在使用實(shí)驗(yàn)型噴霧干燥機(jī)的過程中，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，入口溫度、進(jìn)樣量、補(bǔ)風(fēng)量都是可以直接控制和設(shè)定的參數(shù)，出口溫度只是個(gè)顯示值，它隨其它幾個(gè)參數(shù)的變動(dòng)而聯(lián)動(dòng)。而出口溫度在干燥過程中又是一個(gè)非常重要的指示參數(shù)，它的高與低直接影響產(chǎn)品的含水率，甚至是顆粒的外型結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品的收率。
那么，出口溫度在噴霧干燥的過程中究竟如何起到了重要的指示作用，他的作用機(jī)理又是怎樣的呢？請(qǐng)看下圖：
在液滴進(jìn)入干燥塔并與熱空氣起混合的一瞬間，即開始了熱量和質(zhì)量的傳遞過程。熱量是以對(duì)流的方式由空氣傳遞給液滴，被蒸發(fā)的水分通過圍繞每個(gè)液滴的邊界層輸送到空氣中。由上圖所示，整個(gè)干燥過程分為四個(gè)階段：
AB段：液滴開始接觸熱空氣，干燥速率很快的建立起來。液滴表面溫度略有升高，此時(shí)的液體得到了蒸發(fā)時(shí)所需要的汽化潛熱。此階段是增速干燥階段，但一般在液滴---空氣界面處進(jìn)行傳熱而達(dá)到平衡所需的時(shí)間只有千分之幾秒即達(dá)到B點(diǎn)。
BC段：液滴進(jìn)入恒速干燥階段。此過程所蒸發(fā)掉的水分都為液滴周圍的非結(jié)合水。液滴內(nèi)部不斷的有非結(jié)合水向液滴的表面移動(dòng)，在表面維持飽和狀態(tài)，并與表面汽化所失去的水分達(dá)到平衡。此時(shí)物料表面始終被水所濕潤(rùn)，物料表面的蒸汽壓等于同溫度下水的飽和蒸汽壓。也就是說，此時(shí)的外部熱量與被蒸發(fā)的水分在液滴表面達(dá)到了平衡，液滴內(nèi)部的溫度并沒有急速的升高，而是基本接近空氣的濕球溫度。這也是為什么在噴霧干燥過程中，雖然入口溫度很高，但產(chǎn)品卻不會(huì)過熱受損的根本原因。
CD段：過了臨界點(diǎn)C之后，物料進(jìn)入了降速干燥階段。這一階段，液滴內(nèi)部遷移到表面的水分開始不再維持其飽和的濕潤(rùn)狀態(tài)，在由C點(diǎn)到D點(diǎn)的過程中，物料的固體表面外殼逐漸形成，直到D點(diǎn)的那一刻，固體外殼將*形成。此過程中的干燥速率下降的很快，物料表面的蒸汽壓低于同溫度下水的飽和蒸汽壓。由于熱空氣傳給濕物料的熱量大于水分汽化所需的熱量，因此物料表面的溫度將逐步上升，開始接近熱干燥空氣的溫度。
DE段：由于物料的固體表面已經(jīng)*形成，所以此時(shí)的傳質(zhì)阻力全部在固體層上。物料內(nèi)部的結(jié)合水向外遷移蒸發(fā)已經(jīng)很困難了，固體物料的溫度也會(huì)進(jìn)入快速的升溫階段。蒸發(fā)將持續(xù)到物料的濕含量與周圍空氣達(dá)到平衡為止。其實(shí)，趨近與平衡濕含量E是十分緩慢的。在噴霧干燥的操作中，干燥成品的濕含量都高于平衡濕含量E。
在上述四個(gè)干燥階段中，一般情況下，物料離開干燥塔的時(shí)間點(diǎn)是在DE段的某個(gè)點(diǎn)上。所以，DE段是非常重要的干燥階段。物料含水率越來越低，而此時(shí)成品溫度上升很快、zui容易接近物料的極限溫度。如何讓物料上升的溫度不超過其本身的極限耐受溫度而安全離開干燥塔呢？產(chǎn)品的出口溫度在這里就起到了重要的指示作用。根據(jù)上面干燥過程可以知道，如果產(chǎn)品的出口溫度不高于其本身的極限溫度，那么在噴霧干燥過程中，就不會(huì)發(fā)生產(chǎn)品過熱的現(xiàn)象，問題將迎刃而解。如果假設(shè)物料產(chǎn)品顆粒的出口溫度等于出口的熱空氣溫度。我們可繪出產(chǎn)品溫度與熱空氣溫度的時(shí)間變化曲線。如下圖所示：
上圖顯示：物料在剛進(jìn)入干燥塔后，由Product曲線顯示：為得到足夠的汽化潛熱，物料迅速吸熱升溫，其溫度很快上升到A點(diǎn)，隨后進(jìn)入到AB段的恒速干燥階段。當(dāng)物料干燥到臨界點(diǎn)B后，物料固體表面形成，其表面溫度迅速升高；而GAS曲線顯示：熱空氣在進(jìn)入干燥塔后，由于干燥過程中的物料蒸發(fā)吸熱，曲線一直向下彎曲，直到與Product曲線相交于C點(diǎn)，此時(shí)物料與熱空氣一同排出干燥塔外，C點(diǎn)的溫度即為出口溫度。這是噴霧干燥過程中經(jīng)典的產(chǎn)品溫度與熱空氣溫度的時(shí)間變化曲線。由此，我們可以推斷，如果出風(fēng)口溫度升高，相應(yīng)的產(chǎn)品出口溫度也會(huì)升高，如果出風(fēng)口溫度降低，相應(yīng)的出口產(chǎn)品溫度也會(huì)降低。因此，在噴霧干燥的實(shí)驗(yàn)中，產(chǎn)品出口溫度的確定，是能否獲得合格產(chǎn)品的關(guān)鍵。
那么，我們?nèi)绾蝸泶_定理想的出口溫度呢？根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，我們可以在*次的試噴中遵循以下規(guī)則：以產(chǎn)品的融化點(diǎn)或活性物質(zhì)的變性溫度來確定出口極限溫度。例如：某產(chǎn)品的融化點(diǎn)或變性溫度我們已經(jīng)確定，為了產(chǎn)品的安全考慮，我們?cè)噰姷臏囟瓤梢栽诖藰O限溫度下降5℃進(jìn)行*次試噴。因?yàn)槊糠N產(chǎn)品的干燥強(qiáng)度是不同的，所以理想的出口溫度有時(shí)會(huì)高于產(chǎn)品的融化點(diǎn)或變性溫度，有時(shí)會(huì)低于產(chǎn)品的融化點(diǎn)或變性點(diǎn)溫度，這需要我們根據(jù)成品的產(chǎn)率和性質(zhì)來進(jìn)行出口溫度的微調(diào)，并進(jìn)行再次實(shí)驗(yàn)，直到得到合格的產(chǎn)品。這樣，我們就能很快的摸索出的出口溫度。（上述方法不包括耐受溫度*或極低的物料）
綜上所述，在噴霧干燥中，每種物料都有它zui合適的出口溫度。因此，噴霧干燥的出口溫度是一個(gè)非常重要的參數(shù)，找到并確定理想的出口溫度，將是我們實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵。
北京通州區(qū)景盛南二街25號(hào)聯(lián)東U谷 北二區(qū)26號(hào)樓
bjlaiheng@foxmail.com
在線客服