第三講現(xiàn)代干燥技術(shù)與設(shè)備（2）1精選ppt現(xiàn)代干燥技術(shù)與設(shè)備噴霧干燥脈沖燃燒干燥真空冷凍干燥2精選ppt3.1噴霧干燥噴霧干燥是采用霧化器將原料液分散為霧滴，并用熱氣體（空氣、氮?dú)饣蜻^(guò)熱水蒸氣）干燥霧滴而獲得產(chǎn)品的一種干燥方法原料液可以是溶液、乳濁液、懸浮液，也可以是熔融液或膏糊液干燥產(chǎn)品根據(jù)需要可制成粉狀、顆粒狀、空心球或團(tuán)粒狀3精選ppt3.1.1液體的霧化將料液分散為霧滴的霧化器是噴霧干燥的關(guān)鍵部件，目前常用的有3種霧化器（1）氣流式霧化器采用壓縮空氣或蒸汽以很高的速度（≥300m/s）從噴嘴噴出，靠氣液兩相間的速度差所產(chǎn)生的摩擦力，使料液分裂為霧滴4精選ppt3.1.1液體的霧化（2）壓力式霧化器用高壓泵使液體獲得高壓，高壓液體通過(guò)噴嘴時(shí)，將壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能而高速?lài)姵鰰r(shí)分散為霧滴（3）旋轉(zhuǎn)式霧化器料液在高速轉(zhuǎn)盤(pán)（圓周速度90～160m/s）中受離心力作用從盤(pán)邊緣甩出而霧化5精選ppt3.1.2噴霧干燥流程

噴霧干燥是使液態(tài)物料經(jīng)過(guò)噴嘴霧化成微細(xì)的霧狀液滴，在干燥設(shè)備內(nèi)與熱介質(zhì)接觸，被干燥成為粉料的熱力過(guò)程。進(jìn)料可以是溶液、懸浮液或糊狀物，霧化可以通過(guò)旋轉(zhuǎn)式霧化器、壓力式霧化噴嘴和氣流式霧化噴嘴實(shí)現(xiàn)，操作條件和干燥設(shè)備的設(shè)計(jì)可根據(jù)產(chǎn)品所需的干燥特性和粉粒的規(guī)格選擇。6精選ppt（1）噴霧干燥的典型流程1-料罐；2-過(guò)濾器；3-泵；4-霧化器；5-空氣加熱器；6-鼓風(fēng)機(jī)；7-空氣分布器；8-干燥室；9-旋風(fēng)分離器；10-排風(fēng)機(jī)；11-過(guò)濾器

7精選ppt（2）閉路循環(huán)噴霧干燥系統(tǒng)1-噴霧干燥器；2-旋風(fēng)分離器；3-料罐；4-排風(fēng)機(jī)；5-濕式洗滌器；6-洗滌器冷卻系統(tǒng)；7-鼓風(fēng)機(jī)；8-加熱器

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采用閉路循環(huán)干燥系統(tǒng)條件有下列情況之一者應(yīng)采用閉路循環(huán)干燥系統(tǒng)：（a）固體中含有機(jī)溶劑需要回收或與空氣接觸可能產(chǎn)生燃燒或爆炸危險(xiǎn)（b）干燥有毒、有臭味的產(chǎn)品（c）粉塵在空氣中會(huì)形成爆炸混合物（d）成品避免和氧接觸，否則會(huì)發(fā)生氧化而影響產(chǎn)品質(zhì)量9精選ppt

閉路循環(huán)干燥系統(tǒng)主要特點(diǎn)用惰性氣體（通常用N2氣）作干燥介質(zhì)設(shè)置一洗滌冷凝器，以冷凝回收的有機(jī)溶劑蒸氣及洗滌除去氣體中的粉塵，防止堵塞加熱器整個(gè)系統(tǒng)在正壓下操作要防止泄漏10精選ppt（3）自惰化噴霧干燥系統(tǒng)特點(diǎn)：具有一個(gè)直接燃燒的加熱器，干燥介質(zhì)是周?chē)目諝?，加熱器的作用是加熱再循環(huán)氣體達(dá)到干燥器入口溫度，并由于燃燒而構(gòu)成低氧含量的干燥氣體1-干燥塔；2-旋風(fēng)分離器；3-風(fēng)機(jī)；4-冷凝洗滌器；5-循環(huán)泵；6-冷卻器；7-風(fēng)機(jī)；8-加熱器；9-風(fēng)機(jī)；10-空氣過(guò)濾器

