《干燥設(shè)備》課件.ppt

1、制藥設(shè)備及技術(shù),第八章 干燥設(shè)備,學(xué)習(xí)目標(biāo),1、掌握干燥的概念；掌握干燥的原理和影響因素；熟悉干燥的分類。 2、熟悉廂式干燥設(shè)備的分類、結(jié)構(gòu)特點、適用范圍及操作技術(shù)；熟悉帶式干燥設(shè)備的分類、結(jié)構(gòu)特點、適用范圍及操作技術(shù)。 3、掌握流化干燥原理、特點及設(shè)備的分類、結(jié)構(gòu)特點、適用范圍及操作技術(shù)；掌握噴霧干燥的原理、特點及工作流程。 4、熟悉冷凍干燥的原理、特點、干燥過程及設(shè)備的結(jié)構(gòu)組成和操作技術(shù)。 5、了解其他干燥設(shè)備。,第一節(jié) 概述,一、干燥的概念 概念：即是借助于熱能使物料中水分或其他溶劑蒸發(fā)或用冷凍將物料中的水分結(jié)冰后升華而被移除的單元操作。 目的： 便于固體物料的貯存、運輸和計量； 保證固

2、體物料的質(zhì)量及化學(xué)穩(wěn)定性，固體物料含水量較高時容易發(fā)生水解、氧化等化學(xué)變化，由此引起的物料含量降低、雜質(zhì)含量增加及相應(yīng)的外觀變化是藥物生產(chǎn)所不能允許的； 方便加工、包裝，例如片劑生產(chǎn)中將各種固體物料混合制成濕顆粒，經(jīng)干燥整粒后方能壓片或者填入硬膠囊等。,第一節(jié) 概述,二、干燥的分類 （一）按操作方式：連續(xù)式干燥和間歇式干燥。連續(xù)式干燥具有生產(chǎn)能力大，干燥質(zhì)量均勻，熱利用率高，勞動條件好等優(yōu)點；間歇式干燥具有設(shè)備投資少、操作控制方便等優(yōu)點，通常用于小批量生產(chǎn)、處理量少或多品種生產(chǎn)。 （二）按操作壓力：常壓干燥和真空干燥。沒有特殊要求的物料干燥宜常壓干燥，生產(chǎn)中多采用此類干燥；而對于熱敏性或易氧化

3、物料的干燥選擇真空干燥。,第一節(jié) 概述,（三）按供給熱能的方式可分為： 傳導(dǎo)干燥 將濕物料與設(shè)備的加熱面（熱載體）相接觸，熱能可以直接傳遞給濕物料，使物料中的濕分汽化，同時用空氣（濕載體）將濕氣帶走。 對流干燥 對流干燥就是利用加熱后的干燥介質(zhì)，將熱量帶入干燥器并以對流方式傳遞給濕物料，又將汽化的水分以對流形式帶走。 輻射干燥 熱能以電磁波的形式由輻射器發(fā)射，濕物料吸收后轉(zhuǎn)化為熱能，使物料中的水分汽化，用空氣帶走。 介電干燥 濕物料置于高頻交變電場之中，濕物料中的水分子在高頻交變電場內(nèi)頻繁地變換取向的位置產(chǎn)生熱量 冷凍干燥 將濕物料或溶液在低溫下凍結(jié)成固態(tài)，在高真空下供給熱量將水分直接由固態(tài)升

4、華為氣態(tài)的去除水干燥過程。 組合干燥 用單一的干燥方法不易達(dá)到工藝要求，可采用兩種或兩種以上的干燥方法串聯(lián)組合，如噴霧和流化床組合干燥，噴霧和輻射組合干燥等。,第一節(jié) 概述,三、干燥原理及影響干燥速率的因素 （一）干燥原理 物料的干燥過程是傳熱和傳質(zhì)同時進(jìn)行傳熱過程：熱氣流作為干燥介質(zhì)將熱能傳遞至物料表面，再由表面?zhèn)鬟f至物料內(nèi)部。傳質(zhì)過程：物料得到熱量后，其表面濕分汽化，物料內(nèi)部和表面之間產(chǎn)生濕分濃度差，濕分由內(nèi)部向表面擴散，再通過物料的氣膜擴散至熱氣流中。 干燥過程得以進(jìn)行必須具備傳熱推動力和傳質(zhì)推動力，使被干燥物料表面所產(chǎn)生的濕分蒸汽壓大于干燥介質(zhì)中的濕分蒸氣壓，即PwP，壓差愈大，干燥過

