第十一章+干燥设备

《第十一章+干燥设备》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、生物工程设备第十一章干燥设备干燥设备11.1固体物料干燥机理及生物工业产品干燥的特点11.2非绝热干燥设备11.3绝热干燥设备11.4冷冻干燥及其他干燥设备11.5干燥辅助设备11.1固体物料干燥机理及生物工业产品干燥的特点11.1.1固体物料干燥机理（一）湿物料中的水分1．水分和物料的结合方式在湿物料中，按照与固体的结合方式存在四种水分：①化学结合水分，指以分子或者离子方式与固体物料分子结合并形成结晶体的水分。这类水分的除去一般不属于干燥的范畴；②吸附水分，指吸附在物料表面的水分，它的性质和纯态水相同，非常容易用干燥的方法除去。③毛细管水分，指多孔性

2、物料细小孔隙中所含有的水分，这类水分除去的难度取决于水分所在的孔隙的大小。④溶胀水分，指渗透到生物细胞壁内的水分，这类水分也比较难于除去。11.1固体物料干燥机理及生物工业产品干燥的特点2．平衡水分和自由水分湿物料每单位重量中所含水分的总量称为总水分，或者湿含量。在一定的干燥条件下，无法将总水分全部除去，总有一部分存在于物料中，这部分不能除去的水分称为平衡水分。平衡水分的大小与干燥条件有关，比如物料的性质，空气的相对湿度和温度等。总水分和平衡水分之差称为自由水分，自由水分可以在一定的干燥条件下除去。11.1固体物料干燥机理及生物工业产品干燥的特点3、结

3、合水分和非结合水分结合水分指存在于物料内部与物料呈吸附状态的水分，他和物料间存在一定的结合力，因此较难除去。非结合水分指存在于物料表面或物料中较大空隙中的水分，它与物料间没有任何作用，只作机械混合，是容易除去的水分。11.1固体物料干燥机理及生物工业产品干燥的特点（二）干燥机理干燥由两个基本过程构成，一是传热过程，即热由外部传给湿物料，使其温度升高；二是传质过程，即物料内部的水分向表面扩散并在表面汽化离开。这两个过程同时进行，方向相反。可见干燥过程是一个传质和传热相结合的过程。干燥的传质又由两个过程组成，一是湿物料内部的水分向固体表面的扩散过程，另一个

4、是水分在表面汽化的过程，当前者小于后者时，干燥的速率取决于水分向固体表面扩散的速率，称为内部扩散控制干燥过程。11.1固体物料干燥机理及生物工业产品干燥的特点对于一个具体的干燥过程，如果干燥条件恒定，在开始阶段，由于物料湿含量比较高，表面全部为游离水分，干燥过程为表面汽化控制，此时，干燥速度取决于表面汽化速度并保持不变，因此，这一阶段常称为恒速干燥阶段。随着干燥的进行，物体的湿含量逐渐降低，当湿含量降低到某一点时，物料表面游离水分已经很少，剩下的主要是结合水分，干燥转入内部扩散控制阶段，水分除去越来越难，干燥速率越来越低，这一阶段称为降速干燥阶段。11

5、.1固体物料干燥机理及生物工业产品干燥的特点图11-1恒定干燥条件下干燥速度-时间曲线图11-1为恒定干燥条件下干燥速率随时间的变化情况，其中D-C为干燥的预热阶段，干燥速率在短时间内升高。C-B为恒速干燥阶段，干燥速率基本保持不变。B-A为降速干燥阶段,干燥速率急速下降，C0为干燥最终湿含量。11.1固体物料干燥机理及生物工业产品干燥的特点（三）影响干燥速率的因素1．物料的性质物料性质是影响干燥速率的主要因素。有些物料在干燥的降速阶段，表面水分迅速汽化形成结块或龟裂现象，因此需要采取一定的措施防止，尤其是对生物产品。2．压力干燥器内压力的大小与物料的

6、汽化速度成反比，真空干燥器的应用就是为了使物料的水分在较低的温度下就能够很快汽化，因此，适合热敏物质的干燥。11.1固体物料干燥机理及生物工业产品干燥的特点3．干燥介质的性质和流速干燥介质的流速越大，湿物料表面汽化阻力越小，因此干燥速率越大。干燥介质的温度越高，干燥速率越高。但是，温度不能过高，要考虑干燥物料的热稳定性，否则将导致固体物料升华或分解。4．干燥介质与物料的接触情况物料堆放在干燥器内静止不动将大大延长干燥所需要的时间。若使物料悬浮在干燥介质中，促使物料颗粒彼此分开并不停跳动，可大大改善干燥速度，提高干燥效率。11.1固体物料干燥机理及生物工

7、业产品干燥的特点11.1.2生物工业产品干燥的特点1．多数生物产品对热的稳定性较差，比如一般蛋白酶在45～50℃左右就开始失活，因此生物产品的干燥一般在较低的温度下进行。比如冷冻干燥，减压干燥等。2．生物产品的干燥时间不能太长，否则也容易变质失活。因此，很多生物产品使用气流和喷雾干燥等方式进行。11.1固体物料干燥机理及生物工业产品干燥的特点3．生物产品要求十分纯净，尤其是生物制药产品，要求不能混入任何异物，因此，生物产品的干燥很多都是在密封的环境中进行，很多生物产品在无菌室内干燥，与产品接触的任何干燥介质，如热空气，都要进行严格的过滤。4．很多生物产

8、品在干燥时容易结团，因此干燥时需要采取一些措施，比如经常翻动等。5．生物产品很多比较贵重，因此