搜索
第十二章干燥设备本章重点掌握气流干燥、喷雾干燥及流化干燥的干燥流程、干燥器的结构、构件的种类及适用情况、工作原理、工作过程、特点。熟悉上述设备的设计计算。熟悉冷冻干燥和微波干燥设备的流程、结构及原理。第一节概述一、干燥在发酵产品中的应用二、干燥的种类1、按压力分：常压、真空2、按操作方式分：间歇、连续3、按干燥物料分：溶液、浆、膏、粒、块等4、按给热方式分：传热、对流、辐射、高频加热、冷冻升华等。5、按干燥介质分：空气、烟道气、过热蒸汽、惰性气体等。常用的干燥方法：喷雾干燥、热风干燥、流化床干燥、沸腾干燥、微波干燥、辐射干燥、冷冻干燥等。三、生物产品干燥特点第二节绝热干燥设备一、气流干燥(一)气流干燥原理及特点1、基本原理它是把潮湿的颗粒状、块状物料送入热气流中，物料一边呈悬浮状态与气流并流输送，一边进行干燥。应用：适用于在潮湿状态下仍能在气体中自由流动的颗粒、粉状或片状物料的干燥如：谷物、葡萄糖、味精、食盐、切成块状的马铃薯丁、肉丁以及其他切成块状的食品以及化工产品。2、特点：干燥强度大；干燥时间短；热损失少；适应范围广；系统阻力大，动力消耗大。（二）干燥设备1、气流干燥流程2、加热管（1）长管：特点：结构简单、但占厂房高度高、需要气速高、磨损较强。（2）倒锥管特点：缩短了管长，磨损小。(3)脉冲管特点：传热传质效果好，管长短，磨损较强，动力消耗大，制造麻烦。(4)套管式：特点：可降低管长，提高热效率。3、其他附属设备空气加热器：燃油热风炉、蒸汽加热器；空气粗滤器：如介质阻挡粗滤；分离器：已讲；加料器：已讲；除尘器：已讲。(三)干燥计算1、干燥时间2、干燥管长度3、管径燃油热风炉二、喷雾干燥(一)喷雾干燥原理及特点1、喷雾干燥原理将物料雾化成分散的小液滴（微粒），悬浮于热空气中，在瞬间完成大部分水分的去除，使物料中的固体物质干燥成粉末。2、特点速度快、时间短、卫生、负压可避免飞扬；温度低、适于热敏性物料；产品分散性、溶解性好；但设备复杂、投资大、需要昂贵的回收设备、耗电耗热。空气需要量大。(二)、设备分类按微粒化方法分类压力喷雾：发酵中应用少离心喷雾：可用于酶制剂、酵母气流喷雾：用于制药按塔的形式分：立式、卧式按进风和被干燥颗粒的运动方向分：并流型、逆流型、混流型。(三)干燥流程组成：空气加热器、空气过滤器、喷雾器、干燥室、制品收集系统和压力泵、鼓风机等新鲜空气加热及过滤喷雾干燥产品收集排气废气料液成品出口离心喷雾干燥流程立式压力喷雾干燥流程卧式压力喷雾干燥流程(四)干燥塔结构1、塔体材料：内壁、保温层、外壁尺寸：离心式h1/d=0.5~1，h2=d压力式h1/d=4~5，h2=dh1=8~30m气流式h1/d=2.4~3其他构件：压力表、人孔视镜、梯子、加强角钢等2、雾化器(1)气流雾化器双流：稳定可靠，不适合高黏度料。三流：适合高黏度料。(2)、压力喷雾雾化器混合式离心盘3、热风分配器叶片式：用于气流喷雾直线型：用于压力喷雾干燥蜗壳式：用于离心喷雾(五)、附属设备1、空气加热器燃油热风炉、蒸汽加热器：已讲2、空气过滤器：已讲3、粉尘分离器：旋风分离、布袋除尘、烟道除尘、湍球除尘4、出料装置塔底振荡出料螺旋出料器涡旋气封阀旋风分离器5、其它：筛分装置、冷却装置(六)、喷雾干燥设备设计与计算1、喷雾干燥室设计（1）热风进风位置和热风分配室a、压力式：均风板形式、锥形气流调节装置b、离心喷雾干燥热风分配盘（2）干燥室尺寸及喷嘴位置的确定a、干燥室截面积的确定b、喷嘴位置的确定c、喷嘴个数的确定（3）干燥室结构2、过滤器、空气加热器、进风机和排风机的选择三、流化床干燥(一)原理及特点1、干燥原理将颗粒物料堆放在分布板上，当气流由设备的下部通入床层时，随着气流速度加达到某种程度，固体颗粒在床层内就会产生沸腾状态，这种床层称为流化床，采用这种方式进行物料的干燥即称为流化床干燥。2、特点：介质和固体颗粒能够充分混合，强化了两相间的传热和传质；两相间的接触表面积大，热容量系数大；气流速度较低，颗粒的破碎与设备的磨损较小；缺点是操作控制系统比较复杂。