《干燥設(shè)備》課件

LOGO制 藥 設(shè) 備 及 技 術(shù)第 八 章 干 燥 設(shè) 備 LOGO學(xué) 習(xí) 目 標(biāo) 1、 掌 握 干 燥 的 概 念 ； 掌 握 干 燥 的 原 理 和 影 響 因 素 ； 熟悉 干 燥 的 分 類 。 2、 熟 悉 廂 式 干 燥 設(shè) 備 的 分 類 、 結(jié) 構(gòu) 特 點(diǎn) 、 適 用 范 圍 及操 作 技 術(shù) ； 熟 悉 帶 式 干 燥 設(shè) 備 的 分 類 、 結(jié) 構(gòu) 特 點(diǎn) 、 適用 范 圍 及 操 作 技 術(shù) 。 3、 掌 握 流 化 干 燥 原 理 、 特 點(diǎn) 及 設(shè) 備 的 分 類 、 結(jié) 構(gòu) 特 點(diǎn) 、適 用 范 圍 及 操 作 技 術(shù) ； 掌 握 噴 霧 干 燥 的 原 理 、 特 點(diǎn) 及工 作 流 程 。 4、 熟 悉 冷 凍 干 燥 的 原 理 、 特 點(diǎn) 、 干 燥 過(guò) 程 及 設(shè) 備 的 結(jié)構(gòu) 組 成 和 操 作 技 術(shù) 。 5、 了 解 其 他 干 燥 設(shè) 備 。 LOGO第 一 節(jié) 概 述 一 、 干 燥 的 概 念v概 念 ： 即 是 借 助 于 熱 能 使 物 料 中 水 分 或 其 他 溶 劑 蒸 發(fā) 或 用冷 凍 將 物 料 中 的 水 分 結(jié) 冰 后 升 華 而 被 移 除 的 單 元 操 作 。v目 的 ： 便 于 固 體 物 料 的 貯 存 、 運(yùn) 輸 和 計(jì) 量 ； 保 證 固 體 物 料 的 質(zhì) 量 及 化 學(xué) 穩(wěn) 定 性 ， 固 體 物 料 含 水 量較 高 時(shí) 容 易 發(fā) 生 水 解 、 氧 化 等 化 學(xué) 變 化 ， 由 此 引 起 的 物 料含 量 降 低 、 雜 質(zhì) 含 量 增 加 及 相 應(yīng) 的 外 觀 變 化 是 藥 物 生 產(chǎn) 所不 能 允 許 的 ； 方 便 加 工 、 包 裝 ， 例 如 片 劑 生 產(chǎn) 中 將 各 種 固 體 物 料 混合 制 成 濕 顆 粒 ， 經(jīng) 干 燥 整 粒 后 方 能 壓 片 或 者 填 入 硬 膠 囊 等 。 LOGO第 一 節(jié) 概 述二 、 干 燥 的 分 類 v（ 一 ） 按 操 作 方 式 ： 連 續(xù) 式 干 燥 和 間 歇 式 干 燥 。連 續(xù) 式 干 燥 具 有 生 產(chǎn) 能 力 大 ， 干 燥 質(zhì) 量 均 勻 ， 熱利 用 率 高 ， 勞 動(dòng) 條 件 好 等 優(yōu) 點(diǎn) ； 間 歇 式 干 燥 具 有設(shè) 備 投 資 少 、 操 作 控 制 方 便 等 優(yōu) 點(diǎn) ， 通 常 用 于 小批 量 生 產(chǎn) 、 處 理 量 少 或 多 品 種 生 產(chǎn) 。v（ 二 ） 按 操 作 壓 力 ： 常 壓 干 燥 和 真 空 干 燥 。 沒(méi) 有特 殊 要 求 的 物 料 干 燥 宜 常 壓 干 燥 ， 生 產(chǎn) 中 多 采 用此 類 干 燥 ； 而 對(duì) 于 熱 敏 性 或 易 氧 化 物 料 的 干 燥 選擇 真 空 干 燥 。 LOGO第 一 節(jié) 概 述（ 三 ） 按 供 給 熱 能 的 方 式 可 分 為 ：v傳 導(dǎo) 干 燥 將 濕 物 料 與 設(shè) 備 的 加 熱 面 （ 熱 載 體 ） 相 接 觸 ，熱 能 可 以 直 接 傳 遞 給 濕 物 料 ， 使 物 料 中 的 濕 分 汽 化 ， 同 時(shí)用 空 氣 （ 濕 載 體 ） 將 濕 氣 帶 走 。v對(duì) 流 干 燥 對(duì) 流 干 燥 就 是 利 用 加 熱 后 的 干 燥 介 質(zhì) ， 將 熱 量帶 入 干 燥 器 并 以 對(duì) 流 方 式 傳 遞 給 濕 物 料 ， 又 將 汽 化 的 水 分以 對(duì) 流 形 式 帶 走 。v輻 射 干 燥 熱 能 以 電 磁 波 的 形 式 由 輻 射 器 發(fā) 射 ， 濕 物 料 吸收 后 轉(zhuǎn) 化 為 熱 能 ， 使 物 料 中 的 水 分 汽 化 ， 用 空 氣 帶 走 。v介 電 干 燥 濕 物 料 置 于 高 頻 交 變 電 場(chǎng) 之 中 ， 濕 物 料 中 的 水分 子 在 高 頻 交 變 電 場(chǎng) 內(nèi) 頻 繁 地 變 換 取 向 的 位 置 產(chǎn) 生 熱 量v冷 凍 干 燥 將 濕 物 料 或 溶 液 在 低 溫 下 凍 結(jié) 成 固 態(tài) ， 在 高 真空 下 供 給 熱 量 將 水 分 直 接 由 固 態(tài) 升 華 為 氣 態(tài) 的 去 除 水 干 燥過(guò) 程 。v組 合 干 燥 用 單 一 的 干 燥 方 法 不 易 達(dá) 到 工 藝 要 求 ， 可 采 用兩 種 或 兩 種 以 上 的 干 燥 方 法 串 聯(lián) 組 合 ， 如 噴 霧 和 流 化 床 組 合 干 燥 ， 噴 霧 和 輻 射 組 合 干 燥 等 。 LOGO第 一 節(jié) 概 述三 、 干 燥 原 理 及 影 響 干 燥 速 率 的 因 素 v（ 一 ） 干 燥 原 理 物 料 的 干 燥 過(guò) 程 是 傳 熱 和 傳 質(zhì) 同 時(shí) 進(jìn) 行 傳 熱 過(guò) 程 ： 熱氣 流 作 為 干 燥 介 質(zhì) 將 熱 能 傳 遞 至 物 料 表 面 ， 再 由 表 面 傳 遞至 物 料 內(nèi) 部 。 傳 質(zhì) 過(guò) 程 ： 物 料 得 到 熱 量 后 ， 其 表 面 濕 分汽 化 ， 物 料 內(nèi) 部 和 表 面 之 間 產(chǎn) 生 濕 分 濃 度 差 ， 濕 分 由 內(nèi) 部向 表 面 擴(kuò) 散 ， 再 通 過(guò) 物 料 的 氣 膜 擴(kuò) 散 至 熱 氣 流 中 。 v 干 燥 過(guò) 程 得 以 進(jìn) 行 必 須 具 備 傳 熱 推 動(dòng) 力 和 傳 質(zhì) 推 動(dòng) 力 ，使 被 干 燥 物 料 表 面 所 產(chǎn) 生 的 濕 分 蒸 汽 壓 大 于 干 燥 介 質(zhì) 中 的濕 分 蒸 氣 壓 ， 即 PwP， 壓 差 愈 大 ， 干 燥 過(guò) 程 進(jìn) 行 得 愈 快 ；如 果 Pw-P 0， 表 示 干 燥 介 質(zhì) 與 物 料 中 得 分 蒸 氣 達(dá) 到 平 衡 ，干 燥 即 停 止 ； 如 果 Pw-P0， 物 料 不 僅 不 能 干 燥 ， 反 而 吸 濕 。 