第七章干燥技術第七章干燥技術1在化學工業生產中所得到的固態產品或半成品往往含有過多的水分或有機溶劑(濕份)，要制得合格的產品需要除去固體物料中多余的濕份。慣用做法：先采用機械方法把固體所含的絕大部分濕份除去，然后再利用干燥技術除去無法脫除的濕份，以降低除濕的成本。根據除濕方法的原理不同可分為（1）機械法（2）物理化學法（3）加熱干燥法（4）冷凍干燥法干燥分類：在化學工業生產中所得到的固態產品或半成品往往含有過多的水分或2一、概述用加熱的方法使水分或其它溶劑汽化，并將產生的蒸氣排除，藉此來除去固體物料中濕分的操作第一節熱干燥技術干燥過程的分類1、按操作壓力分：常壓干燥加壓干燥真空干燥2、按操作方式分：連續式干燥間歇式干燥一、概述第一節熱干燥技術干燥過程的分類33、按給濕物料提供熱能的方式分：①傳導干燥（間接加熱干燥）：將熱能以傳導的方式通過金屬壁面傳給濕物料。特點：熱能利用率高。②對流干燥：（直接加熱干燥）：將熱能以對流的方式傳給與其直接接觸的濕物料。特點：熱能利用率比傳導干燥低。③輻射干燥：熱能以電磁波的形式由輻射器發射，射至濕物料表面被其吸收再轉變為熱能。④介電加熱干燥：將需要干燥的物料置于高頻電場的交變作用使物料加熱而達到干燥。3、按給濕物料提供熱能的方式分：4干燥過程的基本流程新鮮空氣過濾器鼓風機加熱器

排放引風機二次除塵一次除塵干燥器

產品濕料干燥過程的基本流程新鮮空氣過濾器5二、熱干燥基本知識（一）物料中水分的類型1.結合水與非結合水結合水存在于濕物料的毛細管中的水分，由于毛細現象，干燥過程中較難除去。①化學結合水水分與物料的離子型結合和結晶型分子結合（結晶水），結晶水的脫除必將引起晶體的崩潰；②物化結合水包括吸附、滲透和結構水分，其中吸附水分結合力最強；③機械結合水毛細管水、濕潤水分、孔隙水份其中，結合水（包括細胞含水、纖維束含水以及毛細管水）較難以除去；而非結合水（物料表面的濕潤水分和孔隙水份）較容易除去二、熱干燥基本知識（一）物料中水分的類型62.平衡水分和自由水分平衡水分：當一種物料與一定溫度及濕度的空氣接觸時，物料勢必會放出或吸收一定量的水分，物料的含水量會趨于一定值。此時，物料的含水量稱為該空氣狀態下的平衡水分。平衡水分代表物料在一定空氣狀態下的干燥極限，即用熱空氣干燥法，平衡水分是不能去除的。自由水分：在干燥過程中能夠除去的水分。2.平衡水分和自由水分7（二）濕物料中含水量的表示方法1.濕度（m）濕度m是指濕物料中水分的質量W占濕物料總量G的百分數，又稱水分百分含量。其定義式為：

（二）濕物料中含水量的表示方法82.濕含量（X)濕含量M是指水分的質量W與絕干物料的質量G0之比。2.濕含量（X)濕含量M是指水分的質量W與絕干物料的質量G09三、熱干燥工藝及控制空氣預熱器干燥器廢氣濕物料干燥產品三、熱干燥工藝及控制空氣預熱器干燥器廢氣濕物料干燥產品10干燥過程熱空氣流過濕物料表面熱量傳遞到濕物料表面濕物料表面水分汽化并被帶走表面與內部出現水分濃度差內部水分擴散到表面傳熱過程傳質過程傳質過程干燥過程推動力傳質推動力：物料表面水分壓P表水>熱空氣中的水分壓P空水傳熱推動力：熱空氣的溫度t空氣>物料表面的溫度t物表干燥過程熱空氣流過濕物料表面熱量傳遞到濕物料表面濕物料表面水11干燥過程分析干燥曲線在一恒定的干燥條件下（保持干燥介質的溫度、濕度、流動速度不變、干燥介質大大過量），進行物料的干燥實驗，將所的數據作圖，以干燥時間為橫坐標，物料濕含量和物料溫度為縱坐標，可得干燥曲線。