干燥设备.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第十二章 干燥设备,教学目的和要求,：了解生物工业常用的干燥方法和特点，掌握喷雾干燥的设备,重点和难点：,生物工业常用的常温干燥设备和喷雾干燥设备。,讲授内容,第一节 概述,第二节 非绝热干燥设备,第三节 绝热干燥设备,思考题：,1.,解释概念：,喷雾干燥、喷矩、最大喷距半径、容积干燥强度、干燥速度,。,2.,喷雾干燥设备的分类,？,3.,离心喷雾干燥的特点,？,第一节 概述,生物产品中，最终产品为固体产品的一般都需要进行干燥，经干燥后，产品的最终水分达到产品指标的要求,(,主要便于保藏贮存,),，干燥技术是产品生产的最后工序，干燥方法的选择对产品质量影响很大。,一、生物工业常用的干燥方法,二、生物工业干燥的特点,三、干燥设备选型的原则,一、生物工业常用的干燥方法,空气干燥,冷冻干燥,真空干燥,微波干燥,固定床干燥 麦芽干燥塔,喷雾干燥 压力式 气流式 离心式,气流干燥 直管 脉冲管 旋风管,沸腾干燥 流化床 沸腾造粒干燥塔,热空气加热热源,同时湿载体,物料冷冻成冰，在高真空下冰升华成蒸汽去除方法。保持原有的物质特性，成本高。,利用加热面提供热量，空气带走蒸发的水分。箱式 带式 耙式,利用电磁场的作用,使物料中极性分子产生震动,震动的能量使被干燥中的物料发热达到使水分汽化除去,。,生物工业产品一般为,热敏性,的物质，物料在干燥过程中受高温或受热时间过长，都会影响产品的稳定性和使产品受到某种程度的破坏。因此要求干燥设备,快速高效，干燥温度不能过高，干燥时间不能太长，产品纯度不能受到影响，有时甚至要求不能有杂菌染,(,浸,),入。有活性物质要求的，必须使活性物质损失最少。,二、生物工业干燥的特点,:,三、干燥设备选型的原则,对热敏性物质 两类设备,低温干燥设备 真空、冷冻,瞬间干燥设备 喷雾、气流、沸腾,选型的原则,1.,必须满足行业管理法规的要求；,2.,满足产品质量的要求；,3.,满足产品纯度的要求,;,4.,根据物料的特性,;,5.,考虑产量和劳动条件。,第二节 非绝热干燥设备,干燥速度,：,单位时间内于单位干燥面积上所能汽化的水分量。,根据干燥物料中水分除去的难易程度,水分,游离 水分,结合水分,游离水分,：,存在于产品细胞外及多孔物料的毛细管中能在物料中流动，与物料结合弱，活度近似为,1,。,结合水分,：,与物料结合较强，水分活度小于,1,，不能在物料中流动，需要更高的汽化潜热,。,一、常压干燥设备,麦芽干燥塔,二、真空干燥设备,一、常压干燥设备,麦芽干燥塔,干燥的目的和要求,干燥目的,：,将绿麦芽水分由,4245%,减少到约,3.5%,，停止大麦芽的生长和酶的作用，同时需保存酶的活性，以利贮藏；使麦根易于脱落；除去绿麦芽的生腥味，生成麦芽特有的色香味。,干燥过程分两个阶段：,等速干燥阶段：,降速干燥：,萎凋阶段：水分由,45%810%,；为表面 汽化控制；宜采用低温、大空气流量操作，除去大部分的水分。,内部扩散控制，脱水缓慢，升温不能太高太快，否则易形成玻璃质粒。最后数小时将温度慢慢升高到规定的焙焦温度,8085,，增加麦芽的色香味。,二、麦芽干燥塔类型、结构与操作,水平式烘床,垂直烘床,一层 单层高效圆柱型,二层 矩形,三层,单层高效麦芽干燥塔的结构与操作,结构一般为圆形，砖混结构，装置如图,烘床开孔率,20%40%,，干燥室高度,6m,以上，水分,10%,以下循环风，节热,30%,，,每烘焙周期,1m,2,烘床的麦芽产量,225300kg,烘焙周期,1622h,绿麦层高度,0.801.5m,烘焙,l00kg,麦芽的耗热量,(2.742)10,4,kJ,烘床下空气压头,装入绿麦芽：,6l0kPa(0.661.0mH,2,O),千燥后期,23kPa(0.200.3mH,2,O),报道单层水平式高效麦芽干燥塔技术指标如下：,例如：国内某啤酒厂采用单层高效干燥塔。