5、程進(jìn)行得愈快；如果Pw-P0，表示干燥介質(zhì)與物料中得分蒸氣達(dá)到平衡，干燥即停止；如果Pw-P0，物料不僅不能干燥，反而吸濕。,第一節(jié) 概述,（二）干燥速率及其影響因素 1物料所含水分的性質(zhì) （1）結(jié)合水與非結(jié)合水 結(jié)合水 指物料中與物料間借化學(xué)力或物理和化學(xué)力相結(jié)合的水分，氣化時不僅要克服水分子間的作用力，還要克服水分子與固體間結(jié)合的作用力，這部分水分蒸汽壓力低于同溫度下純水的蒸汽壓力。包括了結(jié)晶水、溶液水、吸附水、毛細(xì)管結(jié)構(gòu)中水分及溶脹水等。 非結(jié)合水 系指機械地附著于物料表面、存積于大孔隙或顆粒堆積層中的水分。它們與物料結(jié)合力弱，其蒸汽壓力與同溫度下純水的蒸汽壓力相同。在干燥過程中容易除去

6、這部分水分。,第一節(jié) 概述,（2）平衡水分與自由水分 在一定的外部濕空氣環(huán)境中(如濕空氣的溫度、相對濕度不變)，對濕物料中的水分加以區(qū)分：其中可用干燥方法除掉的水分是自由水分；不能除掉的是平衡水分。 當(dāng)物料中水的蒸氣壓大于空氣中水的蒸氣分壓時，干燥過程才能發(fā)生，顯然，物料中水分被干燥到所產(chǎn)生的蒸氣壓剛好等于空氣中水蒸氣的分壓時，兩者處于平衡狀態(tài)，干燥不再進(jìn)行，此時物料中的水分就是平衡水分。 結(jié)合水與非結(jié)合水、平衡水分與自由水分是兩種不同的區(qū)分。水之結(jié)合與否取決于固體物料的本身性質(zhì)，與空氣狀態(tài)無關(guān)；而平衡水與自由水的區(qū)別則取決于周圍空氣的狀態(tài)。,第一節(jié) 概述,干燥速率是指在單位時間內(nèi)在單位干燥面

7、積上氣化的水分質(zhì)量，以微分形式表示為：,式中： U干燥速率， kg/（m2s）； S干燥面積，m2； W氣化水分量，kg； t干燥所需時間，h； Gc濕物中絕對干燥重量，kg； X濕物料的含水量，（kg水kg絕對干料） 式中負(fù)號表示物料含水量隨干燥時間增加而減少。,2.干燥速率和干燥速率曲線,第一節(jié) 概述,物料的平均濕度（X）和干燥時間（t）的關(guān)系曲線，稱為干燥曲線，如圖8-2。 AB段為預(yù)熱階段，所需時間較短可以忽略。BC段表示物料的平均濕度隨時間而呈直線下降，在這段時間內(nèi)，物料的表面非常濕潤，物料表面水分為非結(jié)合水分，在恒定的干燥條件下，物料干燥速率保持不變，稱為恒速干燥階段。在此階段，由

8、于物料內(nèi)部水分?jǐn)U散速率大于表面水分汽化速率，所以屬表面汽化控制階段。,圖8-2恒定條件下物料干燥曲線,第一節(jié) 概述,曲線CE表示干燥速率隨著物料濕度的下降而下降，水分自物料內(nèi)部向表面擴散的速率低于物料表面上水分汽化的速率，隨著物料內(nèi)部含水量的減少，水分由物料內(nèi)部向表面?zhèn)鬟f的速率慢慢下降，因而干燥速率也就越來越低，這個階段稱為降速干燥階段。 在降速干燥階段，干燥速率主要決定于物料本身的結(jié)構(gòu)、形狀和大小等，而與空氣的性質(zhì)關(guān)系不大，所以降速下燥階段又稱為物料內(nèi)部擴散控制階段。 CD段稱為第一降速干燥階段，DE段稱為第二降速干燥階段，達(dá)到E點后，物料的含水量已降到平衡含水量，這種條件下即使再干燥，也不