LOGO第 一 節(jié) 概 述（ 二 ） 干 燥 速 率 及 其 影 響 因 素1 物 料 所 含 水 分 的 性 質(zhì) （ 1） 結(jié) 合 水 與 非 結(jié) 合 水 v 結(jié) 合 水 指 物 料 中 與 物 料 間 借 化 學(xué) 力 或 物 理 和 化 學(xué) 力 相結(jié) 合 的 水 分 ， 氣 化 時(shí) 不 僅 要 克 服 水 分 子 間 的 作 用 力 ， 還 要克 服 水 分 子 與 固 體 間 結(jié) 合 的 作 用 力 ， 這 部 分 水 分 蒸 汽 壓 力低 于 同 溫 度 下 純 水 的 蒸 汽 壓 力 。 包 括 了 結(jié) 晶 水 、 溶 液 水 、吸 附 水 、 毛 細(xì) 管 結(jié) 構(gòu) 中 水 分 及 溶 脹 水 等 。v 非 結(jié) 合 水 系 指 機(jī) 械 地 附 著 于 物 料 表 面 、 存 積 于 大 孔 隙或 顆 粒 堆 積 層 中 的 水 分 。 它 們 與 物 料 結(jié) 合 力 弱 ， 其 蒸 汽 壓力 與 同 溫 度 下 純 水 的 蒸 汽 壓 力 相 同 。 在 干 燥 過(guò) 程 中 容 易 除 去 這 部 分 水 分 。 LOGO第 一 節(jié) 概 述（ 2） 平 衡 水 分 與 自 由 水 分v 在 一 定 的 外 部 濕 空 氣 環(huán) 境 中 (如 濕 空 氣 的 溫 度 、 相 對(duì) 濕 度不 變 )， 對(duì) 濕 物 料 中 的 水 分 加 以 區(qū) 分 ： 其 中 可 用 干 燥 方 法除 掉 的 水 分 是 自 由 水 分 ； 不 能 除 掉 的 是 平 衡 水 分 。v當(dāng) 物 料 中 水 的 蒸 氣 壓 大 于 空 氣 中 水 的 蒸 氣 分 壓 時(shí) ， 干 燥 過(guò)程 才 能 發(fā) 生 ， 顯 然 ， 物 料 中 水 分 被 干 燥 到 所 產(chǎn) 生 的 蒸 氣 壓剛 好 等 于 空 氣 中 水 蒸 氣 的 分 壓 時(shí) ， 兩 者 處 于 平 衡 狀 態(tài) ， 干燥 不 再 進(jìn) 行 ， 此 時(shí) 物 料 中 的 水 分 就 是 平 衡 水 分 。 v結(jié) 合 水 與 非 結(jié) 合 水 、 平 衡 水 分 與 自 由 水 分 是 兩 種 不 同 的 區(qū)分 。 水 之 結(jié) 合 與 否 取 決 于 固 體 物 料 的 本 身 性 質(zhì) ， 與 空 氣 狀態(tài) 無(wú) 關(guān) ； 而 平 衡 水 與 自 由 水 的 區(qū) 別 則 取 決 于 周 圍 空 氣 的 狀態(tài) 。 LOGO第 一 節(jié) 概 述v干 燥 速 率 是 指 在 單 位 時(shí) 間 內(nèi) 在 單 位 干 燥 面 積 上 氣 化 的 水 分質(zhì) 量 ， 以 微 分 形 式 表 示 為 ： U dWSdt GcdxSdt式 中 ：U 干 燥 速 率 ， kg/（ m2 s） ；S 干 燥 面 積 ， m2；W 氣 化 水 分 量 ， kg； t 干 燥 所 需 時(shí) 間 ， h； Gc 濕 物 中 絕 對(duì) 干 燥 重 量 ， kg； X 濕 物 料 的 含 水 量 ， （ kg水 kg絕 對(duì) 干 料 ） 式 中 負(fù) 號(hào) 表 示 物 料 含 水 量 隨 干 燥 時(shí) 間 增 加 而 減 少 。 2.干 燥 速 率 和 干 燥 速 率 曲 線 LOGO第 一 節(jié) 概 述v 物 料 的 平 均 濕 度 （ X） 和 干 燥 時(shí) 間（ t） 的 關(guān) 系 曲 線 ， 稱 為 干 燥 曲 線 ，如 圖 8-2。v AB段 為 預(yù) 熱 階 段 ， 所 需 時(shí) 間 較 短可 以 忽 略 。 BC段 表 示 物 料 的 平 均濕 度 隨 時(shí) 間 而 呈 直 線 下 降 ， 在 這段 時(shí) 間 內(nèi) ， 物 料 的 表 面 非 常 濕 潤(rùn) ，物 料 表 面 水 分 為 非 結(jié) 合 水 分 ， 在恒 定 的 干 燥 條 件 下 ， 物 料 干 燥 速率 保 持 不 變 ， 稱 為 恒 速 干 燥 階 段 。 在 此 階 段 ， 由 于 物 料 內(nèi) 部 水 分 擴(kuò)散 速 率 大 于 表 面 水 分 汽 化 速 率 ，所 以 屬 表 面 汽 化 控 制 階 段 。 圖 8-2恒 定 條 件 下 物 料 干 燥 曲 線 LOGO第 一 節(jié) 概 述v曲 線 CE表 示 干 燥 速 率 隨 著 物 料 濕 度 的 下 降 而 下 降 ， 水 分 自物 料 內(nèi) 部 向 表 面 擴(kuò) 散 的 速 率 低 于 物 料 表 面 上 水 分 汽 化 的 速率 ， 隨 著 物 料 內(nèi) 部 含 水 量 的 減 少 ， 水 分 由 物 料 內(nèi) 部 向 表 面?zhèn)?遞 的 速 率 慢 慢 下 降 ， 因 而 干 燥 速 率 也 就 越 來(lái) 越 低 ， 這 個(gè)階 段 稱 為 降 速 干 燥 階 段 。v在 降 速 干 燥 階 段 ， 干 燥 速 率 主 要 決 定 于 物 料 本 身 的 結(jié) 構(gòu) 、形 狀 和 大 小 等 ， 而 與 空 氣 的 性 質(zhì) 關(guān) 系 不 大 ， 所 以 降 速 下 燥階 段 又 稱 為 物 料 內(nèi) 部 擴(kuò) 散 控 制 階 段 。vCD段 稱 為 第 一 降 速 干 燥 階 段 ， DE段 稱 為 第 二 降 速 干 燥 階 段 ，達(dá) 到 E點(diǎn) 后 ， 物 料 的 含 水 量 已 降 到 平 衡 含 水 量 ， 這 種 條 件下 即 使 再 干 燥 ， 也 不 可 能 再 降 低 物 料 的 含 水 量 。 vC點(diǎn) 為 恒 速 干 燥 階 段 轉(zhuǎn) 入 降 速 干 燥 階 段 的 轉(zhuǎn) 折 點(diǎn) ， 稱 為 臨界 點(diǎn) ， 該 點(diǎn) 的 干 燥 速 率 （ Uo） 等 于 恒 速 干 燥 階 段 的 干 燥 速 率 ， 對(duì) 應(yīng) 的 濕 含 量 （ Xo） 稱 為 臨 界 濕 含 量 (或 臨 界 含 水 量 )。 LOGO第 一 節(jié) 概 述v干 燥 速 率 U與 物 料 的平 均 濕 度 X的 關(guān) 系 曲線 ， 稱 為 干 燥 速 率 曲線 。 典 型 的 干 燥 速 率曲 線 如 圖 8-3所 示 。