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喷雾干燥机原理与特征
2018/9/6 17:59:54

喷雾干燥机就是利用热能使物料中的水分汽化,并将所形成的蒸汽排至外部环境中的过程。湿物料的干燥受到外部环境条件和物料本身结构的影响。

在干燥过程中,一方面是表面汽化过程,热量从周围环境传递至物料表面,使表面湿分蒸发:另一方面,物料的内部也同时发生着热量传递和水分向外部的扩散和迁移,这种表面汽化和内部扩散的过程是同时进行的。干燥的目的不仅要使表面水分汽化,还必须使内部水分不断地向外扩散。当物料由内部扩散到表面的水分大于从表面蒸发的水分时,物料表面仍保持湿润,产生强烈的水分散发,且传给物料的热量几乎全部消耗于水分的蒸发,物料表面温度近似等于干燥介质的提球温度,此时干燥速率恒定,处于恒速干燥阶段。在恒速干燥阶段,干燥速率的快慢取决于物料表面水分的蒸发速率,受外部条件的控制。

随着干燥过程的进行,物料含水率逐渐下降,当达到某一 临界水分点C时,物料表面的蒸代分压下降,内部的水分扩散速率小于表面汽化速率,由于水分不能及时向外扩散,造成物料表面首先干燥,蒸发表面向内部转移,热能一部分用于干燥所必需的传热和传质,另部分则使物料升温,干燥速率开始下降,进人降速干燥阶段。降速干燥阶段的干燥速率主要受物料内部水分扩散速率的影响。
显然,临界水分点Co是一个关键点,它是等速与降速干燥阶段的分界点。到临界点后,物料内部水分向表面的迁移速率已赶不上物料表面水分的汽化速率。由于物料结构、形状及大小等因索的不同,物料具有不同的水分迁移速率,而干燥介质的操作条件又将使物料有不同的表面汽化速率。因此,临界湿含量与物料的特性和干燥介质等条件有关。如若恒速干燥阶段的干燥速率太快,或料层较厚,则易使水分由内部迁移至表面的速率在物料湿含量较高时就小于表面水分的汽化速率,这样物料的临界含水量就必然较高。
因此,从干燥技术的角度出发,十分重要的一点是尽可能地降低物料的临界湿含量,使干燥过程最大限度地处于恒速干燥阶段以缩短所需的干燥时间,避免物料温度过高,使物料发生变质或造成过大的能耗,从而得到在较低温度下干燥的高质量产品。
小型喷雾干燥机可以拓宽恒速干燥阶段的水分范围。在气流干燥管内气固悬浮物中,由于高速气流的作用,黏结的物料被打散,相当于L在减小,而物料的每个颗粒其全部表面都将参与水分蒸发,使得临界湿含量下降,使之更加接近于物料的平衡水分,在最大限度内保持颗粒表面的均匀排湿,使干燥过程尽量处于恒速干燥阶段。气流干燥器以高温、高速气流作为干燥介质来强化干燥过程,气固相间接触时间极短,所以一般仅能适用于物料进行表面蒸发的恒速干燥阶段,物料中所含水分应以润湿水、孔隙水或较粗管径的毛细管水为主。在这种水分与物料结合状态下的湿物料均可在气流干燥器中干燥,最终获得水分为0.3%~ 1%的干物料。对于吸附性或细胞质物料,则很难将其干燥到含水量在2%~3%以下,而那些水分在物料内部的迁移以扩散为主的湿物料则不适合于气流干燥。

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