《制药工程原理与设备》课程教学课件（分离原理与设备）5.7 制药分离原理与设备-干燥技术

(胞外产物) :(胞内产物) 发酵液十预处理→细胞分离→ 细胞破壁→碎片分离→提取→精制→成品制作 加热 匀浆法 离心 沉淀 (重)结晶 浓缩 调pH 离心 研磨法 双水相 吸附 离子交换 干燥 絮凝 膜分离 酶解法 膜分离 萃取 色谱分离 无菌过滤 超滤 膜分离 成型 结晶 图1-1 生物工业下游技术一般工艺过程o]

2

5.7干燥技术

3 5.7 干燥技术

本章提纲 。一、 蒸发 ·二、干燥 ·2.1干燥的基本概念和原理 ·2.2干燥的方法 ·2.3干燥器及干燥工艺 ·2.4干燥的应用及节能 4

本章提纲 • 一 、 蒸发 • 二、干燥 • 2.1 干燥的基本概念和原理 • 2.2 干燥的方法 • 2.3 干燥器及干燥工艺 • 2.4 干燥的应用及节能 4

2.1干燥的基本概念和原理 什么是干燥？ 干燥技术是利用热能除去物料中的水分（或溶剂)，并利用气流或真空 等带走汽化了的水分（或溶剂），从而获得干燥物品的工艺操作技术。 为什么需要干燥？ I).便于产品包装贮存运输； Ⅱ).产品性质稳定，有较长的货架期或保质期。 工业条件下，脱水的方法： 机械方法过滤离心 加热方法蒸发干燥

5 I）. 便于产品包装贮存运输； 干燥技术是利用热能除去物料中的水分（或溶剂），并利用气流或真空 等带走汽化了的水分（或溶剂），从而获得干燥物品的工艺操作技术。 什么是干燥？ 为什么需要干燥？ II）. 产品性质稳定，有较长的货架期或保质期。 工业条件下，脱水的方法： 机械方法 过滤 离心 加热方法 蒸发 干燥 2.1 干燥的基本概念和原理

A: 按照物料和水分子间的结合方式分类 2.1.1固体物料中含水（湿）分的分类 将物料与水分的结合方式分为： 化学结合水、物理化学结合水、机械结合水。 表15-2 湿物料中水分分类表例 项目 化学结合水 物理化学结合水 机械结合水 键能等级 离子的 分子的 吸附的 渗透的 结构的 微毛细管 大毛细管 润湿水 kJ/kmol 5000 3000 ≥100 ≤100 0 键形成 水化 结晶 的条件 氢键/溶解 物理化学吸附 渗透吸入 溶解于胶质中 毛细管冷凝 表面凝结 键构成 静电场 分子力场 外部/内部 水包括在胶 毛细管中呈弯月形 表面附着 的原因 离子间 分子间 全部分子 内部表面 渗透压力 表面 化中 表面蒸发 扰动键 化学 焙烤 增浓了包 蒸发或机 从毛细管蒸发到 蒸发 解吸 解吸附 的条件 反应 到少湿气 围的溶液 械的脱水 少湿气的空气中 的空气中 固体骨架和 新化合 新结晶 水进入 水保留在 水保留在 物理状态和性质有较 水性质很少变化，固 结合水特性 物形成 形成 溶解 胶束间 分子层中 大变化，例如粘合强度 的变化 体骨架几乎无变化 石灰水 无机结 离子分 例子 亲水的 带溶液的 约含1%固 毛细管多孔 非多孔的 疏水的物料 化物 晶体 子溶液 物料 植物细胞 体的胶 r≤107mr≥10-m亲水物料 6

A: 按照物料和水分子间的结合方式分类 将物料与水分的结合方式分为： 化学结合水、物理化学结合水、机械结合水。 2.1.1固体物料中含水(湿)分的分类 6

B:按照物料中所含水分去除难易分 类： 结合水分 非结合水分 反映“脱水”的 按照物料中所含水分去除难易将物料 难易程度 中的水分分为结合水和非结合水。 平衡水分 自由水分 反映与外界环境 C:根据物料在一定的干燥条件下， （如空气等介质) 其水分能否用干燥方法除去分类： 的平衡关系 将物料中的水分分为平衡水和自由水。 物料干基湿含量 图15-9物料中水分的区分

反映“脱水”的 难易程度 反映与外界环境 （如空气等介质） 的平衡关系 B: 按照物料中所含水分去除难易分 类 ： 按照物料中所含水分去除难易将物料 中的水分分为结合水和非结合水。 C：根据物料在一定的干燥条件下， 其水分能否用干燥方法除去分类 ： 将物料中的水分分为平衡水和自由水。 7

固体物料中含水（湿）分的分类 B:按照物料中所含水分去除难易 分类： 按照物料中所含水分去除难易将物 结合水 非结合水 脱水难易 料中的水分分为结合水和非结合水。 对湿度 平衡水 自由水 与环境 C：根据物料在一定的干燥条件下 平衡 其水分能否用干燥方法除去分类 将物料中的水分分为平衡水和自由 水。 物料干基湿含量

结合水 非结合水 平衡水 自由水 物料干基湿含量 空 气 相 对 湿 度 脱水难易 与环境 平衡 固体物料中含水(湿)分的分类 B: 按照物料中所含水分去除难易 分类 ： 按照物料中所含水分去除难易将物 料中的水分分为结合水和非结合水。 C：根据物料在一定的干燥条件下， 其水分能否用干燥方法除去分类 ： 将物料中的水分分为平衡水和自由 水

2.1.2干燥的过程-传热和传质 传热 对固体加热以使湿分汽化 相互影响 同时存在 传质 汽化后的湿分蒸汽扩散进入气相

2.1.2 干燥的过程——传热和传质 传热 传质 对固体加热以使湿分汽化 汽化后的湿分蒸汽扩散进入气相 相互影响 同时存在

(1)干燥速率的影响因素 ①物料的性质，物料的形状、大小、料的堆积厚度、水分的结合方 式、化学特性等都会影响干燥速率； ②干燥介质的温度、湿度与流速，在一定范围内，在一定范围内， 提高空气的温度，降低空气的湿度，增大空气的流速，可使物料干燥 加快； ③干燥操作条件，压力与蒸发量成反比，减压可提高干燥效率； ④干燥器的结构型式。 10

（1）干燥速率的影响因素 ①物料的性质，物料的形状、大小、料的堆积厚度、水分的结合方 式、化学特性等都会影响干燥速率； ②干燥介质的温度、湿度与流速，在一定范围内，在一定范围内， 提高空气的温度，降低空气的湿度，增大空气的流速，可使物料干燥 加快； ③干燥操作条件，压力与蒸发量成反比，减压可提高干燥效率； ④干燥器的结构型式。 10

(2)干燥曲线和干燥速度曲线： 干燥曲线和干燥速度曲线是通过干燥实验求得的。 干燥过程中物料的湿含量随干燥时间的变化情况 干燥过程中物料的温度随干燥时间的变化情况 般情况下，干操速率曲线是随湿物料与水分结合情况的不同而不 同的

（2）干燥曲线和干燥速度曲线： 干燥曲线和干燥速度曲线是通过干燥实验求得的。 干燥过程中物料的湿含量随干燥时间的变化情况 干燥过程中物料的温度随干燥时间的变化情况 一般情况下，干燥速率曲线是随湿物料与水分结合情况的不同而不 同的。 11