān)鍵部位。目前常用的霧化器有氣流式噴嘴、壓力式噴嘴和離心式噴嘴。力式噴嘴和離心式噴嘴。噴霧干燥的工藝過程噴霧干燥的工藝過程壓力噴霧壓力噴霧離心噴霧離心噴霧氣流噴霧器氣流噴

28、霧器霧化器（Sprayer） 霧化器（霧化器（Sprayer） 霧化器的一般要求霧化器的一般要求霧化器是噴霧干燥器的關(guān)鍵部件，它將影響到產(chǎn)品的質(zhì)量和能量霧化器是噴霧干燥器的關(guān)鍵部件，它將影響到產(chǎn)品的質(zhì)量和能量消耗，好的霧化器應(yīng)具有霧滴直徑均勻，噴嘴結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)能消耗，好的霧化器應(yīng)具有霧滴直徑均勻，噴嘴結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)能力大，能量消耗低，操作方便等特點(diǎn)。力大，能量消耗低，操作方便等特點(diǎn)。氣流式霧化器氣流式霧化器壓縮空氣在噴嘴處達(dá)到音速并形壓縮空氣在噴嘴處達(dá)到音速并形成很低的壓力，抽送料液由噴嘴成很低的壓力，抽送料液由噴嘴成霧狀噴出?？芍苽淞叫∮诔伸F狀噴出。可制備粒徑小于 5 m 的微細(xì)顆粒，能

29、處理粘度的微細(xì)顆粒，能處理粘度較大的料液，但動(dòng)力消耗較大，較大的料液，但動(dòng)力消耗較大，裝置的生產(chǎn)能力較小。裝置的生產(chǎn)能力較小。料液料液空氣空氣霧化器（霧化器（SprayerSprayer） 離心式霧化器離心式霧化器料液送入一高速旋轉(zhuǎn)的（料液送入一高速旋轉(zhuǎn)的（400020000 rpm）裝有放射形葉片的圓）裝有放射形葉片的圓盤中央，在離心力作用下加速從周邊（周向速度盤中央，在離心力作用下加速從周邊（周向速度100160m/s）呈）呈霧狀灑出。霧狀灑出。軸軸料液料液優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)單，對(duì)物料的適應(yīng)能力強(qiáng)，操作彈性大，產(chǎn)品粒徑操作簡(jiǎn)單，對(duì)物料的適應(yīng)能力強(qiáng)，操作彈性大，產(chǎn)品粒徑均勻。特別適合于處理固

30、相含量較高的液體。均勻。特別適合于處理固相含量較高的液體。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：干燥器直徑較大，霧化器加工難度大，制造價(jià)格高。干燥器直徑較大，霧化器加工難度大，制造價(jià)格高。霧化器（霧化器（Sprayer） 壓力式霧化器壓力式霧化器應(yīng)用最為廣泛。用泵將料液加壓至應(yīng)用最為廣泛。用泵將料液加壓至 30-200atm 并通入噴嘴，噴嘴并通入噴嘴，噴嘴內(nèi)有螺旋室，液體在其中高速旋轉(zhuǎn)并從出口小孔處呈霧狀噴出。內(nèi)有螺旋室，液體在其中高速旋轉(zhuǎn)并從出口小孔處呈霧狀噴出。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，動(dòng)力消耗低。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，動(dòng)力消耗低。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：操作彈性小，產(chǎn)品粒徑不均勻，操作彈性小，產(chǎn)品粒徑不均勻，噴嘴容易因腐蝕

31、或磨損而影響噴噴嘴容易因腐蝕或磨損而影響噴霧質(zhì)量。霧質(zhì)量。(2)(2)霧滴與空氣接觸霧滴與空氣接觸l在干燥室內(nèi)，霧滴與空氣的接觸方式有并流式、逆流式和在干燥室內(nèi)，霧滴與空氣的接觸方式有并流式、逆流式和混流式三種。混流式三種。l并流系統(tǒng)并流系統(tǒng)，最熱的干燥空氣與水分最大的霧滴接觸，因而，最熱的干燥空氣與水分最大的霧滴接觸，因而水分迅速蒸發(fā)，從霧滴到干燥成品的整個(gè)歷程中，物料溫水分迅速蒸發(fā)，從霧滴到干燥成品的整個(gè)歷程中，物料溫度不高，對(duì)熱敏性物料的干燥有利，所獲得的產(chǎn)品常為非度不高，對(duì)熱敏性物料的干燥有利，所獲得的產(chǎn)品常為非球形的多孔顆粒。球形的多孔顆粒。l逆流系統(tǒng)逆流系統(tǒng)，在塔頂噴出的霧滴與塔底