9、可能再降低物料的含水量。 C點為恒速干燥階段轉(zhuǎn)入降速干燥階段的轉(zhuǎn)折點，稱為臨界點，該點的干燥速率（Uo）等于恒速干燥階段的干燥速率，對應(yīng)的濕含量（Xo）稱為臨界濕含量(或臨界含水量)。,第一節(jié) 概述,干燥速率U與物料的平均濕度X的關(guān)系曲線，稱為干燥速率曲線。典型的干燥速率曲線如圖8-3所示。圖中BC表示恒速階段，CE表示降速階段，C為臨界點。,圖8-3 恒定干燥條件下干燥曲線,第一節(jié) 概述,3、影響干燥速率的因素 (1)物料的性質(zhì) 包括物料的物理結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成、形狀和大小、物料層的厚薄以及與水分的結(jié)合方式。 (2)干燥介質(zhì)的溫度、濕度和流速 (3)干燥的速度及方法 當(dāng)干燥速度過快時，物料表面水

10、分蒸發(fā)速度大大超過內(nèi)部水分?jǐn)U散到物料表面的速度，致使表面粉粒黏結(jié)，甚至熔化結(jié)殼，阻礙了內(nèi)部水分的擴散和蒸發(fā)，形成假干燥現(xiàn)象。干 (4)壓力 減壓是促進(jìn)和加快干燥的有效措施；真空干燥能降低干燥溫度，加快蒸發(fā)速度，提高干燥效率。 (5)干燥設(shè)備的結(jié)構(gòu) 設(shè)備的結(jié)構(gòu)對上述因素都有不同程度的影響.,第二節(jié) 廂式干燥器,箱式干燥又稱室式干燥，一般小型的設(shè)備稱烘箱，大型的稱烘房，屬于對流干燥，多采用強制氣流的方法，為常壓間歇操作的典型設(shè)備，可用于干燥多種不同形態(tài)的物料。 按氣體流動方式可分為平行流式、穿流式、真空式等,第二節(jié) 廂式干燥器,如圖8-4所示，水平氣流廂式干燥器整體呈廂形，外壁是絕熱保溫層，廂體上

11、設(shè)有氣體進(jìn)出口，物料放于盤中，盤按一定間距放于固定架，或是小車型的可推動架上，小車能方便地進(jìn)出。 水平氣流廂式干燥器適用于干燥后期易產(chǎn)生粉塵的泥狀物料、少量多品種濕物料的粒狀或粉狀。,圖8-4水平氣流廂式干燥器 1-加熱器2-循環(huán)風(fēng)機； 3-干燥板層4-支架； 5-干燥箱主體,一、水平氣流廂式干燥器,第二節(jié) 廂式干燥器,二、穿流氣流廂式干燥器 穿流氣流廂式干燥器結(jié)構(gòu)雖與平流式相同，但堆放物料的擱板或容器的底部由金屬網(wǎng)或多孔板構(gòu)成，使熱風(fēng)能夠均勻地穿過物料層(見圖8-5)，可以提高傳熱效率。為使熱風(fēng)在物料中形成穿流，物料以粒狀、片狀、短纖維等宜于氣流通過為宜。熱風(fēng)通過物料層的壓降取決于物料的形狀

12、、堆積厚度及氣流速度，通常在200500Pa左右。由于氣流穿過物料層，因接觸面積增大、內(nèi)部濕分?jǐn)U散距離短，干燥熱效率要比水平氣流式的效率高310倍。,第二節(jié) 廂式干燥器,1-料盤；2-過濾器；3-蓋網(wǎng)；4-風(fēng)機 圖8-5 穿流氣流式廂式干燥器,第二節(jié) 廂式干燥器,穿流氣流式廂式干燥器一般使用周期控制器控制每個周期中空氣的溫度及穿流物料層的速度以保證干燥速率及產(chǎn)品質(zhì)量。即在恒速干燥階段，固體表面的溫度近于空氣的濕球溫度（濕球溫度計測定，普通溫度計外包裹紗布，紗布浸入水中），氣體的溫度可高一些；在降速干燥階段，降低空氣溫度，以防止過熱引起表面硬化或變質(zhì)；當(dāng)物料表面干燥以后，就要適當(dāng)降低氣速，以防揚

