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详细介绍什么是喷雾干燥设备?

发布时间:2009/9/14 10:59:55

  喷雾干燥设备是使液态物料经过喷嘴雾化成微细的雾状液滴,在干燥塔内与热介质接触,被干燥成为粉料的热力过程。进料可以是溶液、悬浮液或糊状物,雾化可以通过旋转式雾化器、压力式雾化喷嘴和气流式雾化喷嘴实现,操作条件和干燥设备的设计可根据产品所需的干燥特性和粉粒的规格选择。
  喷雾干燥设备是干燥领域发展最快、应用范围最广的一种形式,适用于溶液、乳浊液和可泵送的的悬浮液等液体原料生成粉状、颗粒状或块状固体产品。被干燥物料热敏性、粘度、流动性等不同的干燥特性,和产品的颗粒大小、粒度分布、残留水份含量、堆积密度、颗粒形状等不同的质量要求,决定了采用不同的雾化器、气流运动方式和干燥室的结构形式。
  干燥设备工作原理
  工作原理是空气通过过滤器和加热器,进入干燥塔顶部的空气分配器,然后呈螺旋状均匀地进入干燥室。料液由料液槽经过滤器由泵送至干燥塔顶的离心雾化器,使料液喷成极小的雾状液滴,料液与热空气并流接触,水份迅速蒸发,在极短的时间内干燥为成品。成品由干燥塔底部和旋风分离器排出,废气由风机排出。
  干燥设备特点
  干燥速度快。料液经离心喷雾后,表面积大大增加,在高温气流中,瞬间就可蒸发95%-98%的水份,完成干燥时间仅需数秒钟。
  采用并流型喷雾干燥形式能使液滴与热风同方向流动,虽然热风的温度较高,但由于热风进入干燥室内立即与喷雾液滴接触,室内温度急降,而物料的湿球温度基本不变,因此也适宜于热敏性物料干燥。
  使用范围广。根据物料的特性,可以用于热风干燥、离心造粒和冷风造粒,大多特性差异很大的产品都能用此机生产。
  由于干燥过程是在瞬间完成的,产成品的颗粒基本上能保持液滴近似的球状,产品具有良好的分散性,流动性和溶解性。
  生产过程简化,操作控制方便。喷雾干燥通常用于固含量60%以下的溶液,干燥后,不需要再进行粉碎和筛选,减少了生产工序,简化了生产工艺。对于产品的粒径、松密度、水份,在一定范围内,可改变操作条件进行调整,控制、管理都很方便。
  为使物料不受污染和延长设备寿命,凡与物料接触部分,均采用不锈钢材料制作。
  如下几点很重要
  1. 物料特性,这个不是很好定量描述
  2. 喷雾能力,一般可以用塔径描述,越大能力越高
  3. 喷前溶液浓度,此项数据影响到很多东西。首先是喷雾效率不说,然后是输送的难易程度,以及喷干时设备的工作状态
  4. 高温的交换干燥气体。要高温,高压,要过滤干净,很多很多,总之简单说就是靠它来热交换了
  还有其他很多很多的东西,包括塔底温度,进口温度,出口温度,压力,等等等等。
  在计算工作能力及衡算时,是以Xkg/h的干燥的水量来衡量的
  只是在一般评判规模时,我们可以说我们的塔是几米的之类的以表达其大概能力,但这不作为定量的依据。
  雾化器也很重要,雾化压力或喷头的转速,热空气的流速等等
  喷雾干燥设备是19 世纪末L aMon t 和Percy 等发明的, 是现代干燥新技术之一。在20 世纪初这种设备主要用于脱脂奶粉的制造, 并在食品工业中开始工业应用[ 1 ]。随着喷雾干燥技术的不断开发和完善, 目前这项技术在国内外已得到了广泛应用, 例如用于食品工业中奶粉、乳清粉、奶油粉、蛋粉、果汁粉、速溶咖啡等的生产中, 在其它工业如药物、生物制品、洗涤剂、陶瓷、环保等工业中也很常用。
  喷雾干燥设备主要有: 压力喷雾设备(如水平箱式压力喷雾干燥机、立式并流型圆锥塔喷雾干燥机、MD型喷雾干燥机、K- 7 型单喷嘴二级喷雾干燥机) 和离心喷雾设备(如安海德罗式离心喷雾干燥机、尼罗式离心喷雾干燥机)。
  1. 3 干燥塔、分离室和冷却室的一体化
  为了满足市场需要, 提高产品溶解性、冲调性和包装性能。有的喷雾干燥设备增加了造粒的设备, 但它会增加制品的热变性和芳香物质的损失, 而MD 型喷雾干燥机有效地解决了干燥塔、分离室和冷却室的一体化问题。
  在喷雾干燥的降速干燥阶段, 随着水分的降低, 粉末的温度上升。以乳品为例, 干燥塔下部的干燥空气温度为90~ 100℃时, 粉末的温度为60℃左右, 为防止热变性, 希望干燥终了时迅速冷却。对此MD 型喷雾干燥机在干燥塔的下部安装了流动冷却室, 这个系统有旋风分离的微粉末, 用空气输送到分离室下部的流动冷却室, 和在分离室被重力分离出的粉末一起冷却到30℃左右, 然后排出(见图2) , 其结果对热变性有很好的控制作用[ 1 ]。
  1. 4 二次热风的利用
  热风吹进干燥塔时, 吹入处的温度很高, 这个部位若附着有微量的产品, 会全部褐变, 它不断地下落, 会造成产品品质下降。对此MD 型喷雾干燥机在热风吹进干燥塔的口部设置了两个同心圆筒, 从这两个圆筒的中间可以回流低温的二次热风(70~ 100℃) , 有效地解决了上述因附着而造成的品质下降问题。而且二次热风风量(G′) 和热风风量(G) 的比G′?G = 0. 05, 或更大些(可增加到0. 3~ 0. 4) , 有利于提高产品溶解度。
