噴霧干燥機工作原理 問題分析

噴霧干燥設備是使液態物料經過噴嘴霧化成微細的霧狀液滴，在干燥塔內與熱介質接觸，被干燥成為粉料的熱力過程。進料可以是溶液、懸浮液或糊狀物，霧化可以通過旋轉式霧化器、壓力式霧化噴嘴和氣流式霧化噴嘴實現，操作條件和干燥設備的設計可根據產品所需的干燥特性和粉粒的規格選擇。

噴霧干燥設備是干燥領域發展最快、應用范圍最廣的一種形式，適用于溶液、乳濁液和可泵送的的懸浮液等液體原料生成粉狀、顆粒狀或塊狀固體產品。被干燥物料熱敏性、粘度、流動性等不同的干燥特性，和產品的顆粒大小、粒度分布、殘留水份含量、堆積密度、顆粒形狀等不同的質量要求，決定了采用不同的霧化器、氣流運動方式和干燥室的結構形式。

噴霧干燥工作原理
      噴霧干燥設備工作原理是空氣通過過濾器和加熱器，進入干燥塔頂部的空氣分配器，然后呈螺旋狀均勻地進入干燥室。料液由料液槽經過濾器由泵送至干燥塔頂的離心霧化器，使料液噴成極小的霧狀液滴，料液與熱空氣并流接觸，水份迅速蒸發，在極短的時間內干燥為成品。成品由干燥塔底部和旋風分離器排出，廢氣由風機排出。
噴霧干燥設備特點
      噴霧干燥設備干燥速度快。料液經離心噴霧后，表面積大大增加，在高溫氣流中，快速就可蒸發95%-98%的水份，完成干燥時間僅需數秒鐘。
采用并流型噴霧干燥形式能使液滴與熱風同方向流動，雖然熱風的溫度較高，但由于熱風進入干燥室內立即與噴霧液滴接觸，室內溫度急降，而物料的濕球溫度基本不變，因此也適宜于熱敏性物料干燥。
      使噴霧干燥設備用范圍廣。根據物料的特性，可以用于熱風干燥、離心造粒和冷風造粒，大多特性差異很大的產品都能用此機生產。由于干燥過程是在快速完成的，產成品的顆粒基本上能保持液滴近似的球狀，產品具有良好的分散性，流動性和溶解性。生產過程簡化，操作控制方便。噴霧干燥通常用于固含量60%以下的溶液，干燥后，不需要再進行粉碎和篩選，減少了生產工序，簡化了生產工藝。對于產品的粒徑、松密度、水份，在一定范圍內，可改變操作條件進行調整，控制、管理都很方便。為使物料不受污染和延長設備壽命，凡與物料接觸部分，均采用不銹鋼材料制作。
      噴霧干燥設備如下幾點很重要
      1. 物料特性，這個不是很好定量描述
      2. 噴霧能力，一般可以用塔徑描述，越大能力越高
      3. 噴前溶液濃度，此項數據影響到很多東西。首先是噴霧效率不說，然后是輸送的難易程度，以及噴干時設備的工作狀態
      4. 高溫的交換干燥氣體。要高溫，高壓，要過濾干凈，很多很多，總之簡單說就是靠它來熱交換了
      還有其他很多很多的東西，包括塔底溫度，進口溫度，出口溫度，壓力，等等等等。在計算工作能力及衡算時，是以Xkg/h的干燥的水量來衡量的只是在一般評判規模時，我們可以說我們的塔是幾米的之類的以表達其大概能力，但這不作為定量的依據。霧化器也很重要，霧化壓力或噴頭的轉速，熱空氣的流速等等
      噴霧干燥設備是19 世紀末L aMon t 和Percy 等發明的, 是現代干燥新技術之一。在20 世紀初這種設備主要用于脫脂奶粉的制造, 并在食品工業中開始工業應用[ 1 ]。隨著噴霧干燥技術的不斷開發和完善, 目前這項技術在國內外已得到了廣泛應用, 例如用于食品工業中奶粉、乳清粉、奶油粉、蛋粉、果汁粉、速溶咖啡等的生產中, 在其它工業如藥物、生物制品、洗滌劑、陶瓷、環保等工業中也很常用。
      噴霧干燥設備主要有: 壓力噴霧設備(如水平箱式壓力噴霧干燥機、立式并流型圓錐塔噴霧干燥機、MD型噴霧干燥機、K- 7 型單噴嘴二級噴霧干燥機) 和離心噴霧設備(如安海德羅式離心噴霧干燥機、尼羅式離心噴霧干燥機)。
      1. 3 干燥塔、分離室和冷卻室的一體化
      為了滿足市場需要, 提高產品溶解性、沖調性和包裝性能。有的噴霧干燥設備增加了造粒的設備, 但它會增加制品的熱變性和芳香物質的損失, 而MD 型噴霧干燥設備有效地解決了干燥塔、分離室和冷卻室的一體化問題。
      在噴霧干燥的降速干燥階段, 隨著水分的降低, 粉末的溫度上升。以乳品為例, 干燥塔下部的干燥空氣溫度為90～ 100℃時, 粉末的溫度為60℃左右, 為防止熱變性, 希望干燥終了時迅速冷卻。對此MD 型噴霧干燥機在干燥塔的下部安裝了流動冷卻室, 這個系統有旋風分離的微粉末, 用空氣輸送到分離室下部的流動冷卻室, 和在分離室被重力分離出的粉末一起冷卻到30℃左右, 然后排出(見圖2) , 其結果對熱變性有很好的控制作用[ 1 ]。
      1. 4 二次熱風的利用