塔径,13m,，,床层面积,132m,2,，,装入绿麦芽含水量,44,，层厚,1.2m,，,质量,71.6t,，,体积,156m,3,，,两台风机供热风干燥，风量为,2Xl0,5,m,3,/h,，,空气由翅片式蒸汽加热器预热，空气温度通过调节加热器蒸汽阀开度和新鲜空气量控制。干燥中后期，采用部分或大部分废气循环，降低热能耗。麦芽干燥后，通风,l2h,，,手动打开床层上出料活动蓖板。用刮板将麦芽卸出，再由斗式提升机送入干麦芽高位槽，全部干燥时间为,21h,，,干燥后的麦芽含水量,4,，麦芽质量,41.7t,体积,84m,3,，,干麦层厚度,0.64m,，,除根后可得成品麦芽,40t,，,体积,80m,3,。,操作条件,1.,通风机,2.,新鲜空气室,3.,炉,4.,循环热空气,5.,湿空气排除出口,6.,风门,7.,螺旋输送器,8.,麦芽分配器,9.,自动卸载烘床,10.,斗式提升机,11.,料斗,12.,热空气,13.,出料螺旋输送器,13,单层水平式流化干燥塔,1.,生产能力,单层高效干燥塔的设计计算,G,干燥能力,24h,，,kg/d h,烘床绿麦层高度，,m V,2,每吨大麦产干麦芽量,m,3,/t,，,一般,1.42 V,1,每吨大麦产绿麦芽量,m,3,/t,，,一般,3.2 ,干麦芽比容,kg/m,3,550 A,烘床面积,m,2,代入可得,式中,L ,每,h,所需绝干空气量,kg/h W,每,h,蒸发水分,kg/h,xe,离开绿麦层空气湿含量,kgH,2,O/(kg,干气,)xo,进入绿麦层空气湿含量,kgH,2,O/(kg,干气,)x ,空气在绿麦层的湿含量,kgH,2,O/(kg,干气,)k,蒸发系数,kgH,2,O/(h.m,2,.x),xg,空气离开麦层温度下的饱和湿含量,kgH,2,O/(kg,干气,)A,蒸发表面积,m,2,对麦层干燥,k A,随时在发生变化,1h,内可看作恒定,2.,空气耗量 干燥初期最大 水分降到,10%,以下不适用,一般每百,kg,麦芽需空气,8001200m,3,/h,Q ,空气在加热气吸收的热量,kJ/h;Q,1,空气在第一小时内带走的热量,kJ/h;Q,2,麦芽在第一小时内吸收的热量,kJ/h;Q,3,干燥塔热损失,kJ/h;,据测定干燥塔热损,2090kJ/(100kg,干麦芽,d),3.,热量消耗,Q=Q,1,+Q,2,+Q,3,每生产,100kg,干麦芽一般,5.710,5,kJ,最佳,3.77 10,5,kJ,最坏,7.710,5,kJ,p,空气通过麦芽层时的压力降,Pa,，,H,麦芽层厚度，,m,；,空气流速,m/s.,加热器传热面积,对翅片,k165kJ/(m,2,h),4.,压力损失计算,当麦层高,0.31.5m,空气流速,0.31.5m/s,，,可由下式计算,:,一般由密闭干燥室、冷凝器和真空泵组成,常用的有：,1.,真空箱式干燥器、,2.,带式真空干燥器、,3.,耙式真空干燥器,二、真空干燥设备,1.,加热滚筒,2.,真空室,3.,冷却滚筒,4.,制品出口,5.,原料进口,6.,不锈钢带,7.,辐射加热器,8.,至真空系统,喷雾干燥原理及设备,气流干燥原理及设备,流化床干,燥,原理及设备,冷冻干燥原理及设备,一、喷雾干燥原理及特点,二、喷雾干燥设备,第三节 绝热真空干燥设备,喷雾干燥,：,利用不同的喷雾器，将悬浮液或黏滞的液体喷成雾状，与热空气之间发生热量和质量传递而进行干燥的过程。,喷矩：,在某一半径的圆周内，有,90,95,液滴下落，不再具有水平速度，这个半径距离即称喷矩。