干燥過程分析干燥曲線12干燥曲線干燥曲線13干燥速率曲線單位時間內，單位干燥面積蒸發的水分質量υ—干燥速率，Kg/h.m2G—絕干物料量，KgA—干燥面積，m2dx/dτ—干燥曲線斜率干燥速率曲線單位時間內，單位干燥面積蒸發的水分質量υ—干燥速14干燥速率曲線干燥速率曲線15恒速干燥階段濕物料表面為非結合水所濕潤，物料表面溫度是該空氣狀態下的濕球溫度；此時，傳熱推動力（溫度差）以及傳質推動力（飽和蒸汽壓差）是一個定值；因此，干燥速率也是一個定值；實際上，該階段的干燥速率決定于物料表面水分汽化的速率、決定于水蒸氣通過干燥表面擴散到氣相主體的速率。因此，又稱為表面汽化控制階段。此時的干燥速率幾乎等于純水的汽化速度，和物料濕含量、物料類別無關；影響因子主要有：空氣流速、空氣濕度、空氣溫度等外部條件。恒速干燥階段濕物料表面為非結合水所濕潤，物料表面溫度是該空氣16降速干燥階段物料濕含量降至臨界點以后，便進入降速干燥階段。在降速干燥階段，非結合水以及被蒸發，繼續進行干燥，只能蒸發結合水。結合水的蒸氣壓恒低于同溫下純水的飽和蒸汽壓，傳質、傳熱推動力逐漸減小，干燥速率隨之降低；干燥空氣的剩余能量被用于加熱物料表面，物料表面溫度逐漸升高，局部干燥。在這一階段，干燥速率取決于水分和蒸汽在物料內部的擴散速度。因此，亦稱為內部擴散控制階段，與外部條件關系不大。主要影響因素為物料結構、形狀和大小降速干燥階段物料濕含量降至臨界點以后，便進入降速干燥階段。17干燥過程的基本計算水份蒸發量濕基含水量（ω）：干基含水量（χ）：干燥過程的基本計算水份蒸發量18水份蒸發量的計算W—水份蒸發量，Kg/hG1—進入干燥設備的濕物料量，Kg/hG2—離開干燥器的產品質量，Kg/hW1—濕物料的含水量，（濕基）%W2—干燥后產品含水量，（濕基）%水份蒸發量的計算W—水份蒸發量，Kg/h19干燥空氣用量L—絕對干燥空氣質量流量，kg/hX1—進入干燥器的空氣濕度，kg/kgX2—出干燥器的空氣濕度，kg/kg質量衡算q—蒸發1kg水所需熱量，kJ/kg水Q—干燥所需總熱量，kJ/h熱量衡算干燥空氣用量L—絕對干燥空氣質量流量，kg/h質量衡算q—蒸20（一）干燥設備選擇原則被干燥物料的性質：濕物料的物理特性、干物料的物理特性、腐蝕性、毒性、可燃性、粒子大小及磨損性；物料的干燥特性：濕分的類型（結合水、非結合水）、初始和最終濕含量、允許的最高干燥溫度、產品的色澤、光澤等；粉塵及溶劑回收安裝的可行性四、熱干燥設備及操作（一）干燥設備選擇原則四、熱干燥設備及操作21二、干燥器的選型原則1.物料的熱敏性2.干燥產品的含水量、形狀、強度3.干燥速率曲線、臨界含水量、臨界干燥速率4.物料的粘附性5.物料表面的硬化及收縮現象6.物料的毒性及污染性二、干燥器的選型原則22（二）干燥設備的分類1.按濕物料在干燥器中得運動特點分類：（1）相對靜止式干燥器（2）攪動式干燥器（3）噴霧式干燥器（二）干燥設備的分類23（1）并流：含水量高的物料與溫度最高而濕度最低的介質相接觸，在進口端的干燥推動力大，在出口端的推動力小。適用情況：①干物料不耐高溫而濕物料允許快速干燥；在干燥第一階段，物料溫度始終維持在濕球溫度，到第二階段，物料溫度才逐漸上升，但此時介質溫度已下降，物料不致于過熱。②物料的吸濕性小或最終水分要求不很低；物料在出口處與溫度最低、濕度最高（即相對濕度最大）的介質接觸，其平衡水分高。（1）并流：含水量高的物料與溫度最高而濕度最低的介質相接觸，24（2）逆流：物料與干燥介質的運動方向相反，干燥推動力在干燥器中分布較均勻。