生物制药设备管理概述.pptx

生物制药设备生物制药设备 第十章第十章干燥设备干燥设备生物制药设备管理概述第1页主要内容主要内容固体物料干燥机理及生物工业产品干燥特点固体物料干燥机理及生物工业产品干燥特点固体物料干燥机理及生物工业产品干燥特点固体物料干燥机理及生物工业产品干燥特点非绝热干燥设备非绝热干燥设备非绝热干燥设备非绝热干燥设备绝热干燥设备绝热干燥设备绝热干燥设备绝热干燥设备冷冻干燥冷冻干燥冷冻干燥冷冻干燥生物制药设备管理概述第2页1 固体物料干燥机理及生物工业产品干燥特点固体物料干燥机理及生物工业产品干燥特点干燥是将干燥是将干燥是将干燥是将湿物料湿分（水分或其它溶剂）除去加湿物料湿分（水分或其它溶剂）除去加湿物料湿分（水分或其它溶剂）除去加湿物料湿分（水分或其它溶剂）除去加工过程工过程工过程工过程，往往是整个生物加工过程中在包装之前，往往是整个生物加工过程中在包装之前，往往是整个生物加工过程中在包装之前，往往是整个生物加工过程中在包装之前最终一道工序。最终一道工序。最终一道工序。最终一道工序。干燥干燥干燥干燥目标目标目标目标：(1)(1)降低体积，便于贮藏和运输降低体积，便于贮藏和运输降低体积，便于贮藏和运输降低体积，便于贮藏和运输(2)(2)降低水分，防止失活降低水分，防止失活降低水分，防止失活降低水分，防止失活生物制药设备管理概述第3页1 固体物料干燥机理及生物工业产品干燥特点固体物料干燥机理及生物工业产品干燥特点依据传热方式，干燥分为依据传热方式，干燥分为依据传热方式，干燥分为依据传热方式，干燥分为：v热传导热传导热传导热传导干燥：干燥：干燥：干燥：真空干燥真空干燥真空干燥真空干燥 冷冻干燥冷冻干燥冷冻干燥冷冻干燥v辐射辐射辐射辐射干燥：干燥：干燥：干燥：红外干燥红外干燥红外干燥红外干燥v对流对流对流对流干燥干燥干燥干燥 空气为热源空气为热源空气为热源空气为热源电加热电加热电加热电加热汽加热汽加热汽加热汽加热固定床干燥固定床干燥固定床干燥固定床干燥气流干燥气流干燥气流干燥气流干燥沸腾干燥沸腾干燥沸腾干燥沸腾干燥喷雾干燥喷雾干燥喷雾干燥喷雾干燥苹果苹果苹果苹果生物制药设备管理概述第4页1 固体物料干燥机理及生物工业产品干燥特点固体物料干燥机理及生物工业产品干燥特点固定床干燥：固定床干燥：固定床干燥：固定床干燥：物料不动，空气流动热传导物料不动，空气流动热传导物料不动，空气流动热传导物料不动，空气流动热传导 缺点缺点缺点缺点：物料表面有一层气体膜，：物料表面有一层气体膜，：物料表面有一层气体膜，：物料表面有一层气体膜，热量需要穿透厚热量需要穿透厚热量需要穿透厚热量需要穿透厚，才能才能才能才能接触物料；蒸汽也需要穿透气膜才能蒸发接触物料；蒸汽也需要穿透气膜才能蒸发接触物料；蒸汽也需要穿透气膜才能蒸发接触物料；蒸汽也需要穿透气膜才能蒸发，如麦芽干燥，如麦芽干燥，如麦芽干燥，如麦芽干燥，需需需需16h16h气流干燥：气流干燥：气流干燥：气流干燥：高速热气流将颗粒悬浮于气流中，一边与热高速热气流将颗粒悬浮于气流中，一边与热高速热气流将颗粒悬浮于气流中，一边与热高速热气流将颗粒悬浮于气流中，一边与热气流并流输送，一边进行干燥。如青霉素，味精等气流并流输送，一边进行干燥。如青霉素，味精等气流并流输送，一边进行干燥。如青霉素，味精等气流并流输送，一边进行干燥。如青霉素，味精等 缺点缺点缺点缺点：空气流速需：空气流速需：空气流速需：空气流速需克服物料重力克服物料重力克服物料重力克服物料重力，才能使物料流动，才能使物料流动，才能使物料流动，才能使物料流动，气气气气体需要量大体需要量大体需要量大体需要量大生物制药设备管理概述第5页1 固体物料干燥机理及生物工业产品干燥特点固体物料干燥机理及生物工业产品干燥特点沸腾干燥沸腾干燥沸腾干燥沸腾干燥：物料膨胀处于漂浮状态，其表面气膜物料膨胀处于漂浮状态，其表面气膜物料膨胀处于漂浮状态，其表面气膜物料膨胀处于漂浮状态，其表面气膜 被破坏。被破坏。被破坏。被破坏。