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第十六章干燥设备

4.生物工业产品的干燥特点生物制品一般为热敏性物质。如果干燥过程温度高或受热时间长因此用于生物工业产品干燥的设备必须是快速高效加热温度不宜过高，产品与干燥介质的接触时间不能太长，且干燥产品应保持一定的纯度。如：酶制剂，如果干燥条件不当，会使酶活力下降，一般蛋白酶在45~50℃时失活已非常严重，有些活性酶对稳定更敏感，30℃即完全失活。第一节干燥设备的分类与选型物料干燥的机理：（二）干燥机理：溶剂分子从湿物料表面进入气相。湿物料的干燥操作中，有2个基本过程同时进行，一是热量由气体传递给湿物料，使其温度升高，二是物料内部的水分向表面扩散，并在表面汽化被气流带走，因此，干燥操作属传热传质同时进行的过程，且二者的传递方向相反。干燥过程中，空气既是载热体，又是载湿体，干燥速率既与传质速率有关，也与传热速率有关。干燥速率同时由传热速率和传质速率所控制。水分由物料内部向表面扩散，水分在物料表面汽化并被气流带走、引起内部扩散的推动力是物料内部与表面之间存在着湿度梯度。其扩散阻力与物料的内部结构有关、与水分和物料的结合方式有关。称内部扩散控制。水分从物料内部扩散至表面后，便在表面汽化，向气流中传递。引起这一过程的推动力是物料表面气膜内的水蒸气分压与气流主体中水蒸气分压的差值。称表面汽化控制。干燥速率为表面汽化控制时，强化干燥操作就必须改善外部传递因素。提高空气温度及降低水分的汽化温度，降低空气湿度，改善空气与物料之间的流动和接触状态，均有利于提高干燥速率。干燥为内部扩散控制时，由于水分难以快速到达表面，使得汽化表面逐渐向内部移动，此时的干燥较表面汽化控制时更复杂。要强化干燥速率，必须改善内部扩散因素，这种情况下，减小物料颗粒直径，缩短水分在内部的扩散路程，以减小内部扩散阻力；提高干燥温度，以增加水分扩散的自由能，均有利于提高干燥速率。生物产品同其他湿物料一样，在干燥过程中，首先排除的是结合力弱的游离水，其次是结合水。不同的物料，结合水的来源不同，在细胞和细胞质内的液体，由于溶质的溶解使得蒸汽压降低而表现为结合水的性质，或者在毛细管中的液体，由于毛细管作用使得蒸汽压下降而表现为结合水的性质，所有这些因素都可能影响到物料的干燥。一、干燥器的分类干燥方法的分类：（1）按照热能传递给湿物料的方式：A、直接干燥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热。这类干燥方法包括：表面干燥、气流干燥、喷雾干燥、振动干燥及沸腾造粒干燥等。直接干燥法可以使用较高温度的热空气，干燥速度大，设备投资少，但热效率低。直接干燥是目前应用最广泛的干燥方法。B、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，干燥速度慢，设备造价高，但热效率高。间接干燥设备有：真空干燥、冷冻干燥、辐射干燥（红外和远红外干燥）等。C、介电加热干燥主要有：高频干燥和微波干燥等。（2）按照干燥的操作方式：A、间歇操作通常用于：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。间隙操作的特点是设备简单，操作中故障少，投资和操作费用少；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。B、连续操作如果与干燥衔接的前后工段整个是连续的，则通常采用连续干燥。连续干燥的特点是热效率比间歇干燥高，容易实现自动化，操作人员少，故在处理量大时应采用连续操作。同时由于干燥的时间短，对于处理量少的热敏性的物料有时也需采用连续操作。二、干燥器的选型干燥设备的选型原则选型依据：以所处理物料的以下情形为依据化学物理性质生物化学性能生产工艺如：物料的粘稠性、分散性、热敏性、失活性能等。就热敏性而言，生物工业制品的干燥设备有以下几种类型:干燥设备的选型原则

①瞬时快速干燥设备：滚筒干燥设备、喷雾干燥设备、气流干燥设备、沸腾干燥设备等。②低温干燥设备：真空干燥设备、冷冻干燥设备，另外还有其他类型的干燥设备。如红外干燥器、微波干燥器等。大多情况下，由于生物制品具有热敏性的特点，因此，干燥设备最好选择快速瞬时干燥设备或低温干燥设备。l．产品的质量要求

??????许多生物工业制品都要求保持一定的生物活性，避免高温分解和严重失活，因此．干燥设备的选型首