文档介绍：第十章干燥设备
第一节固体物料干燥机理及生物工业产
品干燥的特点
第二节直接干燥设备
第三节间接干燥设备
第一节固体物料干燥机理及生物工业产品干燥的特点
      生物工业中,凡是固体产品都需要干燥过程。干燥是利用热能除去固体物料中湿分(水分或其他溶剂)的单元操作。物料经过干燥使湿分降低到规定的范围内,物料不仅易于包装、运输,更重要的是生物产品在干燥情况下更稳定,不易破坏,便于贮存。
       干燥通常为完成产品生产过程中的最后工序,因此往往与最终产品的质量有密切关系。
干燥方法的选择对于保证产品的质量至关重要,生物工业中常用的干燥方法有对流干燥(包括固定床干燥、流化床干燥、气流干燥和喷雾干燥)、冷冻干燥、真空干燥、微波干燥等。
干燥方法:
气流干燥√
直接干燥(对流干燥) 喷雾干燥√
沸腾干燥√
真空干燥
间接干燥(传导干燥) 冷冻干燥√
辐射干燥(红外、远红外)
一、固体物料干燥机理
(一)物料中水分的性质
物料中所含水分的性质与物料内部的结构有关,且取决于水分与物料的结合方式。可以根据物料中水分除去的难易程度,将其分为游离水分和结合水分
 游离水---多存在于生物产品的细胞外及多孔物料的毛细管中。密度、粘度和热容蒸汽压与普通水相同,结合力极弱,易于除去。
物料中游离水含量愈多,干燥速率愈快。
结合水---结合水不能随意流动,它有更高的汽化潜热。它与物料的结合力较强,难以除去。
不同的物料,结合水的来源不同,在细胞和细胞质内的液体,由于溶质的溶解使得蒸汽压降低而表现为结合水的性质,或者在毛细管中的液体,由于毛细管作用使得蒸汽压下降而表现为结合水的性质,所有这些因素都可能影响到物料的干燥。
因此,生物产品同其他湿物料一样,在干燥过程中,首先排除的是结合力弱的游离水,其次是结合水。
(二)干燥机理
湿物料的干燥操作中。有2个基本过程同时进行:
一是热量由气体传递给湿物料,使其温度升高。
二是物料内部的水分向表面扩散,并在表面汽化被气流带走。
因此,干燥操作属传热传质同时进行的过程,且二者的传递方向相反。
干燥过程中,空气既是载热体,又是载湿体,干燥速率既与传质速率有关,也与传热速率有关。
对于质量传递过程——通常由两步构成。    1. 水分由物料内部向表面扩散。
引起内部扩散的推动力是物料内部与表面之间存在着湿度梯度。其扩散阻力与物料的内部结构有关、与水分和物料的结合方式有关。
2. 水分从物料内部扩散至表面后,便在表面汽化,向气流中传递,水分在物料表面汽化并被气流带走。
引起这一过程的推动力是物料表面气膜内的水蒸汽分压与气流主体中水蒸汽分压的差值。
造成这种蒸汽分压差的原因:
对于热风干燥来说,是流动气体不断带走汽化的蒸汽。
对于真空干燥来说,则是真空系统抽走汽化的蒸汽。
而表面汽化的阻力则与气体的流动状态有关。
物料在干燥过程中,水分的内部扩散和表面汽化是同时进行的,但二者的传递速率不相等。
对于有些物料,水分在表面的汽化速率小于内部扩散速率,而另一些物料,则水分表面汽化速率大于内部扩散速率。显然,干燥速率受其最慢的一步所控制。
前一种情形称表面汽化控制,后一种则称为内部扩散控制。