圖 中 BC表 示 恒 速 階 段 ，CE表 示 降 速 階 段 ， C為 臨 界 點(diǎn) 。 圖 8-3 恒 定 干 燥 條 件 下 干 燥 曲 線 LOGO第 一 節(jié) 概 述 3、 影 響 干 燥 速 率 的 因 素(1)物 料 的 性 質(zhì) 包 括 物 料 的 物 理 結(jié) 構(gòu) 、 化 學(xué) 組 成 、 形 狀和 大 小 、 物 料 層 的 厚 薄 以 及 與 水 分 的 結(jié) 合 方 式 。(2)干 燥 介 質(zhì) 的 溫 度 、 濕 度 和 流 速 (3)干 燥 的 速 度 及 方 法 當(dāng) 干 燥 速 度 過(guò) 快 時(shí) ， 物 料 表 面 水分 蒸 發(fā) 速 度 大 大 超 過(guò) 內(nèi) 部 水 分 擴(kuò) 散 到 物 料 表 面 的 速 度 ，致 使 表 面 粉 粒 黏 結(jié) ， 甚 至 熔 化 結(jié) 殼 ， 阻 礙 了 內(nèi) 部 水 分的 擴(kuò) 散 和 蒸 發(fā) ， 形 成 假 干 燥 現(xiàn) 象 。 干(4)壓 力 減 壓 是 促 進(jìn) 和 加 快 干 燥 的 有 效 措 施 ； 真 空 干 燥 能降 低 干 燥 溫 度 ， 加 快 蒸 發(fā) 速 度 ， 提 高 干 燥 效 率 。 (5)干 燥 設(shè) 備 的 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 備 的 結(jié) 構(gòu) 對(duì) 上 述 因 素 都 有 不 同 程 度 的 影 響 . LOGO第 二 節(jié) 廂 式 干 燥 器 v箱 式 干 燥 又 稱 室 式 干 燥 ， 一 般 小 型 的 設(shè) 備 稱 烘 箱 ，大 型 的 稱 烘 房 ， 屬 于 對(duì) 流 干 燥 ， 多 采 用 強(qiáng) 制 氣 流的 方 法 ， 為 常 壓 間 歇 操 作 的 典 型 設(shè) 備 ， 可 用 于 干燥 多 種 不 同 形 態(tài) 的 物 料 。 v 按 氣 體 流 動(dòng) 方 式 可 分 為 平 行 流 式 、 穿 流 式 、 真 空式 等 LOGO第 二 節(jié) 廂 式 干 燥 器 如 圖 8-4所 示 ， 水 平 氣 流廂 式 干 燥 器 整 體 呈 廂 形 ， 外壁 是 絕 熱 保 溫 層 ， 廂 體 上 設(shè)有 氣 體 進(jìn) 出 口 ， 物 料 放 于 盤(pán)中 ， 盤(pán) 按 一 定 間 距 放 于 固 定架 ， 或 是 小 車 型 的 可 推 動(dòng) 架上 ， 小 車 能 方 便 地 進(jìn) 出 。 水 平 氣 流 廂 式 干 燥 器 適用 于 干 燥 后 期 易 產(chǎn) 生 粉 塵 的泥 狀 物 料 、 少 量 多 品 種 濕 物料 的 粒 狀 或 粉 狀 。 圖 8-4水 平 氣 流 廂 式 干 燥 器 1-加 熱 器 2-循 環(huán) 風(fēng) 機(jī) ；3-干 燥 板 層 4-支 架 ；5-干 燥 箱 主 體 一 、 水 平 氣 流 廂 式 干 燥 器 LOGO第 二 節(jié) 廂 式 干 燥 器二 、 穿 流 氣 流 廂 式 干 燥 器v穿 流 氣 流 廂 式 干 燥 器 結(jié) 構(gòu) 雖 與 平 流 式 相 同 ， 但 堆 放 物 料 的擱 板 或 容 器 的 底 部 由 金 屬 網(wǎng) 或 多 孔 板 構(gòu) 成 ， 使 熱 風(fēng) 能 夠 均勻 地 穿 過(guò) 物 料 層 (見(jiàn) 圖 8-5)， 可 以 提 高 傳 熱 效 率 。 為 使 熱 風(fēng)在 物 料 中 形 成 穿 流 ， 物 料 以 粒 狀 、 片 狀 、 短 纖 維 等 宜 于 氣流 通 過(guò) 為 宜 。 熱 風(fēng) 通 過(guò) 物 料 層 的 壓 降 取 決 于 物 料 的 形 狀 、堆 積 厚 度 及 氣 流 速 度 ， 通 常 在 200 500Pa左 右 。 由 于 氣 流穿 過(guò) 物 料 層 ， 因 接 觸 面 積 增 大 、 內(nèi) 部 濕 分 擴(kuò) 散 距 離 短 ， 干燥 熱 效 率 要 比 水 平 氣 流 式 的 效 率 高 3 10倍 。 LOGO第 二 節(jié) 廂 式 干 燥 器 1-料 盤(pán) ； 2-過(guò) 濾 器 ； 3-蓋 網(wǎng) ； 4-風(fēng) 機(jī) 圖 8-5 穿 流 氣 流 式 廂 式 干 燥 器 LOGO第 二 節(jié) 廂 式 干 燥 器v 穿 流 氣 流 式 廂 式 干 燥 器 一 般 使 用 周 期 控 制 器控 制 每 個(gè) 周 期 中 空 氣 的 溫 度 及 穿 流 物 料 層 的 速 度以 保 證 干 燥 速 率 及 產(chǎn) 品 質(zhì) 量 。 即 在 恒 速 干 燥 階 段 ，固 體 表 面 的 溫 度 近 于 空 氣 的 濕 球 溫 度 （ 濕 球 溫 度計(jì) 測(cè) 定 ， 普 通 溫 度 計(jì) 外 包 裹 紗 布 ， 紗 布 浸 入 水中 ） ， 氣 體 的 溫 度 可 高 一 些 ； 在 降 速 干 燥 階 段 ，降 低 空 氣 溫 度 ， 以 防 止 過(guò) 熱 引 起 表 面 硬 化 或 變 質(zhì) ；當(dāng) 物 料 表 面 干 燥 以 后 ， 就 要 適 當(dāng) 降 低 氣 速 ， 以 防揚(yáng) 塵 ， 否 則 將 增 加 收 塵 負(fù) 擔(dān) 及 環(huán) 境 污 染 ， 為 此 通常 采 用 雙 速 循 環(huán) 風(fēng) 機(jī) 。 LOGO第 二 節(jié) 廂 式 干 燥 器三 、 真 空 廂 式 干 燥 器v對(duì) 于 不 耐 高 溫 、 易 氧 化 的 物料 ,或 是 貴 重 的 生 物 制 品 可 以選 用 真 空 廂 式 干 燥 器 。 v干 燥 時(shí) ， 將 料 盤(pán) 放 于 每 層 隔板 之 上 。 鋼 制 斷 面 為 方 形 的保 溫 外 殼 ， 內(nèi) 設(shè) 多 層 空 心 隔板 ， 隔 板 中 通 常 加 熱 蒸 汽 或熱 水 。 由 A管 通 人 蒸 汽 ， 由 B管 流 出 冷 凝 水 。 關(guān) 閉 廂 門 ，用 真 空 泵 將 廂 內(nèi) 抽 到 所 需 要的 真 空 度 后 ， 打 開(kāi) 加 熱 裝 置 并 維 持 一 定 時(shí) 間 。 A-進(jìn) 汽 多 支 管 ； B-冷 液 多 支 管 ； C-連 接多 支 管 與 空 心 管 的 短 管 ； D-空 心 隔 板 圖 8-6 真 空 廂 式 干 燥 器 LOGO第 二 節(jié) 廂 式 干 燥 器v干 燥 完 畢 后 ， 一 定 要 先 將 真 空 泵 與 干 燥 箱 連 接 的真 空 閥 門 關(guān) 閉 ， 然 后 緩 緩 放 氣 ， 去 除 物 料 ， 最 后關(guān) 閉 真 空 泵 。 