缺点缺点缺点缺点：水分蒸发，物料膨胀，空隙越来越大，中间易沸：水分蒸发，物料膨胀，空隙越来越大，中间易沸：水分蒸发，物料膨胀，空隙越来越大，中间易沸：水分蒸发，物料膨胀，空隙越来越大，中间易沸 腾，两边阻力大，造成干燥不均匀腾，两边阻力大，造成干燥不均匀腾，两边阻力大，造成干燥不均匀腾，两边阻力大，造成干燥不均匀喷雾干燥喷雾干燥喷雾干燥喷雾干燥：利用不一样喷雾器，将需干燥物料喷成雾利用不一样喷雾器，将需干燥物料喷成雾利用不一样喷雾器，将需干燥物料喷成雾利用不一样喷雾器，将需干燥物料喷成雾 状，形状，形状，形状，形成含有较大表面积分散微粒，同热空气发生强烈热交换，快速成含有较大表面积分散微粒，同热空气发生强烈热交换，快速成含有较大表面积分散微粒，同热空气发生强烈热交换，快速成含有较大表面积分散微粒，同热空气发生强烈热交换，快速排除本身水分，在几秒至几十秒内取得干燥。排除本身水分，在几秒至几十秒内取得干燥。排除本身水分，在几秒至几十秒内取得干燥。排除本身水分，在几秒至几十秒内取得干燥。生物制药设备管理概述第6页1 固体物料干燥机理及生物工业产品干燥特点固体物料干燥机理及生物工业产品干燥特点沸腾干燥沸腾干燥沸腾干燥沸腾干燥：物料膨胀处于漂浮状态，其表面气膜物料膨胀处于漂浮状态，其表面气膜物料膨胀处于漂浮状态，其表面气膜物料膨胀处于漂浮状态，其表面气膜 被破坏。被破坏。被破坏。被破坏。缺点缺点缺点缺点：水分蒸发，物料膨胀，空隙越来越大，中间易沸：水分蒸发，物料膨胀，空隙越来越大，中间易沸：水分蒸发，物料膨胀，空隙越来越大，中间易沸：水分蒸发，物料膨胀，空隙越来越大，中间易沸 腾，两边阻力大，造成干燥不均匀腾，两边阻力大，造成干燥不均匀腾，两边阻力大，造成干燥不均匀腾，两边阻力大，造成干燥不均匀喷雾干燥喷雾干燥喷雾干燥喷雾干燥：利用不一样喷雾器，将需干燥物料喷成雾利用不一样喷雾器，将需干燥物料喷成雾利用不一样喷雾器，将需干燥物料喷成雾利用不一样喷雾器，将需干燥物料喷成雾 状，形状，形状，形状，形成含有较大表面积分散微粒，同热空气发生强烈热交换，快速成含有较大表面积分散微粒，同热空气发生强烈热交换，快速成含有较大表面积分散微粒，同热空气发生强烈热交换，快速成含有较大表面积分散微粒，同热空气发生强烈热交换，快速排除本身水分，在几秒至几十秒内取得干燥。排除本身水分，在几秒至几十秒内取得干燥。排除本身水分，在几秒至几十秒内取得干燥。排除本身水分，在几秒至几十秒内取得干燥。生物制药设备管理概述第7页1 固体物料干燥机理及生物工业产品干燥特点固体物料干燥机理及生物工业产品干燥特点喷雾干燥喷雾干燥喷雾干燥喷雾干燥：利用不一样喷雾器，将悬浮液和粘利用不一样喷雾器，将悬浮液和粘利用不一样喷雾器，将悬浮液和粘利用不一样喷雾器，将悬浮液和粘滞液体喷成雾状，形成含有较大表面积分散微滞液体喷成雾状，形成含有较大表面积分散微滞液体喷成雾状，形成含有较大表面积分散微滞液体喷成雾状，形成含有较大表面积分散微粒同热空气发生强烈热交换，快速排除本身水粒同热空气发生强烈热交换，快速排除本身水粒同热空气发生强烈热交换，快速排除本身水粒同热空气发生强烈热交换，快速排除本身水分，在几秒至几十秒内取得干燥。成品以粉末分，在几秒至几十秒内取得干燥。成品以粉末分，在几秒至几十秒内取得干燥。成品以粉末分，在几秒至几十秒内取得干燥。成品以粉末状态沉降于干燥室底部，连续或间断从卸料器状态沉降于干燥室底部，连续或间断从卸料器状态沉降于干燥室底部，连续或间断从卸料器状态沉降于干燥室底部，连续或间断从卸料器排出。排出。排出。排出。生物制药设备管理概述第8页1 固体物料干燥机理及生物工业产品干燥特点固体物料干燥机理及生物工业产品干燥特点喷雾干燥喷雾干燥喷雾干燥喷雾干燥优点：优点：直接干燥溶液状态物料，尤其是粘稠液；直接干燥溶液状态物料，尤其是粘稠液；可控制成品含湿量；可控制成品含湿量；能够得到空心球状产品；能够得到空心球状产品；时间短，在常压下能干燥热敏物质；时间短，在常压下能干燥热敏物质；规模效益，规模越大成本越低效益越高。规模效益，规模越大成本越低效益越高。缺点缺点：堆积比重小，体积庞大，占地大；堆积比重小，体积庞大，占地大；粒度小，搜集贮存要求高；粒度小，搜集贮存要求高；热容量大，设备庞大，占地大；热容量大，设备庞大，占地大；雾化时对物料浓度、粘度一定要求。