11精選ppt（4）二級(jí)或三級(jí)干燥法第一級(jí)為噴霧干燥，在干燥塔底設(shè)置第二級(jí)干燥——振動(dòng)流化床或普通流化床干燥，尚未完全干燥的噴霧干燥產(chǎn)品進(jìn)入流化床繼續(xù)干燥并冷卻，可直接包裝。奶粉二級(jí)干燥的流程圖1-空氣過(guò)濾器；2-加熱器；3-冷卻器；4-噴霧干燥器；5-旋風(fēng)分離器；6-排風(fēng)機(jī)；7-振動(dòng)流化床干燥器；8-細(xì)粉塵返回管線

12精選ppt3.1.3噴霧干燥的優(yōu)點(diǎn)（1）由于霧滴群的表面積很大，物料所需的干燥時(shí)間很短（以秒計(jì)）；（2）在高溫氣流中，表面潤(rùn)濕的物料溫度不超過(guò)干燥介質(zhì)的濕球溫度，由于迅速干燥，最終的產(chǎn)品溫度也不高。因此，噴霧干燥特別適用于熱敏性物料；（3）根據(jù)噴霧干燥操作上的靈活性，可以滿(mǎn)足各種產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)，例如粒度分布、產(chǎn)品形狀、產(chǎn)品性質(zhì)等；（4）簡(jiǎn)化工藝流程。在干燥塔內(nèi)可直接將溶液制成粉末產(chǎn)品。13精選ppt3.1.4噴霧干燥的缺點(diǎn)（1）當(dāng)空氣溫度低于150℃時(shí)，容積傳熱系數(shù)較低（23～116W/（m3·K）），所用設(shè)備容積大（2）對(duì)氣固混合物的分離要求較高，一般需兩級(jí)除塵（3）熱效率不高，一般順流塔型為30%～50%，逆流塔型為50%～75%14精選ppt3.1.5噴霧干燥的應(yīng)用-奶粉15精選ppt3.2脈沖燃燒干燥“脈沖燃燒”是指燃料（固態(tài)、液態(tài)或氣態(tài)）間斷性燃燒過(guò)程，而普通燃燒爐是連續(xù)性燃燒的。這種間斷性的燃燒過(guò)程，所產(chǎn)生的燃?xì)饬鞯乃俣群蛪毫眲∩仙?dāng)達(dá)到一定程度時(shí)，溫度波便從燃燒室通過(guò)尾管傳播到應(yīng)用裝置或操作室。由于傳遞的動(dòng)量具有振蕩特性，脈沖燃燒提高了熱質(zhì)傳遞速率，極大地強(qiáng)化了諸如熱力干燥等生產(chǎn)過(guò)程。16精選ppt脈沖燃燒原理圖（實(shí)心箭頭為燃料空心箭頭為空氣）17精選ppt3.2.1原理簡(jiǎn)述當(dāng)空氣、燃料以氣流或霧化液滴的形式進(jìn)入燃燒室，形成爆炸混合物，接著被火花塞點(diǎn)燃，隨之便發(fā)生急劇燃燒——脈沖燃燒過(guò)程便開(kāi)始了。這時(shí)，空氣及燃料的進(jìn)口在操作閥或氣力作用下處于關(guān)閉狀態(tài)；燃燒產(chǎn)生的壓力使燃燒產(chǎn)物通過(guò)尾管進(jìn)入操作室。在煙道氣排出燃燒室的過(guò)程中，由于燃?xì)鈩?dòng)量方向向外，從而導(dǎo)致燃燒室內(nèi)的壓力降低。只要燃燒所產(chǎn)生的壓力增值大于因燃?xì)馔饬鳟a(chǎn)生的壓力降，燃燒的產(chǎn)物向外流動(dòng)便持續(xù)進(jìn)行；當(dāng)燃燒產(chǎn)生的壓力低于燃?xì)馔饬鳟a(chǎn)生的壓力降（即燃燒室壓力低于平均壓力）時(shí)，由于慣性，燃燒產(chǎn)物的流動(dòng)仍持續(xù)1/4周期。