適用情況：①濕物料不宜快干而干物料能耐高溫；②物料的吸濕性強或最終含水量要求低；（2）逆流：物料與干燥介質的運動方向相反，干燥推動力在干燥器25（3）錯流：高溫介質與物料運動方向相垂直，如果物料表面都與濕度小、溫度高的介質接觸，可獲得較高的推動力，但介質的用量和熱量的消耗也較大。適用情況：①物料在干燥的始、終都允許快速干燥和高溫；②要求設備緊湊（過程速度大）而允許較多的介質和能耗。（3）錯流：高溫介質與物料運動方向相垂直，如果物料表面都與濕26廂式干燥設備由一個或多個小格（室）組成；干燥媒介的流動方式：自然對流、強制平行流動、強制穿流流動；使用范圍：適用于粒狀、晶狀和片狀產品優缺點：結構簡單，但能耗大，熱效低，現已逐漸被淘汰。廂式干燥設備由一個或多個小格（室）組成；27第七章藥物干燥技術課件28氣流干燥設備干燥介質為熱干空氣使用范圍：含非結合水的粉末或顆粒物料的干燥；優點：結構簡單，傳熱系數大，干燥速度快氣流干燥設備干燥介質為熱干空氣29第七章藥物干燥技術課件30噴霧干燥設備采用霧化器，將料液分散成細小霧滴，在噴霧干燥器內直接進行干燥，并采用旋風分離器對干燥后的物料進行回收；優點：傳熱表面積大，干燥時間短，適用于抗生素、酵母粉、酶制劑等熱敏性物質的干燥；并可將蒸發、結晶、過濾、粉碎等過程集成于一次完成。缺點是熱效低、能耗大、設備體積過大噴霧干燥設備采用霧化器，將料液分散成細小霧滴，在噴霧干燥器內31第七章藥物干燥技術課件32第七章藥物干燥技術課件33第七章藥物干燥技術課件34流化床干燥設備在流化床中加入濕的顆粒狀物料，在流化床下部通入熱空氣，在一定流速下形成激烈的固體流態化狀態。因此，又稱沸騰床，是一種有效的干燥裝置。使用范圍：由于物料在干燥器中停留時間過長，不適宜干燥一些熱敏性物質，使用于干燥葡萄糖、味精、檸檬酸等穩定物料的干燥。流化床干燥設備在流化床中加入濕的顆粒狀物料，在流化床下部通入35第七章藥物干燥技術課件36第七章藥物干燥技術課件37第二節冷凍干燥技術使被干燥的液體在極低的溫度下，冷凍成固體；然后，在低溫、低壓下利用水的升華性能，使冰升華汽化而除去，以達到干燥的目的；冷凍干燥法適用于絕大多數生物產品的干燥和濃縮，可以最大限度地保證生物產品的活性。第二節冷凍干燥技術使被干燥的液體在極低的溫度下，冷凍成固體38冷凍干燥基本知識物質有固、液、汽三態。物質的狀態與其溫度和壓力有關。圖1-1示出水（H2O）的狀態平衡圖。圖中OA、OB、OC、三條曲線分別表示冰和水、水和水蒸汽、冰和水蒸汽兩相共存時其壓力和溫度之間的關系。分別稱為溶化線、沸騰線、和升華線。此三條線將圖面分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個區域，分別表示冰溶化成水，水汽化成水蒸氣和冰升華成水蒸氣的過程。曲線OB的頂端有一點K，其溫度為374℃，稱為臨界點。若水蒸氣的溫度高于其臨界點溫度374℃時，無論怎樣加大壓力，水蒸氣也不能變成水。三曲線的交點O，為固、液、汽三相共存的狀態，稱為三相點，其溫度為0.01℃，壓力為610Pa。在三相點以下，不存在液相。若將冰面的壓力保持低于610Pa，且給冰加熱，冰就會不經液相直接變成汽相，這一過程稱為升華。冷凍干燥基本知識物質有固、液、汽三態。物質的狀態與其溫度和壓39三、冷凍干燥基本過程一、預凍結（預凍）預凍就是將溶液中的自由水固化，賦予干后產品與干燥前有相同的形態，防止抽空干燥時起泡、濃縮、收縮和溶質移動等不可逆變化產生，減少因溫度下降引起的物質可溶性降低和生命特性的變化。溶液的凍結過程如圖1-3所示。