  1. 5 空气进出口多, 流速流量难以调节
  喷雾干燥设备有多处空气进出口, 这种结构造成对流速流量的调节困难, 给操作带来许多困难。例如: 在喷雾过程中发现产品的水分偏高, 一般可减小流速, 提高排风温度以达到控制水分的目的。但是由于它有多个空气进出口, 要很快把流量调到最佳的范围比较困难。流量减小过度时, 又容易造成细粉、焦粉等次品。
  2 MD 型喷雾干燥机在生产中出现的问题分析
  图3 所示是MDRP - 5 型离心、二流体二用干燥机。它是一种新型高效干燥设备, 可使溶液、乳浊液、悬浮液、糊状液等物料, 经喷雾干燥成为干燥粉末状、细中颗粒的制品。其工作原理如下: 空气通过过滤器和加热装置后, 进入干燥室顶部的热风分配器, 通过热风分配器的热空气均匀地进入干燥室, 并成螺旋状流动, 同时将料液送到安装在干燥室顶部的离心喷雾头, 料液被雾化成极小的雾状液滴, 使料液和热空气接触的表面积大大增加, 水分迅速蒸发, 在极短的时间内形成干燥成品。
  MDRP- 5 型喷雾干燥机的干燥速度快、效率高、工序少、节省人力, 特别对于热敏性物料, 可以保持其色、香、味, 产品质量优良, 但在操作不熟练、调节控制缺乏经验时, 容易产生一些问题。现将生产中可能出现的问题和引起的原因及补救措施总结如下, 供操作时参考。
  2. 1 粘壁现象严重
  主要表现是干燥室内到处都有粘着的湿粉。其原因是: (1) 进料量太大, 不能充分蒸发; (2) 喷雾开始前干燥室加热不足; (3) 开始喷雾时, 下料流量调节过大;(4) 加入的料液不稳定。
  针对上述产生问题的不同原因, 可依次采取以下措施: 适当减少进料量; 适当提高热风的进口和出口温度; 在开始喷雾时, 流量要小, 逐步加大, 调节到适当时为止; 检查管道是否堵塞, 调整物料固形物含量, 保证料液的流动性。
  2. 2 产品水分含量太高
  排风温度是影响成品水分含量的主要因素, 所以造成产品水分含量太高的原因一般是排风温度太低。而排风温度可由进料量来调节。因此相应的措施是适当减小进料量, 以提高排风温度。
  2. 3 产品纯度低, 杂质过多
  造成这种情况的可能原因有以下几个方面: (1) 空气过滤效果不佳; (2) 积粉混入成品; (3) 原料纯度不高; (4) 设备清洗不彻底。可采用的补救措施有: 检查空气过滤器中过滤材质敷设是否均匀, 过滤器使用时间是否太长, 若是应立即更换; 检查热风入口处焦粉情况, 克服涡流; 喷物前应将料液过滤; 重新清洗设备。
  2. 4 产品粉粒太细
  产品颗粒太细会影响其溶解性、冲调性能。原因是含固量太低或进料量太小。补救措施是提高料液的含固量, 加大进料量, 提高进风温度。
  2. 5 跑粉现象严重, 产品得率低
  跑粉损失过多, 大大影响成品的得率, 一般的原因是旋风分离器的分离效果差。若出现这种情况, 应检查旋风分离器是否由于敲击、碰撞而变形; 提高旋风分离器进出口的气密性, 检查其内壁及出料口是否有积料堵塞现象。当然分离效率还与粉末的比重及粒度的大小有关, 某些物料可根据需要增加第二级除尘。
  2. 6 离心喷头转速太低
  主要是离心喷头部件出了故障, 所以要停止使用喷头, 检查喷头内部件。
  2. 7 蒸发量太低
  原因可能是: (1) 整个系统的空气量减少; (2) 热风的进口温度偏低; (3) 设备有漏风现象, 有冷风进入干燥室。补救措施为: (1) 检查离心机的转速是否正常;(2) 检查离心机调节阀位置是否正确; (3) 检查空气过滤器及空气加热器管道是否堵塞; (4) 检查电网电压是否正常; (5) 检查电加热器是否正常工作; (6) 检查设备各组件连接是否密封。
  2. 8 离心喷头运转时有杂声或振动
  主要由于喷头的清洗和保养不当引起的喷盘内附有残留物质或主轴产生弯曲和变形, 也可能是离心盘动平衡不好。解决办法; 检查喷雾盘内是否有残存物质, 若有应及时清洗; 发现主轴有异常, 要进行更换; 对离心盘的动平衡重新调整或更换。


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、片状物料,最普通的方式就是在颗粒表面施加热空气或气体流。通过的气流对物料进行传热,使水分蒸发。蒸发后的水蒸汽直接进入空气中被带走,对干燥系统中常用的干燥介质有空气、惰性气体、直接燃烧体或过热蒸汽。
  该方法使热空气与物料直接接触,边加热边除去水分。关键是要提高物料与热空气的接触面积,防止热空气偏流。恒速干燥期间的物料温度几乎与热空气的湿球温度相同,所以使用高温热空气也可以干燥热敏性物料。

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