淺談噴霧干燥的基本過程─【范群干燥】

淺談噴霧干燥的基本過程

噴霧干燥是液體工藝成形和干燥工業中應用的工藝。適用于溶液、乳液、懸浮液、糊狀液體的干燥。

***階段-料液霧化

料液霧化的目的是將料液分散為細微的霧滴，霧滴的平均直徑一般為20-60um，因此，具有很大的表面積，當其與熱風接觸時，霧滴中的水分迅速蒸發而干燥成粉末或顆粒狀的產品。霧滴的大小和均勻程度對于產品質量和技術經濟指標影響很大，特別是熱敏性物料的干燥尤為重要。如果噴出的霧滴大小很不均勻，就會出現大顆粒還未達到干燥要求，小顆粒卻已干燥過度而變質。因此，料液霧化器是噴霧干燥機的關鍵部件。

第二階段——霧滴與熱風的接觸及干燥

霧滴與熱風的接觸、混合及流動是在噴霧干燥機內同時進行的傳熱、傳質過程（即干燥過程）。霧滴和熱風的接觸方式、混合與流動狀態取決于熱風分布器的結構形式、霧化器的安裝位置及廢氣排出方式等。在噴霧干燥室內，霧滴與熱風接觸的方式有并流式、逆流式和混合流式三種。

霧滴和熱風的接觸方式不同，對噴霧干燥室內的溫度分布、霧滴（或顆粒）的運動軌跡、物料在干燥室中的停留時間以及產品質量都有很大影響。對于逆流式，較熱的熱風與濕含量較大的霧滴接觸，因而濕分迅速蒸發，霧滴表面溫度接近入口熱空氣的濕球溫度；同時，熱風溫度也顯著降低；因此，從霧滴到干燥成品的整個歷程中，物料的溫度不高，這時對于熱敏性物料的干燥特別有利。由于濕分的迅速蒸發，霧滴膨脹甚至破裂；因此，并流式所得的干燥產品常為非球形的多孔顆粒，具有較低的松密度。對于逆流式，噴霧干燥機頂部噴出的霧滴與噴霧干燥機頂部上來的較濕熱風相接觸；因此，濕分蒸發速率較并流式慢。干燥機底部較熱的濕度較低的熱風與較干的顆粒相接觸；所以，對于能經受高溫、要求濕含量較低和松密度較高的非熱敏性物料，采用逆流式較合適。此外，在逆流過程中，全過程的平均溫度差和分壓差較大，物料停留時間較長，有利于過程的傳熱傳質，熱能的利用率也較高。對于混合流式的操作，實際上是并流式和逆流式二者的結合，其特性也介于二者之間。對于能耐高溫的物料，采用這種方式較為合適。

在噴霧干燥機內，物料的干燥與常規干燥設備中所經歷的歷程完全相同，也經歷著恒速干燥、降速干燥兩個階段。霧滴與熱風接觸時，熱量由熱風經過霧滴表面的飽和蒸汽膜傳遞給霧滴，使霧滴中濕分蒸發，只要霧滴內部的濕分擴散到表面的量足以補充表面的濕分損失，蒸發就以恒速進行；這時，霧滴表面溫度相當于熱風的濕球溫度，這就是恒速干燥階段。當霧滴內部濕分向表面擴散不足以保持表面的潤濕狀態時，霧滴表面逐漸形成干殼，干殼隨著時間的增加而增厚，濕分從液滴內部通過干殼向外擴散的速度也隨之降低，亦即蒸發速率逐漸降低，這時物料表面溫度高于熱風的濕球溫度，這就是降速干燥階段。

第三階段——干燥產品與廢氣分離

噴霧干燥產品與廢氣的分離（通常稱為氣-固分離）兩種方式。一種是干燥的粉末或顆粒產品落到干燥室的主體壁上并滑行到錐底，通過星型卸料閥之類的排料設備排出，少量細粉隨廢氣進入氣固分離設備收集下來。另一種是全部干燥成品隨氣流一起進入氣固分離設備分離收集下來。排放的廢氣必須符合環境保護的排放標準，以防環境污染。噴霧干燥系統常用的氣固分離有以下幾種方式：旋風分離器；袋濾器；靜電除塵器；旋風分離器與袋濾器組合旋風分離器與濕式除塵器組合等。在實踐中，究竟采用何種方式，主要取決于工藝要求及環保要求等。

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