13、塵，否則將增加收塵負(fù)擔(dān)及環(huán)境污染，為此通常采用雙速循環(huán)風(fēng)機。,第二節(jié) 廂式干燥器,三、真空廂式干燥器 對于不耐高溫、易氧化的物料,或是貴重的生物制品可以選用真空廂式干燥器。 干燥時，將料盤放于每層隔板之上。鋼制斷面為方形的保溫外殼，內(nèi)設(shè)多層空心隔板，隔板中通常加熱蒸汽或熱水。由A管通人蒸汽，由B管流出冷凝水。關(guān)閉廂門，用真空泵將廂內(nèi)抽到所需要的真空度后，打開加熱裝置并維持一定時間。,A-進(jìn)汽多支管；B-冷液多支管；C-連接多支管與空心管的短管；D-空心隔板 圖8-6 真空廂式干燥器,第二節(jié) 廂式干燥器,干燥完畢后，一定要先將真空泵與干燥箱連接的真空閥門關(guān)閉，然后緩緩放氣，去除物料，最后關(guān)閉真空

14、泵。如果先關(guān)閉真空泵，真空箱內(nèi)的負(fù)壓就可能將冷凝器內(nèi)或真空泵里的液體倒吸回干燥器中，造成產(chǎn)品污染并有可能損壞真空泵。,第三節(jié) 帶式干燥器,帶式干燥器指在長方形的干燥室或隧道內(nèi)，安裝帶狀輸送設(shè)備。傳送帶多為網(wǎng)狀，氣流與物料錯流，通常物料運動方向由若干個獨立的單元段所組成。每個單元段包括循環(huán)風(fēng)機、加熱裝置、單獨或公用的新鮮空氣抽入系統(tǒng)和層氣排出系統(tǒng)。 帶式干燥器操作靈活，濕物料進(jìn)料，干燥過程在完全密封的箱體內(nèi)進(jìn)行，勞動條件較好，避免了粉塵的外泄；適用于對干燥物料色澤變化或濕含量均至關(guān)重要的某些干燥過程。 帶式干燥器結(jié)構(gòu)不復(fù)雜，安裝方便，能長期運行，發(fā)生故障時可進(jìn)人箱體內(nèi)部檢修修方便。但占地面積廣，

15、運行時噪聲較大。,第三節(jié) 帶式干燥器,一、單級帶式干燥器 圖8-6所示為典型的單級帶式干燥器操作流程：被干燥物料由進(jìn)料端經(jīng)加料裝置被均勻分布到輸送帶上。輸送帶通常用穿孔的不銹鋼薄板(或稱網(wǎng)目板)制成，由電機經(jīng)變速箱帶動，并可以調(diào)速?？諝庥醚h(huán)風(fēng)機由外部經(jīng)空氣過濾器抽人，并經(jīng)加熱器加熱后，經(jīng)分布板由輸送帶下部垂直上吹，空氣流過干燥物料層時，物料中水分汽化、空氣增濕，溫度降低。一部分濕空氣排出箱體，其他部分則在循環(huán)風(fēng)機吸人口前與新鮮空氣混合再行循環(huán)。 干燥介質(zhì)以垂直方向向上或向下穿過物料層進(jìn)行干燥的，稱為穿流式帶式干燥器；干燥介質(zhì)在物科層上方作水平流動進(jìn)行干燥的，為水平氣流式帶式干燥器。后者因干燥

