低温喷雾干燥机
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喷雾干燥的基本过程你了解吗?一起学习一下

2020-08-06

喷雾干燥是一种用于液体成型和干燥工业的工艺。适用于溶液、乳剂、悬浮液和糊状液体的干燥。

1. 料液雾化

料液雾化的目的是将料液分散成细小的液滴。液滴的平均直径一般为20-60um。因此,它有很大的表面积。当它与热空气接触时,水滴迅速蒸发并干燥成粉末或颗粒状产品。液滴的大小和均匀性对产品质量和技术经济指标有很大的影响,特别是对热敏性物料的干燥。如果喷淋雾滴的大小非常不均匀,就会出现大颗粒还没有达到干燥要求,而小颗粒已经过度干燥变质。因此,料液雾化器是喷雾干燥机的关键部件。

2. 雾和热空气的接触和干燥

雾滴与热风的接触、混合和流动是喷雾干燥机中同时进行的传热传质过程(即干燥过程)。雾与热空气的接触方式、混合和流动状态取决于热风分布器的结构、雾化器的安装位置和废气的排放方式。在喷雾干燥室中,雾滴与热风接触的方式有平行流、逆流和混流三种。

雾滴与热风的接触方式不同,对喷雾干燥室内的温度分布、雾滴(或颗粒)的运动轨迹、物料在干燥室内的停留时间以及产品的质量都有很大影响。逆流式中,热空气越热,与含湿量较高的雾滴接触,水分蒸发越快,雾滴表面温度接近进口热风的湿球温度;同时,热空气的温度也显著降低;在成品的整个干燥过程中,物料的温度不高,这对于热敏性物料的干燥尤为有利。由于水分的迅速蒸发,液滴膨胀甚至破裂;因此,通过共流得到的干燥产物往往是体积密度低的非球形多孔颗粒。逆流式,喷雾干燥机顶部喷射出的雾与来自喷雾干燥机顶部的湿热空气接触;因此,水分蒸发速率比平行流蒸发速率要慢。干燥器底部的热空气与干燥器颗粒接触;因此,对于耐高温、要求低含水率和高容重的非热敏性材料,采用逆流方式更为合适。此外,在逆流过程,平均温差和分压差相对较大,整个过程和物料停留时间相对较长,这是有益的传热传质过程,和热能的利用率也很高。对于混流操作,它实际上是平行流和逆流的组合,其特性介于两者之间。对于耐高温的材料,这种方法更适合。

在喷雾干燥机中,物料的干燥与传统干燥设备所经历的完全相同,也经历了恒速干燥和减速干燥两个阶段。当水滴在与热空气接触,热空气的热量转移到液滴通过饱和蒸汽膜表面的液滴,液滴蒸发的水分,只要液滴内部扩散到表面的水分总量足以补充水分损失从表面上看,蒸发进行了以恒定的速度;此时液滴表面温度相当于热风的湿球温度,即恒速干燥阶段。当液滴内部的水分不能充分扩散到表面以保持表面湿润时,液滴的表面就会逐渐形成一个干燥的外壳。随着时间的推移,干壳变厚,水分从液滴内部通过干壳扩散。速度也减小,即蒸发速率逐渐减小。此时,物料表面温度高于热风的湿球温度,即减速干燥阶段。

3.干燥产品和废气的分离

有两种方法分离喷雾干燥的产品和废气(通常称为气体-固体分离)。一种是干燥的粉末或粒状产品落在干燥室的主壁上,滑到锥的底部,通过排泄装置如星形排泄阀排出。少量细粉随废气进入气固分离装置收集。二是干燥后的产品随气流进入气固分离设备进行分离收集。废气排放须符合环境保护排放标准,防止污染环境。喷雾干燥系统中常用的气固分离方法有:旋风分离器;袋式过滤器;静电除尘器;旋风分离器和袋式除尘器组合等。在实际应用中,采用何种方法主要取决于工艺要求和环境保护要求。

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