在食品、制药、化工行业中,喷雾干燥作为现代主要干燥技术之一,被广泛地使用在不同性质的产品上。
其工作原理是将待干燥的物料通过雾化器分散成雾样微小液滴,与热空气流进行交换,蒸发掉大量水分,进而得到粉末状或细颗粒状的成品。
喷雾干燥工艺流程
喷雾干燥过程可分为三个基本过程阶段(如上图所示):
第一部分是对料液进行雾化处理【1、2、3、5】;
第二部分是使被雾滴与热空气的接触和流动,即雾滴的干燥【4、6、7、8】;
第三部分是使干燥后的粉末与空气分离【9、10、11】。
雾化
溶液的喷雾干燥是在瞬间完成的。因此必须最大限度的增加其分散度,即增加单位体积溶液的表面积,才能加速传热和干燥过程。比如说1ml的溶液,若将其分散成直径为1μm的球状液滴,雾化前后相比,溶液的表面积增加了1290倍,从而大大地增加了与热空气的接触面积,极大地缩短干燥时间。
干燥
影响干燥过程的主要因素有三个:进料速度、进风温度和出风温度。其中进料速度基本上取决于雾化器的速度,泵速越高,进料速度越快。但是,较高的进料速度会使热量传递变慢,使得液滴难以充分干燥,容易导致粘壁现象。进风温度是,较高的进风温度为干燥室提供更多的热量,这提高了干燥速率并降低了喷雾干燥产品的水分。出风温度是进料速度、进风温度和干燥塔水分蒸发量的综合反映,也影响着产品中热敏性成分的功能性,因此出风温度是喷雾干燥工艺的关键控制点。
分离
喷雾干燥产品与废气的分离通常经过两步:首先是干燥的粉末或颗粒产品落到干燥室锥形壁底部,然后是少量的细粉随废气进入气固分离设备收集下来。排放的废气必须符合环境保护的排放标准,以防环境污染。
喷雾干燥工艺特点
与其他干燥技术相比,喷雾干燥技术主要有以下几个优点:
干燥速度快
料液经雾化器雾化之后表面积增大千倍,细小雾滴与热空气接触过程当中瞬间即可完成90%-95%以上的水分蒸发量。根据不同形式的设备差异,干燥时间可以控制在15-30s 之内,其干燥过程非常迅速。
物料不承受高温、适用于热敏性物料的干燥
在喷雾干燥过程中,物料虽与热空气直接接触,但是大部分热量都用来蒸发料液中的水分,物料的温度不会超过溶液的汽化温度,物料不会因为高温空气影响其质量品质,适用于医药、功能性成分等热敏性物料的干燥。
应用于从高级合成物到大宗化学品的多种产品的生产
喷雾干燥技术非常适用于料液固含量在0-60%内物料的干燥,通过调整工艺参数,可以以非常高效的方式生产出符合要求(粒度和形状、密度、分散性、多态性和流动特性等精确特性)的复杂粉末。
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