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噴霧干燥技術(shù)干燥過程剖析及其重要性

更新時(shí)間:2023-09-20 點(diǎn)擊次數(shù):933

干燥機(jī)理:液滴進(jìn)入干燥塔并與熱空氣起混合的一瞬間,即開始了熱量和質(zhì)量的傳遞過程。熱量是以對(duì)流的方式由空氣傳遞給液滴,被蒸發(fā)的水分通過圍繞每個(gè)液滴的邊界層輸送到空氣中。由下圖所示,整個(gè)干燥過程分為四個(gè)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(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,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(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(chǎn)品卻不會(huì)過熱受損的根本原因。


CD段:過了臨界點(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始不再維持其飽和的濕潤狀態(tài),在由C點(diǎn)到D點(diǎn)的過程中,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(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。物料含水率越來越低,而此時(shí)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(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。




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