雾化时对物料浓度、粘度一定要求。生物制药设备管理概述第9页第一节第一节 固体物料干燥机理及生物工业产品干燥特点固体物料干燥机理及生物工业产品干燥特点喷雾干燥器喷雾干燥器喷雾干燥器喷雾干燥器生物制药设备管理概述第10页1 固体物料干燥机理及生物工业产品干燥特点固体物料干燥机理及生物工业产品干燥特点一、固体物料干燥机理一、固体物料干燥机理一、固体物料干燥机理一、固体物料干燥机理1.1.物料中水分性质物料中水分性质物料中水分性质物料中水分性质vv游离水游离水游离水游离水vv结合水结合水结合水结合水哪一个轻易干燥呢？哪一个轻易干燥呢？哪一个轻易干燥呢？哪一个轻易干燥呢？平衡水分平衡水分平衡水分平衡水分：到达平衡时物料或空气中水分。：到达平衡时物料或空气中水分。：到达平衡时物料或空气中水分。：到达平衡时物料或空气中水分。生物制药设备管理概述第11页1 固体物料干燥机理及生物工业产品干燥特点固体物料干燥机理及生物工业产品干燥特点一、固体物料干燥机理一、固体物料干燥机理一、固体物料干燥机理一、固体物料干燥机理2.2.干燥机理干燥机理干燥机理干燥机理 热量由气体传递给湿物料，温度升高，物料内部水分向表面扩散，汽化被气流带走，空气既是载热体，又是载湿体，干燥速率与传质速率和传热速率相关。若表面汽化速率内部扩散速率表面汽化速率内部扩散速率表面汽化速率内部扩散速率表面汽化速率内部扩散速率则干燥受表面汽化速率表面汽化速率表面汽化速率表面汽化速率控制若表面汽化速率内部扩散速率表面汽化速率内部扩散速率表面汽化速率内部扩散速率表面汽化速率内部扩散速率则干燥受内部扩散速率内部扩散速率内部扩散速率内部扩散速率控制干燥前期干燥前期干燥前期干燥前期干燥后期干燥后期干燥后期干燥后期生物制药设备管理概述第12页1 固体物料干燥机理及生物工业产品干燥特点固体物料干燥机理及生物工业产品干燥特点一、固体物料干燥机理一、固体物料干燥机理一、固体物料干燥机理一、固体物料干燥机理2.2.干燥机理干燥机理干燥机理干燥机理vv干燥前期干燥前期干燥前期干燥前期，受表面汽化表面汽化表面汽化表面汽化控制，这与空气流速和空气含水量相关，所以可：增加空气流量增加空气流量增加空气流量增加空气流量大气流干燥大气流干燥大气流干燥大气流干燥 降低空气湿度降低空气湿度降低空气湿度降低空气湿度vv干燥后期干燥后期干燥后期干燥后期，受内部扩散控制内部扩散控制内部扩散控制内部扩散控制高温小气流干燥高温小气流干燥高温小气流干燥高温小气流干燥生物制药设备管理概述第13页生物工业产品干燥特点生物工业产品干燥特点v生物制品普通为热敏性物质。生物制品普通为热敏性物质。假如干燥过程温度假如干燥过程温度 高或受热时间长高或受热时间长v所以用于生物工业产品干燥设备必须是所以用于生物工业产品干燥设备必须是 快速高效快速高效 加热温度不宜过高，加热温度不宜过高，产品与干燥介质接触时间不能太长，产品与干燥介质接触时间不能太长，且干燥产品应保持一定纯度。且干燥产品应保持一定纯度。v如：酶制剂，假如干燥条件不妥，会使酶活力下降，如：酶制剂，假如干燥条件不妥，会使酶活力下降，v普通蛋白酶在普通蛋白酶在4550时失活已非常严重，有些活性酶对稳定更敏感，时失活已非常严重，有些活性酶对稳定更敏感，30 即即完全失活。完全失活。影响产品稳定性或受影响产品稳定性或受到破坏到破坏1 固体物料干燥机理及生物工业产品干燥特点固体物料干燥机理及生物工业产品干燥特点生物制药设备管理概述第14页第二节 非绝热干燥设备 v干干燥燥过过程程依依据据系系统统进进出出口口焓焓改改变变通通常常分分为为绝绝热热干干燥燥过过程程（等等焓焓干干燥燥过过程程）和和非非绝绝热热干干燥燥过过程程（非非等等焓焓干干燥燥过程）。过程）。v绝热干燥过程：绝热干燥过程：在物料进出干燥器期间，不向干燥器补充热量。在物料进出干燥器期间，不向干燥器补充热量。干燥器热损失能够忽略不计。干燥器热损失能够忽略不计。物料进出干燥器时焓相等。物料进出干燥器时焓相等。