溶液需過冷到冰點以下，其內產生晶核以后，自由水才開始以純冰的形式結晶，同時放出結晶熱使其溫度上升到冰點，隨著晶體的生長，溶液濃度增加，當濃度達到共晶濃度，溫度下降到共晶點以下時。溶液就全部凍結。溶液結晶的晶粒數量和大小除與溶液本身性質有關外，還與晶核生成速率和晶體生長速度有關，而這兩者又都隨冷卻速度和溫度而變化。一般來說，冷卻速度愈快、過冷溫度越底，形成的晶核數量越多，晶體來不及生長就被凍結，此時所形成的晶體數量越多，晶粒越細，反之晶粒數量越少晶粒越大。圖1-4示出水的結晶速率很小，但生長速率卻迅速增加。因此如果讓溶液在接近于0℃晶核生長速率很小，但生長速率卻迅速增加。因此如多讓溶液在接近于0℃凍結，則會得到粗而大的結晶，若使之在較低溫度下結晶，則將得到量多粒小的晶體。三、冷凍干燥基本過程一、預凍結（預凍）40二、升華干燥升華干燥也稱第一階段干燥。將凍結后的產品置于密閉的真空容器中加熱，其冰晶就會升華成水蒸汽逸出而使產品脫水干燥，干燥是從外表面開始逐步向內推移的，冰晶升華后殘留下的空隙變成爾后升華水蒸氣的逸出通道。已干燥層和凍結部分的分界面稱為升華界面。在生物制品干燥中，升華界面約以每小時1mm的速度向下推進。當全部冰晶除去時，第一階段干燥就完成了，此時約除去全部水分的90%左右。

二、升華干燥41三、解析干燥解析干燥也稱第二階段干燥。在第一階段干燥結束后，在干燥物質的毛細血管壁和極性基團上還吸附有一部分水分，這些水分是未被凍結的，當他們達到一定含量，就為微生物的生長繁殖和某些化學反應提供了條件。實驗證明：即使是單分子層吸附以下的低含水量，也可以成為某些化和物的溶液，產生與水溶液相同的移動性和反應性。因此為了改善產品的儲存穩定性，延長其保存期，需要除去這些水分。這就是解析干燥的目的。三、解析干燥42第七章藥物干燥技術課件43第七章藥物干燥技術課件44第七章藥物干燥技術課件45第七章藥物干燥技術課件46(2)冷阱(coldtrap或condenser)冷凍干燥機中的冷阱既是制冷系統中的蒸發器。應該保持足夠低的溫度，以保證升華出來的水蒸氣有足夠的擴散動力，同時避免水蒸氣進入真空泵。表面溫度在－40℃~－50℃之間冷阱應該有足夠的捕水面積。冷阱表面結霜厚度4~6mm為設計標準冷阱結構有螺旋盤管式和平板式。

(2)冷阱(coldtrap或condenser)冷472．真空系統真空系統應保證能在一定的時間內抽除水蒸氣和干空氣，維持干燥箱內食品水分升華和解吸（吸附水，毛細管中水）所需的真空度。因此，真空系統的主要性能指標應該是，a)具有水蒸氣抽除能力；b)干燥箱空載極限真空度足夠低；c)干燥箱出口處有效抽速滿足要求。冷阱去除水蒸汽，真空泵用來抽除系統中初始大氣，食品中釋放的不凝氣體和少量水蒸汽以及系統外滲入的氣體。(1)帶有冷阱的油封式機械真空系統(2)不帶冷阱的真空系統主要指水蒸氣噴射泵。2．真空系統48第三節其他干燥技術紅外干燥以電磁波輻射作為熱量來源，通常波長在0.75~1000微米波段；熱量高，溫度變化幅度大，適用于稀薄的物料干燥第三節其他干燥技術紅外干燥49微波干燥利用微波產生的電磁能，從內部加熱濕物料；在交流電磁場的作用下，偶極離子會產生與電場方向變化相適應的振動，從而摩擦產熱，使水分蒸發。微波干燥50第七章干燥技術第七章干燥技術51在化學工業生產中所得到的固態產品或半成品往往含有過多的水分或有機溶劑(濕份)，要制得合格的產品需要除去固體物料中多余的濕份。慣用做法：先采用機械方法把固體所含的絕大部分濕份除去，然后再利用干燥技術除去無法脫除的濕份，以降低除濕的成本。