如 果 先 關(guān) 閉 真 空 泵 ， 真 空 箱 內(nèi) 的 負(fù)壓 就 可 能 將 冷 凝 器 內(nèi) 或 真 空 泵 里 的 液 體 倒 吸 回 干燥 器 中 ， 造 成 產(chǎn) 品 污 染 并 有 可 能 損 壞 真 空 泵 。 LOGO第 三 節(jié) 帶 式 干 燥 器 v帶 式 干 燥 器 指 在 長(zhǎng) 方 形 的 干 燥 室 或 隧 道 內(nèi) ， 安 裝 帶 狀 輸 送設(shè) 備 。 傳 送 帶 多 為 網(wǎng) 狀 ， 氣 流 與 物 料 錯(cuò) 流 ， 通 常 物 料 運(yùn) 動(dòng)方 向 由 若 干 個(gè) 獨(dú) 立 的 單 元 段 所 組 成 。 每 個(gè) 單 元 段 包 括 循 環(huán)風(fēng) 機(jī) 、 加 熱 裝 置 、 單 獨(dú) 或 公 用 的 新 鮮 空 氣 抽 入 系 統(tǒng) 和 層 氣排 出 系 統(tǒng) 。v帶 式 干 燥 器 操 作 靈 活 ， 濕 物 料 進(jìn) 料 ， 干 燥 過(guò) 程 在 完 全 密 封的 箱 體 內(nèi) 進(jìn) 行 ， 勞 動(dòng) 條 件 較 好 ， 避 免 了 粉 塵 的 外 泄 ； 適 用于 對(duì) 干 燥 物 料 色 澤 變 化 或 濕 含 量 均 至 關(guān) 重 要 的 某 些 干 燥 過(guò)程 。v帶 式 干 燥 器 結(jié) 構(gòu) 不 復(fù) 雜 ， 安 裝 方 便 ， 能 長(zhǎng) 期 運(yùn) 行 ， 發(fā) 生 故障 時(shí) 可 進(jìn) 人 箱 體 內(nèi) 部 檢 修 修 方 便 。 但 占 地 面 積 廣 ， 運(yùn) 行 時(shí)噪 聲 較 大 。 LOGO第 三 節(jié) 帶 式 干 燥 器一 、 單 級(jí) 帶 式 干 燥 器 v圖 8-6所 示 為 典 型 的 單 級(jí) 帶 式 干 燥 器 操 作 流 程 ： 被 干 燥 物料 由 進(jìn) 料 端 經(jīng) 加 料 裝 置 被 均 勻 分 布 到 輸 送 帶 上 。 輸 送 帶 通常 用 穿 孔 的 不 銹 鋼 薄 板 (或 稱 網(wǎng) 目 板 )制 成 ， 由 電 機(jī) 經(jīng) 變 速箱 帶 動(dòng) ， 并 可 以 調(diào) 速 。 空 氣 用 循 環(huán) 風(fēng) 機(jī) 由 外 部 經(jīng) 空 氣 過(guò) 濾器 抽 人 ， 并 經(jīng) 加 熱 器 加 熱 后 ， 經(jīng) 分 布 板 由 輸 送 帶 下 部 垂 直上 吹 ， 空 氣 流 過(guò) 干 燥 物 料 層 時(shí) ， 物 料 中 水 分 汽 化 、 空 氣 增濕 ， 溫 度 降 低 。 一 部 分 濕 空 氣 排 出 箱 體 ， 其 他 部 分 則 在 循環(huán) 風(fēng) 機(jī) 吸 人 口 前 與 新 鮮 空 氣 混 合 再 行 循 環(huán) 。 v干 燥 介 質(zhì) 以 垂 直 方 向 向 上 或 向 下 穿 過(guò) 物 料 層 進(jìn) 行 干 燥 的 ，稱 為 穿 流 式 帶 式 干 燥 器 ； 干 燥 介 質(zhì) 在 物 科 層 上 方 作 水 平 流動(dòng) 進(jìn) 行 干 燥 的 ， 為 水 平 氣 流 式 帶 式 干 燥 器 。 后 者 因 干 燥 效 率 低 ， 現(xiàn) 已 少 使 用 。 LOGO第 三 節(jié) 帶 式 干 燥 器 圖 8-7 單 機(jī) 帶 式 干 燥 器 操 作 流 程 LOGO第 三 節(jié) 帶 式 干 燥 器二 、 多 層 帶 式 干 燥 器 v多 層 帶 式 干 燥 器 常 用 于 干 燥 速 度 要 求 較 低 、 干 燥時(shí) 間 較 長(zhǎng) ， 在 整 個(gè) 干 燥 過(guò) 程 中 工 藝 操 作 條 件 (如 干燥 介 質(zhì) 流 速 、 溫 度 及 濕 度 等 )能 保 持 恒 定 的 場(chǎng) 合 ，如 圖 8-8所 示 。v多 層 帶 式 干 燥 器 廣 泛 使 用 于 中 藥 飲 片 、 谷 物 類 物料 ， 且 占 地 少 ， 結(jié) 構(gòu) 簡(jiǎn) 單 。 但 因 操 作 中 要 多 次 裝料 和 卸 料 ， 故 不 適 用 于 易 黏 著 輸 送 帶 及 不 允 許 碎裂 的 物 料 。 LOGO第 三 節(jié) 帶 式 干 燥 器 圖 8-8 多 層 帶 式 干 燥 器 示 意 圖 干 燥 室 是 一 個(gè) 不 隔 成 獨(dú) 立 控 制 單 元 段 的 加 熱 箱 體 。 層 數(shù)可 達(dá) 15層 ， 最 常 用 3 5層 。 最 后 一 層 或 幾 層 的 輸 送 帶 運(yùn) 行 速度 較 低 ， 使 料 層 加 厚 ， 這 樣 可 使 大 部 分 干 燥 介 質(zhì) 流 經(jīng) 開(kāi) 始 的幾 層 較 薄 的 物 料 層 ， 以 提 高 總 的 干 燥 效 率 。 層 間 設(shè) 置 隔 板 可以 使 干 燥 介 質(zhì) 的 定 向 流 動(dòng) ， 便 于 物 料 干 燥 均 勻 LOGO第 四 節(jié) 流 化 床 干 燥 器 v 流 化 床 干 燥 器 又 稱 沸 騰 床 干 燥 器 ， 是 利 用 熱 空 氣 流 使 濕 物 料 顆 粒 呈 沸騰 懸 浮 狀 態(tài) 而 實(shí) 現(xiàn) 快 速 干 燥 。 一 、 流 化 床 干 燥 器 原 理 和 特 點(diǎn) （ 一 ） 沸 騰 床 操 作 原 理 v 在 一 個(gè) 長(zhǎng) 形 的 容 器 內(nèi) 裝 人 一 定 量 的 固 體 顆 粒 ， 通 過(guò) 分 布 板 進(jìn) 入 床 層 ，當(dāng) 氣 體 速 度 較 低 時(shí) ， 固 體 顆 粒 不 發(fā) 生 運(yùn) 動(dòng) ， 這 時(shí) 的 床 層 高 度 為 靜 止 高度 ； 隨 著 氣 流 速 度 增 大 ， 顆 粒 開(kāi) 始 松 動(dòng) ； 各 氣 體 速 度 繼 續(xù) 增 加 ， 床 層壓 降 保 持 不 變 ， 顆 粒 懸 浮 在 上 面 的 氣 流 中 ， 形 成 的 床 層 稱 為 沸 騰 床 ，氣 流 速 度 稱 為 臨 界 流 化 速 度 。 