喷雾干燥技术和喷雾干燥机设备的改进和革新

近20年来喷雾干燥技术和喷雾干燥机设备的改进和革新很快总结起来有一下几种方法： 　　①改善气流流向；②控制器壁温度；③采用清壁机构；④器壁表面处理。 　　1、改善产品物性 　　科学技术的发展和生活水平的提高对喷雾干燥机产品的质量提出越来越高的要求。例如，有的要求堆密度特别大（≥1.0㎏／L）或特别小（≤0.6㎏／L）；一些有复水性要求的粉体如食品、中药冲剂等则往往要求速溶性。一般来说，改变雾化的分散度以及适当改变操作条件并控制干燥速率，可以制得具有不同堆密度的产品，但变化的幅度有限。在改善物性方面值得一提的是改变料液性质，如泡沫喷雾干燥。就是将进料液体先泡沫化后再进行喷雾干燥。该方法最初是提高热效率而提出的，后来用以改善产品的性质。现已证明，泡沫喷雾干燥制得的奶粉等产品粒径大、多孔、多凹陷、表面粗糙，具有良好的速溶性。80年代以来，喷雾干燥机技术已用于工业生产。 　　2、开发多目标干燥过程 　　把喷雾干燥机与其他单元过程相结合，已成功地开发应用的主要有两类：一类是喷雾干燥-反应过程。人们熟知的喷雾干燥-聚合一步法制取三聚磷酸钠就是典型实例之一。另一类是喷雾造粒-干燥。把溶液或悬浮液在细粒物料上喷雾涂布造粒，与颗粒的干燥结合起来。根据粒度要求不同，溶液雾化器可置于颗粒床层的内部或上方。喷雾造粒-干燥技术出现和应用比较早，并已做过大量的基础研究。由于有许多产品，如肥料、染料等制成颗粒状对贮存、运输和使用都更为有利，这些年来对这类技术的兴趣正在增长。根据已掌握的技术，床层直径在1m以内的装置设计和操作都容易解决，但对更大规模的放大问题还需要进一步研究。 　　3、开发组合干燥装置 　　能从液体物料直接干燥成粉体，这是喷雾干燥的最大优点。但喷雾干燥设备热效率低、体积庞大、生产能力低、投资高也是最大缺点。近年来，中外干燥专家对以喷雾干燥为第一级的多级组合干燥进行了大量的研究。利用它将液体干燥成固体后再进行下一级干燥器进一步干燥，这样克服了喷雾干燥机的缺点。 　　4、解决黏壁问题 　　黏壁现象迄今仍然是妨碍喷雾干燥机正常操作的一个突出问题。一般说来，增大直径可以减轻黏壁。但为此目的而采用非常大的设备直径显然不经济。国外专家研究了干燥过程中的黏壁和物料结块问题，认为造成黏壁的主要宏观因素是壁温。在关于橙汁喷雾干燥的专利中提出的解决办法是使塔壁冷却至已干品的温度以下，并在进料液中加入助干剂，提出了防止黏壁的三种途径： 　　1）采用夹壁干燥塔，其间用空气冷却，使壁温保持在50℃以下，黏结性强的物料宜采用平底塔。 　　2）通过塔壁旋气片切向引入二次空气冷却塔壁。 　　3）塔内近壁处安装由一排喷嘴组成的“气扫帚”，并使之沿壁缓慢转动。 　　显然，这些措施试图达到的基本效果是相同的，即冷却塔壁。这些方法在中药浸膏的干燥中已经广泛应用，有一定效果。另外，塔内壁抛光也可以减轻黏壁。 · 行业聚焦： 根据筛分设备机械的结构及工作原理大致有以下几类： 　　（1）固定筛 　　工作部分固定不动，靠物料沿工作面滑动而使物料得到筛分。固定格筛是在选矿厂应用较多的一种，一般用于粗碎或中碎之前的预先筛分。它结构简单，制造方便。不耗动力、可以直接把矿石卸到筛面上。主要缺点是生产率低、筛分效率低，一般只有—60% 。 　　（2）滚轴筛 　　工作面是由横向排列的一根根滚动轴构成的，轴上有盘子，细粒物料就从滚轴或盘子间的缝隙通过。大块物料由滚轴带动向一端移动并从末端1、滚翻运动混合机（一维运动混合机） 　　滚翻运动混合机属复合型混合机，其由料筒、传动系统、机座等组成，筒体在电机的带动下作均速旋转运动，由于筒体内壁焊有若干特制的抄板，物料在抄板的推动下，沿着筒壁作环向运动，形成物料上下、左右方向的运动。同时，由于抄板与筒体中轴线有一定的角度，使物料在筒体内作前后方向的运动。虽然，料筒的运动很简单（一维运动），但料筒内的物料在料筒内充分的滚翻(做的是三维运动)，加之上料筒内保留的剩余空间和料筒的合理旋转速度，使参加混合的不同组分能最大可能地作相对运动，从而达到混合的目的。 　　加料：在料筒上装有人孔兼加料口；卸料经过20多年的发展，我国的干燥设备行业已经形成了一定的企业数量和生产规模。从地域分布上看，东部地区生产企业多，中西部地区企业少；尤以江、浙、沪三地企业较为集中，仅江苏省常州市，干燥设备生产企业达50家以上。目前国内市场需要的常规干燥设备，以及国际市场需要的主要干燥设备，我国基本都能自己制造，这表明，我国干燥设备以进口为主的历史已经结束。但还存在一些问题和隐忧。 　　存在的问题 　　据中国通用机械干燥设备行业协会预测，今后几年，我国化工行业干燥设备需求量将达到3000台(套)左右；制药用干燥设备年需求量将达到3000台(套)左右；农林、粮食、轻工等行业用烘干设备年需求量预计将达到50国内中药企业常用的浸膏干燥设备是箱式干燥和喷雾干燥。箱式干燥时间长，能耗高，间断操作，容易染菌和吸潮；喷雾干燥的粉剂致密而水溶性差，干燥温度高，热敏感性的物质容易被破坏，多糖含量高的物料会粘在喷雾干燥收集器的壁上，造成收粉困难。近几年，一种自动真空履带干燥机开始应用生产。与箱式干燥相比，自动真空履带干燥机的优点是：料层薄、干燥快、物料受热时间短；物料松脆，容易粉碎；隔离操作，避免污染；动态操作，不易结垢；连续生产，自动控制。自动真空履带干燥机也能克服喷雾干燥的缺点，与常用的干燥设备相比，自动真空履带干燥机具有更好的应用价值，控制系统采用德国西门子S7-200 PLC、西门子变频技术，实现了干燥气作为干燥介质，干燥机排除的废气也全部是水蒸气，所以干燥过程中只有一种气态成分存在，因此传质阻力非常小。同时排除的废气温度保持在100℃以上，所以回收比较容易，可利用冷凝、压缩等方法回收蒸汽的潜热再加以利用，因而热效率高。另外，由于水蒸气的热容量要比空气大1倍，干燥介质的消耗量明显减少，故单位能耗低。过热干燥技术有很多优点：传热系数大、传质阻力小、蒸汽用量少、无爆炸和失火的危险、有利于保护环境、灭菌消毒的作用等等。但过热蒸汽干燥也有一定的应用范围，对热敏性物料则此干燥方法不适宜，若回收不利则节能效果将受到极大影响，另外其成本也相对较高。在饲料工业中，过热蒸汽干燥技术可以应用在酒糟、牧草等方面。

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