根據除濕方法的原理不同可分為（1）機械法（2）物理化學法（3）加熱干燥法（4）冷凍干燥法干燥分類：在化學工業生產中所得到的固態產品或半成品往往含有過多的水分或52一、概述用加熱的方法使水分或其它溶劑汽化，并將產生的蒸氣排除，藉此來除去固體物料中濕分的操作第一節熱干燥技術干燥過程的分類1、按操作壓力分：常壓干燥加壓干燥真空干燥2、按操作方式分：連續式干燥間歇式干燥一、概述第一節熱干燥技術干燥過程的分類533、按給濕物料提供熱能的方式分：①傳導干燥（間接加熱干燥）：將熱能以傳導的方式通過金屬壁面傳給濕物料。特點：熱能利用率高。②對流干燥：（直接加熱干燥）：將熱能以對流的方式傳給與其直接接觸的濕物料。特點：熱能利用率比傳導干燥低。③輻射干燥：熱能以電磁波的形式由輻射器發射，射至濕物料表面被其吸收再轉變為熱能。④介電加熱干燥：將需要干燥的物料置于高頻電場的交變作用使物料加熱而達到干燥。3、按給濕物料提供熱能的方式分：54干燥過程的基本流程新鮮空氣過濾器鼓風機加熱器

排放引風機二次除塵一次除塵干燥器

產品濕料干燥過程的基本流程新鮮空氣過濾器55二、熱干燥基本知識（一）物料中水分的類型1.結合水與非結合水結合水存在于濕物料的毛細管中的水分，由于毛細現象，干燥過程中較難除去。①化學結合水水分與物料的離子型結合和結晶型分子結合（結晶水），結晶水的脫除必將引起晶體的崩潰；②物化結合水包括吸附、滲透和結構水分，其中吸附水分結合力最強；③機械結合水毛細管水、濕潤水分、孔隙水份其中，結合水（包括細胞含水、纖維束含水以及毛細管水）較難以除去；而非結合水（物料表面的濕潤水分和孔隙水份）較容易除去二、熱干燥基本知識（一）物料中水分的類型562.平衡水分和自由水分平衡水分：當一種物料與一定溫度及濕度的空氣接觸時，物料勢必會放出或吸收一定量的水分，物料的含水量會趨于一定值。此時，物料的含水量稱為該空氣狀態下的平衡水分。平衡水分代表物料在一定空氣狀態下的干燥極限，即用熱空氣干燥法，平衡水分是不能去除的。自由水分：在干燥過程中能夠除去的水分。2.平衡水分和自由水分57（二）濕物料中含水量的表示方法1.濕度（m）濕度m是指濕物料中水分的質量W占濕物料總量G的百分數，又稱水分百分含量。其定義式為：

（二）濕物料中含水量的表示方法582.濕含量（X)濕含量M是指水分的質量W與絕干物料的質量G0之比。2.濕含量（X)濕含量M是指水分的質量W與絕干物料的質量G059三、熱干燥工藝及控制空氣預熱器干燥器廢氣濕物料干燥產品三、熱干燥工藝及控制空氣預熱器干燥器廢氣濕物料干燥產品60干燥過程熱空氣流過濕物料表面熱量傳遞到濕物料表面濕物料表面水分汽化并被帶走表面與內部出現水分濃度差內部水分擴散到表面傳熱過程傳質過程傳質過程干燥過程推動力傳質推動力：物料表面水分壓P表水>熱空氣中的水分壓P空水傳熱推動力：熱空氣的溫度t空氣>物料表面的溫度t物表干燥過程熱空氣流過濕物料表面熱量傳遞到濕物料表面濕物料表面水61干燥過程分析干燥曲線在一恒定的干燥條件下（保持干燥介質的溫度、濕度、流動速度不變、干燥介質大大過量），進行物料的干燥實驗，將所的數據作圖，以干燥時間為橫坐標，物料濕含量和物料溫度為縱坐標，可得干燥曲線。干燥過程分析干燥曲線62干燥曲線干燥曲線63干燥速率曲線單位時間內，單位干燥面積蒸發的水分質量υ—干燥速率，Kg/h.m2G—絕干物料量，KgA—干燥面積，m2dx/dτ—干燥曲線斜率干燥速率曲線單位時間內，單位干燥面積蒸發的水分質量υ—干燥速64干燥速率曲線干燥速率曲線65恒速干燥階段濕物料表面為非結合水所濕潤，物料表面溫度是該空氣狀態下的濕球溫度；此時，傳熱推動力（溫度差）以及傳質推動力（飽和蒸汽壓差）是一個定值；因此，干燥速率也是一個定值；實際上，該階段的干燥速率決定于物料表面水分汽化的速率、決定于水蒸氣通過干燥表面擴散到氣相主體的速率。