生物制药设备管理概述第15页v非绝热干燥过程非绝热干燥过程：不向干燥器补充热量，物料进出干燥器焓差发生不向干燥器补充热量，物料进出干燥器焓差发生了显著改变。了显著改变。向干燥器补充热量比热损失及物料带走热量之和还向干燥器补充热量比热损失及物料带走热量之和还要大。要大。向干燥器中补充热量足够大，能够使干燥过程在等向干燥器中补充热量足够大，能够使干燥过程在等温下进行，但进出干燥器物料焓发生了显著改变。温下进行，但进出干燥器物料焓发生了显著改变。第二节 非绝热干燥设备 生物制药设备管理概述第16页2.1 非绝热干燥设备非绝热干燥设备一、单层麦芽干燥塔一、单层麦芽干燥塔一、单层麦芽干燥塔一、单层麦芽干燥塔麦芽干燥目标麦芽干燥目标麦芽干燥目标麦芽干燥目标绿麦芽绿麦芽绿麦芽绿麦芽42-45%42-45%1.5-3.5%1.5-3.5%以前：以前：以前：以前：三层麦芽干燥塔三层麦芽干燥塔三层麦芽干燥塔三层麦芽干燥塔现在：现在：现在：现在：单层高效麦芽干燥塔单层高效麦芽干燥塔单层高效麦芽干燥塔单层高效麦芽干燥塔排水分排水分排水分排水分除根除根除根除根除生腥味，产生香味除生腥味，产生香味除生腥味，产生香味除生腥味，产生香味保持酶活力保持酶活力保持酶活力保持酶活力生物制药设备管理概述第17页2.1 非绝热干燥设备非绝热干燥设备一、单层麦芽干燥塔一、单层麦芽干燥塔一、单层麦芽干燥塔一、单层麦芽干燥塔1.1.结构与操作结构与操作结构与操作结构与操作结构结构结构结构vv翅片式加热器翅片式加热器翅片式加热器翅片式加热器vv加热室加热室加热室加热室vv空气循环系统空气循环系统空气循环系统空气循环系统单层高效干燥塔装置 1塔体 2刮板机 3干燥室 4支撑柱 5空气混合室 6排料口 7烘床 8热风进口 9废气出口 10排风口 11进风口 12冷却风进口 13回风口 14余热回收养 15空气加热器 16风机 17风道 18传动装置 生物制药设备管理概述第18页2.1 非绝热干燥设备非绝热干燥设备一、单层麦芽干燥塔一、单层麦芽干燥塔一、单层麦芽干燥塔一、单层麦芽干燥塔1.1.结构与操作结构与操作结构与操作结构与操作操作操作操作操作工艺参数：工艺参数：工艺参数：工艺参数：vv前期：前期：前期：前期：恒速，恒速，恒速，恒速，42-4642-46 10%10%干燥温度干燥温度干燥温度干燥温度5555vv后期：后期：后期：后期：降速，降速，降速，降速，10%10%3-3.5%3-3.5%干燥温度约为干燥温度约为干燥温度约为干燥温度约为85852 2特点特点特点特点优点：优点：优点：优点：产量高，麦层高，能产量高，麦层高，能产量高，麦层高，能产量高，麦层高，能耗小，结构简单耗小，结构简单耗小，结构简单耗小，结构简单缺点：缺点：缺点：缺点：不能搅拌不能搅拌不能搅拌不能搅拌水分滞后，水分滞后，水分滞后，水分滞后，3-4h3-4h温度滞后温度滞后温度滞后温度滞后生物制药设备管理概述第19页单层水平式流化干燥塔单层水平式流化干燥塔流化床干燥塔：因为麦芽处于流化状态，能强化干燥过程，故干燥快速，生产能力大，缺点是能耗大，空气压力不足时，麦芽流化不完全，干燥不均匀。生物制药设备管理概述第20页第二节第二节 非绝热干燥设备非绝热干燥设备二、真空干燥设备二、真空干燥设备二、真空干燥设备二、真空干燥设备(一一一一)原理原理原理原理 真空干燥都是使物料处于真空状态下，使物料中所含水分由液态变成气态而除去。(二）二）二）二）适用范围适用范围适用范围适用范围热敏性产品热敏性产品热敏性产品热敏性产品易氧化产品易氧化产品易氧化产品易氧化产品生物制药设备管理概述第21页第二节第二节 非绝热干燥设备非绝热干燥设备二、真空干燥设备二、真空干燥设备二、真空干燥设备二、真空干燥设备(三三三三)类型类型类型类型真空箱式干燥器真空箱式干燥器真空箱式干燥器真空箱式干燥器带式真空干燥器带式真空干燥器带式真空干燥器带式真空干燥器耙式真空干燥器耙式真空干燥器耙式真空干燥器耙式真空干燥器生物制药设备管理概述第22页真空密封干燥室,干燥室内部装有供加热介质通入中空盘架真空形成：水力喷射或蒸汽喷射器或采取往复式真空泵或机械油泵时，则应在干燥箱或真空泵间装一个冷凝器，以冷凝干燥中产生水蒸气，防止水汽抽入泵内。