18精選ppt3.2.1原理簡(jiǎn)述當(dāng)燃燒室壓力達(dá)極小值時(shí)，滯留于尾管中的前一循環(huán)的一部分熱煙道氣進(jìn)入燃燒室，與吸入的新鮮空氣、燃料相接觸后發(fā)生燃燒；空氣和燃料的混合物也可能是因?yàn)榕c燃燒器壁的“熱點(diǎn)”相接觸而發(fā)生燃燒的。此后火花塞及鼓風(fēng)機(jī)便停止工作，該燃燒過(guò)程以一定的頻率無(wú)限循環(huán)。19精選ppt3.2.2脈沖燃燒優(yōu)點(diǎn)與連續(xù)式燃燒相比：（1）提高熱質(zhì)傳遞速率2～5倍（2）提高燃燒強(qiáng)度達(dá)10倍（3）燃燒效率高（額外空氣量消耗少）（4）污染物（尤其是NOx、CO和灰分）約減少2/3（5）提高熱效率40%之多（6）減少燃燒設(shè)備占地面積20精選ppt3.2.3脈沖燃燒干燥應(yīng)用制藥、食品等21精選ppt3.3真空冷凍干燥真空冷凍干燥技術(shù)（簡(jiǎn)稱(chēng)凍干）是一門(mén)古老的現(xiàn)代技術(shù)，大約出現(xiàn)在1811年，當(dāng)時(shí)用于生物體的脫水；1813年美國(guó)人W.H.Wollaston發(fā)現(xiàn)水的飽和蒸氣壓與水的溫度有關(guān)，在真空低溫條件下，水容易汽化，水在汽化時(shí)將導(dǎo)致溫度的降低；現(xiàn)在可用于人體器官的保存、航天飛機(jī)用的超輕隔熱陶瓷、納米級(jí)超細(xì)微粉材料的制備等。22精選ppt3.3.1冷凍干燥原理冷凍干燥的第一步是在普通的冷凍設(shè)備中對(duì)物料進(jìn)行冷凍。小塊物料采用快速冷凍形成小冰晶，從而降低對(duì)物料細(xì)胞結(jié)構(gòu)的破壞程度。液態(tài)物料則采用慢速冷凍，已形成水分的運(yùn)動(dòng)提供通道的冰晶晶格。第二步是在接下來(lái)的干燥過(guò)程中除掉物料中的水分，達(dá)到干燥的目的。23精選ppt3.3.2真空冷凍干燥原理冰在一定溫度下的飽和蒸汽壓大于環(huán)境的水蒸氣分壓是即可開(kāi)始升華；氣體分子在兩次連續(xù)碰撞之間所走距離稱(chēng)為平均自由程，它與壓力成反比。在常壓下，其值很小，升華的水分子很容易與氣體碰撞又返回到蒸汽源表面，因而升華速度很慢。隨著壓力降低13.3Pa以下，平均自由程增大105倍，形成定向的蒸汽流。真空泵在凍干機(jī)中起著抽除永久氣體的作用，以維護(hù)升華所必需的低壓強(qiáng)。1g水蒸汽在常壓下為1.25L，而在13.3Pa時(shí)卻膨脹為10000L。24精選ppt3.3.3真空冷凍干燥的特點(diǎn)（1）物料在低壓下干燥物料中的易氧化成分不致氧化變質(zhì)，同時(shí)因低壓缺氧，能滅菌或抑制某些細(xì)菌的活力（2）物料在低溫下干燥物料中的熱敏成分能保留下來(lái)，營(yíng)養(yǎng)成分和風(fēng)味損失很少，可以最大限度地保留食品原有成分、味道、色澤和芳香25精選ppt（3）固體骨架基本保持不變干制品不失原有的固體結(jié)構(gòu)，保持著原有形狀。多孔結(jié)構(gòu)的制品具有很理想的速溶性和快速?gòu)?fù)水性真空冷凍干燥過(guò)程物料狀態(tài)變化

