[科普中国]-保干器

保干器是一种保持干燥的仪器，可用于装载。又名干燥器。

简介历史古以来，人类就习惯于用天然热源和自然通风来干燥物料，完全受自然条件制约，生产能力低下。随生产的发展，它们逐渐为人工可控制的热源和机械通风除湿手段所代替。

近代干燥器开始使用的是间歇操作的固定床式干燥器。19世纪中叶，洞道式干燥器的使用，标志着干燥器由间歇操作向连续操作方向的发展。回转圆筒干燥器则较好地实现了颗粒物料的搅动，干燥能力和强度得以提高。一些行业则分别发展了适应本行业要求的连续操作干燥器，如纺织、造纸行业的滚筒干燥器。

20世纪初期，乳品生产开始应用喷雾干燥器，为大规模干燥液态物料提供了有力的工具。40年代开始，随着流化技术的发展，高强度、高生产率的沸腾床和气流式干燥器相继出现。而冷冻升华、辐射和介电式干燥器则为满足特殊要求提供了新的手段。60年代开始发展了远红外和微波干燥器。

概述被干燥物料的特点

形状：有板状、块状、片状、针状、纤维状、粒状、粉 状，膏糊状甚至液状等。

结构：多孔疏松型，紧密型。

耐热性：热敏性。

结块：易粘结成块的湿物料在干燥过程中能逐步分散，散粒性很好的湿物料在干燥过程中可能会严重结块。

对产品的要求

干燥程度：脱除表面水分，结合水分甚至结晶水分。要求的平均湿含量和干燥均匀性。对粉尘及产品的回收要求，允许的最高干燥温度。

外观：产品的粒度分布，一定的晶型和光泽，不开裂变形等。

干燥时间：几秒、几小时、几天。

干燥器的选型

干燥器的选型应考虑以下因素：

(1) 保证物料的干燥质量，干燥均匀，不发生变质，保持晶形完整，不发生龟裂变形；

(2) 干燥速率快，干燥时间短，单位体积干燥器汽化水分量大，能做到小设备大生产；

(3) 能量消耗低，热效率高，动力消耗低；

(4) 干燥工艺简单，设备投资小，操作稳定，控制灵活，劳动条件好，污染环境小。1

分类厢式干燥器小型的厢式干燥器称为烘箱，大型的称烘房。在干燥箱内设置多层支架，在支架上放入物料盘。空气经预热器加热后进入干燥室内，以水平方向通过物料表面干燥。为了使干燥均匀，干燥盘内的物料层不能过厚，必要时在干燥盘上开孔，或使用网状干燥盘以使空气通过物料层。

厢式干燥器多采用废气循环法和中间加热法。废气循环法系将从干燥室排出的废气中的一部分与新鲜空气混合重新进入干燥室，不仅提高设备的热效率，同时可调节空气的湿度以防止物料发生龟裂与变形。 中间加热法系在干燥室内装有加热器，使空气每通过一次物料盘得到再次加热，然后通入下一层物料，以保证干燥室内上下层干燥盘内物料干燥均匀。

优点：设备简单，适应性强，可用于生产能力较小，物料不容易破碎，干燥程度要求高的场合；对各种物料，如粒状、浆状、膏糊状、块状都能干燥；对某些贵重物料的干燥，往往也采用厢式干燥器。在制剂生产中广泛应用于生产量少的物料的间歇式干燥中。

缺点：劳动条件差、劳动强度大、热量消耗大、生产效率低、设备庞大、物料干燥不均匀，易结块等缺点，目前已逐渐被其它形式的干燥器所取代。

流化床干燥器使热空气自下而上通过松散的粒状或粉状物料层形成“沸腾床”而进行干燥的操作。因此生产上也叫沸腾干燥器。 常见的有两种：单层圆筒流化床干燥、卧式多室流化床干燥器。流化床干燥器在片剂颗粒的干燥中得到广泛的应用。