2.1 真空箱式干燥器真空箱式干燥器生物制药设备管理概述第23页2.1 真空箱式干燥器真空箱式干燥器生物制药设备管理概述第24页2.2 带式真空干燥器带式真空干燥器由封闭不锈钢料带、加热滚筒、冷却滚筒、加热装置及抽真空系统组成。用于液状和浆状物料。生物制药设备管理概述第25页2.2 带式真空干燥器带式真空干燥器生物制药设备管理概述第26页2.2 带式真空干燥器带式真空干燥器生物制药设备管理概述第27页2.3 耙式真空干燥器耙式真空干燥器 适合用于糊状物料适合用于糊状物料 间歇式操作间歇式操作 间壁传热间壁传热 物料含水量可在很宽范围物料含水量可在很宽范围 但生产能力较小但生产能力较小生物制药设备管理概述第28页2.3 耙式真空干燥器耙式真空干燥器生物制药设备管理概述第29页第三节第三节 绝热干燥设备绝热干燥设备一一一一 气流干燥设备气流干燥设备气流干燥设备气流干燥设备 气流干燥原理及流程气流干燥原理及流程气流干燥原理及流程气流干燥原理及流程 利用高速利用高速热气流热气流将物料在将物料在流态下流态下进行干燥过程进行干燥过程，热热空气与粉状或颗粒状湿物料在流动过程中充分接触，气空气与粉状或颗粒状湿物料在流动过程中充分接触，气体与固体物料之间进行传热与传质，从而使湿物料到达体与固体物料之间进行传热与传质，从而使湿物料到达干燥目标。干燥目标。生物制药设备管理概述第30页(一）长管式气流干燥（味精）一）长管式气流干燥（味精）1.流程流程 物料物料空气空气 过滤过滤 加热加热 鼓风机鼓风机 长管长管 分离器分离器 气体气体 布袋除尘器布袋除尘器 湿式除尘器湿式除尘器 粗味精粗味精固体物料固体物料 分级筛分级筛 产品产品 粉末粉末3.1 气流干燥设备气流干燥设备生物制药设备管理概述第31页特点特点：（1）干燥强度大：气体流速）干燥强度大：气体流速1020m/s k=420013000kJ/m2（2）干燥时间短：物料在管内停留）干燥时间短：物料在管内停留15s，热敏性物料适宜。，热敏性物料适宜。如：如：140 干燥赤霉素，干燥赤霉素，130 干燥四环素。干燥四环素。（3 3）适用性广：粒径范围）适用性广：粒径范围0.10.110mm10mm，含湿量，含湿量30%30%40%40%（4 4）设备简单，连续操作。）设备简单，连续操作。另外：另外：气流干燥对物料有一定磨损，不适合对晶形有一定要求物料。热能气流干燥对物料有一定磨损，不适合对晶形有一定要求物料。热能利用度低，利用度低，30%30%左右。左右。3.1 气流干燥设备气流干燥设备生物制药设备管理概述第32页气流干燥设备气流干燥设备气流干燥设备气流干燥设备(1)干燥管v干燥直管：多级串联，总长符合要求即可v脉冲管：可增加物料和空气速度差v旋风式气流干燥器：(2)空气加热器：螺旋翅片式、列管式(3)空气过滤器：丝网（浸油）(4)加料器：螺旋加料器，文丘里加料器3.1 气流干燥设备气流干燥设备生物制药设备管理概述第33页 旋风式气流干燥器旋风式气流干燥器（抗生素）（抗生素）结构：结构：圆筒形、中央排气管圆筒形、中央排气管 筒身可附有蒸汽夹套、保温层筒身可附有蒸汽夹套、保温层操作：操作：带有物料气流在上部以切线方向带有物料气流在上部以切线方向 进入，呈螺旋状向下到底部后再折进入，呈螺旋状向下到底部后再折 向中央排气管从上排出。向中央排气管从上排出。中央排气管气速中央排气管气速 20m/s左右左右环管气速环管气速 3 m/s左右左右D1/D 2.77特点：特点：旋风式气流干燥器没有长管式旋风式气流干燥器没有长管式 那样长管，所以不需要高层那样长管，所以不需要高层 厂房，操作也较简便。厂房，操作也较简便。