,最大喷距半径,：,指,99%,的雾滴降落至离心喷雾器下方,7.62cm,处的喷雾截面半径。,rmax,容积干燥强度：,指干燥室内,1m,3,空间在,1h,内能够干燥的水分量,kg,。,Av,喷雾干燥原理及,特点,原理：,利用不同的喷雾器，将料液体喷成极细的雾滴，具有很大的比表面积，与热空气发生热质交换，在几秒至几十秒内迅速排出水分干燥。,特点,1.,干燥速度快、时间短,，,一般为,330s,，,2060m,的雾滴，表面积,2005000m,2,/m,3,，,极易汽化干燥。,2.,干燥温度较低,。,由于雾滴中含有大量水分，表面温度不超过空气的湿球温度，一般为,5060,，物料停留时间短，最终温度不太高，非常适合热敏性物料的干燥。,3.,制品具有良好的分散性和溶解性，成品纯度高。,4.,喷雾干燥的容积干燥强度小，干燥室体积大，热量消耗多,，,一般蒸发,1kg,水分约需,6000kJ,热量，相当,2.53.5kg,的蒸汽。,二、喷雾干燥设备,关键 料液的雾化,根据不同的雾化器分为,压力、气流、离心,1.,压力式机械喷雾干燥,不常采用,利用高压往复泵，,以,520MPa,的压力从,0.51.5mm,的喷孔喷出，分散成,50150m,的液滴,2.,气流喷雾干燥,依靠压力,0.250.6MPa,压缩空气高速通过喷嘴将料液吸入雾化。喷嘴孔径,14mm,，,能处理粘性料液。蛋白酶、核苷酸,气流喷雾干燥塔结构,径高比,1,：,2.43,直径与锥高比,1,：,1.31.6,空塔气速,0.150.2m/s,回风管空气流速,1012m/s,材料不锈钢板,1mm,气流喷雾器 两种形式,内部混合式 喷嘴内混合 常用内部混合式,a,双流式喷嘴,b,三流式喷嘴,分配盘形式 旋风扩散式,叶片旋风式 如下图,30,个叶片,与水平呈,30,o,角,利用在水平方向作高速旋转的圆盘给予料液以离心力，使其高速甩出，形成薄膜、细丝或液滴，同时又受到周围空气的摩擦、阻碍与撕裂等作用形成细雾而干燥的过程。酶制剂,塔顶有热风盘、塔内：离心喷雾机,(,喷盘,),等,离心喷雾机转速,72757363r/min,，,最低线速度,100m/s,是成雾的临界速度,定型产品有,150L,，,500L,，,1000L/h,根据喷矩概念,90,以上液滴下落，不具有水平速度，,干燥塔半径大于喷距，一般液滴不会碰壁。,3.,离心喷雾干燥,喷盘形式：平板形、皿形、碗形、多翼形,、,喷枪形、圆帽形,热风盘,作用热风分配均匀,进口风速,610m/s,出口风速,812m/s,离心喷雾干燥器直径计算方法有两种：,a.,根据喷距半径确定塔径,：,D=2.25r,max,D,干燥塔塔径，,m,r,max,最大喷距半径，,m,b.,通过干燥强度计算：,Q,喷雾干燥室蒸发量,kg/h Av,容积干燥强度,kg/(m,3,.h),影响容积干燥强度因素很多，与喷雾分散度、干燥室内空气流动情况、被干燥物质的性质及干燥介质温度有关。根据经验，进风温度,T,1,越高，体积干燥强度越大，关系如图,进风温度,100,120,130 140 150 160,体积干燥强度,Kg/(m3.h),2.0,2.4,2.8 3.2 3.6 5.0,写成经验公式：,Av=0.03T,1,-1,塔干燥室的高度和直径,塔径大小,:,保证,料液干燥之前不能碰上塔壁,。,燥塔的高度必须保证,：,料液干燥之前不致沉降于塔底,。,塔体圆柱部分高度,H,D,常取,H=0.51.0D,圆锥部分的高度,h,根据塔径和采用的锥角进行计算，锥角小于物料的休止角才能及时将产品卸出，一般为,60,o,或者,hD,设备的制作与安装,设备庞大，运输不便，需要现场制作，如何进行？,先建厂房？先制作设备？,找出解决的方案。,