优点：

（1）颗粒与气流间的相对运动激烈，接触面积大，强化了传热、传质，提高了干燥速率， 设备生产能力大。

（2）床内温度分布均匀，物料的停留时间任意调节，适宜于热敏性物料。

（3）设备简单紧凑，劳动强度低，操作方便，即可连续操作也可间歇操作。

缺点：

（1）对被干物料含水量及粒度有一定限制，一般粒径在30～6mm之间，初含水量一般不能太高，粉

料：2%～5%以下，粒状料：10%～15%以下。

（2）不宜用于易粘结成团的物料和对颗粒外表要求严格的物料。

喷雾干燥器喷雾干燥蒸发面积大、干燥时间非常短（数秒～数十秒），在干燥过程中雾滴的温度大致等于空气的湿球温度，一般为50℃左右，对热敏物料及无菌操作时非常适合。干燥制品多为松脆的空心颗粒，溶解性好。喷雾干燥器内送入的料液及热空气经过除菌高效滤过器滤过可获得无菌干品，如抗菌素粉针的制备、奶粉的制备都可利用该干燥方法。

红外干燥器红外干燥是利用红外辐射元件所发出来的红外线对物料直接照射加热的一种干燥方式。由于红外干燥中能量是通过辐射而传递的，所以也叫辐射加热干燥。

干燥原理：红外线辐射器所产生的电磁波以光的速度辐射至被干燥的物料，当红外线的发射频率与物料中分子运动的固有频率相匹配时引起物料分子的强烈振动和转动，在物料内部分子间发生激烈的碰撞与摩擦而产生热因而达到干燥的目的。

优点：特别适用于大面积、物料表层的干燥，由于物料表面和内部的物料分子同时吸收红外线，故受热均匀、干燥快、质量好。

缺点：电能消耗大。 实验室使用的红外干燥器为波长小于3μm的近红外干燥，效率低、干燥时间长、耗能大。由于很多物料，特别是有机物、高分子及水在远红外区域有很宽的吸收带，所以远红外干燥速度快、质量好，能量利用率高。

微波干燥器属于介电加热干燥器。把物料置于高频交变电场内，从物料内部均匀加热，迅速干燥的方法。 工业上使用的频率为915MHz或245MHz。

微波干燥的原理：

水分子是中性分子，但在强外加电场力的作用下极化，并趋向于外电场方向一致的整齐排列，改变电场的方向，水分子又会按新的电场方向重新整齐排列。若外加电场不断改变方向，水分子就会随着电场方向不断地迅速转动，在此过程中水分子间产生剧烈的碰撞和摩擦，部分能量转化为热能。 微波干燥器内是一种高频交变电场，能使湿物料中的水分子迅速获得热量而汽化，从而使湿物料得到干燥。

冷冻干燥冷冻干燥（freeze drying）是将含有大量水分的物料（溶液或混悬液）先冻结至冰点以下（通常为－10℃～－40℃）的固体，然后在高真空条件下加热，使水蒸汽直接从固体中升华出来进行干燥的方法。 方法利用升华达到去水的目的，所以也叫升华干燥。水分升华所需的热主要依靠固体的热传导，因此该干燥过程属于热传导干燥。

冷冻干燥技术于1813年英国人Wallaston发明，1909年Shsckell试验用该方法对抗毒素、菌种、狂犬病毒及其他生物制品进行冻干保存，取得了较好的效果。在第二次世界大战中由于对血液制品的大量需求，冷冻干燥技术得到了迅速发展，进入了工业应用阶段。

传统的干燥会引起材料皱缩，破坏细胞，在冰冻干燥的过程中样品的结构不会被破坏，因为固体成份被在其位子上的坚冰支持着。在冰升华时，他会留下孔隙在干燥的剩余物质里。这样就保留了产品的生物和化学结构及其活性的完整性。2

本词条内容贡献者为:

张磊 - 副教授 - 西南大学