當(dāng) 同 樣 顆 粒 在 床 層 中 膨 脹 到 一 定 高 度 時(shí) ，因 床 層 的 空 隙 率 增 大 而 使 氣 速 下 降 ， 顆 粒 又 重 新 落 下 而 不 致 被 氣 流 帶 走 。 當(dāng) 氣 流 速 度 增 加 到 一 定 值 ， 固 體 顆 粒 開(kāi) 始 吹 出 容 器 ； 這 時(shí) 顆 粒 就會(huì) 散 滿 整 個(gè) 容 器 成 為 氣 體 輸 送 了 ， 此 時(shí) 的 氣 流 速 度 稱 為 帶 出 氣 速 或 極限 氣 速 。 故 流 化 床 適 宜 的 氣 速 在 臨 界 流 化 速 度 和 極 限 氣 速 之 間 。 LOGO第 四 節(jié) 流 化 床 干 燥 器v顆 粒 與 熱 介 質(zhì) 在 湍 流 噴 射 狀 態(tài) 下 進(jìn) 行 充 分 的 混 合 和 分 散 ，所 以 氣 固 相 間 傳 熱 、 傳 質(zhì) 系 數(shù) 及 相 應(yīng) 的 表 面 積 均 較 大 。 v由 于 氣 固 相 間 激 烈 地 混 合 和 分 散 以 及 兩 相 問(wèn) 快 速 地 傳 熱 ，使 物 料 床 層 的 溫 度 均 勻 并 且 容 易 調(diào) 節(jié) ， 為 得 到 干 燥 均 勻 的產(chǎn) 品 提 供 了 良 好 的 外 部 條 件 。 v物 料 在 床 層 內(nèi) 的 停 留 時(shí) 間 可 根 據(jù) 情 況 任 意 調(diào) 節(jié) ， 所 以 對(duì) 難以 干 燥 或 要 求 干 燥 產(chǎn) 品 含 濕 量 低 的 過(guò) 程 特 別 適 用 。 v由 于 過(guò) 程 的 體 積 傳 熱 系 數(shù) 較 大 ， 所 以 處 理 能 力 較 大 ； 又 因沸 騰 床 具 有 相 似 于 流 體 的 狀 態(tài) 和 作 用 ， 因 此 處 理 容 易 ， 物料 的 輸 送 也 簡(jiǎn) 單 。 v沸 騰 床 干 燥 設(shè) 備 結(jié) 構(gòu) 簡(jiǎn) 單 、 造 價(jià) 低 廉 、 可 動(dòng) 部 件 少 、 操 作維 修 方 便 。v沸 騰 床 干 燥 適 宜 處 理 粉 粒 狀 物 料 ， 粒 徑 最 好 在 30 6mm 范 圍 ， 不 適 用 易 熟 結(jié) 或 結(jié) 塊 的 物 料 的 干 燥 。 LOGO第 四 節(jié) 流 化 床 干 燥 器（ 一 ） 多 層 沸 騰 干 燥 器v如 圖 8-8表 示 ， 干 燥 器 結(jié) 構(gòu) 分 為 上 下 兩 部分 ， 中 間 隔 一 層 篩 板 ， 上 下 有 溢 流 管 連接 ， 熱 氣 流 由 第 二 層 的 底 部 送 入 進(jìn) 入 第一 層 ， 最 后 經(jīng) 床 內(nèi) 氣 固 分 離 器 排 出 。 待干 燥 的 固 體 顆 粒 則 由 最 上 層 加 入 ， 經(jīng) 溢流 管 進(jìn) 入 第 二 層 ， 最 后 由 出 料 口 排 出 。v優(yōu) 點(diǎn) ： 氣 體 和 固 體 逆 流 接 觸 ， 物 料 停 留時(shí) 間 均 勻 ， 熱 利 用 效 率 高 .v缺 點(diǎn) ： 上 下 兩 層 之 間 的 溢 流 管 易 堵 導(dǎo) 致第 一 層 固 體 無(wú) 法 落 到 第 二 層 ； 如 果 控 制不 當(dāng) ， 溢 流 管 也 會(huì) 造 成 上 下 兩 層 床 間 的氣 體 溝 流 （ 短 路 ） ， 無(wú) 法 形 成 流 化 狀 態(tài) ； 氣 體 的 壓 降 比 單 層 流 化 床 大 。 圖 8-9 多 層 流 化 床 干 燥 器 LOGO第 四 節(jié) 流 化 床 干 燥 器（ 二 ） 臥 式 多 室 流 化 床 干 燥 器 v如 圖 所 示 ， 由 一 系 列 單 室 沸 騰床 干 燥 器 并 聯(lián) 。 它 是 一 長(zhǎng) 方 體的 箱 子 ， 底 部 是 多 孔 的 托 板 ，上 鋪 一 層 絹 制 篩 網(wǎng) ， 孔 板 上 方在 長(zhǎng) 度 方 向 上 裝 有 若 干 隔 板 ，將 沸 騰 室 分 成 若 干 小 室 ， 在 擋板 下 方 與 多 孔 托 板 之 間 留 有 幾十 毫 米 的 空 隙 。 孔 板 下 方 每 個(gè)小 室 下 面 設(shè) 有 進(jìn) 風(fēng) 道 并 裝 有 閥門 。 濕 物 料 從 第 一 室 上 方 進(jìn) 入 ，通 過(guò) 這 些 間 隙 依 次 進(jìn) 入 各 室 。在 最 后 一 室 裝 有 卸 料 管 ， 將 干 燥 后 的 成 品 卸 下 。 圖 8-10 臥 式 流 化 床 干 燥 器 LOGO第 四 節(jié) 流 化 床 干 燥 器v 臥 式 多 室 沸 騰 床 干 燥 器 的 優(yōu) 點(diǎn) ： 單 層 ， 高 度 低 ； 由 于 多 個(gè) 沸 騰 室 并 聯(lián) ， 熱 氣 流 通 過(guò) 的 壓 降 較 低 ， 阻 力 小 ； 很 難 堵 塞 ； 連 續(xù) 生 產(chǎn) ， 運(yùn) 行 比 較 穩(wěn) 定 ； 各 沸 騰 室 氣 流 分 別 控 制 ， 調(diào) 節(jié) 靈 活 ； 生 產(chǎn) 能 力 大 ， 可 干 燥 多 種 產(chǎn) 品 ， 適 應(yīng) 性 好v缺 點(diǎn) ： 占 地 面 積 較 大 ， 與 多 室 沸 騰 床 干 燥 器 相 比 ， 熱 效 率低 。v適 用 于 大 規(guī) 模 干 燥 過(guò) 程 ， 對(duì) 熱 敏 物 料 和 易 結(jié) 塊 的 物 料 慎 用 。 LOGO第 四 節(jié) 流 化 床 干 燥 器（ 三 ） 振 動(dòng) 流 化 床 干 燥v為 了 克 服 普 通 流 化 床 干 燥 機(jī) 在 干 燥 顆 粒 物 料 時(shí) 可 能 出 現(xiàn) 的問(wèn) 題 ： 當(dāng) 顆 粒 粒 度 較 小 時(shí) 形 成 溝 流 或 死 區(qū) ； 顆 粒 分 布 范 圍大 時(shí) 易 產(chǎn) 生 嚴(yán) 重 夾 帶 ； 因 顆 粒 的 返 混 ， 物 料 在 機(jī) 內(nèi) 滯 留 時(shí)間 不 同 ， 干 燥 后 的 顆 粒 含 濕 量 不 均 ； 物 料 濕 度 稍 大 時(shí) 會(huì) 產(chǎn)生 團(tuán) 聚 和 結(jié) 塊 現(xiàn) 象 使 流 化 惡 化 等 ， 對(duì) 流 化 床 進(jìn) 行 了 改 型 ，較 為 成 功 的 為 振 動(dòng) 流 化 床 。 