并流型喷雾干燥器逆流型喷雾干燥器混合流型喷雾干燥器课件.ppt

1、11 喷雾干燥机械与设备 whatwhat 喷雾干燥就是将液状物料通过雾化器形成喷雾状态,雾滴在沉降过程中,水分被热空气气流蒸发而进行脱水的过程。howhow 热空气经干燥室顶部的热风分配器高速旋流进入干燥室内，同时料液在泵的压力下送至设在干燥室顶部的雾化器喷散成极小的雾状液滴，与热空气充分混合并流运动，两相间产生强烈的热质交换，水分迅速蒸发，在瞬间几秒钟内干燥成为细小粉粒状成品。产品经干燥塔底部和旋风分离器排出，废湿热空气则由风机抽出排空。1.喷雾干燥设备在1901 年首次用于奶粉工业的生产,在20 世纪20 年代才真正用于奶粉工业的生产,2.20世纪40 年代末才在我国开始使用。最早的结构

2、是属于压力箱式(卧式) ,物料的雾化为双流体式,动力消耗量大。3. 到1955年,轻工部在黑龙江省推广畜力小型压力式喷雾干燥法生产奶粉, 1958 年哈尔滨松花江牛奶厂首次用离心喷雾的方法生产奶粉。这两种形式的喷雾干燥设备当时都是平底结构,出粉是间歇式的,每工作一个班次人工出粉一次。4.20 世纪60 年代中期,箱式压力干燥设备出现了锥底带螺旋出粉器(搅龙)的结构形式。5.第一台立式多喷头压力喷雾干燥设备诞生在20 世纪70 年代初,它的出现使喷雾干燥设备的有效容积缩小近一半,而且不用搅龙,连续出粉。6.20 世纪80 年代又生产了单喷头的立式压力喷雾干燥设备,它在奶粉工业中的应用是推动我国乳

3、粉工业技术进步的一个关键环节,为促进我国奶粉工业的迅速发展奠定了基础。 喷雾干燥在乳品业的发展状况（7）设备较庞大，投资费用、动力和热能消耗均较大。喷雾干燥的优缺点喷雾干燥的优缺点 （1）浆状原料直接干燥成粉粒状产品:采用喷雾干燥，通常不需要粉碎、分级等操作，直接制成粉末产品，简化了工序，节省了设备。 （2）适于处理热敏性物料:物料微粒化后，表面积增大（如分散成10m的球形小液滴，则表面积增大1290倍 ），干燥迅速（几秒到十几秒），且产品温度不超过热风的湿球温度（）防止物料过热变质。 (）制品的溶解性和流动性好:雾滴与热风接触，水分蒸发极快，可以形成中空球状或疏松团粒状的粉体，制品有良好的冲

4、调性和流动性。（）容易改变操作条件:控制或调节产品的质量指标、改变原料的浓度、热风温度等喷雾条件，可获得不同水分和粒度的产品。（）可以满足对产品的各种要求:增加某些措施或运用操作上的灵活性，能制成不同形状（球形、粉末、疏松团粒）、性质（流动性、速溶性）、色、香、味的产品。（）连续作业，处理量大:现国内中小乳粉厂，喷雾干燥设备的蒸发量为 /。大、中型乳粉生产，每小时处理 鲜乳。喷雾干燥工艺流程喷雾干燥系统的主要组件及分类供料系统供热系统雾化系统干燥系统气固分离系统（一）压力式雾化器（一）压力式雾化器 雾化原理：物料通过高压泵，在70200大气压下，从切线入口进入旋涡室获得旋转运动，在喷嘴中央形成

5、一股旋转气流，料液形成绕旋转中心旋转的环形液膜，液膜伸长变薄，最后分裂为小雾滴。 有旋转型和离心型。 旋转型：中空，无芯，料液切向导入。 离心型：有芯，料液斜向或螺旋形导入。 在喷雾干燥系统中，雾化器是最关键的组件，这是因为：在喷雾干燥时，雾滴的大小和均匀程度直接影响产品的质量和成本；若过大，则在规定的时间内达不到干燥要求，若过小，则可能干燥过度而引起变性。 一般常用的有三种：压力式、离心式、气流式优点是：结构简单、制造成本低、维修、更换方便；动力消耗较小缺点是：喷嘴易堵塞、磨损；操作弹性小，产量调节范围窄。 （二）离心雾化器（二）离心雾化器原理：借助高速转盘产生离心力，将料液高速甩出成薄膜或