26精選ppt（4）避免表面硬化現(xiàn)象水分在預(yù)凍以后以冰晶的形態(tài)存在，原來(lái)溶于水中的無(wú)機(jī)鹽之類(lèi)的溶解物質(zhì)被均勻分配在物料之中。升華時(shí)溶于水中的溶解物質(zhì)就地析出（5）脫水徹底，重量輕，適合長(zhǎng)途運(yùn)輸和長(zhǎng)期保存，在常溫下，采用真空包裝，保質(zhì)期可達(dá)3～5年27精選ppt3.3.4真空冷凍干燥的用途-制藥（1）凍干技術(shù)在生物制品方面的應(yīng)用（a）活菌菌苗。例如卡介苗、流腦菌苗、結(jié)核菌苗、口服痢疾活菌苗、沙門(mén)氏菌（Salmonell）、志賀氏菌（Shigella）、鏈球菌（Streplococcus）等等。（b）活毒疫苗。例如麻疹疫苗、流感疫苗、黃熱疫苗、狂犬疫苗、雞瘟疫苗等。（c）其他生物制品、生化藥品。例如乙型肝炎表面抗原診斷血球、人白細(xì)胞干擾素、輔酶A、三磷酸腺苷（ATP）、尿激酶、轉(zhuǎn)移因子等。28精選ppt3.3.4真空冷凍干燥的用途-制藥（2）凍干技術(shù)在西藥生產(chǎn)中的應(yīng)用多為針劑，以抗生素藥、循環(huán)器官用藥、中樞神經(jīng)用藥、維生素類(lèi)和腫瘤用藥為多。例如安芐青霉素鈉、鏈霉素、利菌沙等（3）凍干技術(shù)在中藥生產(chǎn)方面的應(yīng)用近幾年開(kāi)始用凍干法加工中成藥，將配制好的中成藥，經(jīng)過(guò)浸漬、提取、過(guò)濾、濃縮、凍干后再制成粉、片或針劑，解決了吃湯藥和中藥治急病見(jiàn)效慢的問(wèn)題29精選ppt3.3.4真空冷凍干燥的用途-醫(yī)療利用凍干技術(shù)可以長(zhǎng)期保存血液、動(dòng)脈、骨骼、皮膚、角膜和神經(jīng)組織等各種器官。凍干時(shí)體細(xì)胞未被破壞，生物體保存時(shí)仍有生命力，如果再?gòu)?fù)水，生物體又能復(fù)活例如，凍干骨骼可以貯存在室溫或冰箱中長(zhǎng)達(dá)2年30精選ppt3.3.4真空冷凍干燥的用途-食品已經(jīng)采用凍干法加工的食品（a）烹飪?cè)希喝?、蛋、魚(yú)、蔬菜等（b）食品工業(yè)用原料：奶粉、蛋粉、植物蛋白粉、茶葉、干果粉、肉粉、豆粉等（c）飲料類(lèi)：咖啡、菓珍等（d）補(bǔ)品類(lèi)：鱉粉、花粉、蜂雛粉等正在用凍干法開(kāi)發(fā)的食品（a）新型方便食品。填加凍干法生產(chǎn)的維生素、大豆粉或花生粉等，以保證營(yíng)養(yǎng)成分（b）粉末蔬菜及顆粒蔬菜31精選ppt3.3.4真空冷凍干燥的用途-其它（1）凍干技術(shù)在材料科學(xué)方面的應(yīng)用利用凍干法可制備各種超細(xì)