喷雾干燥

物料干燥方法

喷雾干燥是系统化技术应用于物料干燥的一种方法。于干燥室中将稀料经雾化后，在与热空气的接触中，水分迅速汽化，即得到干燥产品。该法能直接使溶液、乳浊液干燥成粉状或颗粒状制品，可省去蒸发、粉碎等工序。

工作原理

通过机械作用，将需干燥的物料，分散成很细的像雾一样的微粒，（增大水分蒸发面积，加速干燥过程）与热空气接触，在瞬间将大部分水分除去，使物料中的固体物质干燥成粉末。

（1）压力喷雾干燥法：

①原理：利用高压泵，以70～200大气压的压力，将物料通过雾化器（喷枪），聚化成10～200的雾状微粒与热空气直接接触，进行热交换，短时间完成干燥。

②压力喷雾微粒化装置：M型和S型，具有使液流产生旋转的导沟，M型导沟轴线垂直于喷嘴轴线，不与之相交；S型导沟轴线与水平成一定角度。其目的都是：设法增加喷雾时溶液的湍流度。

（2）离心喷雾干燥法：

①原理：利用水平方向作高速旋转的圆盘给予溶液以离心力，使其以高速甩出，形成薄膜、细丝或液滴，由于空气的摩擦、阻碍、撕裂的作用，随圆盘旋转产生的切向加速度与离心力产生的径向加速度，结果以一合速度在圆盘上运动，其轨迹为一螺旋形，液体沿着此螺旋线自圆盘上抛出后，就分散成很微小的液滴以平均速度沿着圆盘切径方向运动，同时液滴又受到地心吸力而下落，由于喷洒出的微粒大小不同。因而它们飞行距离也就不同，因此在不同的距离落下的微粒形成一个以转轴中心对称的圆柱体。

②获得较均匀液滴的要求：a.减少圆盘旋转时的震动b.进入圆盘液体数量在单位时间内保持恒定c.圆盘表面平整光滑d.圆盘的圆周速率不宜过小，rmin=60m/s,乳（100-160m/s）若<60m/s，喷雾液滴不均匀，喷距似乎主要由一群液滴及沉向盘近处的一群细液滴组成，并随转速增高而减小。

③离心喷雾器的结构:要求：润湿周边长，能使溶液达到高转速，喷雾均匀，结构坚固、质轻、简单、无死角、易拆洗、有较大生产率。

（3）气流式喷雾干燥法：

①原理：湿物料经输送机与加热后的自然空气同时进入干燥器，二者充分混合，由于热质交换面积大，从而在很短的时间内达到蒸发干燥的目的。干燥后的成品从旋风分离器排出，一小部分飞粉由旋风除尘器或布袋除尘器得到回收利用。

功能特征

优点

1.干燥过程非常迅速。

2.可直接干燥成粉末。

3.易改变干燥条件，调整产品质量标准。

4.由于瞬间蒸发，设备材料选择要求不严格。

5.干燥室有一定负压，保证了生产中的卫生条件，避免粉尘在车间内飞扬，提高产品纯度。

6.生产效率高，操作人员少。

7.生产能力大，产品质量高。每小时喷雾量可达几百吨，是干燥器处理量较大者之一。

8.喷雾干燥机调节方便，可以在较大范围内改变操作条件以控制产品的质量指标，如粒度分布、湿含量、生物活性、溶解性、色、香、味等。

缺点

1.设备较复杂，占地面积大，一次投资大。

2.雾化器，粉末回收装置价格较高。

3.需要空气量多，增加鼓风机的电能消耗与回收装置的容量。

4.热效率不高，热消耗大。

操作要求

1.与产品接触的部位，必须便于清洗灭菌；

2.应有防止焦粉措施，防止热空气产生涡流与逆流；

3.防止空气携带杂质进入产品；

4.配置温度、压力指示纪录仪装置，便于检查生产运转；

5.具有高回收率的粉尘回收装置；

6.应迅速出粉冷却，以提高溶解度、速溶性；

7.干燥室内温度及排风温度，不允许超过100℃，保证安全与质量；

8.喷雾时浓奶液滴与热空气均匀接触，提高热效率；

9.对粘度物质尽量减少粘壁现象。

操作流程

以大豆的喷雾干燥操作为例：

大豆在喷雾干燥前，必需进行清洗和去皮，并削减脂肪等非蛋白质成份，从而浓缩出大豆中最有营养的成份，经过这样浓缩后的大豆才能进行喷雾干燥。喷雾干燥的实际过程分好几个步骤：首先，液体产品被输入雾化器中，雾化器中一个高速运作的转轮将液体雾化，从而使产品变为固液体混合的微粒子状态。

在第二个步骤中，雾化微粒被导向一个可控温度及气流的干燥室中，热空气会将微粒里的液体蒸发掉。为了使最终的产品符合标准，微粒接触热空气时间必须能够恰到好处，以保持粉末品有一定的水份；同时干燥室里的状态也要受到良好的控制，因为，干燥室体积的大小和气流状况都会影响到产品的营养。

第三个步骤也就是整个程序中的最后一步，将气流中的粉末通过分离器收集到一个容器中，这样形成的最终产品就可以进行包装或与其它成份混合了。

技术创新

干燥速度快。料液经离心喷雾后，表面积大大增加，在高温气流中，瞬间就可蒸发95%-98%的水份，完成干燥时间仅需数秒钟。

采用并流型喷雾干燥形式能使液滴与热风同方向流动，虽然热风的温度较高，但由于热风进入干燥室内立即与喷雾液滴接触，室内温度急降，而物料的湿球温度基本不变，因此也适宜于热敏性物料干燥。

技术应用

有些植物的营养成份会因高温而丧失，对这些植物来说，冷冻干燥是一个有效的浓缩保存方法，然而，有些植物确需一定的温度以去除毒性，对这些植物而言，喷雾干燥技术则是再理想不过的了。以大豆为例，其浓缩过程需要一定的温度，以去除一种叫作胰蛋白酶抑制剂（ trypsin inhibitors ）的物质 ( 这种物质会阻碍消化和分解蛋白质 ) 。

喷雾干燥往往是制造过程中最后的一个步骤，它就是经由不断的喷雾、混合和干燥来使物质从液体变为粉末。在众多储存食物的技术中，喷雾干燥法有其独特的优越性。因为此技术所使用的温度并不是很高，所以在去除微生物污染的同时，仍可以有效保留食物的味道、色泽和营养。

喷雾干燥具传热快、水分蒸发迅速、干燥时间短的特点，且制品质量好，质地松脆，溶解性能也好，能改善某些制剂的溶出速率，适用于热敏性药物，此外，喷雾干燥还可用于制备微胶囊。

喷雾干燥法通常被用于去除原料中水份。除此之外，它还有着其它多种用途，例如：改变物质的大小、外形或密度，它能在生产过程中协助添加其它成份，有助于生产质量标准最严格的产品。

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