在使用實(shí)驗(yàn)型噴霧干燥機(jī)的過(guò)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(guò)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(guò)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(kāi)始了熱量和質(zhì)量的傳遞過(guò)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(guò)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(guò)程分為四個(gè)階段：
AB段：液滴開(kāi)始接觸熱空氣，干燥速率很快的建立起來(lái)。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(guò)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(shuō)，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(méi)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(guò)程中，雖然入口溫度很高，但產(chǎn)品卻不會(huì)過(guò)熱受損的根本原因。
CD段：過(guò)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(kāi)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(guò)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(guò)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(kāi)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(kāi)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(lái)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(guò)其本身的極限耐受溫度而安全離開(kāi)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(guò)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(guò)程中，就不會(huì)發(fā)生產(chǎn)品過(guò)熱的現(xiàn)象，問(wèn)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(guò)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(guò)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?lái)確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(lái)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(lái)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。
北京市通州區(qū)德福堂產(chǎn)業(yè)園4號(hào)樓
bjlaiheng@foxmail.com
在線客服