6、细丝，并受到腔体空气的摩擦或撕裂作用而雾化。50kg 雾化盘150kg 雾化盘200kg 雾化盘离心雾化器如图所示。由电机、摩擦离合器、变速齿轮、主轴，分配器、离心盘及冷却装置组成。高速离心化雾器 高速离心喷雾干燥器离心雾化器的优点是：液料通道大，不易堵塞；对液料的适应性强。高粘度、高浓度的液料均可；操作弹性大，进液量变化25时，对产品质量无 大影响缺点是：结构复杂、造价高；动力消耗比压力式大；只适于顺流立式喷雾干燥设备。 （三）气流式雾化器原理：利用料液在喷嘴出口处与高速运动（200-300m/s）的蒸汽或压缩热空气相遇，由于料液速度小，而气流速度大，液膜很容易被拉成丝状，然后分裂成细小的雾

7、滴。雾滴大小取决于相对速度和料液的黏度；而雾滴的分散程度取决于气体的吹射速度。三种雾化器比较喷雾干燥系统的分类按生产流程开放式喷雾干燥器封闭循环式喷雾干燥器自惰循环式喷雾干燥器半封闭循环式喷雾干燥器按雾滴与气体的接触方式 并流型喷雾干燥器逆流型喷雾干燥器混合流型喷雾干燥器开放式喷雾干燥器最大特点：结构简单，在热体在整个系统中只使用一次就排入大气，适用于废气中含湿 量高、无毒无臭气体缺点：载热体消耗量大，能耗高。封闭循环式喷雾干燥器特点：载热体在整个系统中组成一个封闭的循环回路，有利于节约能耗，回收溶剂，防止污染大气。载热体一般多采用惰性气体（N2、CO2）,特别适用于物料易氧化或干燥过程中有有

8、毒气体产生的物料。自惰循环式喷雾干燥器最大特点：就是将封闭循环式中的加热器改装为燃烧器，即自制惰性气体装置，引入可燃气体和空气进行燃烧，消耗掉空气中的氧气，剩下N2、CO2作为干燥介质。半封闭循环式喷雾干燥器介于开放式和封闭循环式之间，主要针对干燥过程中蒸发水分的同时产生的异味气体的去除而设计，防止对大气污染。（单细胞蛋白、酵母、菌丝体）并流型喷雾干燥器料液与热风的运行路线相同。可以确保干燥物料不会受热过度。适用于热敏性物料，如牛奶、果汁、鸡蛋液等。逆流型喷雾干燥器料液雾滴与热风运行方向相反，一般热风由下而上，料液由上而下喷洒。容易使产品过热而焦化，适用于含水量高，且非热敏性原料。混合流型喷雾

9、干燥器雾滴与热风的运动方向呈不规则状态，气流与物料充分接触，脱水率高，适用于不易干燥的物料。对设计要求很高，否则会引起气流分布不均匀，造成局部粘粉严重。喷雾干燥的应用情况1、现状我国将喷雾干燥技术应用于工业化生产加工牛奶是在20 世纪50 年代。设备由早期的卧式干燥箱发展到立式干燥塔,装备比较简单,单机处理能力小要提高产品质量存在相当大的困难。 2、 进风温度较低由于建厂的规模普遍较小,中小型锅炉的工作压力偏低,干燥塔设备结构存在问题,再加之观念上的一些问题(怕进风温度高影响产品质量) ,进风温度较低使干燥塔的体积较大,消耗较多的材料。3、 材质差以往制造热风箱和进风系统很多是用碳钢制造,尤其