v振 動(dòng) 流 化 床 ， 就 是 將 機(jī) 械 振 動(dòng) 施 加 于 流 化 床 上 。 調(diào) 整 振 動(dòng)參 數(shù) ， 在 連 續(xù) 操 作 時(shí) 能 得 到 較 理 想 的 活 塞 流 。 同 時(shí) 由 于 振動(dòng) 的 導(dǎo) 人 ， 使 普 通 流 化 床 上 述 問(wèn) 題 得 到 了 較 好 的 改 善 。 LOGO第 四 節(jié) 流 化 床 干 燥 器 圖 8-11（ a） 振 動(dòng) 流 化 床 干 燥 機(jī) 結(jié) 構(gòu) 示 意 圖 LOGO第 四 節(jié) 流 化 床 干 燥 器 圖 8-11（ b） 振 動(dòng) 流 化 床 干 燥 機(jī) 流 程 圖 LOGO第 五 節(jié) 噴 霧 干 燥 器v噴 霧 干 燥 是 指 單 獨(dú) 一 次 工 序 ， 就 可 將 溶 液 、乳 濁 液 、 懸 浮 液 或 膏 糊 液 等 各 種 物 料 干 燥成 粉 體 、 顆 粒 等 固 體 的 單 元 操 作 。v通 常 噴 霧 干 燥 裝 置 由 霧 化 器 、 干 燥 塔 、 空氣 加 熱 系 統(tǒng) 、 供 料 系 統(tǒng) 、 氣 固 分 離 和 干 粉收 集 系 統(tǒng) 等 部 分 組 成 。 其 流 程 如 圖 8-12所示 。 LOGO第 五 節(jié) 噴 霧 干 燥 器 圖 8-12 噴 霧 干 燥 流 程 LOGO第 五 節(jié) 噴 霧 干 燥 器 一 、 噴 霧 干 燥 原 理 和 特 點(diǎn)v噴 霧 干 燥 器 的 工 作 原 理 ： 送 風(fēng) 機(jī) 將 通 過(guò) 初 效 過(guò) 濾 器 后 的 空氣 送 至 中 效 、 高 效 過(guò) 濾 器 ， 再 通 過(guò) 蒸 汽 加 熱 器 和 電 加 熱 器將 凈 化 的 空 氣 加 熱 后 ， 由 干 燥 器 底 部 的 熱 風(fēng) 分 配 器 進(jìn) 入 裝置 內(nèi) ， 通 過(guò) 熱 風(fēng) 分 配 器 的 熱 空 氣 均 勻 進(jìn) 入 干 燥 塔 并 呈 螺 旋轉(zhuǎn) 動(dòng) 的 運(yùn) 動(dòng) 狀 態(tài) 。 同 時(shí) 由 供 料 輸 送 泵 將 物 料 送 至 干 燥 器 頂部 的 霧 化 器 ， 物 料 被 霧 化 成 極 小 的 霧 狀 液 滴 ， 使 物 料 和 熱空 氣 在 干 燥 塔 內(nèi) 充 分 地 接 觸 ， 水 分 迅 速 蒸 發(fā) ， 并 在 極 短 的時(shí) 間 內(nèi) 將 物 料 干 燥 成 產(chǎn) 品 ， 成 品 粉 料 經(jīng) 旋 風(fēng) 分 離 器 分 離 后 ，通 過(guò) 出 料 裝 置 收 集 裝 袋 ， 濕 空 氣 則 由 引 風(fēng) 機(jī) 引 入 濕 式 除 塵 器 后 排 出 。 LOGO第 五 節(jié) 噴 霧 干 燥 器 噴 霧 干 燥 器 的 特 點(diǎn)v1、 干 燥 速 度 迅 速 ， 物 料 經(jīng) 離 心 噴 霧 后 ， 在 高 溫 氣 流 中 ，完 成 干 燥 的 時(shí) 間 僅 需 幾 秒 到 十 幾 秒 鐘 。 v2、 干 燥 過(guò) 程 中 液 滴 受 熱 時(shí) 間 短 ， 產(chǎn) 品 質(zhì) 量 較 好 。v3、 使 用 范 圍 廣 可 適 用 于 各 種 特 點(diǎn) 差 異 較 大 的 物 料 的 干燥 。v4、 產(chǎn) 品 具 有 良 好 的 分 散 性 、 流 動(dòng) 性 和 溶 解 性v5、 生 產(chǎn) 過(guò) 程 簡(jiǎn) 化 ， 操 作 控 制 方 便 。 噴 霧 干 燥 通 常 用 于 濕含 量 40 70 的 溶 液 ， 特 殊 物 料 即 使 濕 含 量 高 達(dá) 90 ，不 經(jīng) 濃 縮 同 樣 能 一 次 干 燥 成 粉 狀 產(chǎn) 品 。 大 部 分 產(chǎn) 品 干 燥 后不 需 要 再 進(jìn) 行 粉 碎 和 篩 選 ， 減 少 了 生 產(chǎn) 工 序 、 簡(jiǎn) 化 了 生 產(chǎn)工 藝 流 程 。 LOGO 二 、 霧 化 器 結(jié) 構(gòu) 噴 霧 干 燥 器 中 關(guān) 鍵 部 件 是 將 濃 縮 液 噴 成 霧 滴 的 噴 嘴 ， 也稱 霧 化 器 。 常 用 的 霧 化 器 有 三 類 ： 離 心 式 、 氣 流 夾 帶 式 和 壓力 式 ， 圖 8-13所 示 為 三 種 霧 化 器 的 結(jié) 構(gòu) 和 原 理 示 意 圖 。 圖 8-13 三 種 霧 化 器 結(jié) 構(gòu) 圖 第 五 節(jié) 噴 霧 干 燥 器 LOGO第 五 節(jié) 噴 霧 干 燥 器v離 心 霧 化 噴 嘴 有 一 個(gè) 空 心 圓 盤(pán) ， 圓 盤(pán) 的 四 周 開(kāi) 很 多 小 孔 ，液 體 通 過(guò) 轉(zhuǎn) 軸 的 邊 沿 進(jìn) 入 圓 盤(pán) ， 圓 盤(pán) 高 速 旋 轉(zhuǎn) ， 液 體 通 過(guò)小 孔 高 速 噴 向 四 周 。 從 小 孔 出 來(lái) 的 液 體 ， 速 度 突 然 減 慢 ，斷 裂 成 很 多 細(xì) 小 的 液 滴 ， 呈 霧 狀 噴 撒 下 來(lái) 。 這 種 霧 化 器 適用 于 處 理 含 有 較 多 固 體 的 物 料 。v氣 流 夾 帶 霧 化 器 用 高 速 氣 體 將 液 體 帶 出 ， 從 噴 嘴 出 來(lái) 后 形成 很 多 細(xì) 小 液 滴 ， 呈 霧 狀 噴 下 。 這 種 霧 化 器 消 耗 動(dòng) 力 較 大 ，一 般 應(yīng) 用 于 噴 液 量 較 小 的 生 產(chǎn) ， 處 理 量 為 每 小 時(shí) 100L以 下 。v在 高 壓 噴 嘴 霧 化 器 中 ， 高 壓 液 體 以 非 常 高 的 速 度 從 噴 嘴 口中 噴 出 ， 出 噴 口 后 斷 裂 成 很 多 細(xì) 小 的 液 滴 ， 形 成 錐 狀 噴 霧 。這 種 霧 化 器 生 產(chǎn) 能 力 大 ， 耗 能 少 ， 應(yīng) 用 最 為 廣 泛 ， 適 用 黏度 較 大 的 藥 液 。 LOGO第 六 節(jié) 真 空 冷 凍 干 燥 器 一 、 真 空 冷 凍 干 燥 原 理 及 特 點(diǎn) （ 一 ） 真 空 冷 凍 干 燥 原 理v 真 空 冷 凍 干 燥 是 一 種 新 的 干 燥 方 法 ， 也 是 特 殊 的 真 空干 燥 方 法 。 