噴霧干燥設(shè)備原理與特征

噴霧干燥機就是利用熱能使物料中的水分汽化，并將所形成的蒸汽排至外部環(huán)境中的過程。濕物料的干燥受到外部環(huán)境條件和物料本身結(jié)構(gòu)的影響。

在干燥過程中，一方面是表面汽化過程，熱量從周圍環(huán)境傳遞至物料表面，使表面濕分蒸發(fā):另一方面，物料的內(nèi)部也同時發(fā)生著熱量傳遞和水分向外部的擴散和遷移，這種表面汽化和內(nèi)部擴散的過程是同時進行的。干燥的目的不僅要使表面水分汽化，還必須使內(nèi)部水分不斷地向外擴散。當物料由內(nèi)部擴散到表面的水分大于從表面蒸發(fā)的水分時，物料表面仍保持濕潤，產(chǎn)生強烈的水分散發(fā)，且傳給物料的熱量幾乎全部消耗于水分的蒸發(fā)，物料表面溫度近似等于干燥介質(zhì)的提球溫度，此時干燥速率恒定，處于恒速干燥階段。在恒速干燥階段，干燥速率的快慢取決于物料表面水分的蒸發(fā)速率，受外部條件的控制。

隨著干燥過程的進行，物料含水率逐漸下降，當達到某一 臨界水分點C時，物料表面的蒸代分壓下降，內(nèi)部的水分擴散速率小于表面汽化速率，由于水分不能及時向外擴散，造成物料表面首先干燥，蒸發(fā)表面向內(nèi)部轉(zhuǎn)移，熱能一部分用于干燥所必需的傳熱和傳質(zhì)，另部分則使物料升溫，干燥速率開始下降，進人降速干燥階段。降速干燥階段的干燥速率主要受物料內(nèi)部水分擴散速率的影響。

顯然，臨界水分點Co是一個關(guān)鍵點，它是等速與降速干燥階段的分界點。到臨界點后，物料內(nèi)部水分向表面的遷移速率已趕不上物料表面水分的汽化速率。由于物料結(jié)構(gòu)、形狀及大小等因索的不同，物料具有不同的水分遷移速率，而干燥介質(zhì)的操作條件又將使物料有不同的表面汽化速率。因此，臨界濕含量與物料的特性和干燥介質(zhì)等條件有關(guān)。如若恒速干燥階段的干燥速率太快，或料層較厚，則易使水分由內(nèi)部遷移至表面的速率在物料濕含量較高時就小于表面水分的汽化速率，這樣物料的臨界含水量就必然較高。

因此，從干燥技術(shù)的角度出發(fā)，十分重要的一點是盡可能地降低物料的臨界濕含量，使干燥過程最大限度地處于恒速干燥階段以縮短所需的干燥時間，避免物料溫度過高，使物料發(fā)生變質(zhì)或造成過大的能耗，從而得到在較低溫度下干燥的高質(zhì)量產(chǎn)品。

小型噴霧干燥機可以拓寬恒速干燥階段的水分范圍。在氣流干燥管內(nèi)氣固懸浮物中，由于高速氣流的作用，黏結(jié)的物料被打散，相當于L在減小，而物料的每個顆粒其全部表面都將參與水分蒸發(fā)，使得臨界濕含量下降，使之更加接近于物料的平衡水分，在最大限度內(nèi)保持顆粒表面的均勻排濕，使干燥過程盡量處于恒速干燥階段。氣流干燥器以高溫、高速氣流作為干燥介質(zhì)來強化干燥過程，氣固相間接觸時間極短，所以一般僅能適用于物料進行表面蒸發(fā)的恒速干燥階段，物料中所含水分應(yīng)以潤濕水、孔隙水或較粗管徑的毛細管水為主。在這種水分與物料結(jié)合狀態(tài)下的濕物料均可在氣流干燥器中干燥，最終獲得水分為0.3%~ 1%的干物料。對于吸附性或細胞質(zhì)物料，則很難將其干燥到含水量在2%~3%以下，而那些水分在物料內(nèi)部的遷移以擴散為主的濕物料則不適合于氣流干燥。