      熱風吹進干燥塔時, 吹入處的溫度很高, 這個部位若附著有微量的產品, 會全部褐變, 它不斷地下落, 會造成產品品質下降。對此MD 型噴霧干燥機在熱風吹進干燥塔的口部設置了兩個同心圓筒, 從這兩個圓筒的中間可以回流低溫的二次熱風(70～ 100℃) , 有效地解決了上述因附著而造成的品質下降問題。而且二次熱風風量(G′) 和熱風風量(G) 的比G′?G = 0. 05, 或更大些(可增加到0. 3～ 0. 4) , 有利于提高產品溶解度。
      1. 5 空氣進出口多, 流速流量難以調節
      噴霧干燥設備有多處空氣進出口, 這種結構造成對流速流量的調節困難, 給操作帶來許多困難。例如: 在噴霧過程中發現產品的水分偏高, 一般可減小流速, 提高排風溫度以達到控制水分的目的。但是由于它有多個空氣進出口, 要很快把流量調到好的范圍比較困難。流量減小過度時, 又容易造成細粉、焦粉等次品。
      2 MD 型噴霧干燥機在生產中出現的問題分析
      圖3 所示是MDRP - 5 型離心、二流體二用干燥機。它是一種新型高效干燥設備, 可使溶液、乳濁液、懸浮液、糊狀液等物料, 經噴霧干燥成為干燥粉末狀、細中顆粒的制品。其工作原理如下: 空氣通過過濾器和加熱裝置后, 進入干燥室頂部的熱風分配器, 通過熱風分配器的熱空氣均勻地進入干燥室, 并成螺旋狀流動, 同時將料液送到安裝在干燥室頂部的離心噴霧頭, 料液被霧化成極小的霧狀液滴, 使料液和熱空氣接觸的表面積大大增加, 水分迅速蒸發, 在極短的時間內形成干燥成品。
      MDRP- 5 型噴霧干燥機的干燥速度快、效率高、工序少、節省人力, 特別對于熱敏性物料, 可以保持其色、香、味, 產品質量優良, 但在操作不熟練、調節控制缺乏經驗時, 容易產生一些問題。現將生產中可能出現的問題和引起的原因及補救措施總結如下, 供操作時參考。
      2. 1 粘壁現象嚴重
      主要表現是干燥室內到處都有粘著的濕粉。其原因是: (1) 進料量太大, 不能充分蒸發; (2) 噴霧開始前干燥室加熱不足; (3) 開始噴霧時, 下料流量調節過大;(4) 加入的料液不穩定。
      針對上述產生問題的不同原因, 可依次采取以下措施: 適當減少進料量; 適當提高熱風的進口和出口溫度; 在開始噴霧時, 流量要小, 逐步加大, 調節到適當時為止; 檢查管道是否堵塞, 調整物料固形物含量, 保證料液的流動性。
      2. 2 產品水分含量太高
      排風溫度是影響成品水分含量的主要因素, 所以造成產品水分含量太高的原因一般是排風溫度太低。而排風溫度可由進料量來調節。因此相應的措施是適當減小進料量, 以提高排風溫度。
      2. 3 產品純度低, 雜質過多
      造成這種情況的可能原因有以下幾個方面: (1) 空氣過濾效果不佳; (2) 積粉混入成品; (3) 原料純度不高; (4) 設備清洗不徹底。可采用的補救措施有: 檢查空氣過濾器中過濾材質敷設是否均勻, 過濾器使用時間是否太長, 若是應立即更換; 檢查熱風入口處焦粉情況, 克服渦流; 噴物前應將料液過濾; 重新清洗設備。
      2. 4 產品粉粒太細
      產品顆粒太細會影響其溶解性、沖調性能。原因是含固量太低或進料量太小。補救措施是提高料液的含固量, 加大進料量, 提高進風溫度。
      2. 5 跑粉現象嚴重, 產品得率低
      跑粉損失過多, 大大影響成品的得率, 一般的原因是旋風分離器的分離效果差。若出現這種情況, 應檢查旋風分離器是否由于敲擊、碰撞而變形; 提高旋風分離器進出口的氣密性, 檢查其內壁及出料口是否有積料堵塞現象。當然分離效率還與粉末的比重及粒度的大小有關, 某些物料可根據需要增加第二級除塵。
      2. 6 離心噴頭轉速太低
      主要是離心噴頭部件出了故障, 所以要停止使用噴頭, 檢查噴頭內部件。
      2. 7 蒸發量太低
      原因可能是: (1) 整個系統的空氣量減少; (2) 熱風的進口溫度偏低; (3) 設備有漏風現象, 有冷風進入干燥室。補救措施為: (1) 檢查離心機的轉速是否正常;(2) 檢查離心機調節閥位置是否正確; (3) 檢查空氣過濾器及空氣加熱器管道是否堵塞; (4) 檢查電網電壓是否正常; (5) 檢查電加熱器是否正常工作; (6) 檢查設備各組件連接是否密封。
      2. 8 離心噴頭運轉時有雜聲或振動
      主要由于噴頭的清洗和保養不當引起的噴盤內附有殘留物質或主軸產生彎曲和變形, 也可能是離心盤動平衡不好。解決辦法; 檢查噴霧盤內是否有殘存物質, 若有應及時清洗; 發現主軸有異常, 要進行更換; 對離心盤的動平衡重新調整或更換。