噴霧干燥過(guò)程可分為三個(gè)基本過(guò)程階段:料液霧化為霧滴;霧滴與熱風(fēng)的接觸、混合及流動(dòng),即霧滴的干燥;干燥產(chǎn)品與廢氣的分離。
噴霧干燥的第一基本階段——料液的霧化
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20-60μm,因此,具有很大的表面積,當其與熱風(fēng)接觸時(shí),霧滴中的水分迅速蒸發(fā)而干燥成粉末或顆粒狀產(chǎn)品。霧滴的大小和均勻程度對于產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)經(jīng)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(huì )出現大顆粒還未達到干燥要求,小顆粒卻已經(jīng)干燥過(guò)度而變質(zhì)。因此,料液霧化器是噴霧干燥器的關(guān)鍵部件。
噴霧干燥的第二基本階段——霧滴與熱風(fēng)的接觸及干燥
霧滴與熱風(fēng)的接觸、混合及流動(dòng)是在噴霧干燥器內同時(shí)進(jìn)行的傳熱、傳質(zhì)過(guò)程(即干燥過(guò)程)。霧滴和熱風(fēng)的接觸方式、混合與流動(dòng)狀態(tài)取決于熱風(fēng)分布器的結構形式、霧化器的安裝位置及廢氣排出方式等。在噴霧干燥機室內,霧滴與熱風(fēng)接觸的方式有并流式、逆流式和混合流式三種。
霧滴和熱風(fēng)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(dòng)軌跡、物料在干燥室中的停留時(shí)間以及產(chǎn)品質(zhì)量都有很大的影響。對于并流式,^熱的熱風(fēng)與濕含量^大的霧滴接觸,因而濕分迅速蒸發(fā),霧滴表面溫度接近入口熱空氣的濕球溫度;同時(shí),熱風(fēng)溫度也顯著(zhù)降低;因此,從霧滴到干燥成品的整個(gè)歷程中,物料的溫度不高,這對于熱敏性物料的干燥特別有利。由于濕分的迅速蒸發(fā),霧滴膨脹甚至破裂;因此,并流式所得的干燥產(chǎn)品常為非球形的多空顆粒,具有較低的松密度。對于逆流式,噴霧干燥器頂部噴出的霧滴與噴霧干燥底部上來(lái)的較濕熱風(fēng)相接觸;因此,濕分蒸發(fā)速率較并流式為慢。干燥器底部^熱的濕度^低的熱風(fēng)與^干的顆粒相接觸;所以,對于能經(jīng)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^合適。此外,在逆流操作過(guò)程中,全過(guò)程的平均溫度差和分壓差較大,物流停留時(shí)間較長(cháng),有利于過(guò)程的傳熱傳質(zhì),熱能的利用率也較高。對于混合流式的操作,實(shí)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,采用這種操作方式^為合適。
在噴霧干燥機室內,物料的干燥與常規干燥設備中所經(jīng)歷的歷程完全相同,也經(jīng)歷著(zhù)恒速干燥和降速干燥兩個(gè)階段。霧滴與熱風(fēng)接觸時(shí),熱量由熱風(fēng)經(jīng)過(guò)霧滴表面的飽和蒸汽膜傳遞給霧滴,使霧滴中濕分蒸發(fā),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(fā)就以恒速進(jìn)行;這時(shí),霧滴表面溫度相當于熱風(fēng)的濕球溫度,這就是恒速干燥階段。當霧滴內部濕分向表面的擴散不足以保持表面的潤濕狀態(tài)時(shí)。霧滴表面逐漸形成干殼,干殼隨著(zhù)時(shí)間的增加而增厚,濕分從液滴內部通過(guò)干殼向外擴散的速度也隨之降低,亦即蒸發(fā)速率逐漸降低,這時(shí)物料表面溫度高于熱風(fēng)的濕球溫度,這就是降速干燥階段。
噴霧干燥的第三個(gè)基本階段——干燥產(chǎn)品與廢氣的分離
噴霧干燥產(chǎn)品與廢氣的分離(通常稱(chēng)為氣—固分離)有兩種方式。一種是干燥的粉末或顆粒產(chǎn)品落到干燥室的錐體壁上并滑行到錐底,通過(guò)星形卸料閥之類(lèi)的排料設備排出,少量細粉隨廢氣進(jìn)入氣固分離設備收集下來(lái)。另一種是全部干燥成品隨氣流一起進(jìn)入氣固分離設備收集下來(lái)。排放的廢氣必須符合環(huán)境保護的排放標準,以防環(huán)境污染。豪邁干燥為你推薦噴霧干燥系統常用的氣-固分離有以下幾種方式:只用旋風(fēng)分離器;只用袋濾器;只用靜電除塵器;旋風(fēng)分離器與黛綠氣得組合;旋風(fēng)分離器與濕式除塵器的組合等。在具體實(shí)踐中,究竟采用何種方式,主要取決于工藝要求及環(huán)保要求等。
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