16、效率低，現(xiàn)已少使用。,第三節(jié) 帶式干燥器,圖8-7 單機帶式干燥器操作流程,第三節(jié) 帶式干燥器,二、多層帶式干燥器 多層帶式干燥器常用于干燥速度要求較低、干燥時間較長，在整個干燥過程中工藝操作條件(如干燥介質(zhì)流速、溫度及濕度等)能保持恒定的場合，如圖8-8所示。 多層帶式干燥器廣泛使用于中藥飲片、谷物類物料，且占地少，結(jié)構(gòu)簡單。但因操作中要多次裝料和卸料，故不適用于易黏著輸送帶及不允許碎裂的物料。,第三節(jié) 帶式干燥器,圖8-8 多層帶式干燥器示意圖,干燥室是一個不隔成獨立控制單元段的加熱箱體。層數(shù)可達(dá)15層，最常用35層。最后一層或幾層的輸送帶運行速度較低，使料層加厚，這樣可使大部分干燥介質(zhì)流

17、經(jīng)開始的幾層較薄的物料層，以提高總的干燥效率。層間設(shè)置隔板可以使干燥介質(zhì)的定向流動，便于物料干燥均勻,第四節(jié) 流化床干燥器,流化床干燥器又稱沸騰床干燥器，是利用熱空氣流使?jié)裎锪项w粒呈沸騰懸浮狀態(tài)而實現(xiàn)快速干燥。 一、流化床干燥器原理和特點 （一）沸騰床操作原理 在一個長形的容器內(nèi)裝人一定量的固體顆粒，通過分布板進(jìn)入床層，當(dāng)氣體速度較低時，固體顆粒不發(fā)生運動，這時的床層高度為靜止高度；隨著氣流速度增大，顆粒開始松動；各氣體速度繼續(xù)增加，床層壓降保持不變，顆粒懸浮在上面的氣流中，形成的床層稱為沸騰床，氣流速度稱為臨界流化速度。當(dāng)同樣顆粒在床層中膨脹到一定高度時，因床層的空隙率增大而使氣速下降，顆粒

18、又重新落下而不致被氣流帶走。當(dāng)氣流速度增加到一定值，固體顆粒開始吹出容器；這時顆粒就會散滿整個容器成為氣體輸送了，此時的氣流速度稱為帶出氣速或極限氣速。故流化床適宜的氣速在臨界流化速度和極限氣速之間。,第四節(jié) 流化床干燥器,顆粒與熱介質(zhì)在湍流噴射狀態(tài)下進(jìn)行充分的混合和分散，所以氣固相間傳熱、傳質(zhì)系數(shù)及相應(yīng)的表面積均較大。 由于氣固相間激烈地混合和分散以及兩相問快速地傳熱，使物料床層的溫度均勻并且容易調(diào)節(jié)，為得到干燥均勻的產(chǎn)品提供了良好的外部條件。 物料在床層內(nèi)的停留時間可根據(jù)情況任意調(diào)節(jié)，所以對難以干燥或要求干燥產(chǎn)品含濕量低的過程特別適用。 由于過程的體積傳熱系數(shù)較大，所以處理能力較大；又因沸

19、騰床具有相似于流體的狀態(tài)和作用，因此處理容易，物料的輸送也簡單。 沸騰床干燥設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉、可動部件少、操作維修方便。 沸騰床干燥適宜處理粉粒狀物料，粒徑最好在306mm范圍，不適用易熟結(jié)或結(jié)塊的物料的干燥。,第四節(jié) 流化床干燥器,（一）多層沸騰干燥器 如圖8-8表示，干燥器結(jié)構(gòu)分為上下兩部分，中間隔一層篩板，上下有溢流管連接，熱氣流由第二層的底部送入進(jìn)入第一層，最后經(jīng)床內(nèi)氣固分離器排出。待干燥的固體顆粒則由最上層加入，經(jīng)溢流管進(jìn)入第二層，最后由出料口排出。 優(yōu)點：氣體和固體逆流接觸，物料停留時間均勻，熱利用效率高. 缺點：上下兩層之間的溢流管易堵導(dǎo)致第一層固體無法落到第二層；如果控制