即 把 含 有 大 量 水 分 物 質(zhì) ， 預(yù) 先 進(jìn) 行 降 溫 冷 凍 至冰 點(diǎn) 以 下 ， 使 其 水 分 凍 結(jié) 成 固 態(tài) 的 冰 ， 然 后 在 真 空 的 條 件下 加 熱 使 冰 直 接 升 華 為 水 蒸 汽 排 出 ， 而 物 質(zhì) 本 身 留 在 凍 結(jié)時(shí) 的 冰 架 中 。 又 稱 為 冰 冷 干 燥 、 升 華 干 燥 、 分 子 干 燥 或 凍干 。 真 空 冷 凍 干 燥 后 體 積 不 變 ， 疏 松 多 孔 。 LOGO第 六 節(jié) 真 空 冷 凍 干 燥 器 圖 8-14 水 的 三 相 圖水 的 三 相 圖 :如 圖 8-14，凡 是 在 三 相 點(diǎn) O以 上 的 壓力 和 溫 度 下 ， 水 可 由 固 相變 為 液 相 ， 最 后 變 為 氣 相 ；而 在 三 相 點(diǎn) 以 下 的 壓 力 和溫 度 下 ， 水 可 由 固 相 不 經(jīng)液 相 直 接 變 為 氣 相 ， 氣 相遇 冷 后 仍 變 為 固 相 相 ， 這個(gè) 過(guò) 程 即 為 升 華 。冷 凍 干 燥 技 術(shù) 就 是 根 據(jù) 這個(gè) 原 理 ， 使 冰 不 斷 變 成 水蒸 氣 ， 將 水 蒸 氣 抽 走 ， 最后 達(dá) 到 干 燥 的 目 的 . LOGO第 六 節(jié) 真 空 冷 凍 干 燥 器（ 二 ） 冷 凍 干 燥 過(guò) 程 冷 凍 干 燥 可 以 分 為 預(yù) 凍 、 升 華 干 燥 、 解 析 干 燥 三 個(gè) 階 段 ，如 圖 8-15所 示 。 圖 8-15 冷 凍 干 燥 過(guò) 程 LOGO第 六 節(jié) 真 空 冷 凍 干 燥 器 1、 預(yù) 凍 階 段v預(yù) 凍 是 將 溶 液 中 的 自 由 水 固 化 ， 防 止 抽 空 干 燥 時(shí) 起 泡 、 濃縮 、 收 縮 和 溶 質(zhì) 移 動(dòng) 等 不 可 逆 變 化 產(chǎn) 生 ， 減 少 因 溫 度 下 降引 起 的 物 質(zhì) 可 溶 性 降 低 和 生 命 特 性 的 變 化 。 v預(yù) 凍 溫 度 應(yīng) 低 于 產(chǎn) 品 的 共 熔 點(diǎn) 溫 度 。 一 般 預(yù) 凍 溫 度 要 比 共熔 點(diǎn) 溫 度 低 5 10 。 v物 料 的 凍 結(jié) 過(guò) 程 是 放 熱 過(guò) 程 ， 需 要 一 定 時(shí) 間 。 一 般 在 產(chǎn) 品達(dá) 到 規(guī) 定 的 預(yù) 凍 溫 度 后 ， 需 要 保 持 2h左 右 的 時(shí) 間 。 v預(yù) 凍 速 率 直 接 影 響 凍 于 產(chǎn) 品 的 外 觀 和 性 質(zhì) ， 冷 凍 期 間 形 成的 冰 晶 顯 著 影 響 干 燥 制 品 的 溶 解 速 率 和 質(zhì) 量 。 LOGO第 六 節(jié) 真 空 冷 凍 干 燥 器 2、 升 華 干 燥 階 段v也 稱 第 一 階 段 干 燥 ， 目 的 將 水 以 冰 晶 的 形 式 除 去 ， 因 此 其溫 度 和 壓 力 都 必 須 控 制 在 產(chǎn) 品 共 熔 點(diǎn) 以 下 ， 才 不 致 使 冰 晶溶 化 。 這 個(gè) 階 段 能 除 去 全 部 水 分 的 90 左 右 ， 所 需 時(shí) 間 約占 總 干 燥 時(shí) 間 的 80 。 3、 解 析 干 燥 階 段v也 稱 第 二 階 段 干 燥 。 在 第 一 階 段 干 燥 結(jié) 束 后 ， 干 燥 物 質(zhì) 的毛 細(xì) 管 壁 和 極 性 基 團(tuán) 上 還 吸 附 有 一 部 分 水 分 ， 這 些 水 分 是未 被 凍 結(jié) 的 。 當(dāng) 它 們 達(dá) 到 一 定 含 量 ， 就 為 微 生 物 的 生 長(zhǎng) 繁殖 和 某 些 化 學(xué) 反 應(yīng) 提 供 了 條 件 。 因 此 為 了 改 善 產(chǎn) 品 的 貯 存穩(wěn) 定 性 、 延 長(zhǎng) 其 保 存 期 ， 需 要 除 去 這 些 水 分 。 這 就 是 解 析 干 燥 的 目 的 。 LOGO第 六 節(jié) 真 空 冷 凍 干 燥 器（ 三 ） 冷 凍 干 燥 的 特 點(diǎn) ：v1、 冷 凍 干 燥 在 低 溫 下 進(jìn) 行 ， 適 用 于 熱 敏 性 的 物 質(zhì) 。v2、 在 低 溫 下 干 燥 時(shí) ， 物 質(zhì) 中 的 一 些 揮 發(fā) 性 成 分 損 失 很 小 ，適 合 一 些 化 學(xué) 產(chǎn) 品 ， 藥 品 和 食 品 干 燥 。v3、 在 冷 凍 干 燥 過(guò) 程 中 ， 微 生 物 的 生 長(zhǎng) 和 酶 的 作 用 無(wú) 法 進(jìn)行 ， 因 此 能 保 持 原 來(lái) 的 形 狀 。v4、 由 于 在 凍 結(jié) 的 狀 態(tài) 下 進(jìn) 行 干 燥 ， 因 此 體 積 幾 乎 不 變 ，保 持 了 原 來(lái) 的 結(jié) 構(gòu) ， 不 會(huì) 發(fā) 生 濃 縮 現(xiàn) 象 。v5、 干 燥 后 的 物 質(zhì) 疏 松 多 孔 ， 呈 海 綿 狀 ， 加 水 后 溶 解 迅 速而 完 全 ， 幾 乎 立 即 恢 復(fù) 原 來(lái) 的 性 狀 。v6、 由 于 干 燥 在 真 空 下 進(jìn) 行 ， 氧 氣 極 少 ， 易 氧 化 的 物 質(zhì) 得到 了 保 護(hù) 。 v7、 干 燥 能 排 除 95 99%以 上 的 水 份 ， 產(chǎn) 品 能 長(zhǎng) 期 保 存 。 冷 凍 干 燥 在 生 物 制 品 、 醫(yī) 藥 、 食 品 等 行 業(yè) 得 到 廣 泛 的 應(yīng) 用 。 LOGO第 六 節(jié) 真 空 冷 凍 干 燥 器二 、 真 空 冷 凍 干 燥 設(shè) 備v 真 空 冷 凍 干 燥 機(jī) (簡(jiǎn) 稱 凍 干 機(jī) )按 系 統(tǒng) 分 ： 制冷 系 統(tǒng) 、 真 空 系 統(tǒng) 、 加 熱 系 統(tǒng) 和 控 制 系 統(tǒng) 四 部 分組 成 ； 按 結(jié) 構(gòu) 分 ： 凍 干 箱 (或 稱 干 燥 箱 、 物 料 箱 )、冷 凝 器 (或 稱 水 汽 凝 集 器 、 冷 阱 )、 真 空 泵 組 、 制冷 壓 縮 機(jī) 組 、 加 熱 裝 置 、 控 制 裝 置 等 組 成 ， 如 圖8-16所 示 。 