32、上來的較濕空氣接觸，在塔頂噴出的霧滴與塔底上來的較濕空氣接觸，水分蒸發(fā)速度比并流慢，適用于耐受高溫、含水量低的非水分蒸發(fā)速度比并流慢，適用于耐受高溫、含水量低的非熱敏性物料處理。熱敏性物料處理。l混流系統(tǒng)混流系統(tǒng)，干燥室底的噴霧嘴向上噴霧，熱空氣從室頂進(jìn)，干燥室底的噴霧嘴向上噴霧，熱空氣從室頂進(jìn)入，性能兼二者之間。入，性能兼二者之間。(3)(3)霧滴干燥階段霧滴干燥階段 恒速干燥和降速干燥兩個(gè)階恒速干燥和降速干燥兩個(gè)階段。干燥過程室傳熱和傳質(zhì)同時(shí)進(jìn)行的過程。段。干燥過程室傳熱和傳質(zhì)同時(shí)進(jìn)行的過程。(4)(4)干燥產(chǎn)品與空氣分離干燥產(chǎn)品與空氣分離 干燥的粉末或顆粒落干燥的粉末或顆粒落在干燥室的錐

33、體四壁并滑落到錐底，通過星形閥之在干燥室的錐體四壁并滑落到錐底，通過星形閥之類的排灰閥排出，少量的細(xì)粉則隨空氣進(jìn)入旋風(fēng)分類的排灰閥排出，少量的細(xì)粉則隨空氣進(jìn)入旋風(fēng)分離器進(jìn)一步分離。然后將成品輸送到另一處混合后離器進(jìn)一步分離。然后將成品輸送到另一處混合后儲(chǔ)入成品庫或直徑包裝。儲(chǔ)入成品庫或直徑包裝。（3 3）氣流干燥器）氣流干燥器對(duì)流干燥對(duì)流干燥優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):干燥強(qiáng)度大，干燥時(shí)間極短，熱效率高、設(shè)備簡(jiǎn)單、干燥強(qiáng)度大，干燥時(shí)間極短，熱效率高、設(shè)備簡(jiǎn)單、且處理量極大，產(chǎn)品質(zhì)量均勻可靠。且處理量極大，產(chǎn)品質(zhì)量均勻可靠。缺點(diǎn)：干燥管太高，安裝受限制。缺點(diǎn)：干燥管太高，安裝受限制。近年來出現(xiàn)了幾種新型的氣流干燥

34、器近年來出現(xiàn)了幾種新型的氣流干燥器:多級(jí)氣流干燥器。將幾個(gè)較短的干燥管串聯(lián)使用，每個(gè)干多級(jí)氣流干燥器。將幾個(gè)較短的干燥管串聯(lián)使用，每個(gè)干燥管都單獨(dú)設(shè)置旋風(fēng)分離器和風(fēng)機(jī)，從而增加了入口段的總燥管都單獨(dú)設(shè)置旋風(fēng)分離器和風(fēng)機(jī)，從而增加了入口段的總長(zhǎng)度。長(zhǎng)度。脈沖式氣流干燥器。采用直徑交替縮小和擴(kuò)大的干燥管脈沖式氣流干燥器。采用直徑交替縮小和擴(kuò)大的干燥管(脈沖管脈沖管)，由于管內(nèi)氣速交替變化，從而增大了氣流與顆粒，由于管內(nèi)氣速交替變化，從而增大了氣流與顆粒的相對(duì)速度。的相對(duì)速度。旋風(fēng)式氣流干燥器。使攜帶物料顆粒的氣流，從切線方向旋風(fēng)式氣流干燥器。使攜帶物料顆粒的氣流，從切線方向進(jìn)入旋風(fēng)干燥室，以增大氣體與顆粒之間的相對(duì)速度，也降進(jìn)入旋風(fēng)干燥室，以增大氣體與顆粒之間的相對(duì)速度，也降低了氣流干燥器的高度。低了氣流干燥器的高度。（3 3