干燥|干燥原理|常见的干燥技术

　　喷雾干燥是指用雾化器把料液分散成雾状液滴，同时在热风中干燥，Z终获得粉状或颗粒状成品的过程。由于料液的喷雾干燥在瞬间完成，因此必须Z大限度地增加其分散度，即增加单位体积溶液中的表面积，从而加速干燥过程。目前，在染料、医药、农药、水产、林业、冶金、食品、陶瓷等工业范围内，有数百种产品采用喷雾干燥方法得到。

　　1、喷雾干燥原理

　　喷雾干燥是系统化技术应用于物料干燥的一种方法。

　　通过机械作用，将需干燥的物料，分散成很细的像雾一样的微粒，在与热空气的接触中，增大水分蒸发面积，加速干燥过程，水分迅速汽化，瞬间将大部分水分除去，通过旋风分离器的分离，得到干燥的产品。

　　控制好料液浓度、进料量、进风温度、出风温度、送风量，就能很好的控制产品质量，工艺过程连续性强，热效能高，废气废水少，干燥室有一定负压，车间内粉尘少，生产效率高，操作人员少。该法能直接使溶液、乳浊液干燥成粉状或颗粒状制品，可省去蒸发、粉碎等工序，产品纯度高，粒度分布集中。

　　2、喷雾干燥设备

　　目前国内主要使用三种喷雾干燥设备：压力喷雾干燥法、离心喷雾干燥法和气流式喷雾干燥法。

　　区别在于输送料液到干燥室中的途径不同，压力喷雾是利用7.09×106Pa～2.03×107Pa的高压泵;离心喷雾是利用水平方向作高速旋转的圆盘给予溶液以离心力，使其以高速甩出;气流式喷雾是湿物料经输送机与加热后的自然空气同时进入干燥器，使二者更充分地混合。

　　原料液可以是溶液、乳浊液或悬浮液，也可以是熔融液或者膏状物。干燥产品可以根据需要，制成粉状、颗粒状、空心球状或团粒状。

　　3、喷雾干燥技术发展

　　喷雾干燥技术已有一百多年的发展史。

　　自1865年喷雾干燥Z早用于蛋品处理以来，这种由液态经雾化和干燥在极短时间直接变为固体粉末的过程，已经取得了长足的进步。它使许多有价值但不易保存的物料得以大大延长保质期，使一些物料便于包装、使用

　　冷冻干燥技术是指在低温下将药品溶液冻结，然后在真空条件下升华干燥，除去冰晶(祛除水分)，升华结束后再进行解吸(解析)干燥，除去部分结合水的方法。

　　1813年，英国的华莱斯顿(Wol-laston)发明了真空冷冻干燥技术;

　　1890年Altman在制作显微镜下观察的组织和细胞切片时，为了保持原来的成分又不使样品变形，使用了该技术，从而创建了生物制品的冷冻干燥技术;

　　1909年沙克尔(Shackell)用冻干技术对抗毒素、菌种、狂犬病毒及其他生物制品进行了冻干保存，目的是使制品易于储藏并且避免蛋白样品的高温变性;

　　1935年，冻干技术引起了各国学者的重视，学者们改进了冻干技术，首次在冻干过程中采用强制加热，加快了冻干过程;

　　1940年，采用该项技术来保存青霉素及血浆，推动了该项技术的应用。二战之后冻干技术应用于商业生产，如冻干菌种、培养基、荷尔蒙、维生素、人血浆及药品等，使真空冷冻干燥技术开始真正应用于医药生物工业中。

　　1950年代后，各种形式的冷冻干燥设备相继出现，技术进一步得到提高。

　　根据热力学中的相平衡理论，水的三相点(汽、液、固三相共存)温度为0.0098℃，三相点压力为609.3pa(4.57mm/mg)在水的相变过程中，当压力低于三相点压力时，固态冰可以直接转化为气态的水蒸气即冰晶升华。

　　冷冻干燥即是把含有大量水的物质预先冷冻，使物质中的游离水结晶，冻结成固体，泳后在高真空条件下使物质中的冰晶升华，待冰晶升华后再除去物质中部分吸附水，Z终得到残余水量为1-4%左右的干制品。

　　1、在食品冷冻干燥的过程中必须要将温度控制在零下40℃到零上55℃这一范围之内，同时在加工的过程中必须要使得周围的环境处于高真空的状态，所以这种加工方式对热敏感度高和非常容易出现氧化问题的食品加工当中，它在保留了食品自身味道的

