《喷雾干燥实用技术大全》

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摘要: 介绍了MD 型喷雾干燥机的原理和特点, 对其生产过程中可能出现的问题进行了分析, 并提出相应的补救措施。
    关　键　词: 喷雾干燥机; 故障; 分析

0　前　言
    喷雾干燥设备是19 世纪末L aMon t 和Percy 等发明的, 是现代干燥新技术之一。在20 世纪初这种设备主要用于脱脂奶粉的制造, 并在食品工业中开始工业应用[ 1 ]。随着喷雾干燥技术的不断开发和完善, 目前这项技术在国内外已得到了广泛应用, 例如用于食品工业中奶粉、乳清粉、奶油粉、蛋粉、果汁粉、速溶咖啡等的生产中, 在其它工业如药物、生物制品、洗涤剂、陶瓷、环保等工业中也很常用。
    喷雾干燥设备主要有: 压力喷雾设备(如水平箱式压力喷雾干燥机、立式并流型圆锥塔喷雾干燥机、MD型喷雾干燥机、K- 7 型单喷嘴二级喷雾干燥机) 和离心喷雾设备(如安海德罗式离心喷雾干燥机、尼罗式离心喷雾干燥机)。本文以日本MD 型喷雾干燥机为例,介绍了其喷雾干燥的原理和特点, 并结合自己的经验,对实验中MDRP- 5 型干燥机在生产中出现的问题进行了分析。
1　MD 型喷雾干燥机的原理和特点
     MD 型喷雾干燥机是日本森永公司设计的一种单喷头立式并流型压力干燥设备, 如图1 所示。其工作原理是通过机械作用, 将需要干燥的物料, 分散成很细的象雾一样的微粒(以增大水分蒸发面积, 加速干燥过程) , 与热空气接触后, 在一瞬间将大部分水分除去, 而使物料中的固体物质干燥成粉末[ 2, 3 ]。
    总结MD 型喷雾干燥机的特点, 与其它干燥相比,主要有以下几个方面的特点。
1. 1　干燥速度快, 产品性能好
                    
                                           图1　MD 型喷雾干燥设备
　料液经喷雾后, 雾化成分散的微粒, 表面积大大增加, 与热空气接触后在极短的时间内就能完成干燥过程。一般情况下在100～ 150℃, 1～ 3 s 内就能蒸发95%～ 98% 的水分。由于干燥过程是在瞬间完成的, 产成品的颗粒基本上能保持与液滴近似的球状, 从而具有良好的分散性、优良的冲调性和很高的溶解度。
1. 2　减少粘壁和焦粉, 提高成品质量
     MD 型喷雾干燥机、离心喷雾干燥机和多喷嘴喷雾干燥机是3 种典型的喷雾设备。离心喷雾和多喷嘴喷雾的喷雾方向为水平或垂直方向(轴线方向)。水平方向时, 为了使热风和液滴很好地接触, 提高干燥效率, 让热风形成涡流, 这样易产生附着现象, 附着沉积的物料会产生热变性和清洗困难等问题。而热风的速度沿着干燥塔轴线方向时, 热风流线常会整体发生偏移, 热风不能很好地与料液混合, 效率低且有部分附着现象[ 5 ]。
     MD 型设备的喷雾, 避免了热风涡流和轴流的缺点, 设置了热风整流室, 在整流室的吹出口装有蜂窝状类似转浆式水轮机导向叶轮的固定叶片, 热风由固定叶片的半径方向流出, 进一步改变热风方向, 吹向干燥塔。这样由固定叶片把涡流的热风转变为干燥塔的轴向供给, 达到了整流的目的, 对于解决干燥塔内的产品附着问题效果非常明显。而且整流后防止了热风回转,使雾下降时, 受热均匀, 使成品的热变化可以维持在最小限度内, 因此提高了成品的质量。
1. 3　干燥塔、分离室和冷却室的一体化
    为了满足市场需要, 提高产品溶解性、冲调性和包装性能。有的喷雾干燥设备增加了造粒的设备, 但它会增加制品的热变性和芳香物质的损失, 而MD 型喷雾干燥机有效地解决了干燥塔、分离室和冷却室的一体化问题。
    在喷雾干燥的降速干燥阶段, 随着水分的降低, 粉末的温度上升。以乳品为例, 干燥塔下部的干燥空气温度为90～ 100℃时, 粉末的温度为60℃左右, 为防止热变性, 希望干燥终了时迅速冷却。对此MD 型喷雾干燥机在干燥塔的下部安装了流动冷却室, 这个系统有旋风分离的微粉末, 用空气输送到分离室下部的流动冷却室, 和在分离室被重力分离出的粉末一起冷却到30℃左右, 然后排出(见图2) , 其结果对热变性有很好的控制作用[ 1 ]。
1. 4　二次热风的利用
    热风吹进干燥塔时, 吹入处的温度很高, 这个部位若附着有微量的产品, 会全部褐变, 它不断地下落, 会造成产品品质下降。对此MD 型喷雾干燥机在热风吹进干燥塔的口部设置了两个同心圆筒, 从这两个圆筒的中间可以回流低温的二次热风(70～ 100℃) , 有效地解决了上述因附着而造成的品质下降问题。而且二次热风风量(G′) 和热风风量(G) 的比G′öG = 0. 05, 或更大些(可增加到0. 3～ 0. 4) , 有利于提高产品溶解度。
1. 5　空气进出口多, 流速流量难以调节
    从图1 中可以看出,MD 型喷雾干燥机有多处空气进出口, 这种结构造成对流速流量的调节困难, 给操作带来许多困难。例如: 在喷雾过程中发现产品的水分偏高, 一般可减小流速, 提高排风温度以达到控制水分的目的。但是由于它有多个空气进出口, 要很快把流量调到最佳的范围比较困难。流量减小过度时, 又容易造成细粉、焦粉等次品。
               
