生物工程設(shè)備-0第十章干燥設(shè)備-czm

第五章干燥設(shè)備生物產(chǎn)物一般為熱敏性的物質(zhì)，物料在干燥過(guò)程中受高溫或受熱時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，都會(huì)影響產(chǎn)品的穩(wěn)定性和使產(chǎn)品受到某種程度的破壞。因此要求干燥設(shè)備快速高效，干燥溫度不能過(guò) 燥時(shí)間不能太長(zhǎng)；必須使活性物質(zhì)損失最少。產(chǎn)品純度不能受到影響，有時(shí)甚至要求不能有雜菌染(浸)入，干燥設(shè)備必需滿(mǎn)足無(wú)菌要求。生物工業(yè)干燥的特點(diǎn)生物工業(yè)常用干燥方法空氣干燥冷凍干燥真空干燥微波干燥固定床干燥麥芽干燥塔噴霧干燥氣流干燥沸騰干燥壓力式氣流式離心式直管脈沖管旋風(fēng)管流化床沸騰造粒干燥塔利用加熱面提供熱量，空氣帶走蒸發(fā)的水分（箱式帶式耙式）物料冷凍成冰，在高真空下冰升華成蒸汽去除方法。保持原有的物質(zhì)特性，成本高。利用電磁場(chǎng)的作用,使物料中極性分子產(chǎn)生,

的能量使

燥中的物料發(fā)熱達(dá)到使水分汽化除去。干燥設(shè)備選型的原則

對(duì)熱敏性物質(zhì)兩類(lèi)設(shè)備低溫干燥設(shè)備：真空、冷凍瞬間干燥設(shè)備：噴霧、氣流、沸騰的要求選型的原則必須滿(mǎn)足行業(yè)管理滿(mǎn)足產(chǎn)品質(zhì)量的要求滿(mǎn)足產(chǎn)品純度的要求根據(jù)物料的特性5.考慮產(chǎn)量和勞動(dòng)條件。干燥設(shè)備主要類(lèi)型非絕熱干燥設(shè)備絕熱干燥設(shè)備冷凍干燥及其他干燥設(shè)備第一節(jié)非絕熱干燥設(shè)備常壓干燥設(shè)備真空干燥設(shè)備常壓干燥設(shè)備-麥芽干燥塔干燥的目的將綠麥芽水分由42-45%減少到約3.5%，停止大麥芽的生長(zhǎng)和酶的作用，同時(shí)需保存酶的活性，以利貯藏；使麥根易于脫落；除去綠麥芽的生腥味，生成麥芽特有的色香味。麥芽干燥塔結(jié)構(gòu)與原理1

塔體7

烘床（網(wǎng)眼鋼板）8

熱風(fēng)進(jìn)口12

冷風(fēng)進(jìn)口6

排料2刮板機(jī)單層水平式高效干燥塔優(yōu)點(diǎn)生產(chǎn)能力的大，可機(jī)械化操作、便于自動(dòng)化控制余熱回收與非熱利用，技術(shù)經(jīng)濟(jì)與熱力指標(biāo)好結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低（不需要

廠房和翻賣(mài)機(jī)）12.

熱空氣

13.出料螺旋輸送器13單層水平式流化干燥塔通風(fēng)機(jī)新鮮空氣室

3.爐循環(huán)熱空氣濕空氣排除出口6.風(fēng)門(mén)螺旋輸送器麥芽分配器自動(dòng)卸載烘床斗式提升機(jī)11.料斗其他常壓干燥設(shè)備箱式干燥箱烘房滾筒干燥器（雙滾筒干燥器）紅外線(xiàn)干燥器轉(zhuǎn)筒干燥器洞道式干燥器箱式干燥器工作原理濕顆粒裝在淺盤(pán)內(nèi)，置于支架上，空氣由風(fēng)機(jī)送入，經(jīng)預(yù)熱器加熱到所需溫度，吹過(guò)物料表面，使物料干燥。箱式干燥器烘房?jī)?yōu)點(diǎn)：①生產(chǎn)能力大，可連續(xù)操作；②結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便；③故障少，低；④適用范圍廣（如濾餅干燥）；⑤操作彈性大；⑥清掃容易。缺點(diǎn)：①設(shè)備龐大；②安裝、拆卸

