《生化分离技术》3.4 浓缩与干燥技术.pptx

项目四浓缩与干燥技术

【项目简介】

□浓缩是从溶液中除去部分溶剂的单元操作。浓缩和

干燥都是采用一定的生产技术去除料液中的溶剂，但是

有所不同。浓缩过程中，水分在物料内部是借对流扩散

作用从液相内部达到液相表面而后除去，最低水分含量

约30%(质量),一般为稳定状态的过程。而干燥过

程中，水分在物料内部最终必将借分子扩散作用从固相

中除去，且一般为不稳定状态的过程。

□生化物质制备中，物质提取后、结晶前和制成高浓度原

液时，一般要进行浓缩操作；分离纯化过程中及纯化所

得物质溶液制成固态原料或成品时，需要进行干燥操作

。浓缩和干燥技术是生化物质分离纯化工艺中不可或缺

的技术。

【知识要求】

□(1)了解浓缩技术和干燥技术的各种方法。

□(2)理解蒸发浓缩和冷冻浓缩的原理。

□(3)理解热干燥和冷冻干燥的原理。

□(4)理解红外干燥和微波干燥的原理。

【技能要求】

□(1)能够根据原料特征选择适宜的浓缩方法。

□(2)能够根据原料特征选择适宜的干燥方法。

□(3)能够认识和操作浓缩设备。

□(4)能够认识和操作干燥设备。

任务一、浓缩技术

目前的浓缩过程存在的问题：

1)浓缩温度高，浓缩时间长，有效成份及

挥发性成份有损失等。

2)浓缩器容易结垢，一步浓缩难以达到高

相对密度的质量要求，操作环节多，清洗困

难，废液排放多等诸多生产实际问题。

(一)蒸发浓缩

蒸发是利用加热的方法将溶液加热至沸腾状态，使其中的

挥发性溶剂部分汽化并移出，以提高溶液中的溶质浓度并分

离出溶剂的过程。

□蒸发的目的将溶液浓缩后，冷却结晶，获得固体产品；获得

纯净的溶剂产品；获得浓缩的溶液产品，便于提纯。

蒸发操作的特点：

口溶液的沸点升高：由于不挥发溶质的存在，溶液的蒸气

压低于同温度下纯溶剂的蒸气压。因此，在相同压力下，

溶液的沸点高于纯溶剂的沸点，这种现象称为溶液的沸

点升高。溶液的沸点升高导致蒸发的传热温度差的降低。

口能耗较大：蒸发操作所汽化的溶剂量较大，需要消耗大

量的加热蒸气。因此需要考虑热量的利用的问题。

□溶液特性：有些物料浓缩时易于结晶，结垢；有些热敏

性物料由于沸点升高更易于变性；有些则具有较大的粘

度或较强的腐蚀性等。

口蒸发流程和术语

□蒸发系统包括蒸发器和冷凝器。

□蒸发器由加热室和蒸发室(气液分离器)组成，下部

的加热室由多根加热管组成，管外通入加热蒸气，放

出潜热，加热管内溶液，使之沸腾汽化；上部为蒸发

室，用于除去溶剂蒸气中夹带的雾沫和液滴。

□流程：料液经预热后进入蒸发器，在加热室中被加热气化，浓

缩后的溶液(常称为完成液)从蒸发器底部排出，产生的溶剂

蒸气(称为二次蒸气)通过蒸发室及其顶部的除沫器，与所夹

带的液沫分离，经冷凝器冷凝后排出。

蒸发过程所用的加热介质通常为水蒸气(加热蒸气，也称为

生蒸气),当溶液的沸点很高时，可采用联苯、融盐等其他的

高温载热体作为热源。

□蒸发过程应考虑的因素

□1、液体蒸发面的面积

□2、加热温度与液体温度应有一定的温度差

□3、搅拌降黏度，防结膜

□4、液面外蒸气的浓度

□5、液面外蒸气的温度

□6、液体表面的压力

□蒸发的操作方法：

□1、常压与减压蒸发

□常压蒸发：冷凝器和蒸发器溶液侧操作压力为大气压

或略高于大气压。

□特点：被浓缩液体中的有效成分应是耐热的，该法耗

时较长，易使成分水解破坏。

□减压蒸发：冷凝器和蒸发器侧操作压力低于大气压。

□特点：①压力降低，溶液的沸点降低，能防止或减少

热敏性物质的分解；②增大了传热温度差，蒸发效率

提高；③能不断地排除溶剂蒸汽，有利于蒸发顺利进

行；④沸点降低，可利用低压蒸汽或废气作加热源；

⑤密闭容器可回收乙醇等溶剂。但是，溶液沸点下降

也使粘度增大，又使总传热系数下降。

□2、单效蒸发和多效蒸发

口按二次蒸气的利用情况可以分为单效蒸发和多效蒸发。

单效蒸发：若产生的二次蒸气不加利用，直接经冷凝器

冷凝后排出。

□多效蒸发：若把二次蒸气引至另一操作压力较低的蒸发

器作为加热蒸气，并把若干个蒸发器串联组合使用，

□多效蒸发中，二次蒸气的潜热得到较为充分的利用，提

高了加热蒸气的