20、不當(dāng)，溢流管也會造成上下兩層床間的氣體溝流（短路），無法形成流化狀態(tài)；氣體的壓降比單層流化床大。,圖8-9 多層流化床干燥器,第四節(jié) 流化床干燥器,（二）臥式多室流化床干燥器 如圖所示，由一系列單室沸騰床干燥器并聯(lián)。它是一長方體的箱子，底部是多孔的托板，上鋪一層絹制篩網(wǎng)，孔板上方在長度方向上裝有若干隔板，將沸騰室分成若干小室，在擋板下方與多孔托板之間留有幾十毫米的空隙?？装逑路矫總€小室下面設(shè)有進(jìn)風(fēng)道并裝有閥門。濕物料從第一室上方進(jìn)入，通過這些間隙依次進(jìn)入各室。在最后一室裝有卸料管，將干燥后的成品卸下。,圖8-10 臥式流化床干燥器,第四節(jié) 流化床干燥器,臥式多室沸騰床干燥器的優(yōu)點： 單層，高度

21、低； 由于多個沸騰室并聯(lián)，熱氣流通過的壓降較低，阻力??； 很難堵塞； 連續(xù)生產(chǎn)，運行比較穩(wěn)定； 各沸騰室氣流分別控制，調(diào)節(jié)靈活； 生產(chǎn)能力大，可干燥多種產(chǎn)品，適應(yīng)性好 缺點：占地面積較大，與多室沸騰床干燥器相比，熱效率低。 適用于大規(guī)模干燥過程，對熱敏物料和易結(jié)塊的物料慎用。,第四節(jié) 流化床干燥器,（三）振動流化床干燥 為了克服普通流化床干燥機在干燥顆粒物料時可能出現(xiàn)的問題：當(dāng)顆粒粒度較小時形成溝流或死區(qū)；顆粒分布范圍大時易產(chǎn)生嚴(yán)重夾帶；因顆粒的返混，物料在機內(nèi)滯留時間不同，干燥后的顆粒含濕量不均；物料濕度稍大時會產(chǎn)生團(tuán)聚和結(jié)塊現(xiàn)象使流化惡化等，對流化床進(jìn)行了改型，較為成功的為振動流化床。 振

22、動流化床，就是將機械振動施加于流化床上。調(diào)整振動參數(shù)，在連續(xù)操作時能得到較理想的活塞流。同時由于振動的導(dǎo)人，使普通流化床上述問題得到了較好的改善。,第四節(jié) 流化床干燥器,圖8-11（a）振動流化床干燥機結(jié)構(gòu)示意圖,第四節(jié) 流化床干燥器,圖8-11（b）振動流化床干燥機流程圖,第五節(jié) 噴霧干燥器,噴霧干燥是指單獨一次工序，就可將溶液、乳濁液、懸浮液或膏糊液等各種物料干燥成粉體、顆粒等固體的單元操作。 通常噴霧干燥裝置由霧化器、干燥塔、空氣加熱系統(tǒng)、供料系統(tǒng)、氣固分離和干粉收集系統(tǒng)等部分組成。其流程如圖8-12所示。,第五節(jié) 噴霧干燥器,圖8-12 噴霧干燥流程,第五節(jié) 噴霧干燥器,一、噴霧干燥原

23、理和特點 噴霧干燥器的工作原理：送風(fēng)機將通過初效過濾器后的空氣送至中效、高效過濾器，再通過蒸汽加熱器和電加熱器將凈化的空氣加熱后，由干燥器底部的熱風(fēng)分配器進(jìn)入裝置內(nèi)，通過熱風(fēng)分配器的熱空氣均勻進(jìn)入干燥塔并呈螺旋轉(zhuǎn)動的運動狀態(tài)。同時由供料輸送泵將物料送至干燥器頂部的霧化器，物料被霧化成極小的霧狀液滴，使物料和熱空氣在干燥塔內(nèi)充分地接觸，水分迅速蒸發(fā)，并在極短的時間內(nèi)將物料干燥成產(chǎn)品，成品粉料經(jīng)旋風(fēng)分離器分離后，通過出料裝置收集裝袋，濕空氣則由引風(fēng)機引入濕式除塵器后排出。,第五節(jié) 噴霧干燥器,噴霧干燥器的特點 1、干燥速度迅速，物料經(jīng)離心噴霧后，在高溫氣流中，完成干燥的時間僅需幾秒到十幾秒鐘。 2