因此，又稱為表面汽化控制階段。此時的干燥速率幾乎等于純水的汽化速度，和物料濕含量、物料類別無關；影響因子主要有：空氣流速、空氣濕度、空氣溫度等外部條件。恒速干燥階段濕物料表面為非結合水所濕潤，物料表面溫度是該空氣66降速干燥階段物料濕含量降至臨界點以后，便進入降速干燥階段。在降速干燥階段，非結合水以及被蒸發，繼續進行干燥，只能蒸發結合水。結合水的蒸氣壓恒低于同溫下純水的飽和蒸汽壓，傳質、傳熱推動力逐漸減小，干燥速率隨之降低；干燥空氣的剩余能量被用于加熱物料表面，物料表面溫度逐漸升高，局部干燥。在這一階段，干燥速率取決于水分和蒸汽在物料內部的擴散速度。因此，亦稱為內部擴散控制階段，與外部條件關系不大。主要影響因素為物料結構、形狀和大小降速干燥階段物料濕含量降至臨界點以后，便進入降速干燥階段。67干燥過程的基本計算水份蒸發量濕基含水量（ω）：干基含水量（χ）：干燥過程的基本計算水份蒸發量68水份蒸發量的計算W—水份蒸發量，Kg/hG1—進入干燥設備的濕物料量，Kg/hG2—離開干燥器的產品質量，Kg/hW1—濕物料的含水量，（濕基）%W2—干燥后產品含水量，（濕基）%水份蒸發量的計算W—水份蒸發量，Kg/h69干燥空氣用量L—絕對干燥空氣質量流量，kg/hX1—進入干燥器的空氣濕度，kg/kgX2—出干燥器的空氣濕度，kg/kg質量衡算q—蒸發1kg水所需熱量，kJ/kg水Q—干燥所需總熱量，kJ/h熱量衡算干燥空氣用量L—絕對干燥空氣質量流量，kg/h質量衡算q—蒸70（一）干燥設備選擇原則被干燥物料的性質：濕物料的物理特性、干物料的物理特性、腐蝕性、毒性、可燃性、粒子大小及磨損性；物料的干燥特性：濕分的類型（結合水、非結合水）、初始和最終濕含量、允許的最高干燥溫度、產品的色澤、光澤等；粉塵及溶劑回收安裝的可行性四、熱干燥設備及操作（一）干燥設備選擇原則四、熱干燥設備及操作71二、干燥器的選型原則1.物料的熱敏性2.干燥產品的含水量、形狀、強度3.干燥速率曲線、臨界含水量、臨界干燥速率4.物料的粘附性5.物料表面的硬化及收縮現象6.物料的毒性及污染性二、干燥器的選型原則72（二）干燥設備的分類1.按濕物料在干燥器中得運動特點分類：（1）相對靜止式干燥器（2）攪動式干燥器（3）噴霧式干燥器（二）干燥設備的分類73（1）并流：含水量高的物料與溫度最高而濕度最低的介質相接觸，在進口端的干燥推動力大，在出口端的推動力小。適用情況：①干物料不耐高溫而濕物料允許快速干燥；在干燥第一階段，物料溫度始終維持在濕球溫度，到第二階段，物料溫度才逐漸上升，但此時介質溫度已下降，物料不致于過熱。②物料的吸濕性小或最終水分要求不很低；物料在出口處與溫度最低、濕度最高（即相對濕度最大）的介質接觸，其平衡水分高。（1）并流：含水量高的物料與溫度最高而濕度最低的介質相接觸，74（2）逆流：物料與干燥介質的運動方向相反，干燥推動力在干燥器中分布較均勻。適用情況：①濕物料不宜快干而干物料能耐高溫；②物料的吸濕性強或最終含水量要求低；（2）逆流：物料與干燥介質的運動方向相反，干燥推動力在干燥器75（3）錯流：高溫介質與物料運動方向相垂直，如果物料表面都與濕度小、溫度高的介質接觸，可獲得較高的推動力，但介質的用量和熱量的消耗也較大。適用情況：①物料在干燥的始、終都允許快速干燥和高溫；②要求設備緊湊（過程速度大）而允許較多的介質和能耗。