喷雾干燥实验讲义.doc

第三部分喷雾干燥实验一、实验目的（1）掌握喷雾干燥的原理、流程和设备2）熟悉喷雾干燥的特点及应用范围3）了解喷雾干燥的关键部件——雾化器的基本形式及选择原则4）掌握根据物料的特性选择合适的喷雾干燥工艺条件，获得合格的产品二、实验任务（1）测定进风温度与产品含水量的关系2）测定进料量与产品含水量的关系3）测定进风量与产品含水量的关系4）测定雾化空气流量与产品含水量的关系三、实验原理喷雾干燥是将物料（溶液、浆液、乳浊液或悬浮液）通过雾化装置喷雾成细小的液滴，与干燥介质（热风）接触进行热量、质量交换，使雾状液滴中的溶剂（水）迅速汽化并被干燥介质带走，从而获得粉状或颗粒状成品的干燥过程喷雾干燥不需要将物料预先进行机械分离，而直接将物料液雾化成几十微米的小液滴，直径为10〜60pm,通常1kg料液雾化后表面积可达100~600m2，这样热交换非常迅速，水分汽化极快，干燥时间很短，仅为5〜30s，得到粒径为30〜50pm质量较好的产品喷雾干燥器一般根据其雾化机理分为气流式喷雾干燥、压力式喷雾干燥和离心式喷雾干燥三种喷雾干燥的形式主要有：（a）并流式、（b）逆流式、（c）组合式和（d）旋转式四种，流程图如图1所示。

图1(a)()b(c)喷雾干燥形式(d)122(a) 并流式：被喷雾的物料和热空气按同一方向通过干燥室，在干燥室里，经过喷嘴雾化后的物料和热空气进行接触，最后干燥成产品b) 逆流式：被喷雾的物料和热空气以相反方向通过干燥室，热空气向上流动而产品向下通过热空气进入产品收集罐湿气被蒸发掉，产品变得很热，这种方法适合于热稳定性的产品c) 组合式：把并流式和逆流式两种方法的优点组合起来，物料向上喷射，仅仅在热带区停留在很短的时间来蒸发水分，在重力的作用下，产品很快进入冷却区d) 旋转式：物料流经高速旋转的雾化器时，被雾化成很细的颗粒，和热空气同一方向流动，产品的干燥方式和并流式比较相似四、喷雾干燥的特点及应用喷雾干燥技术及设备之所以在众多的干燥器中占有重要的位置，是因为它有着其他干燥器无法比拟的优点:(1) 瞬间干燥料液经雾化器雾化后，其比表面积瞬间增大若干倍，与热空气的接触面积增大，雾滴内部水分向外迁移的路径大大缩短，提高了传热传质速率，干燥时间5~35秒左右，已蒸发掉95~90%的水分(2) 物料本身不承受高温虽然喷雾干燥的热风温度比较高，但在接触雾滴时，大部分热量都用于水分的蒸发，所以尾气温度并不高，绝大多数操作尾气温度都在70一110°C之间，物料温度也不会超过周围热空气的湿球温度，对于一些热敏性物料也能保证其产品质量。

3) 产品质量好如果对产品有特殊需要，还可以在干燥的同时制成微粒产品，即所谓的喷雾造粒能够提高分散性、流动性和溶解性，还具有防尘作用，如果芯材和壁材选择得当，在干燥的同时能制成微胶囊，保证被干燥物料原有的风味和特色，还能提高储存性能4) 减少公害，保护环境对于一些可能产生公害物料的干燥，可以在封闭的系统中进行干燥，在干燥的同时可将有霉、有味、污染性物质焚烧掉，防止污染环境5) 生产控制方便喷雾干燥系统可以实现自动化操作，消除人为因素，使产品质量稳定喷雾干燥技术广泛用于奶制品、蛋类、饮料、香料、植物蛋白质、水果、蔬菜、碳水化合物的生产而且，在喷雾干燥技术基础上发展起来的喷雾干燥微胶囊化、食品的泡沫喷雾干燥、咖啡喷雾冷冻干燥技术使喷雾干燥技术又上了一个新的台阶五、实验装置喷雾干燥器系统由三部分组成，如图2所示1）由空气过滤器、加热器和风机所组成的干燥介质（空气）的加热和输送系统；（2）由雾化器和干燥室组成的喷雾干燥器‘（3）由旋风分离器和袋滤器等组成的气固分离系统119122610图2B—290型喷雾干燥器流程1—空气过滤器2—加热器3—喷雾干燥室4—旋风分离器5—离心风机6—入口温度传感器7—出口温度传感器8—产品收集器9—压缩空气调节器10—雾化器11—进料蠕动泵12—料液瓶压缩机提供的压缩空气经调节器9进入雾化器10。

料液由进料蠕动泵控制进入雾化器10，雾化器在压缩空气的作用下将料液雾化进入干燥室3.空气经滤后，在加热器2加热至预定的温度后，进入干燥器5，与雾滴并流向下运动时，发生干燥，将雾滴中的湿分去掉，湿分进入热空气中干燥后的产品被热空气流带入旋风分离器4进行气—固分离排出的气流再进入袋滤器，进一步分离气流中的细小颗粒124六、实验方法1.料液的配置用电子天平称取一定量干的粉状固体物m克，用量筒量取n毫升清水，将m克固体倒入n毫升清水中，配置成一定浓度的料液一般固含量在20~30%之间比较合适2. 实验数据的读取空气进口、出口温度、离心风机流量和蠕动泵的流量直接在控制面板上读取，雾化空气流量由转子流量计读取3. 产品含水量的测定将收集到的产品称重得W克后，放入恒温干燥箱，在95°C左右温度下干燥12小时后，等到绝干产品量Wc克，产品含水率为®=(W-Wc)/WxlOO%七、实验操作① 打开主机电源，主机自检，正常后显示实际的温度、风机的开度、进料的大小等② 启动风机，把风机的开度调为100%③ 根据物料的特性和含固量的多少，设定进口温度，启动加热器进行预热④ 当进口温度达到设定值时，调节风机的开度，打开压缩空气的阀门，通过转子流量计调节压缩空气的流量。

⑤ 当进出口温度都稳定后，设定喷嘴的清洗次数，一般设为3次；启动蠕动泵，观察物料雾化的状态、粘壁的程度和出口温度的变化情况各种物料的进、出口温度应根据其工艺特性决定，也与物料的浓度、粘度、相对密度等有关⑥ 根据物料的干燥情况，调整进口温度、进料量、风机的开度，注意观察系统的真空度，当真空度小于70mbar时，应停机，更换滤布⑦ 干燥完成后，先停止蠕动泵和加热，等进出口温度低于60C后，才能停风机，卸下收集器，取出物料⑧ 以上工作完成后，将雾化器、旋风分离器、收集器和干燥室清洗干净，关掉压缩机和主机电源。