LOGO第 六 節(jié) 真 空 冷 凍 干 燥 器 圖 8-16 冷 凍 干 燥 機(jī) 流 程 圖 LOGO第 六 節(jié) 真 空 冷 凍 干 燥 器 （ 一 ） 冷 凍 部 分v冷 凍 的 過(guò) 程 包 括 物 料 的 冷凍 及 水 汽 的 冷 凝 。 常 用 的制 冷 方 式 有 蒸 汽 壓 縮 式 制冷 、 蒸 汽 噴 射 式 制 冷 、 吸收 式 制 冷 等 3種 方 式 。 最 常用 的 是 蒸 汽 壓 縮 制 冷 。 如圖 8-16所 示 。 整 個(gè) 過(guò) 程 分為 壓 縮 、 冷 凝 、 膨 脹 和 蒸發(fā) 4個(gè) 階 段 。 圖 8-17 蒸 汽 壓 縮 制 冷 流 程 圖 LOGO第 六 節(jié) 真 空 冷 凍 干 燥 器v蒸 汽 壓 縮 制 冷 流 程 ： 液 態(tài) 的 冷 凍 劑 經(jīng) 過(guò) 膨 脹 閥 后 ，壓 力 急 聚 下 降 ， 因 此 進(jìn) 入 蒸 發(fā) 器 后 急 聚 吸 熱 汽 化 ，使 蒸 發(fā) 器 周 圍 空 間 溫 度 降 低 ， 蒸 發(fā) 后 的 冷 凍 劑 氣體 被 壓 縮 機(jī) 壓 縮 ， 使 之 壓 力 增 大 ， 溫 度 升 高 ， 被壓 縮 后 的 冷 凍 劑 氣 體 經(jīng) 過(guò) 冷 凝 后 又 重 新 變 為 液 態(tài)冷 凍 劑 ， 在 此 過(guò) 程 中 釋 放 熱 量 ， 由 冷 凝 器 中 的 水或 空 氣 帶 走 。 這 樣 ， 冷 凍 劑 便 在 系 統(tǒng) 中 完 成 一 個(gè)冷 凍 循 環(huán) 。 LOGO第 六 節(jié) 真 空 冷 凍 干 燥 器v常 用 的 冷 凍 劑 有 氨 、 氟 里 昂 、 二 氧 化 碳 等 。 若 蒸發(fā) 溫 度 高 于 -40 ， 可 用 單 級(jí) 制 冷 壓 縮 機(jī) ， 以 F-22為 冷 凍 劑 。 若 要 達(dá) 到 更 低 溫 度 應(yīng) 采 用 雙 級(jí) 制 冷 壓縮 機(jī) 系 統(tǒng) 。 雙 級(jí) 系 統(tǒng) 以 氨 為 冷 凍 劑 時(shí) ， 最 低 蒸 發(fā)溫 度 可 達(dá) -50 ， 以 F-22為 冷 凍 劑 時(shí) ， 則 可 達(dá) 到 -70 。 為 了 保 護(hù) 環(huán) 境 ， 提 倡 綠 色 工 藝 ， 氟 里 昂 要被 新 型 的 環(huán) 保 制 冷 劑 所 取 代 。v在 冷 凍 系 統(tǒng) 中 ， 一 般 都 要 通 過(guò) 載 冷 劑 作 為 介 質(zhì) ，常 用 的 載 冷 劑 有 空 氣 ， 氯 化 鈣 溶 液 （ 冰 點(diǎn) -55 ） 、乙 醇 （ 冰 點(diǎn) -112 ） 等 。 LOGO第 六 節(jié) 真 空 冷 凍 干 燥 器 （ 二 ） 真 空 部 分 真 空 冷 凍 干 燥 時(shí) 干 燥 箱中 的 壓 力 應(yīng) 為 凍 結(jié) 物 料飽 和 蒸 汽 壓 的 1/2 1/4，一 般 情 況 下 ， 干 燥 箱 的絕 對(duì) 壓 力 約 為 131.3Pa， 質(zhì) 量 較 好 的 機(jī)械 泵 可 達(dá) 到 的 最 高 真 空極 限 約 為 0.1Pa， 完 全可 以 用 于 冷 凍 干 燥 ， 流程 見(jiàn) 圖 8-18。 圖 8-18 雙 級(jí) 壓 縮 制 冷 流 程 圖 LOGO第 六 節(jié) 真 空 冷 凍 干 燥 器（ 三 ） 水 汽 去 除 部 分v冷 凍 干 燥 中 凍 結(jié) 物 料 升 華 的 水 汽 ， 主 要 是 用 冷 凝 法 去 除 。所 采 用 的 冷 凝 器 有 列 管 式 、 螺 旋 管 式 或 內(nèi) 有 旋 轉(zhuǎn) 刮 刀 的 夾套 冷 凝 器 ， 冷 卻 介 質(zhì) 可 以 是 低 溫 的 空 氣 或 乙 醇 ， 最 好 是 用冷 凍 劑 直 接 膨 脹 制 冷 ， 其 溫 度 應(yīng) 該 低 于 升 華 溫 度 （ 一 般 應(yīng)比 升 華 溫 度 低 20 ） ， 否 則 水 汽 不 能 被 冷 卻 。v如 不 用 冷 凝 器 ， 也 可 以 用 大 容 量 的 真 空 泵 直 接 將 升 華 后 的水 氣 抽 走 ， 但 此 法 很 不 經(jīng) 濟(jì) ， 因 為 在 真 空 下 ， 水 氣 的 比 容很 大 。 LOGO第 六 節(jié) 真 空 冷 凍 干 燥 器 （ 四 ） 加 熱 部 分 干 燥 室v干 燥 室 一 般 為 箱 式 ， 也 有 鐘 罩 式 、 隧 道 式 等 ， 箱 體 用 不 銹鋼 制 作 ， 干 燥 室 的 門 及 視 鏡 要 求 十 分 嚴(yán) 密 可 靠 ， 否 則 不 能達(dá) 到 預(yù) 期 的 真 空 度 ， 對(duì) 于 兼 作 預(yù) 凍 室 的 干 燥 室 ， 夾 層 擱 板中 除 有 加 熱 循 環(huán) 管 路 外 ， 還 應(yīng) 有 制 冷 循 環(huán) 管 路 ， 箱 內(nèi) 有 感溫 電 阻 ， 頂 部 有 真 空 管 ， 箱 底 有 真 空 隔 膜 閥 ， 為 了 提 高 設(shè)備 利 用 率 ， 增 加 生 產(chǎn) 能 力 ， 出 現(xiàn) 了 多 箱 間 歇 式 、 半 連 續(xù) 隧道 式 及 冷 凍 干 燥 器 。 v加 熱 的 目 的 是 為 了 提 供 升 華 過(guò) 程 中 的 升 華 熱 （ 溶 解 熱 +汽化 熱 ） 。 加 熱 的 方 法 有 借 夾 層 加 熱 板 的 傳 導(dǎo) 加 熱 、 熱 輻 射面 的 輻 射 加 熱 及 微 波 加 熱 等 三 種 ， 傳 導(dǎo) 加 熱 的 加 熱 介 質(zhì) 一般 為 熱 水 或 油 類 ， 其 溫 度 應(yīng) 不 使 凍 結(jié) 物 料 溶 化 ， 在 干 燥 后 期 ， 允 許 使 用 較 高 溫 度 的 加 熱 劑 . LOGO第 七 節(jié) 其 他 干 燥 設(shè) 備 利 用 濕 物 料 對(duì) 一 定 波 長(zhǎng) 電 磁 波 的 吸 收 并 產(chǎn) 生熱 量 將 水 分 汽 化 的 干 燥 過(guò) 程 稱 輻 射 干 燥 。 頻 率 的由 高 到 低 ， 紅 外 線 、 遠(yuǎn) 紅 外 線 、 微 波 等 ， 這 類 方法 在 工 業(yè) 上 均 有 應(yīng) 用 ：v 一 、 紅 外 線 干 燥 器v 二 、 遠(yuǎn) 紅 外 線 干 燥 器v 三 、 微 波 干 燥 器