(二)干燥流程(三)干燥设备1、流化床干燥机的分类固定床气流速度较低时，在床层中固体颗粒虽与介质接触，但固体颗粒的相对位置不发生改变，这时固体颗粒的状态称为固定床。流化床当固定床阶段的介质流速达到某一点时，固体颗粒就会产生相互间的位置移动床层的压力保持不变，固体颗粒在床层中产生不规则运动，这时的床层状态就处于流态化。(1)按结构形式分：单层流化床干燥机、多层流化床干燥机、卧式多室流化床干燥机、喷动床干燥机、振动床干燥机、脉冲床干燥机等(2)按操作情况分：连续式和间歇式流化床(3)型式单层流化床干燥机、多层流化床干燥机。单层流化床干燥机：用于较易干燥或要求不严格的湿粒状物料。多层流化床干燥机：立式多层流化床干燥机。热利用率高，有逆流干燥的特点1、卧式单层流化床干燥器结构：干燥器外壳、筛板、通风道等易出现的问题：沟流、层析适用产品：含水较多的固体产品特点传热传质速率大干燥温度均匀，易于控制干燥与冷却可连续进行，与分级可同时完成结构简单，生产能力高，动力消耗少2、振动流化床干燥3、沸腾造粒干燥(1)结构及工作过程与喷雾塔相似，不同之处为：多一细粉回喷，塔尺寸较小。(2)影响颗粒大小的因素停留时间摩擦作用干燥温度(3)适用物料：结晶料母液、浓度高的液态料干燥。(4)特点：设备投资小、热风温度低，但因反料效率低，受热时间长，不宜于热敏性物料。测压喷嘴热风进口加料口灯孔出料口测温口人孔窥镜灯孔第三节其他干燥设备一、微波干燥机1、组成和型式组成：直流电源、微波发生器、波导管、微波干燥器及冷却系统。冷却方式：风冷或水冷。型式：（1）微波炉微波能在箱壁上的损失极少，没有被物料吸收掉的能量，透过料层达到壁面以后，仍被反射回去，使微波能全部用于物料的干燥。谐振腔是密闭的，能量泄露少，对操作人员的健康影响不大。在波导入口处装有反射板和搅拌器，反射板把电磁波反射到搅拌器上，搅拌器上有叶片，每分钟旋转很多次，不断改变腔内的场分布，达到均匀干燥的目的。（2）行波场波导干燥器（3）辐射型微波干燥器（4）慢波型微波干燥器特点：在短时间内能施加大的微波功率，因此适合干燥表面积较大、热容量较小的薄片物料，因为这类材料本身不易加热，且散热又快，故必须在短时间内施加很大的微波功率，以提高干燥效率。2、微波干燥机的选择（1）被干燥物料的体积和厚度（2）物料的含水量与介质损耗（3）总产量及成本（4）设备体积3、微波干燥的特点（1）干燥速度快，干燥时间短；（2）料层加热均匀，制品品质高；（3）调节灵敏，控制方便；（4）加热过程具有自动平衡性；（5）热效率高，设备占地面积小。（6）电能消耗大。二、冷冻干燥设备1、概述2、干燥原理：物料首先冻结，然后在水的三相点温度和压力以下，使产品中的水分直接由固态（冰）转变成气态（水蒸气）即升华，从而是产品中的水分去除的干燥方法。冷冻干燥方法：连续式、间歇式。3、冷冻干燥特点：（1）能够最大限度地保存产品的成分；（2）由于水分就地析出，使产品保持原有的固体骨架；（3）重量轻，脱水彻底；复水性好；（4）真空下操作，易氧化物质得到保护。（5）但时间长，能耗大。4、冷冻干燥设备结构：制冷系统、控制系统、加热系统，真空系统。按结构分：干燥室、蒸汽冷凝器（冷阱）、冷冻机、真空泵、控制元件、仪表。冷冻干燥操作过程：分快冻和慢冻两种情况。快冻：先把冷冻室冷冻到一定温度，再把物料投放进去，物料在低温环境开始冷冻，冷冻速率快。快冻不同于冷冻加工中的速冻。慢冻：把物料和冷冻室一起开始冷冻，由于冷冻室温度较高，物料降温缓慢。快冻和慢冻与整个操作过程时间的关系以及对产品质量的影响：冷冻干燥操作要求：冷冻的最低温度（低于共晶点），干燥的最高温度（低于共熔点和崩解温度）。三、其他干燥设备介绍红外干燥机转筒干燥机滚筒干燥机作业1.简述离心喷雾、压力喷雾及气流喷雾的喷雾原理各是什么？2.简述气流干燥的原理及气流干燥的特点。3.介绍沸腾干燥的原理及用于何种性质物料的干燥？4.介绍喷雾干燥原理及特点。5.介绍流化床干燥的原理及特点。6.介绍冷冻干燥原理及冷冻干燥特点。