24、、干燥過程中液滴受熱時間短，產(chǎn)品質(zhì)量較好。 3、使用范圍廣 可適用于各種特點差異較大的物料的干燥。 4、產(chǎn)品具有良好的分散性、流動性和溶解性 5、生產(chǎn)過程簡化，操作控制方便。噴霧干燥通常用于濕含量4070的溶液，特殊物料即使?jié)窈扛哌_(dá)90，不經(jīng)濃縮同樣能一次干燥成粉狀產(chǎn)品。大部分產(chǎn)品干燥后不需要再進(jìn)行粉碎和篩選，減少了生產(chǎn)工序、簡化了生產(chǎn)工藝流程。,二、霧化器結(jié)構(gòu) 噴霧干燥器中關(guān)鍵部件是將濃縮液噴成霧滴的噴嘴，也稱霧化器。常用的霧化器有三類：離心式、氣流夾帶式和壓力式，圖8-13所示為三種霧化器的結(jié)構(gòu)和原理示意圖。,圖8-13 三種霧化器結(jié)構(gòu)圖,第五節(jié) 噴霧干燥器,第五節(jié) 噴霧干燥器,離心霧化

25、噴嘴有一個空心圓盤，圓盤的四周開很多小孔，液體通過轉(zhuǎn)軸的邊沿進(jìn)入圓盤，圓盤高速旋轉(zhuǎn)，液體通過小孔高速噴向四周。從小孔出來的液體，速度突然減慢，斷裂成很多細(xì)小的液滴，呈霧狀噴撒下來。這種霧化器適用于處理含有較多固體的物料。 氣流夾帶霧化器用高速氣體將液體帶出，從噴嘴出來后形成很多細(xì)小液滴，呈霧狀噴下。這種霧化器消耗動力較大，一般應(yīng)用于噴液量較小的生產(chǎn)，處理量為每小時100L以下。 在高壓噴嘴霧化器中，高壓液體以非常高的速度從噴嘴口中噴出，出噴口后斷裂成很多細(xì)小的液滴，形成錐狀噴霧。這種霧化器生產(chǎn)能力大，耗能少，應(yīng)用最為廣泛，適用黏度較大的藥液。,第六節(jié) 真空冷凍干燥器,一、真空冷凍干燥原理及特點

26、 （一）真空冷凍干燥原理 真空冷凍干燥是一種新的干燥方法，也是特殊的真空干燥方法。即把含有大量水分物質(zhì)，預(yù)先進(jìn)行降溫冷凍至冰點以下，使其水分凍結(jié)成固態(tài)的冰，然后在真空的條件下加熱使冰直接升華為水蒸汽排出，而物質(zhì)本身留在凍結(jié)時的冰架中。又稱為冰冷干燥、升華干燥、分子干燥或凍干。真空冷凍干燥后體積不變，疏松多孔。,第六節(jié) 真空冷凍干燥器,圖8-14 水的三相圖,水的三相圖:如圖8-14，凡是在三相點O以上的壓力和溫度下，水可由固相變?yōu)橐合啵詈笞優(yōu)闅庀?；而在三相點以下的壓力和溫度下，水可由固相不經(jīng)液相直接變?yōu)闅庀?，氣相遇冷后仍變?yōu)楣滔嘞?，這個過程即為升華。 冷凍干燥技術(shù)就是根據(jù)這個原理，使冰不斷變

27、成水蒸氣，將水蒸氣抽走，最后達(dá)到干燥的目的.,第六節(jié) 真空冷凍干燥器,（二）冷凍干燥過程 冷凍干燥可以分為預(yù)凍、升華干燥、解析干燥三個階段，如圖8-15所示。,圖8-15 冷凍干燥過程,第六節(jié) 真空冷凍干燥器,1、預(yù)凍階段 預(yù)凍是將溶液中的自由水固化，防止抽空干燥時起泡、濃縮、收縮和溶質(zhì)移動等不可逆變化產(chǎn)生，減少因溫度下降引起的物質(zhì)可溶性降低和生命特性的變化。 預(yù)凍溫度應(yīng)低于產(chǎn)品的共熔點溫度。一般預(yù)凍溫度要比共熔點溫度低510。 物料的凍結(jié)過程是放熱過程，需要一定時間。一般在產(chǎn)品達(dá)到規(guī)定的預(yù)凍溫度后，需要保持2h左右的時間。 預(yù)凍速率直接影響凍于產(chǎn)品的外觀和性質(zhì)，冷凍期間形成的冰晶顯著影響干燥