；③熱容量系數(shù)小，熱效率低；④物料在干燥器內(nèi)停留時(shí)間長(zhǎng)，且物料顆粒之間的停留時(shí)間差異較大。食品工廠機(jī)械與設(shè)備——第九章干燥機(jī)械與設(shè)備真空干燥設(shè)備一般由密閉干燥室、冷凝器及真空泵組成常用的有：真空箱式干燥器帶式真空干燥器耙式真空干燥器1.加熱滾筒3.冷卻滾筒5.原料進(jìn)口7.輻射加熱器8.至真空系統(tǒng)2.真空室4.制品出口6.不銹鋼帶真空干燥箱第二節(jié)絕熱干燥設(shè)備氣流干燥設(shè)備、原理與特點(diǎn)噴霧干燥設(shè)備、原理與特點(diǎn)流化床干燥設(shè)備、原理與特點(diǎn)氣流干燥設(shè)備長(zhǎng)管氣流干燥設(shè)備空氣過(guò)濾器空氣加熱器干燥管（關(guān)鍵設(shè)備-脈沖式干燥管）干燥管氣流干燥原理原理：利用熱氣流將物料在流態(tài)狀態(tài)下進(jìn)行干燥的過(guò)程。濕物料在熱氣流中呈懸浮狀態(tài)，每個(gè)物料顆粒都被熱空氣所包圍，因而使?jié)裎锪显诹鲃?dòng)過(guò)程中最大限度地與空氣充分接觸，氣體與固體之間進(jìn)行傳熱和傳質(zhì)，達(dá)到干燥目的。適用范圍：潮濕分散狀態(tài)顆粒物料（味精、檸檬酸、四環(huán)素抗生素等）長(zhǎng)管氣流干燥設(shè)備旋風(fēng)式氣流干燥器主要部件：圓筒形的筒身（代替長(zhǎng)管，節(jié)省空間）工作原理：帶有物料的氣流在上部以切線(xiàn)方向進(jìn)入干燥器，在干燥器內(nèi)呈螺旋狀向下至底部再折向

排氣管排排出筒身處必要時(shí)可附有蒸汽夾套。干燥速度快：主要用于干燥晶體和小顆粒，物料分散懸浮在氣流中，傳熱傳質(zhì)面積大。熱氣體進(jìn)口速度高(10-40m/s)，氣固兩相間(尤其是加速段)相對(duì)速度很大，平均傳熱系數(shù)比其它類(lèi)型干燥器高幾倍至幾十倍，體積小氣固并流操作：符合干燥基本規(guī)律，可使用高溫氣體作為干燥介質(zhì)而不會(huì)燒壞物料。一根10m長(zhǎng)的氣流管，80%的水分量是在長(zhǎng)約2m

左右的加速段汽化干燥的。干燥時(shí)間短(秒級(jí))：整個(gè)干燥過(guò)程不超過(guò)2秒，特別適合熱敏性、易氧化、不宜的物料的干燥,產(chǎn)品的濕含量均勻一致結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)備投資少，占地面積小，操作方便，性能穩(wěn)定維修量小。適用性廣（各種粉粒狀、碎塊狀物料）氣流干燥優(yōu)點(diǎn)噴霧干燥設(shè)備與原理氣流噴霧干燥設(shè)備離心噴霧干燥設(shè)備壓力噴霧干燥設(shè)備噴霧干燥的附屬設(shè)備（空氣加熱器、粉塵分離器）噴霧干燥原理

利用不同的噴霧器，將懸浮液或黏滯的液體噴成霧狀，與熱空氣之間發(fā)生熱量和質(zhì)量傳遞而進(jìn)行干燥的過(guò)程。極細(xì)的霧滴，具有很大的比表面積，與熱空氣發(fā)生熱質(zhì)交換，在幾秒至幾十秒內(nèi)迅速排出水分干燥特別適合不能用結(jié)晶方法得到固體產(chǎn)品的生物制品噴霧干燥特點(diǎn)干燥速度快、時(shí)間短，一般為3~30s，20~60μm的霧滴，表面積200~5000m2/m3，極易汽化干燥。干燥溫度較低。由于霧滴中

