始于19世紀(jì)初期，隨著噴霧干燥技術(shù)在工業(yè)上的廣泛應(yīng)用，人們對(duì)它的基本原理和特點(diǎn)也進(jìn)行了深入研究。
一、噴霧干燥技術(shù)的原理
噴霧干燥基本原理是物料經(jīng)過過濾器由泵輸送到噴霧干燥器頂端的霧化器，利用霧化器將液態(tài)物料分散成霧滴，由于霧滴半徑較小，比表面積和表面自由能大，且高度分散，霧滴表面濕分的蒸汽壓比相同條件下平面液態(tài)濕分的蒸汽壓要大，所以水分揮發(fā)極快，產(chǎn)品迅速得到干燥。戴命和等根據(jù)質(zhì)量守恒、能量守恒和牛頓第二定律推導(dǎo)了噴霧干燥過程一維雙向靜態(tài)數(shù)學(xué)模型，從理論上研究了噴霧干燥的熱干燥機(jī)理，對(duì)提高噴霧干燥的技術(shù)水平具有重要意義。
二、噴霧干燥技術(shù)的特點(diǎn)
1.干燥迅速，確保產(chǎn)品質(zhì)量。食品中多含蛋白質(zhì)和糖分，而蛋白質(zhì)一般在60～80℃保持?jǐn)?shù)分鐘會(huì)產(chǎn)生變性，在高溫下放置也會(huì)產(chǎn)生美拉德反應(yīng)。利用噴霧干燥，僅需3～10s就能夠干燥產(chǎn)品，這樣可有效抑制干燥過程中食品的熱變性和芳香成分的損失，確保了產(chǎn)品的質(zhì)量。
2.干燥產(chǎn)品具有良好的分散性、流動(dòng)性和溶解性。對(duì)于干燥產(chǎn)品而言，分散性、流動(dòng)性和溶解性是產(chǎn)品質(zhì)量的重要指標(biāo)。在噴霧干燥過程中，產(chǎn)品的干燥是在熱空氣中進(jìn)行的，所以產(chǎn)品基本上能保持與液滴相近似的球狀，從而具有良好的分散性、流動(dòng)性和溶解性。
3.生產(chǎn)過程簡(jiǎn)化、操作控制方便，適宜于連續(xù)化大規(guī)模生產(chǎn)。通過噴霧干燥獲得的產(chǎn)品大部分都不需要再進(jìn)行粉碎和篩選，從而減少了生產(chǎn)工序，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝流程。產(chǎn)品的粒徑、松密度、水分，在一定的范圍內(nèi)，可以改變操作條件進(jìn)行調(diào)整，控制管理都很方便，而且能適應(yīng)工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)的要求。
4．防止發(fā)生公害，改善生產(chǎn)環(huán)境。由于噴霧干燥是在密閉的容器中進(jìn)行，能避免干燥過程中造成的粉塵飛揚(yáng)，避免了環(huán)境污染。
三、噴霧干燥存在的問題
噴霧干燥技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是顯著的，但是其不足之處也是不容忽視的。其缺點(diǎn)主要表現(xiàn)在動(dòng)力消耗大，體積傳熱系數(shù)和熱效率均較低，設(shè)備體積大，易發(fā)生粘壁現(xiàn)象，一次性投資較大等。尤其是粘壁問題，在噴霧干燥過程中如果發(fā)生粘壁物料由于長(zhǎng)時(shí)間停留在熱的內(nèi)壁上，有可能被燒焦或變質(zhì)，影響產(chǎn)品質(zhì)量。周學(xué)永等對(duì)噴霧干燥粘壁的類型和原因進(jìn)行了分析，提出了噴霧干燥粘壁的3種類型:半濕物料粘壁、低熔點(diǎn)物料的熱熔性粘壁和干粉表面粘附，并提出了解決各種類型粘壁的方案。
小型噴霧干燥機(jī)不開風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)的性能直接影響到干燥效果。小型噴霧干燥機(jī)風(fēng)機(jī)參數(shù)的選擇指風(fēng)設(shè)與靜壓的選擇。
在設(shè)計(jì)小型噴霧干燥機(jī)時(shí)，如何選擇風(fēng)機(jī)的靜壓呢？
應(yīng)分析干燥機(jī)的靜壓損失，如谷物的風(fēng)阻，加熱器及風(fēng)道等的靜壓損失。也就是說風(fēng)機(jī)的游壓值為谷物的風(fēng)阻，加熱器及風(fēng)道等的靜壓損失的總和，其小主要是谷物的風(fēng)阻。