湿物料之前在风管中湿物料之前在风管中加入，进入时加入，进入时50%水水分已除去分已除去3.1 气流干燥设备气流干燥设备生物制药设备管理概述第34页旋风式气流干燥管旋风式气流干燥管旋风式干燥器流程图旋风式干燥器流程图3.1 气流干燥设备气流干燥设备生物制药设备管理概述第35页3.2 喷雾干燥设备喷雾干燥设备（一）原理和特点v喷雾器将原料喷成雾状，与热空气发生热量和质量传递干燥过程v特点：干燥速度快、干燥温度较低、产品分散性和溶解性良好v关键：喷雾器v压力式喷雾器v气流式喷雾器v离心式喷雾器生物制药设备管理概述第36页3.2 喷雾干燥设备喷雾干燥设备生物制药设备管理概述第37页气流喷雾干燥塔气流喷雾干燥塔结构：结构：圆筒形、圆锥底圆筒形、圆锥底 D：H=1：2.43 D：H锥锥=1.31.6 干燥室内由干燥室内由1mm厚不锈钢里衬焊接而成厚不锈钢里衬焊接而成 外部有保温层。喷嘴孔外部有保温层。喷嘴孔 14mm工作原理：工作原理：压缩空气以压缩空气以0.250.6Mpa压力高速压力高速经过经过 喷嘴时，将料液（含水喷嘴时，将料液（含水50%以上溶液、以上溶液、悬浮液、浆状液等）吸入一并喷出成雾悬浮液、浆状液等）吸入一并喷出成雾 滴分散于热气流中，使水分快速蒸发而滴分散于热气流中，使水分快速蒸发而 成为粉粒状制品干燥过程。成为粉粒状制品干燥过程。3.2 喷雾干燥设备喷雾干燥设备生物制药设备管理概述第38页3.2 喷雾干燥设备喷雾干燥设备生物制药设备管理概述第39页气流喷雾干燥流程：气流喷雾干燥流程：因为喷头处有螺旋线，因为喷头处有螺旋线，所以形成高速度旋转圆所以形成高速度旋转圆锥状空气涡流。锥状空气涡流。3.2 喷雾干燥设备喷雾干燥设备生物制药设备管理概述第40页喷嘴：喷嘴：内部混合式：惯用形式，喷出雾滴比较均匀。内部混合式：惯用形式，喷出雾滴比较均匀。外部混合式外部混合式 喷嘴上有螺旋槽，使喷嘴上有螺旋槽，使气流气流切线进入，并形成湍流，切线进入，并形成湍流，对料液产生对料液产生摩擦分裂作用，把液滴拉成细雾。摩擦分裂作用，把液滴拉成细雾。3.2 喷雾干燥设备喷雾干燥设备气流喷雾干燥：气流喷雾干燥：生物制药设备管理概述第41页v分配盘形式分配盘形式 旋风扩散式旋风扩散式 叶片旋风式叶片旋风式v作用：作用：使空气形成旋流与雾滴接使空气形成旋流与雾滴接触，提升干燥效率。触，提升干燥效率。v叶片旋风式（如图）叶片旋风式（如图）v空气分配盘。由空气分配盘。由30个叶片均匀焊接个叶片均匀焊接于分配盘顶周围，并与水平方向成于分配盘顶周围，并与水平方向成3Oo角，热风排出方向依旋风方向而角，热风排出方向依旋风方向而定。定。3.2 喷雾干燥设备喷雾干燥设备气流喷雾干燥：气流喷雾干燥：生物制药设备管理概述第42页（二）离心喷雾干燥（二）离心喷雾干燥1.工作原理：工作原理：将液体加入高速旋转离心盘中，在离心力作用下，液将液体加入高速旋转离心盘中，在离心力作用下，液 体不体不 断被加速，在盘外缘被高速抛出，拉成薄膜状并获断被加速，在盘外缘被高速抛出，拉成薄膜状并获 得雾化。为了使雾化均匀，圆周线速度普通为得雾化。为了使雾化均匀，圆周线速度普通为90-140m/s。转速可达转速可达72757363rpm。2.喷雾塔：喷雾塔：高径比较气流喷雾塔小高径比较气流喷雾塔小 D：H=1：2.43 喷距定义：喷距定义：在某二分之一径圆周内，有在某二分之一径圆周内，有9095%液滴下落，不再含有水平速液滴下落，不再含有水平速 度，这度，这个半径距离即称喷距。个半径距离即称喷距。喷雾室直径喷雾室直径与离心喷雾机转速相关，与离心喷雾机转速相关，液滴直径与转速成反比，液滴直径与转速成反比，液滴射程（即喷距）与液滴射程（即喷距）与液滴直径成正比，即转速小时，液滴射程大，而塔径是随射程增大而增大，所以，喷盘液滴直径成正比，即转速小时，液滴射程大，而塔径是随射程增大而增大，所以，喷盘转速越小，喷雾室直径越大。转速越小，喷雾室直径越大。显然，显然，干燥塔半径大于喷距时，绝大部分液滴就不会碰壁。干燥塔半径大于喷距时，绝大部分液滴就不会碰壁。3.2 喷雾干燥设备喷雾干燥设备生物制药设备管理概述第43页离心喷盘：离心喷盘：喷枪式喷盘喷枪式喷盘 锥形喷盘锥形喷盘 圆帽式喷盘圆帽式喷盘v喷枪式喷盘：喷枪式喷盘：由一组喷嘴（普通为由一组喷嘴（普通为6个）伸个）伸 在离心盘外，如同翼轮一样。在离心盘外，如同翼轮一样。