喷雾干燥设备.doc

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干燥设备
第一节概述
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。
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第二节喷雾干燥技术装备
•、喷雾干燥原理及特性
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（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 -
内就完成干燥，与 100-150 C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50卩m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：
当纯液滴在空气流中的运动的 Re<2时可按传热方程式计算：
1 / 2
hDp D p ：、i g 3600 C ~■ ■—g 1 / 3
2[1 - （ ）-（ ）]
式中：h-传热膜系数，w/ D p-液滴直径，m
入-热空气热导率， w/ pg-气体的密度，Kg/m3
国-气体的粘度，Kg/ Cg-气体的比热，J/
v- 液滴与空气的相对速度，m/s