第九章结晶和浓缩干燥.ppt

结晶和干燥 结晶过程的特点： 2、干燥速率的定义 实验和生产中应注意事项 （3）安全性 （1）溶剂的量 （2）实际操作温度 五、结晶设备 冷 却 型 蒸 发 型 夹套 外循环 Howard Krystal-oslo DTB DP §9-2 干 燥 一、干燥的基本概念 二、干燥过程的基本流程 三、物料内水分的种类 四、干燥过程分析 五、生物产品常用的干燥方法 六、干燥设备的分类与选择原则 一、干燥的基本概念 用热能加热物料，使物料中水分蒸发而干燥或者用冷冻法使水分结冰后升华而除去的单元操作。 通常是生物产品分离的最后一步 二、干燥过程的基本流程 新鲜空气 过滤器 鼓风机 加热器 排放 引风机 二次除尘 一次除尘 干燥器 产品 湿料 三、物料内水分的种类 结合水分： 与物料存在某种形式的结合，其汽化能力比独立存在的水要低，蒸汽压或汽化能力与水分和物料结合力的强弱有关。 结合水分与非结合水分 非结合水分： 与物料机械形式的结合，附着在物料表面的水，具有和独立存在的水相同的蒸汽压和汽化能力。 结合水分按结合方式可分为： 吸附水分 毛细管水分 溶涨水分(物料细胞壁内的水分) 化学结合水分(结晶水) 化学结合水分与物料细胞壁水分以化学键形式与物料分子结合，结合力较强，难汽化；吸附水分和毛细管水分以物理吸附方式与物料结合，结合力相对较弱，易于汽化。 一定干燥条件下，按能否除去，分为平衡水分与自由水分。 平衡水分：低于平衡含水量 X* 的水分，是不可除水分。 自由水分：高于平衡含水量 X* 的水分，是可除水分。 吸湿过程：若 XXh ，则物料将吸收饱和气体中的水分使湿含量增加至湿含量 Xh，即最大吸湿湿含量，物料不可能通过吸收饱和气体中的湿份使湿含量超过 Xh。欲使物料增湿超过 Xh，必须使物料与液态水直接接触。 干燥过程：当湿物料与不饱和空气接触时，X 向 X* 接近，干燥过程的极限为 X*。物料的 X* 与湿空气的状态有关，空气的温度和湿度不同，物料的 X* 不同。欲使物料减湿至绝干，必须与绝干气体接触。 湿含量 X Xh 相对湿度 ? 非结合水分 结合水分 自由水分 平衡水分 X* 0 1.0 0.5 四、干燥过程分析 在一恒定的干燥条件下（保持干燥介质的温度、湿度、流动速度不变、干燥介质大大过量），进行物料的干燥实验，将所的数据作图，以干燥时间为横坐标，物料湿含量和物料温度为纵坐标，可得干燥曲线。 1、干燥曲线 干燥速率U：干燥器单位时间内汽化的湿分量 (kg湿分/s)。微分形式为， 式中：U —— 干燥器的干燥速率，kg/s； W —— 汽化水份量，kg； Gc —— 绝干物料的质量，kg； 如果物料形状是不规则的，干燥面积不易求出，则可使用干燥速率进行计算。? 恒速干燥段： 物料温度恒定在 tw，X~? 变化呈直线关系，气体传给物料的热量全部用于湿份汽化。 预热段： 初始含水量 X1 和温度 ? 1 变为 X 和 tw。物料吸热升温以提高汽化速率，但湿含量变化不大。 降速干燥段 ： 物料开始升温，X 变化减慢，气体传给物料的热量仅部分用于湿份汽化，其余用于物料升温，当 X = X* ，? = t。 A 湿含量X Xc tw D C B A D C B t X* 物料表面温度? 干燥时间 ? 预热段 恒速段 降速段 3、干燥过程 五、生物产品常用的干燥方法 气流干燥 喷雾干燥 冷冻干燥 六、干燥设备的分类与选择原则 被干燥物料的性质： 湿物料的物理特性、干物料的物理特性、腐 蚀性、毒性、可燃性、粒子大小及磨损性； 物料的干燥特性： 湿分的类型（结合水、非结合水）、初始和 最终湿含量、允许的最高干燥温度、产品的 色泽、光泽等； 粉尘及溶剂回收 安装的可行性 干燥设备选择原则 干燥设备 瞬时快速干燥：接触时间短、气流温度高 喷雾干燥：时间短、热效低、可同时造粒 气流干燥：接触时间较长 沸腾干燥：接触时间最长，热效最高 低温干燥：适用于粘稠状物料，活性保持最好 微波干燥：时间短，效率高 红外干燥：温度高，干燥速度快 针对热敏性物质开发的单元操作有： 厢式干燥设备 由一个或多个小格（室）组成； 干燥媒介的流动方式： 自然对流、强制平行流动、强制穿流流动； 使用范围： 适用于粒状、晶状和片状产品。对物料适应性强，可以用于各种物料的干燥，适用于小规模多品种、干燥条件变动大的场合， 优缺点： 结构简单，但能耗大，热效低，现已逐渐被淘汰。 进风 循