下面重點(diǎn)分析谷物的風(fēng)阻。
影響谷物風(fēng)阻的因素有谷物含水串，風(fēng)量比，堆積高度，含雜率等。
谷物的含水牢與風(fēng)阻的關(guān)系：在相同堆積高度和風(fēng)量比的條件下，含水串越低，風(fēng)阻就越大。因?yàn)楣任锖瘦^低肘，谷粒之間空隙應(yīng)減少，空氣通過谷層時(shí)阻力增大。
風(fēng)量比與風(fēng)阻的關(guān)系：在相同的含水率和堆積高度條體下，風(fēng)且比越大，風(fēng)阻就越大。
堆積高度與風(fēng)阻關(guān)系：在相同的含水率和風(fēng)量比的條沖下，堆積角度越南，風(fēng)阻越大。
谷物合雜卒對(duì)風(fēng)阻的影響：含雜率越高，風(fēng)阻越大。所以谷物在干燥前進(jìn)行清選是十分必要的。
如果確定了風(fēng)量比利堆積渴度查出風(fēng)阻；再加上加熱器和風(fēng)道等的靜壓損失，就可確定風(fēng)機(jī)的靜壓值。
適用于高校、研究所和食品醫(yī)藥化工企業(yè)實(shí)驗(yàn)室生產(chǎn)微量顆粒粉末,對(duì)所有溶液如乳濁液、懸浮液具有廣泛適用性, 適用于對(duì)熱敏感性物的干燥如生物制品、生物農(nóng)藥、酶制劑等。
因?yàn)樗鶉姵龅奈锪现皇窃趪姵伸F狀時(shí)才受到高溫且是瞬間受熱,故這些活性材料在干燥后仍維持其活性成份不變。
具體用于下列領(lǐng)域:飲料香料和色素牛奶和蛋制品植物和蔬菜提取液制藥合成熱敏物質(zhì)塑料聚合物和樹脂芳香劑血制品制陶和超導(dǎo)體生化制品染料肥皂和洗滌劑食品黏合劑氧化物骨粉和牙粉等等。
噴霧干燥設(shè)備工作原理是空氣通過過濾器和加熱器，進(jìn)入干燥塔頂部的空氣分配器，然后呈螺旋狀均勻地進(jìn)入干燥室。
料液由料液槽經(jīng)過濾器由泵送至干燥塔頂?shù)碾x心霧化器，使料液噴成極小的霧狀液滴，料液與熱空氣并流接觸，水份迅速蒸發(fā)，在極短的時(shí)間內(nèi)干燥為成品。成品由干燥塔底部和旋風(fēng)分離器排出，廢氣由風(fēng)機(jī)排出。
噴霧干燥機(jī)技術(shù)參數(shù)
1.進(jìn)風(fēng)溫度控制：30～300℃
2.出風(fēng)溫度控制：30～140℃
3.最da蒸發(fā)水量：2000mL/H
4.最da進(jìn)料量：2200mL/H
5.最xiao進(jìn)料量：30mL/H（視物料固形物含量）
6.進(jìn)料方式：蠕動(dòng)泵調(diào)節(jié)
7.電加熱器功率：4KWAC220V單相接地
8.風(fēng)機(jī)：功率0.4KW、最da空氣流量5.5m3/min、最da風(fēng)壓686Pa
9.空氣壓縮機(jī)：0.6KW最da產(chǎn)氣量4.2m3/h
10.壓縮空氣工作壓力：2～5Bar
11.設(shè)備外形尺寸：800x600x1380(mm)LxWxH
12.噴嘴口徑：0.75mm
13.設(shè)備重量：110KG
噴霧干燥機(jī)的使用
1.開機(jī)，屏幕顯示如下，請(qǐng)選擇中文版，點(diǎn)擊進(jìn)入系統(tǒng)
2.選擇“鄆曹噴霧干燥機(jī)操作界面”
蠕動(dòng)泵:點(diǎn)擊蠕動(dòng)泵控制綠色按鈕”I”，蠕動(dòng)泵啟動(dòng)；再點(diǎn)擊紅色按鈕”0”，則蠕動(dòng)泵關(guān)閉；自動(dòng)控制蠕動(dòng)泵的運(yùn)行，點(diǎn)擊至”I”，蠕動(dòng)泵自動(dòng)啟動(dòng)，可根據(jù)出風(fēng)溫度的設(shè)定值，調(diào)節(jié)蠕動(dòng)泵的轉(zhuǎn)速，從而調(diào)整蠕動(dòng)泵的進(jìn)料量，使噴霧效果達(dá)到最jia。
風(fēng)機(jī):控制風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)和停止，點(diǎn)擊風(fēng)機(jī)控制綠色按鈕”I”，風(fēng)機(jī)啟動(dòng)；再點(diǎn)擊紅色按鈕”0”，則風(fēng)機(jī)關(guān)閉；