水分，表面溫度不超過(guò)空氣的濕球溫度，一般為50~60℃，物料停留時(shí)間短，最終溫度不太高，非常適合熱敏性物料的干燥。制品具有良好的分散性和溶解性，成品純度高。

噴霧干燥的容積干燥強(qiáng)度小，干燥室體積大，熱量消耗多，一般蒸發(fā)1kg水分約需6000kJ熱量，相當(dāng)2.5~3.5kg的蒸汽。氣流噴霧干燥設(shè)備依靠壓力0.25~0.6MPa壓縮空氣高速通過(guò)噴嘴將料液吸入霧化。能處理懸浮液和黏性較大的料液（蛋白酶、核苷酸）氣流噴霧干燥塔結(jié)構(gòu)上部為圓柱形，下部為徑高比1：2.4~3直徑與錐高比1：1.3~1.6空塔氣速0.15~0.2m/s回風(fēng)管空氣流速10~12m/s材料不銹鋼板

1mm噴嘴孔徑1~4mm（關(guān)鍵設(shè)備）分配盤(pán)（關(guān)鍵設(shè)備）分配盤(pán)噴嘴a雙流式噴嘴（混合）b三流式噴嘴（混合）氣流噴霧器形式：混合式（氣體與物料在噴嘴

混合后噴出，常用）外部混合式（氣體與物料在噴嘴外混合噴成霧滴）分配盤(pán)作用與形式作用：使空氣形成旋流與霧滴接觸，提

燥效率旋風(fēng)擴(kuò)散式（右圖示）葉片旋風(fēng)式30個(gè)葉片與水平呈30o角離心噴霧干燥設(shè)備原理：利用在水平方向作高速旋轉(zhuǎn)的圓盤(pán)給予料液以離心力，使其高速甩出，形成薄膜、細(xì)絲或液滴，同時(shí)又受到周?chē)諝獾哪Σ痢⒆璧K與

