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　　生物加工过程与设备第十章干燥过程与设备概论常用方法：对流干燥、冷冻干燥、真空干燥、微波干燥等主要内容：干燥设备和计算分类方式热能传递给湿物料的方式：直接干燥、间接干燥、介电加热干燥操作方式：连续操作和间歇操作热能传递给湿物料的方式热空气与物料直接接触，物料干燥所需的热量主要依靠物料与热空气的对流传包括：表面干燥、气流干燥、喷雾干燥、振动干燥及沸腾造粒干燥热空气温度较高，干燥速度大，设备投资少，但热效率低。应用最广泛2．间接干燥物料干燥所需要的热量通过金属等材料直接传递间接干燥设备有：真空干燥、冷冻干燥、辐射干燥3．介电加热干燥高频高燥和微波干燥等间歇操作小批量生产，处理量少或多品种生产；与干燥衔接的前后工段生产不连续；物料的供给、成品的排出和物料在干燥器内连续输送有困难；干燥时间极长的物料其缺点是物料受热时间长，不适用热敏物料；劳动强度大；自动控制比较麻烦连续操作热效率比间歇干燥高，容易实现自动化，操作人员少，大量处理及热敏性物质的干燥我国干燥设备现状数百家干燥设备制造企业，干燥设备行业协会基本上已经满足国内市场的需求，某些型号的设备还出口到国外仍有差距第一节固体物料干燥机理及生物工业产品干燥的特点三、干燥设备的选型原则一、固体物料干燥机理（三）恒速干燥和降速干燥（一）物料中水分的性质游离水：细胞外或毛细管中，结合力弱，可以流动，容易除去结合水：渗透水、结构水分，结合力强，难以流动，难除去（二）干燥机理传质速率：内部向表面的扩散（湿度差）；汽化并被带走（表面气膜内与气流主体中水分蒸汽分压差）汽化控制（表面汽化速率小于内部扩散速率）和内部扩散控制（内部扩散速率小于表面汽化速率），可通过改善内、外部传递因素而强化（三）恒速干燥和降速干燥——湿物料量；A——干燥面积——湿物料的湿含量（干基）t——干燥时间湿物料表面温度等于空气湿球温度，温差不变，传热速率恒定，传质速率恒定；速度取决于表面汽化速率（外部干燥条件），表面汽化控制阶段结合水为主二、生物工业产品干燥的特点快速高效，温度适宜，干燥时间要短，不应混入杂质干燥失活或变质：干燥温度、维持时间、活化能有关p,p0——起始时刻及t时产物的活性E——产物失活时的活化能Z——频率因子T——t时刻的温度R——常数三、干燥设备的选型原则处理物料的理化性质、生物化学性能及其生产工艺，热敏性而言的类型：瞬时快速干燥设备、低温干燥设备及其他原则：产品质量要求（活性）、产品纯度（无菌、密闭、灭菌设施）、物料的特性、产量及劳动条件干燥设备类型见表2-5-1，教材299面第二节非绝热干燥设备二、真空干燥设备一、常压干燥设备——麦芽干优点：生产能力大，机械化操作，自动控制；技术经济和热力指标良好；结构简单，造价低（二）设计计算压力损失计算：厚0.3-1.5米，气流速度为0.3-15米/秒时1.081.550.110真空下，接触式干燥过程，热敏性、易氧化物料；机械真空泵和蒸汽喷射泵SZG系列双锥干燥机SZG系列双锥干燥机示意图YZJ真空干燥机第三节绝热干燥设备三、流化床干燥原理及设备一、气流干燥原理及设备特点：干燥强度大；干燥时间短；适用性广；结构简单等。长管式气流干燥器：空气过滤器、空气加热器、干燥管计算：PG正负两级气流干燥机基尔比切夫准数与雷诺准数的关系（图2-5-10）：Nu可以按Re与Nu（努塞尔特准数）关系查出，图2-5-11，教材310为空气在干燥管内平均温度下的导热系数（2）物料的总表面积和（3）干燥时间喷雾器将原料喷成雾状，与热空气发生热量和质量传递的干燥过程特点：干燥速度快、干燥温度较低、产品分散性和溶解性良好离心式喷雾器（离心喷雾干燥塔）高速离心喷雾干以高速气流通过喷嘴（孔径1-4mm）时将料液吸入、雾化，高速旋转圆盘产生离心力将料液甩出，与空气摩擦等作用而成细雾状燥的过程热风盘和离心喷雾机计算max2.25原理：利用热空气使置于筛板上的颗粒状湿物料呈沸腾状态的干燥过程（空气流速与物料自由沉降速度相等）特点：传质速率大；干燥温度均匀，易控制；利于连续化、自动化操作，能耗小等。适用颗粒直径：30微米-6毫米（二）设备单层（单室和多室）和多层流化床干燥器、沸腾造粒干燥器造粒过程：料液水分完全蒸发，本身形成颗粒；附着在晶核后水分蒸发，种子表面形成薄膜；种子之间的碰撞粘连；影响因素：停留时间、摩擦作用、干燥温度沸腾制粒干大于临界流化速度而小于带出速度mf0.20.8)——0.55-0.75已知流化速度时扩大段高度和直径：以最小粉尘不被带出的速度计算第四节冷冻干燥及其他设备二、微波干燥原理及设备一、冷冻干燥原理及设备原理：升华干燥，将物料低温冷冻成固态，高度真空下，将固态水分直接升华为气态的过程