撞針：控制撞針的啟動(dòng)和停止，點(diǎn)擊撞針控制綠色按鈕”I”，撞針啟動(dòng)；再點(diǎn)擊紅色按鈕”0”，則撞針關(guān)閉；
撞針的運(yùn)行速度在界面三中通過改變撞針設(shè)定的設(shè)定值來改變運(yùn)行速度，出廠前已設(shè)定好，一般情況下不需要更改。
空氣壓縮機(jī)：控制空壓機(jī)的啟動(dòng)和停止，點(diǎn)擊空壓機(jī)控制綠色按鈕”I”，空壓機(jī)啟動(dòng)；再點(diǎn)擊紅色按鈕”0”，則空壓機(jī)關(guān)閉；
加熱器：控制電加熱器的啟動(dòng)和停止，點(diǎn)擊加熱器控制綠色按鈕”I”，加熱器啟動(dòng)；再點(diǎn)擊紅色按鈕”0”，則加熱器關(guān)閉；
注：在風(fēng)機(jī)沒啟動(dòng)之前加熱器是不會(huì)啟動(dòng)的，關(guān)閉加熱器后進(jìn)風(fēng)溫度小于30度時(shí)風(fēng)機(jī)自動(dòng)斷開。
3.選擇參數(shù)設(shè)定：
風(fēng)機(jī)設(shè)定設(shè)定分機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率，按動(dòng)數(shù)值框，彈出數(shù)字鍵盤，按CLR鍵將數(shù)字清零，然后輸入所需的值，按確定鍵修改完畢。
蠕動(dòng)泵手動(dòng)手動(dòng)控制蠕動(dòng)泵的運(yùn)行，點(diǎn)擊蠕動(dòng)泵自動(dòng)按鈕綠色區(qū)（上面）（顯示ON），蠕動(dòng)泵自動(dòng)啟動(dòng)，顯示下面，蠕動(dòng)泵停止（顯示OFF）
撞針設(shè)定通過撞針的運(yùn)行頻率，數(shù)值代表幾秒鐘啟動(dòng)一次，按動(dòng)數(shù)值框，彈出數(shù)字鍵盤，按CLR鍵將數(shù)字清零，然后輸入所需的值，按確定鍵修改完畢。
蠕動(dòng)泵設(shè)定設(shè)定蠕動(dòng)泵的進(jìn)料量(ml/h),按動(dòng)數(shù)值框，彈出數(shù)字鍵盤，按CLR鍵將數(shù)字清零，然后輸入所需的值，按確定鍵修改完畢。
4.溫度設(shè)置。返回”鄆曹噴霧干燥機(jī)操作界面”，進(jìn)入溫度設(shè)定界面：
進(jìn)風(fēng)溫度自調(diào)調(diào)諧調(diào)整進(jìn)風(fēng)溫度的穩(wěn)定性，當(dāng)且僅當(dāng)干燥時(shí)發(fā)現(xiàn)進(jìn)風(fēng)溫度顯示值與進(jìn)風(fēng)溫度設(shè)定值之間有較大的波動(dòng)時(shí)，需進(jìn)行進(jìn)風(fēng)溫度自動(dòng)調(diào)諧，以確保進(jìn)風(fēng)溫度設(shè)定值與進(jìn)風(fēng)溫度顯示值保持一致。
可觀察溫度曲線窗口有條綠色的曲線，曲線趨于一條直線則溫度準(zhǔn)確。當(dāng)溫度還是不準(zhǔn)確時(shí)，點(diǎn)擊自動(dòng)調(diào)諧按鈕，進(jìn)風(fēng)溫度自動(dòng)啟動(dòng)。自調(diào)完成后會(huì)自動(dòng)結(jié)束。
進(jìn)風(fēng)溫度設(shè)定值設(shè)定進(jìn)風(fēng)溫度，按動(dòng)數(shù)值框，彈出數(shù)字鍵盤，按CLR鍵將數(shù)字清零，然后輸入所需的值，按確定鍵修改完畢。
進(jìn)風(fēng)溫度顯示值顯示進(jìn)風(fēng)溫度的實(shí)際值。
出風(fēng)溫度顯示值：根據(jù)進(jìn)風(fēng)溫度設(shè)置顯示出風(fēng)溫度的實(shí)際值。
出風(fēng)溫度顯示值：當(dāng)在出風(fēng)溫度自調(diào)進(jìn)行時(shí)，溫度曲線出口會(huì)有一條紅色曲線，待曲線趨于一條直線時(shí)，出風(fēng)溫度自調(diào)結(jié)束。
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