28、制品的溶解速率和質(zhì)量。,第六節(jié) 真空冷凍干燥器,2、升華干燥階段 也稱第一階段干燥，目的將水以冰晶的形式除去，因此其溫度和壓力都必須控制在產(chǎn)品共熔點以下，才不致使冰晶溶化。這個階段能除去全部水分的90左右，所需時間約占總干燥時間的80。 3、解析干燥階段 也稱第二階段干燥。在第一階段干燥結(jié)束后，干燥物質(zhì)的毛細(xì)管壁和極性基團(tuán)上還吸附有一部分水分，這些水分是未被凍結(jié)的。當(dāng)它們達(dá)到一定含量，就為微生物的生長繁殖和某些化學(xué)反應(yīng)提供了條件。因此為了改善產(chǎn)品的貯存穩(wěn)定性、延長其保存期，需要除去這些水分。這就是解析干燥的目的。,第六節(jié) 真空冷凍干燥器,（三）冷凍干燥的特點： 1、冷凍干燥在低溫下進(jìn)行，適用于

29、熱敏性的物質(zhì)。 2、在低溫下干燥時，物質(zhì)中的一些揮發(fā)性成分損失很小，適合一些化學(xué)產(chǎn)品，藥品和食品干燥。 3、在冷凍干燥過程中，微生物的生長和酶的作用無法進(jìn)行，因此能保持原來的形狀 。 4、由于在凍結(jié)的狀態(tài)下進(jìn)行干燥，因此體積幾乎不變，保持了原來的結(jié)構(gòu)，不會發(fā)生濃縮現(xiàn)象。 5、干燥后的物質(zhì)疏松多孔，呈海綿狀，加水后溶解迅速而完全，幾乎立即恢復(fù)原來的性狀。 6、由于干燥在真空下進(jìn)行，氧氣極少，易氧化的物質(zhì)得到了保護(hù)。 7、干燥能排除9599%以上的水份，產(chǎn)品能長期保存。 冷凍干燥在生物制品、醫(yī)藥、食品等行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。,第六節(jié) 真空冷凍干燥器,二、真空冷凍干燥設(shè)備 真空冷凍干燥機(簡稱凍干機)

30、按系統(tǒng)分：制冷系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)和控制系統(tǒng)四部分組成；按結(jié)構(gòu)分：凍干箱(或稱干燥箱、物料箱)、冷凝器(或稱水汽凝集器、冷阱)、真空泵組、制冷壓縮機組、加熱裝置、控制裝置等組成，如圖8-16所示。,第六節(jié) 真空冷凍干燥器,圖8-16 冷凍干燥機流程圖,第六節(jié) 真空冷凍干燥器,（一）冷凍部分 冷凍的過程包括物料的冷凍及水汽的冷凝。常用的制冷方式有蒸汽壓縮式制冷、蒸汽噴射式制冷、吸收式制冷等3種方式。最常用的是蒸汽壓縮制冷。如圖8-16所示。整個過程分為壓縮、冷凝、膨脹和蒸發(fā)4個階段 。,圖8-17 蒸汽壓縮制冷流程圖,第六節(jié) 真空冷凍干燥器,蒸汽壓縮制冷流程：液態(tài)的冷凍劑經(jīng)過膨脹閥后，壓力急聚下降，因此進(jìn)入蒸發(fā)器后急聚吸熱汽化，使蒸發(fā)器周圍空間溫度降低，蒸發(fā)后的冷凍劑氣體被壓縮機壓縮，使之壓力增大，溫度升高，被壓縮后的冷凍劑氣體經(jīng)過冷凝后又重新變?yōu)橐簯B(tài)