但中心形成负压，被喷物料容但中心形成负压，被喷物料容 易卷起，粘在顶壁上。易卷起，粘在顶壁上。n锥形和圆帽形可防止这一不足，后两种形式很好。锥形和圆帽形可防止这一不足，后两种形式很好。n锥形喷盘：锥形喷盘：是一组喷嘴装是一组喷嘴装在离心盘内，在离心盘内，防止中心形成负压防止中心形成负压n圆帽式喷盘：圆帽式喷盘：其喷孔出口向下倾斜其喷孔出口向下倾斜45，防止被喷物料向上翻。，防止被喷物料向上翻。3.2 喷雾干燥设备喷雾干燥设备离心喷雾干燥：离心喷雾干燥：生物制药设备管理概述第44页 热风盘热风盘作用热风分配均匀作用热风分配均匀进口风速进口风速610m/s出口风速出口风速812m/s3.2 喷雾干燥设备喷雾干燥设备离心喷雾干燥：离心喷雾干燥：生物制药设备管理概述第45页离心盘式雾化器 3.2 喷雾干燥设备喷雾干燥设备离心喷雾干燥：离心喷雾干燥：生物制药设备管理概述第46页4 流化床干燥设备流化床干燥设备 流化床干燥原理及特点v原理：利用热空气使置于筛板上颗粒状湿物料呈沸腾状态干燥过程（空气流速与物料自由沉降速度相等）v特点：传质速率大；干燥温度均匀，易控制；利于连续化、自动化操作，能耗小等。v适用颗粒直径：30微米-6毫米生物制药设备管理概述第47页单层卧式多室流化床单层卧式多室流化床 （柠檬酸晶体、活性干酵母）（柠檬酸晶体、活性干酵母）结构：结构：长方形横截面，长方形横截面，底部为多孔金属网板，底部为多孔金属网板，开孔率开孔率4%13%，网板上由挡板隔，网板上由挡板隔 成若成若 干室，挡板上下可调，每一小室下方有干室，挡板上下可调，每一小室下方有 热空气进入支管，可调气量。热空气进入支管，可调气量。沸腾床上可沸腾床上可 装有往复运动推料器。装有往复运动推料器。工作原理：工作原理：湿物料由第一室逐步进入向下一室湿物料由第一室逐步进入向下一室 移动，已干燥物料在最终一室排出。移动，已干燥物料在最终一室排出。因为隔板作用，使物料在箱内停留因为隔板作用，使物料在箱内停留 时间延长，并因为撞击隔板取得垂时间延长，并因为撞击隔板取得垂 直向上作用力。直向上作用力。4 流化床干燥设备流化床干燥设备生物制药设备管理概述第48页沸腾造粒干燥器沸腾造粒干燥器结构：结构：倒锥形，锥角倒锥形，锥角30（又称锥形流化床）（又称锥形流化床）直径大沿器壁有直径大沿器壁有36个喷嘴，底部有风帽个喷嘴，底部有风帽工作原理：工作原理：先在干燥器内加入一定晶核（底料），先在干燥器内加入一定晶核（底料），液体物料与压缩空气一起经喷嘴侧向上液体物料与压缩空气一起经喷嘴侧向上 喷喷 入流化床（气流式喷嘴），入流化床（气流式喷嘴），热风从底热风从底 部风部风 帽上升，与雾化液滴相遇进行帽上升，与雾化液滴相遇进行传传 热传质。热传质。料液一边雾化一边加入晶核料液一边雾化一边加入晶核 （返料），（返料），返料量少时产品颗粒大。返料量少时产品颗粒大。操作参数：操作参数：进风温度进风温度80 、床层温度、床层温度50 物料温度物料温度60、4 流化床干燥设备流化床干燥设备生物制药设备管理概述第49页4 流化床干燥设备流化床干燥设备生物制药设备管理概述第50页5 冷冻干燥冷冻干燥一一一一 原理及特点原理及特点原理及特点原理及特点1.1.原理原理原理原理 被干燥物先降温冻结成固体，然后被干燥物先降温冻结成固体，然后在真空条件下，适当加热使水蒸在真空条件下，适当加热使水蒸汽直接升华出来，而物质本身留在汽直接升华出来，而物质本身留在冻结时冰架中。其操作区域在水冻结时冰架中。其操作区域在水三相点以下。三相点以下。生物制药设备管理概述第51页5 冷冻干燥冷冻干燥一一一一 原理及特点原理及特点原理及特点原理及特点2.2.特点特点特点特点优点优点(1)(1)低温，适于热敏性物质；低温，适于热敏性物质；(2)(2)挥发性成份损失很小；挥发性成份损失很小；(3)(3)微生物生长和酶作用无法进行；微生物生长和酶作用无法进行；(4)(4)体积几乎不变，保持了原来结构，不会发生浓缩现象。体积几乎不变，保持了原来结构，不会发生浓缩现象。(5)(5)疏松多孔，呈海绵状疏松多孔，呈海绵状 ，复水性好。，复水性好。