等作用形成細(xì)霧而干燥的過(guò)程。使用范圍：酶制劑離心噴霧干燥設(shè)備關(guān)鍵結(jié)構(gòu)離心噴霧機(jī)(噴盤(pán)，塔內(nèi)）離心噴霧機(jī)轉(zhuǎn)速3000~7000r/min，最低線(xiàn)速度100m/s是成霧的臨界速度（定型產(chǎn)品有150L，500L，1000L/h)根據(jù)噴矩概念90％以上液滴下落，不具有水平速度，干燥塔半徑大于噴距，一般液滴不會(huì)碰壁。熱風(fēng)盤(pán)（塔頂）噴盤(pán)形式：平板形、皿形、碗形、多翼形、噴槍形、錐形及圓帽形離心式霧化的機(jī)理離心式霧化的機(jī)理是借助高速轉(zhuǎn)盤(pán)產(chǎn)生離心力，將料液高速甩出成薄膜、細(xì)絲，并受到腔體空氣的摩擦和作用而霧化，圖示為離心霧化的情形。噴盤(pán)熱風(fēng)盤(pán)作用:熱風(fēng)分配均勻進(jìn)口風(fēng)速6~10m/s出口風(fēng)速8~12m/s離心式噴霧干燥設(shè)備熱風(fēng)分配器整個(gè)蝸殼型熱風(fēng)分配器外觀很像蝸牛殼，進(jìn)風(fēng)口由大逐漸變小，其原因是因?yàn)闊犸L(fēng)在順著蝸殼風(fēng)道流動(dòng)，其中一部分熱風(fēng)會(huì)進(jìn)入干燥塔，風(fēng)量減少。為保證熱風(fēng)能均勻地進(jìn)入到塔內(nèi)，因此采用蝸殼式設(shè)計(jì)。壓力噴霧干燥設(shè)備原理：利用高壓往復(fù)泵，以5~20MPa的壓力0.5~1.5mm的噴孔噴出，分散成50~150μm的液滴。液滴在干燥室內(nèi)與熱空氣流接觸而獲得干燥。關(guān)鍵設(shè)備:壓力式噴嘴物料在壓力式霧化器內(nèi)的流動(dòng)示意圖物料經(jīng)高壓泵作用后，處于高壓低速的狀態(tài)，以切線(xiàn)方向進(jìn)入旋轉(zhuǎn)室，（讓物料由原先的“液束”狀態(tài)變成“液膜”狀態(tài)，液膜中包圍著空氣，如果物料以“液束”狀態(tài)噴出，就不會(huì)形成霧滴。就好比和水切割機(jī)的原理）部分靜壓能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，形成螺旋運(yùn)動(dòng)，物料到達(dá)噴嘴時(shí)，速度達(dá)到最大，被噴出后，與周?chē)諝饽Σ列纬伸F滴。壓力式噴霧干燥工作流程圖不同噴霧器比較噴霧干燥的附屬設(shè)備空氣加熱器粉塵分離器粉塵分離裝置——旋風(fēng)分離器物料與熱空氣實(shí)現(xiàn)熱交換后，從干燥塔排出的同時(shí)，會(huì)夾帶一部分粉料，為了對(duì)回收粉料，故采用了旋風(fēng)分離器。粉塵分離裝置—袋濾器袋濾器是一種除塵效率極高的裝置，通常作為旋風(fēng)分離器后的末級(jí)除塵。起除塵作用的是由棉、毛或人造纖維制成的，長(zhǎng)2～3m,直徑0.15～0.2m的濾袋。流化床干燥設(shè)備與原理單層臥式多室流化床干燥器沸騰造粒干燥機(jī)流化床干燥原理流化床干燥（沸騰干燥）利用流態(tài)化技術(shù)，即利用熱空氣流使置于篩板上的顆粒狀物呈沸騰狀態(tài)的干燥過(guò)程。流化床干燥中，熱空氣的流速與顆粒的沉降速度相等，當(dāng)壓力降近似等于流動(dòng)層單位面積的質(zhì)量時(shí)，床層由固定態(tài)變化為流化態(tài),顆粒懸浮在氣流中，并呈沸騰狀態(tài)。干燥過(guò)程處于穩(wěn)定的流化態(tài)階段。傳熱傳質(zhì)速率大，優(yōu)于其他干燥過(guò)程（體積干燥強(qiáng)度最大，體積傳熱系數(shù)42000

kJ/(m3.h.℃)）干燥溫度均勻，易于控制。干燥與冷卻可連續(xù)進(jìn)行，，干燥和分級(jí)可同時(shí)完成，有利于連續(xù)化、自動(dòng)化操作。設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、生產(chǎn)能力高，動(dòng)力消耗小，應(yīng)用廣泛。流化床干燥特點(diǎn)流化床干燥流程單層臥式多室流化床干燥器單層臥式多室流化床干燥器特點(diǎn)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、容易操作、干燥速度快。適用于各種難以干燥的顆粒狀、片狀和熱敏性物料。但熱效率較低，對(duì)于多品種小產(chǎn)量物料的適應(yīng)性較差。應(yīng)用：這種形式的干燥機(jī)被用于干燥檸檬酸晶體、活性干酵母、砂糖、干酪素、葡萄糖酸鈣及固體飲料等。沸騰造粒干燥機(jī)結(jié)構(gòu)：倒

，錐角30度。原理：錐形流化床使沿床氣體流速不斷變化，致使不同大小的顆粒

能在不同的截面上達(dá)到均勻練好的沸騰，并使顆粒在床中發(fā)生分級(jí)，增大的顆粒先從下部

排出，以免繼續(xù)長(zhǎng)大，而較小

的顆粒在上面繼續(xù)長(zhǎng)大，并留

在床層以保持一定的粒度分布。8

加料口9熱風(fēng)6出料口2

噴嘴其他類(lèi)型沸騰床干燥器單層圓筒流化床干燥器多層流化床干燥器械與設(shè)備振動(dòng)流化床干燥機(jī)的主體結(jié)構(gòu)如圖9.14所示，它的機(jī)殼安裝在彈簧上，由振動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，分配段和篩選段下面均熱空氣腔體。第三節(jié)冷凍干燥及其他干燥設(shè)備冷凍干燥原理、設(shè)備及特點(diǎn)微波干燥設(shè)備、原理、特點(diǎn)冷凍干燥原理冷凍干燥（升華干燥）：將濕物料（或溶液）在較低溫度下（-50—-10℃）凍結(jié)成固態(tài)，然后再高真空度下（130-0.1Pa）下，將其中固態(tài)水分直接升

