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噴霧干燥技術干燥過程剖析及其重要性

更新時間:2023-09-20 點擊次數:1205

干燥機理:液滴進入干燥塔并與熱空氣起混合的一瞬間,即開始了熱量和質量的傳遞過程。熱量是以對流的方式由空氣傳遞給液滴,被蒸發的水分通過圍繞每個液滴的邊界層輸送到空氣中。由下圖所示,整個干燥過程分為四個階段:

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,此時的液體得到了蒸發時所需要的汽化潛熱。此階段是增速干燥階段,但一般在液滴---空氣界面處進行傳熱而達到平衡所需的時間只有千分之幾秒即達到B點。


BC段:液滴進入恒速干燥階段。此過程所蒸發掉的水分都為液滴周圍的非結合水。液滴內部不斷的有非結合水向液滴的表面移動,在表面維持飽和狀態,并與表面汽化所失去的水分達到平衡。此時物料表面始終被水所濕潤,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,此時的外部熱量與被蒸發的水分在液滴表面達到了平衡,液滴內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,但產品卻不會過熱受損的根本原因。


CD段:過了臨界點C之后,物料進入了降速干燥階段。這一階段,液滴內部遷移到表面的水分開始不再維持其飽和的濕潤狀態,在由C點到D點的過程中,物料的固體表面外殼逐漸形成,直到D點的那一刻,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*形成,所以此時的傳質阻力全部在固體層上。物料內部的結合水向外遷移蒸發已經很困難了,固體物料的溫度也會進入快速的升溫階段。蒸發將持續到物料的濕含量與周圍空氣達到平衡為止。其實,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。


在上述四個干燥階段中,一般情況下,物料離開干燥塔的時間點是在DE段的某個點上。所以,DE段是非常重要的干燥階段。物料含水率越來越低,而此時成品溫度上升很快、容易接近物料的極限溫度。


綜上所述,在噴霧干燥中,每種物料都有它合適的出口溫度。因此,噴霧干燥的出口溫度是一個非常重要的參數,找到并確定理想的出口溫度,將是我們實驗成功的關鍵。




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