(6)(6)高度真空下操作，适于易氧化物质；高度真空下操作，适于易氧化物质；(7)(7)产品能长久保留。产品能长久保留。缺点：缺点：(1)(1)干燥速度慢，干燥时间长干燥速度慢，干燥时间长 (2)(2)附加值高附加值高 (3)(3)能耗大能耗大生物制药设备管理概述第52页5 冷冻干燥冷冻干燥二二二二 设备设备设备设备冷冻干燥系统主要由冷冻干燥系统主要由四四部分部分组成：组成：(1)(1)冷冻部分冷冻部分 (2)(2)真空部分真空部分 (3)(3)水汽去除部分水汽去除部分 (4)(4)加热部分加热部分干燥室干燥室生物制药设备管理概述第53页蒸汽压缩制冷流程图l膨胀阀 2一蒸发器3一压缩机 4一冷凝器 蒸汽压缩式制冷、蒸汽喷射式蒸汽压缩式制冷、蒸汽喷射式制冷、吸收式制冷。制冷、吸收式制冷。蒸汽压缩式制冷过程分为压缩、蒸汽压缩式制冷过程分为压缩、冷凝、膨胀和蒸发冷凝、膨胀和蒸发4阶段。阶段。v冷冻干燥系统组成：冷冻干燥系统组成：冷冻部分冷冻部分：单级或双级单级或双级制冷压缩机（乙制冷压缩机（乙 醇醇-112）真空部分真空部分：真空泵或多级蒸汽喷射泵（真空泵或多级蒸汽喷射泵（1.313Pa）冷凝部分冷凝部分：列管式、螺旋管式、夹套：列管式、螺旋管式、夹套 式，式，冷却介质低温空气或冷却介质低温空气或 乙乙 醇。醇。加热部分加热部分干燥室：夹层传导加热（热水等）、辐射加热、微波干燥室：夹层传导加热（热水等）、辐射加热、微波 加热。加热。加热只是供给升华热，加热只是供给升华热，其温度不得使冻其温度不得使冻 结物融化。结物融化。生物制药设备管理概述第54页5 冷冻干燥冷冻干燥生物制药设备管理概述第55页v微波普通是指波长在微波普通是指波长在1mm1mm1m1m范围范围(频率为频率为300300300000MHz)300000MHz)电电磁波。也称做磁波。也称做超高频超高频。v微波微波传统应用传统应用是将微波作为一个传递信息媒介，应用于雷达、是将微波作为一个传递信息媒介，应用于雷达、通讯、测量等方面。通讯、测量等方面。v近年来，除了传统微波应用继续发展外，微波作为一个能技术近年来，除了传统微波应用继续发展外，微波作为一个能技术也快速发展，将微波能广泛用于对物体进行加热和干燥。也快速发展，将微波能广泛用于对物体进行加热和干燥。v当前当前915MHz915MHz和和2450MHz2450MHz 2 2个频率已广泛地为微波加热所采取。个频率已广泛地为微波加热所采取。6 微波干燥原理及设备生物制药设备管理概述第56页v原理：原理：当待干燥湿物料置于高频电场时，因为湿物料当待干燥湿物料置于高频电场时，因为湿物料中中水分子含有极性，则分子沿着外电场方向取向排列，水分子含有极性，则分子沿着外电场方向取向排列，伴随外电场高频率变换方向，则水分子会快速转动或伴随外电场高频率变换方向，则水分子会快速转动或快速摆动快速摆动。又因为分子原有热运动和相邻分子间相互。又因为分子原有热运动和相邻分子间相互作用，使分子伴随外电场改变而摆动规则运动受到干作用，使分子伴随外电场改变而摆动规则运动受到干扰和妨碍，从而引发扰和妨碍，从而引发分子间摩擦分子间摩擦而产生热量，使其温而产生热量，使其温度升高。度升高。6 微波干燥原理及设备生物制药设备管理概述第57页生物制药设备管理概述第58页v普通干燥普通干燥v过程：过程：食品首先外部受热干燥，然后向内部传递。而热量传递食品首先外部受热干燥，然后向内部传递。而热量传递与水分扩散传递方向相反。与水分扩散传递方向相反。v结果结果：热量向内层传递愈来愈慢，水分向外层传递也愈来愈慢。热量向内层传递愈来愈慢，水分向外层传递也愈来愈慢。v微波加热微波加热v过程：过程：内部加热。物品最内层首先干燥，最内层水分蒸发迁移内部加热。物品最内层首先干燥，最内层水分蒸发迁移至次内层、外层。至次内层、外层。v结果：结果：水分由内层向外层迁移速度很快，即干燥速度比普通干水分由内层向外层迁移速度很快，即干燥速度比普通干燥速度快很多尤其是在物料后续干燥阶段。燥速度快很多尤其是在物料后续干燥阶段。6 微波干燥原理及设备生物制药设备管理概述第59页