10、是停产时间较长或加热器漏气时,碳钢表面锈蚀,无法进行处理,势必对产品质量有一定影响。4、 设计缺陷加热器没有热回收系统,进风变头设计不合理,前片热交换激烈,散热片使用寿命短。 喷雾干燥作为现代化对流干燥方法之一，被广泛地应用于化工、食品、生物制药等行业。5 、加工精度低干燥塔内壁表面过于粗糙,内壁挂粉比较严重;没有一个较好的振打装置,使粉在塔内停留的时间较长,对粉的质量造成影响。6、 排风过滤系统大多数的干燥塔用布袋式内滤捕粉,这种捕粉方式相对效率较高一点,但粉在布袋内停留的时间长;这部分颗粒较细,抖粉时回到塔内势必影响冲调性;单独收集回溶造成能源浪费,且由于多次受热,使蛋白质变性,影响产品质

11、量。7、 观念误区单喷头影响了物料与热风充分的热交换,以前认为只有单喷头、大板眼才能生产大颗粒粉,只有大颗粒粉才能速溶。经过学习国外的先进经验,结合我们几年来的实践,如果能生产出带有附具颗粒的无细粉产品,会对奶粉的感官和冲调性有较大的改善。8、 自动化程度低大多数乳品厂采用的都是手动控制,控制精度较低,工人的劳动强度大。12 电磁、辐射干燥机械 基本原理目前市场上主要有高频电场、微波和红外线辐射等这类干燥设备 由于电磁感应和辐射效应可以使物料中的极性分子（主要是水）在激烈的运动中产生摩擦而发热，当水分从物料表面蒸发时，物料内部形成一定的温度梯度和湿度梯度，加速了水分从物料内部向表面移动，最终达

12、到干燥的目的。因而，利用电磁感应加热或红外线辐射效应来干燥物料时，物料内外加热均匀，不会过热而焦化，外部保持形状的完好程度仅次于冷冻干燥方法。 微波干燥干燥(杀菌)技术是利用电磁电磁波把能量传播到被加热物体内部，加热达到生产所需求的一种新技术。常用的微波频率有915MHz和2450MHz。由于具有高频特性，它以每秒数十亿次的惊人速度进行周期变化,物料中的极性分子（典型的如水分子、蛋白质、核酸、脂肪、碳水化合物等）吸收了微波能以后，他们在微波的作用下呈方向性排列的趋势，改变了其原有的分子结构。当电场方向发生变化时，亦以同样的速度做电场极性运动，就会引起分子的转动，致使分子间频繁碰撞而产生了大量的

13、摩擦热，以热的形式在物料内表现出来，从而导致物料在短时间内温度迅速升高、加热或熟化。 与此同时，在微波的作用下，物料中的有害菌、虫害等微生物受到无极性热运动和极性转动两方面的作用而改变其排列组合状态及运动规律，即使得生物体因蛋白质的变性而失活，并使细胞中核糖核酸（RNA）和脱氧核糖核酸（DNA）的若干氢键松弛、断裂或重组，干扰或破坏其正常的新陈代谢、遗传和增殖，抑制或致死菌体及害虫的生长，达到杀虫、灭菌、保鲜的效果。 高频电场干燥和微波干燥的原理相同微波干燥的特点有： 1、 选择性加热。因为水分子对微波吸收最好，所以含水量高的部份，吸收微波功率多于含水量较低的部份。这就是选择性加热的特点，利用

14、这一特点可以做到均匀加热和均匀干燥。2、 节能高效。微波是直接对物料进行作用，因而没有额外的热能损失，炉内的空气与相应的容器都不会发热，所以热效率极高，生产环境也明显改善，与远红外加热相比可节电30%。3、 时间短，效率高。微波加热是使被加热物体本身成为发热体，不需要热传导的过程。微波从四面八方穿透物体内部里外同时使物体在很短时间内达到均匀加热，大大缩短了干燥时间。 4、 易于控制，工艺先进。与常规方法比较,设备即开即用；没有热惯性，操作灵活方便；微波功率可调，传输 红外线是一种电磁波，波长在0751000m范围内。红外线投射到物体上，此物体就吸收了大量的红外能，从而改变和加剧其分子运动，达到加热升温作用。 红外线加热的特点是：红外线能透入被加热物体表面一定深度，因此使加热速度加快、 电能消耗少、加热质量高。