2　MD 型喷雾干燥机在生产中出现的问题分析
    图3 所示是MDRP - 5 型离心、二流体二用干燥机。它是一种新型高效干燥设备, 可使溶液、乳浊液、悬浮液、糊状液等物料, 经喷雾干燥成为干燥粉末状、细中颗粒的制品。其工作原理如下: 空气通过过滤器和加热装置后, 进入干燥室顶部的热风分配器, 通过热风分配器的热空气均匀地进入干燥室, 并成螺旋状流动, 同时将料液送到安装在干燥室顶部的离心喷雾头, 料液被雾化成极小的雾状液滴, 使料液和热空气接触的表面积大大增加, 水分迅速蒸发, 在极短的时间内形成干燥成品。
     MDRP- 5 型喷雾干燥机的干燥速度快、效率高、工序少、节省人力, 特别对于热敏性物料, 可以保持其色、香、味, 产品质量优良, 但在操作不熟练、调节控制缺乏经验时, 容易产生一些问题。现将生产中可能出现的问题和引起的原因及补救措施总结如下, 供操作时参考。
2. 1　粘壁现象严重
    主要表现是干燥室内到处都有粘着的湿粉。其原因是: (1) 进料量太大, 不能充分蒸发; (2) 喷雾开始前干燥室加热不足; (3) 开始喷雾时, 下料流量调节过大;(4) 加入的料液不稳定。
    针对上述产生问题的不同原因, 可依次采取以下措施: 适当减少进料量; 适当提高热风的进口和出口温度; 在开始喷雾时, 流量要小, 逐步加大, 调节到适当时为止; 检查管道是否堵塞, 调整物料固形物含量, 保证料液的流动性。
                    
2. 2　产品水分含量太高
    排风温度是影响成品水分含量的主要因素, 所以造成产品水分含量太高的原因一般是排风温度太低。而排风温度可由进料量来调节。因此相应的措施是适当减小进料量, 以提高排风温度。
2. 3　产品纯度低, 杂质过多
    造成这种情况的可能原因有以下几个方面: (1) 空气过滤效果不佳; (2) 积粉混入成品; (3) 原料纯度不高; (4) 设备清洗不彻底。可采用的补救措施有: 检查空气过滤器中过滤材质敷设是否均匀, 过滤器使用时间是否太长, 若是应立即更换; 检查热风入口处焦粉情况, 克服涡流; 喷物前应将料液过滤; 重新清洗设备。
2. 4　产品粉粒太细
    产品颗粒太细会影响其溶解性、冲调性能。原因是含固量太低或进料量太小。补救措施是提高料液的含固量, 加大进料量, 提高进风温度。
2. 5　跑粉现象严重, 产品得率低
    跑粉损失过多, 大大影响成品的得率, 一般的原因是旋风分离器的分离效果差。若出现这种情况, 应检查旋风分离器是否由于敲击、碰撞而变形; 提高旋风分离器进出口的气密性, 检查其内壁及出料口是否有积料堵塞现象。当然分离效率还与粉末的比重及粒度的大小有关, 某些物料可根据需要增加第二级除尘。
2. 6　离心喷头转速太低
    主要是离心喷头部件出了故障, 所以要停止使用喷头, 检查喷头内部件。
2. 7　蒸发量太低
    原因可能是: (1) 整个系统的空气量减少; (2) 热风的进口温度偏低; (3) 设备有漏风现象, 有冷风进入干燥室。补救措施为: (1) 检查离心机的转速是否正常;(2) 检查离心机调节阀位置是否正确; (3) 检查空气过滤器及空气加热器管道是否堵塞; (4) 检查电网电压是否正常; (5) 检查电加热器是否正常工作; (6) 检查设备各组件连接是否密封。
2. 8　离心喷头运转时有杂声或振动
    主要由于喷头的清洗和保养不当引起的喷盘内附有残留物质或主轴产生弯曲和变形, 也可能是离心盘动平衡不好。解决办法; 检查喷雾盘内是否有残存物质, 若有应及时清洗; 发现主轴有异常, 要进行更换; 对离心盘的动平衡重新调整或更换。

[ 本帖最后由 资料员 于 2009-9-24 15:11 编辑 ]

lchh

今天网速有点慢，明天我再把附件发上来

tengfei007zlf

楼主好，能否把设备结构图发上来看看，该设备是否能喷雾热敏性产品和粘度较大产品，还有乳化产品。最好是压力式喷雾干燥器。

lchh

书里面有设备图，你自己找找把

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原帖由 红大河 于 2009-8-21 09:16 发表
文件破坏，不能打开

全部下下来后按顺序排列然后再减压，如果不行就是你的顺序排列错了，换个顺序再试

谁舍谁得

怎么办啊？我下不下来

dyingsoeating

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哇，我是分页沙发~~~

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