浅谈喷雾干燥机
2024-04-17
浅谈喷雾干燥机

我们生活中使用的很多物品都是以无尘粉末形式使用的。从奶粉到某些药物或化工产品,许多产品无法承受标准的脱水过程,需要特殊的程序才能转化为粉末形式。这种专门的程序称为喷雾干燥。该过程涉及将液体或浆料分散于热的干燥气体中,从而获得粒径分布一致的粉末。该过程中可能会使用普通空气或惰性气体。例如溶剂类和易燃易爆和其他与氧反应的产品可以用惰性气体而不是空气进行处理。

   喷雾干燥设备中,各种雾化器或喷嘴用于将液体或浆料破碎成粒径极小的雾化液滴。单流体高压涡流喷嘴和转盘喷嘴是常用的喷嘴类型。通过雾化轮可以实现更宽的粒径分布,已上在两种方法中都可以实现一致的粒径,100至200μm的直径范围是常用的粒径,通过在特定工艺中使用特定喷嘴可以获得10至500μm。

影响喷雾干燥的主要因素

进出口温度,喷雾干燥室的温度通常指热风进入塔内和出塔的温度。干燥温度是影响喷雾干燥粉末物理化学性质重要的因素。

喷雾干燥产品的粒度也取决于热风入口温度。干燥温度的升高导致水分蒸发加快,这使得微球更快地形成而没有足够的时间收缩,导致得到的颗粒粒径较大。喷雾干燥粉末的堆积密度随着温度的升高而降低。较大的颗粒可能内部是中空的,或者由于较高的水蒸发速率而具有多孔性或破碎的结构。通常,多孔或碎片颗粒呈现较低的堆积密度。另外,因为颗粒水分与干燥温度负相关,而水的密度又比大多数干燥食品固体的密度更大,所以在较高温度下生产的粉末堆积密度低于在低温下生产的粉末。喷雾干燥粉末的流动性在一定程度上也受干燥温度的影响,随着温度的升高,流动性会降低。这可能是由于较高的水蒸发速率而造成的颗粒形态变异更大,多孔性或破碎的结构导致的表面接触角更小,而使粉末与表面之间的摩擦力以及颗粒之间内阻加大而导致流动性降低。溶解度也是粉末产品的重要质量特性,可直接影响喷雾干燥食品的重构行为。随着喷雾干燥温度从120℃升至160℃,粉末的溶解度增加。

富含糖的物质,如果汁和蔬菜汁,很难在没有包埋剂的情况下直接喷雾干燥,而壁材就是在喷雾干燥过程中包埋活性成分的聚合物,是喷雾干燥中重要的因素之一。壁材在喷雾干燥中可以提高玻璃化转变温度和产率,并降低粉末产品的黏性和吸湿性。常见的壁材有阿拉伯树胶、麦芽糊精、明胶、淀粉、果胶、甲基纤维素、藻酸盐和磷酸三钙及其组合等。壁材的选择主要取决于喷雾干燥的目的和加工材料的物理化学性质。壁材应高度溶于工艺溶剂,具有足够的成膜能力,即使在高浓度下也能产生低黏度溶液。对于喷雾干燥,它们必须具有高分子量和高玻璃化转变温度,以改善终产品的抗黏性。它们必须能够保护敏感化合物免受热、氧和光等的影响。

在喷雾干燥过程中,进料速度是重要影响因素之一。进料速度决定物料在干燥室、分离器和输送机中的停留时间,同时还影响着物料雾化以及液滴的大小。进料速度基本上取决于雾化器的速度,泵速越高,进料速度越快。但是,较高的进料速度会使热量传递变慢,使得液滴难以充分干燥,容易导致粘壁现象。此外,进料速度过高将会导致液滴直接滴落在干燥室内的现象,这是由于热空气已被饱和,高速液滴不能被完全充分地雾化,导致粉末收率降低。较高的进料速度导致液滴和热空气之间没有足够的作用时间,增加了喷雾干燥粉末的水分。过高的进料速度是喷雾干燥过程中需要尽量避免的不当操作。进料速度过高往往是粉末粘壁,吸潮,堵塞管道的重要因素,除了降低粉末收率,也给现场清理带来额外的麻烦。


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