　　流化床干燥技术是流态化技术和传热传质技术的成功结合，现代流化床干燥技术领域中，振动流化床干燥技术、旋转闪蒸流化床干燥技术、沸腾流化床干燥技术等已成功广泛应用于各化工行业。

　　将大量固体颗粒悬浮于运动这的流体之中，从而使颗粒具有类似于流体的某些表观特性，这种流固接触状态称为固体流态化。流化床干燥器就是将流态化技术应用于固体颗粒干燥的一种工业设备，目前在化工、轻工医学、食品以及建材工业中得到广泛的应用。

　　流化床干燥又名沸腾干燥，是固体流态化技术在干燥上的应用。流体自下而上通过由固体颗粒堆成的床层时，若气流速度较低，则床层仍维持原状，气流从颗粒间空隙流过，这种床层称为固定床。当流速u提高到大于某一临界值umf(称为起始流化速度)后，颗粒推理其原来的位置而在流体中浮动，并在床内无规则地运动，这种床层称为流化床。

　　在流化床内，由于颗粒分散并作不规则运动，造成了气固两相的良好接触，加速了传热和传质的速度，而且床内温度均匀便于准确控制，能避免局部过热。设备结构较简单、紧凑，容易使过程连续化，故得到较广泛的应用。

　　为了改善产品质量，生产上常采用卧式多室流化床干燥器，干燥室的横截面做成长方形，用垂直挡板分隔成多室(一般为4～8室)，挡板与多孔板之间留有一定间隙(一般为几十毫米)，使物料能顺利通过。湿物料自料斗加入后，依次由diyi室流到Z后一室，再卸出。由于挡板的作用，可以使物料在干燥室内的停留时间趋于均匀，避免短路。并可根据干燥的要求，调整各室的热、冷风量以实现Z适宜的风温与风速。也可在Z后一、二室内只通冷风，以冷却干物料。干燥室截面在上部扩大，以减少粉尘的带出。

　　流化床干燥器还可以做成多层式。与卧式多室流化床干燥器相比，其优点是热效率较高。但由于压降大，而且物料由上一层溢流到下一层的装置较复杂，生产上不如卧式用得广泛。

　　流化床技术起源于1

　　污泥干燥是污泥处理过程至关重要的环节。影响污染物释放的因素主要有污泥的种类、含水率、干燥温度、含氧量和干燥时间。污泥干燥的温度宜选择200℃左右，污泥干燥工艺的设计需综合考虑各方面因素。

　　直接干燥：

　　污泥直接干燥技术利用污泥与热介质直接接触，通过热介质低速流过污泥层将热量传递给污泥同时带走污泥表面蒸发出来的水分和污泥释放出的污染气体。

　　直接干燥的特点是传热效率高，热介质流量大，干燥速度快，且传动装置少，结构简单，便于操作。

　　间接干燥：

　　间接干燥技术又称接触干燥技术，它的热介质(热导油、水蒸汽)与载气是分离的。热介质不直接与污泥接触，通过热交换器将热量传递给污泥使水分蒸发，再由载气将干燥机中的水蒸汽和污染物带走。

　　污泥间接干燥技术热效率高，干燥尾气处理量小，干燥蒸汽可以很容易的冷凝下来，系统混入氧气量低，运行更加稳定安全，干燥温度一般比直接干燥低，污染物的释放量也小于直接干燥，且干燥后污泥品质也更加优良(污泥不会燃烧)。

　　目前，对于污泥干燥机理的实验研究已日趋成熟。

　　污泥干燥过程经历了加速阶段、恒速阶段和减速阶段。加速阶段主要是污泥表面水分被加热蒸发的过程。在恒速阶段，污泥内部水分迁移至表面，然后再从表面汽化到空气中。当污泥内部水分迁移至表面的速率小于表面水分的汽化速率时，进入减速阶段。

　　一般认为污泥在100～200℃下干燥时，干燥过程分为加速、恒速和降速三个阶段，而在300～500℃下干燥时，并没有真正的恒速阶段。

　　污泥干燥温度小于100℃时，污泥颗粒的粒径是干燥速率的主要影响因素，而当干燥介质温度大于100℃时，干燥速率的决定因素是温度。

　　污泥干燥温度与污泥干燥时间呈二次方关系，污泥颗粒的表面积与干燥时间呈线性关系，并得出提高干燥温度或减小污泥颗粒都可以提高干燥速率，但是减小颗粒大小可以更大幅度地提高干燥效率，因为减小颗粒