（3）錯流：高溫介質與物料運動方向相垂直，如果物料表面都與濕76廂式干燥設備由一個或多個小格（室）組成；干燥媒介的流動方式：自然對流、強制平行流動、強制穿流流動；使用范圍：適用于粒狀、晶狀和片狀產品優缺點：結構簡單，但能耗大，熱效低，現已逐漸被淘汰。廂式干燥設備由一個或多個小格（室）組成；77第七章藥物干燥技術課件78氣流干燥設備干燥介質為熱干空氣使用范圍：含非結合水的粉末或顆粒物料的干燥；優點：結構簡單，傳熱系數大，干燥速度快氣流干燥設備干燥介質為熱干空氣79第七章藥物干燥技術課件80噴霧干燥設備采用霧化器，將料液分散成細小霧滴，在噴霧干燥器內直接進行干燥，并采用旋風分離器對干燥后的物料進行回收；優點：傳熱表面積大，干燥時間短，適用于抗生素、酵母粉、酶制劑等熱敏性物質的干燥；并可將蒸發、結晶、過濾、粉碎等過程集成于一次完成。缺點是熱效低、能耗大、設備體積過大噴霧干燥設備采用霧化器，將料液分散成細小霧滴，在噴霧干燥器內81第七章藥物干燥技術課件82第七章藥物干燥技術課件83第七章藥物干燥技術課件84流化床干燥設備在流化床中加入濕的顆粒狀物料，在流化床下部通入熱空氣，在一定流速下形成激烈的固體流態化狀態。因此，又稱沸騰床，是一種有效的干燥裝置。使用范圍：由于物料在干燥器中停留時間過長，不適宜干燥一些熱敏性物質，使用于干燥葡萄糖、味精、檸檬酸等穩定物料的干燥。流化床干燥設備在流化床中加入濕的顆粒狀物料，在流化床下部通入85第七章藥物干燥技術課件86第七章藥物干燥技術課件87第二節冷凍干燥技術使被干燥的液體在極低的溫度下，冷凍成固體；然后，在低溫、低壓下利用水的升華性能，使冰升華汽化而除去，以達到干燥的目的；冷凍干燥法適用于絕大多數生物產品的干燥和濃縮，可以最大限度地保證生物產品的活性。第二節冷凍干燥技術使被干燥的液體在極低的溫度下，冷凍成固體88冷凍干燥基本知識物質有固、液、汽三態。物質的狀態與其溫度和壓力有關。圖1-1示出水（H2O）的狀態平衡圖。圖中OA、OB、OC、三條曲線分別表示冰和水、水和水蒸汽、冰和水蒸汽兩相共存時其壓力和溫度之間的關系。分別稱為溶化線、沸騰線、和升華線。此三條線將圖面分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個區域，分別表示冰溶化成水，水汽化成水蒸氣和冰升華成水蒸氣的過程。曲線OB的頂端有一點K，其溫度為374℃，稱為臨界點。若水蒸氣的溫度高于其臨界點溫度374℃時，無論怎樣加大壓力，水蒸氣也不能變成水。三曲線的交點O，為固、液、汽三相共存的狀態，稱為三相點，其溫度為0.01℃，壓力為610Pa。在三相點以下，不存在液相。若將冰面的壓力保持低于610Pa，且給冰加熱，冰就會不經液相直接變成汽相，這一過程稱為升華。冷凍干燥基本知識物質有固、液、汽三態。物質的狀態與其溫度和壓89三、冷凍干燥基本過程一、預凍結（預凍）預凍就是將溶液中的自由水固化，賦予干后產品與干燥前有相同的形態，防止抽空干燥時起泡、濃縮、收縮和溶質移動等不可逆變化產生，減少因溫度下降引起的物質可溶性降低和生命特性的變化。溶液的凍結過程如圖1-3所示。溶液需過冷到冰點以下，其內產生晶核以后，自由水才開始以純冰的形式結晶，同時放出結晶熱使其溫度上升到冰點，隨著晶體的生長，溶液濃度增加，當濃度達到共晶濃度，溫度下降到共晶點以下時。溶液就全部凍結。溶液結晶的晶粒數量和大小除與溶液本身性質有關外，還與晶核生成速率和晶體生長速度有關，而這兩者又都隨冷卻速度和溫度而變化。一般來說，冷卻速度