氣態(tài)而除去的干燥過(guò)程冷凍干燥分為二個(gè)階段第一階段：低于

的溫度下，使物料的固態(tài)水分直接升華，大約有98%-99%的水分被去掉第二階段：將溫度逐漸升高甚至高于室溫，使水分汽化除去，水分可減少至0.5%。冷凍干燥特點(diǎn)干燥溫度低，特別適合高熱敏性物質(zhì)（抗生素、生物制品），而且制品中有效物質(zhì)及營(yíng)養(yǎng)成分損失極少（真空、抗氧化）能保持原物料的原狀（預(yù)凍形成穩(wěn)定的固體骨架）凍干制品具有多孔結(jié)構(gòu)，具

的速溶性和快速?gòu)?fù)水性冷凍干燥脫水徹底（低于2-5%），質(zhì)量輕，產(chǎn)品保存期長(zhǎng)需昂貴

設(shè)備、干燥周期長(zhǎng)、能耗較大、產(chǎn)量小、加工成本高冷凍干燥流程1干燥室10冷凍機(jī)2冷凝器5

6真空裝置，，711

油循環(huán)泵（加熱）間歇式冷凍干燥裝置中的干燥箱與一般的真空干燥箱相似，屬盤(pán)架式。干燥箱有各種形狀，多數(shù)為圓筒形。盤(pán)架可以是固定式，也可做成小車(chē)出入干燥箱，料盤(pán)置于各層加熱板上。如采用輻射加熱方式，則料盤(pán)置于輻射加熱板之間，物料可于箱外預(yù)凍后裝入箱內(nèi)，或在箱內(nèi)直接進(jìn)行預(yù)凍。若為直接預(yù)凍，干燥箱必須與制冷系統(tǒng)相連接間歇式冷凍干燥裝置冷凍干燥設(shè)備組成冷凍系統(tǒng)真空系統(tǒng)水分除去系統(tǒng)加熱系統(tǒng)-干燥室冷凍系統(tǒng)7，9

蒸發(fā)器（吸熱）2蒸發(fā)器（吸熱）螺桿冷凍機(jī)真空系統(tǒng)干燥箱中絕對(duì)壓力13-1.3Pa,最高真空極限為）0.1Pa真空泵要求：使體統(tǒng)在5-10min內(nèi)從大氣壓降至130Pa以下。水分除去系統(tǒng)干燥過(guò)程中升華的水分必須連續(xù)快速地排除。在

13.3Pa的壓力下，1g冰升華可產(chǎn)生100m3的蒸汽，若直接采用真空泵抽吸，則需要極大容量的抽氣機(jī)才能維持所需的真空度，因此必須有脫水裝置。低溫冷凝器正是實(shí)現(xiàn)在低溫條件下除去大量水分的裝置設(shè)

九械與設(shè)備一般呈圓筒狀，具有一大一小兩個(gè)管口，串聯(lián)在干燥箱和真空泵之間，圖9.41所示為幾種外置式低溫冷凝器。加熱系統(tǒng)-干燥室提供升華所需的熱量。供給升華熱時(shí)，要保證傳熱速率既能使凍結(jié)層表面達(dá)到盡可能高的蒸汽壓，又不致使凍結(jié)層融化，所以應(yīng)根據(jù)傳熱速率決定熱源溫度。提供低溫凝結(jié)器(冷阱)融化積霜所需的熔解熱。升華干燥過(guò)程是在大型隧道式真空箱內(nèi)進(jìn)行的，料盤(pán)以間歇方式通過(guò)隧道一端的大型真空密封門(mén)進(jìn)入