喷雾干燥设备
定义:凡是使物料(溶液、悬浮液及浆液)所含水分由物料向气相转移,从而变物料为固体制品的操作,统称干燥。
根据这一定义,干燥的含义显然与过滤、压榨等滤干、榨干以及浓缩均有区别。
要使水分从物料转移到气相,物料必须受热,水分吸收热量才能汽化。物料受热的方式仍然就是三种基本传热方式,即对流、传导和辐射。因此根据传热方式的不同干燥分热风干燥、接触干燥和辐射干燥。
物料中水分的汽化可以在不同的状态下进行,水分是在液态下汽化的,倘若预先将物料中水分冻结成冰,而后在极低的压力下,使之直接升华而转入气相,这种干燥称为冷冻干燥或冷冻升华干燥。
(应用:)干燥在国民经济各部门都有着重要意义。食品工业中干燥操作是一项最基本的单元操作,对于干燥食品它是一项主要的单元操作。例如:果蔬的干制,奶粉和蛋黄粉的制造,面包饼干的焙烤和淀粉的制造等等。另外发酵食品,味精,柠檬酸,酶制剂等等。啤酒生产中麦芽干燥,制糖生产中砂糖的干燥等。
目的:食品干燥目的是去除物料中的水分,减少其体积和重量,便于产品的储存和运输;可防止微生物在成品中繁殖。
干燥的方法:
热风干燥---空气干燥法此法直接以高温的空气作热源,籍对流传热,将热量传给物料,使水分汽化同时被空气带走。
接触干燥法:此法是间接靠间壁的导热,将热量传给与间壁接触的物料。热源可为水蒸气、热水、燃气、热空气等。
辐射法:此法是利用红外线、远红外线、微波或介电等能源将热量产给物料。
干燥通常是产品生产过程中最后一道工序,因此与产品质量,最终产品有着重要关系。如果干燥过程控制不好,会使产品变质而受到损失。食品多为热敏性物料,在干燥过程中如果控制不好导致变质,破坏其色、香、味,影响产品质量。
干燥方法和干燥设备的选择,应根据产品的特点,产量、经济性等综合考虑。目前食品产品的干燥广泛采用的是空气干燥法。
空气干燥设备按工作原理分为:气流干燥、沸腾干燥和喷雾干燥。气流干燥:高速热气流将颗粒悬浮于气流忠,一边与热气流并流输送,一边进行干燥。沸腾干燥:颗粒呈悬浮状态。本章主要介绍干燥设备。
干燥的推动力:水分在气相传递的推动力为物料表面附近的一层气膜的蒸气分压与气相主体中蒸汽分压之差。由于物料水分汽化是在表面进行,故逐渐形成从物料内部到表面的湿度梯度,此湿度梯度即为干燥的推动力。温度梯度也可以使物料内部水分方式传递,称为热传递。水分将从温度高处向低温处转移。对于任一种干燥方法,上述两梯度均存在于物料内部。
第二节喷雾干燥技术装备
一.、喷雾干燥原理及特性
(一)喷雾干燥原理
利用不同的喷雾器(机械),将需干燥的物料喷成雾状,形成具有较大的表面积的分散微粒(10-200um),同热空气发生强烈的热交换,迅速排除本身的水分,在几秒至几时秒内获得干燥,如与高温400-500
℃-,与100-150℃的热风接触需1-3秒就完成干燥。成品以粉末状态沉降于干燥器的底部排出。
(二)液滴的干燥特性
在喷雾干燥过程中,即使初速度很高,但由于液滴很小,其雷诺准数Re一般都是很低的,约在1/10-100范围以内。小于50µm 的液滴,遂以100-150m/s的相对速度运动,但Re也不超过200。当液滴速度很快衰减到与气流的速度相等时,其Re小于2。
传热膜系数:
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