《生物反应工程》PPT课件

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1、第十一章干燥设备干燥的目的和意义干燥：从物体中除去水分的操作。目的：防止变质，便于贮存运输。干燥方法：对流干燥（气流干燥、喷雾干燥和流化床干燥）、真空干燥、冷冻干燥、微波干燥、红外干燥等。第一节固体物料干燥机理及生物工业产品干燥的特点一、固体物料干燥机理（一）湿物料中的水分1．水分和物料的结合方式①化学结合水分；②吸附水分；③毛细管水分；④溶胀水分。2．平衡水分和自由水分湿物料每单位重量中所含水分的总量称为总水分，或者湿含量。在一定的干燥条件下，无法将总水分全部除去，总有一部分存在于物料中，这部分不能除去的水分称为平衡水分

2、。总水分和平衡水分之差称为自由水分，自由水分可以在一定的干燥条件下除去。3、结合水分和非结合水分结合水分指存在于物料内部与物料呈吸附状态的水分，他和物料间存在一定的结合力，因此较难除去。非结合水分指存在于物料表面或物料中较大空隙中的水分，它与物料间没有任何作用，只作机械混合，是容易除去的水分。（二）干燥机理湿物料的干燥操作有2个基本过程同时进行：1.传热过程，热量由气体传递给湿物料，使其温度升高；2.传质过程，物料内部的水分向表面扩散，并在表面汽化被气流带走。（三）影响干燥速率的因素1．物料的性质2．压力3．干燥介质的性质

3、和流速4．干燥介质与物料的接触情况二、生物工业产品干燥的特点1.快速高效，加热温度不宜过高；2.产品与干燥介质的接触时间不能太长；3.干燥产品应保持一定的纯度，在干燥过程中不得有杂质混入。生物工业产品干燥通常采用喷雾干燥、气流干燥、沸腾干燥和冷冻干燥。三、干燥设备的选型原则生物工业制品的干燥设备类型瞬时快速干燥设备：滚筒干燥设备、喷雾干燥设备、气流干燥设备、沸腾干燥设备低温干燥设备：真空干燥设备、冷冻干燥设备选型原则产品的质量要求产品的纯度物料的特性产量及劳动条件设备类型干燥物料固定床干燥啤酒酿造用绿麦芽卧式沸腾干燥柠檬酸

4、晶体、酵母、抗生素沸腾造粒干燥葡萄糖、味精、酶制剂气流干燥味精、抗生素、葡萄糖旋风式气流干燥四环素类气流式喷雾干燥蛋白酶、核酸、抗生素压力式喷雾干燥酵母离心式喷雾干燥酶制剂、酵母喷雾干燥与振动流化干燥酶制剂滚筒干燥酵母、单细胞蛋白真空干燥青霉素钾盐、土霉素等冷冻干燥抗肿瘤抗生素、乙肝疫苗生物工业常用的干燥设备第二节非绝热干燥设备干燥过程根据系统进出口焓的变化通常分为绝热干燥过程（等焓干燥过程）和非绝热干燥过程（非等焓干燥过程）。绝热干燥过程：①在物料进出干燥器期间，不向干燥器补充热量。②干燥器的热损失可以忽略不计。③物料进

5、出干燥器时的焓相等。非绝热干燥过程：①不向干燥器补充热量，物料进出干燥器的焓差发生了明显的改变。②向干燥器补充的热量比热损失及物料带走的热量之和还要大。③向干燥器中补充的热量足够大，能够使干燥过程在等温下进行，但进出干燥器物料的焓发生了明显的改变。真空干燥设备真空干燥设备一般由密闭干燥室、冷凝器和真空泵3部分组成。常用的真空干燥设备有真空箱式干燥器、带式真空干燥器、耙式真空干燥器。生物工程中常用于维生素、热敏性的产品等生产中。带式真空干燥器耙式真空干燥器真空耙式干燥器第三节绝热干燥设备一、气流干燥原理及设备基本原理：固体湿

6、物料在高温快速流动的热空气作用下，均匀分散成悬浮状态，从而增大了物料与热空气的接触面积，强化了热交换作用，使得物料仅在几秒钟内（1-5秒）达到干燥要求。应用：生物工业中味精、柠檬酸、四环类抗生素等的干燥。目前使用的气流干燥器形式：长管气流干燥器和旋风气流干燥器等。图11-4长管式气流干燥器1—空气过滤器；2—预热器；3—干燥管；4---加料斗；5—螺旋加料器6—旋风分离器；7—风机；8—锁气器；9—产品出口长管式气流干燥器图11-5旋风式气流干燥装置1—空气预热器；2—加料器；3—旋风式干燥器；4—旋风除尘器；5—贮料斗；

7、6—鼓风机；7—带式除尘器旋风式气流干燥装置旋风式气流干燥管旋风式干燥器流程图气流干燥的特点1.干燥强度大；2.干燥时间短，对热敏性物料可选较高温介质；3.可把干燥、粉碎、输送、包装等组成一道工序;4.设备结构简单，占地面积小，生产能力小，能连续操作，可实现自动化控制；5.适用性广，可使用于各种粉粒状、碎块状物料；6.对晶形磨损厉害；7.热能利用率低。二、喷雾干燥原理及设备原理：用雾化器将溶液、乳浊液、悬浊液（含水量50%以上）喷成微小雾滴分散于热气流中，在液滴下降过程中水份迅速蒸发，从而完成干燥过程。喷雾干燥塔的构造圆柱

8、圆锥形；顶部装有空气分配盘，分配盘的型式有旋风扩散式、叶片旋风式，其作用是使空气形成旋流与雾滴接触，提高干燥效果。设备的下部有螺旋排风管，是在回风管的下部外侧焊上螺旋形的导风板，使气流沿螺旋导风板旋转向下，增大了气流阻力，使密度较大的产品向下沉降，密度较小的粉末状产品随废气沿回风管导入袋滤器，螺旋排风管