MD型喷雾干燥机的特点和出现问题的分析

原作者:[标签:作者] 添加时间:2007-07-02 原文发表:2007-07-02 人气:9

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摘　要: 介绍了MD 型喷雾干燥机的原理和特点, 对其生产过程中可能出现的问题进行了分析, 并提出相应的补救措施。
关　键　词: 喷雾干燥机; 故障; 分析

0　前　言
喷雾干燥设备是19 世纪末L aMon t 和Percy 等发明的, 是现代干燥新技术之一。在20 世纪初这种设备主要用于脱脂奶粉的制造, 并在食品工业中开始工业应用[ 1 ]。随着喷雾干燥技术的不断开发和完善, 目前这项技术在国内外已得到了广泛应用, 例如用于食品工业中奶粉、乳清粉、奶油粉、蛋粉、果汁粉、速溶咖啡等的生产中, 在其它工业如药物、生物制品、洗涤剂、陶瓷、环保等工业中也很常用。
喷雾干燥设备主要有: 压力喷雾设备(如水平箱式压力喷雾干燥机、立式并流型圆锥塔喷雾干燥机、MD型喷雾干燥机、K- 7 型单喷嘴二级喷雾干燥机) 和离心喷雾设备(如安海德罗式离心喷雾干燥机、尼罗式离心喷雾干燥机)。本文以日本MD 型喷雾干燥机为例,介绍了其喷雾干燥的原理和特点, 并结合自己的经验,对实验中MDRP- 5 型干燥机在生产中出现的问题进行了分析。
1　MD 型喷雾干燥机的原理和特点
MD 型喷雾干燥机是日本森永公司设计的一种单喷头立式并流型压力干燥设备, 如图1 所示。其工作原理是通过机械作用, 将需要干燥的物料, 分散成很细的象雾一样的微粒(以增大水分蒸发面积, 加速干燥过程) , 与热空气接触后, 在一瞬间将大部分水分除去, 而使物料中的固体物质干燥成粉末[ 2, 3 ]。
总结MD 型喷雾干燥机的特点, 与其它干燥相比,主要有以下几个方面的特点。
1. 1　干燥速度快, 产品性能好

图1　MD 型喷雾干燥设备
　料液经喷雾后, 雾化成分散的微粒, 表面积大大增加, 与热空气接触后在极短的时间内就能完成干燥过程。一般情况下在100～ 150℃, 1～ 3 s 内就能蒸发95%～ 98% 的水分。由于干燥过程是在瞬间完成的, 产成品的颗粒基本上能保持与液滴近似的球状, 从而具有良好的分散性、优良的冲调性和很高的溶解度。
1. 2　减少粘壁和焦粉, 提高成品质量
MD 型喷雾干燥机、离心喷雾干燥机和多喷嘴喷雾干燥机是3 种典型的喷雾设备。离心喷雾和多喷嘴喷雾的喷雾方向为水平或垂直方向(轴线方向)。水平方向时, 为了使热风和液滴很好地接触, 提高干燥效率, 让热风形成涡流, 这样易产生附着现象, 附着沉积的物料会产生热变性和清洗困难等问题。而热风的速度沿着干燥塔轴线方向时, 热风流线常会整体发生偏移, 热风不能很好地与料液混合, 效率低且有部分附着现象[ 5 ]。
MD 型设备的喷雾, 避免了热风涡流和轴流的缺点, 设置了热风整流室, 在整流室的吹出口装有蜂窝状类似转浆式水轮机导向叶轮的固定叶片, 热风由固定叶片的半径方向流出, 进一步改变热风方向, 吹向干燥塔。这样由固定叶片把涡流的热风转变为干燥塔的轴向供给, 达到了整流的目的, 对于解决干燥塔内的产品附着问题效果非常明显。而且整流后防止了热风回转,使雾下降时, 受热均匀, 使成品的热变化可以维持在最小限度内, 因此提高了成品的质量。
1. 3　干燥塔、分离室和冷却室的一体化
为了满足市场需要, 提高产品溶解性、冲调性和包装性能。有的喷雾干燥设备增加了造粒的设备, 但它会增加制品的热变性和芳香物质的损失, 而MD 型喷雾干燥机有效地解决了干燥塔、分离室和冷却室的一体化问题。
在喷雾干燥的降速干燥阶段, 随着水分的降低, 粉末的温度上升。以乳品为例, 干燥塔下部的干燥空气温度为90～ 100℃时, 粉末的温度为60℃左右, 为防止热变性, 希望干燥终了时迅速冷却。对此MD 型喷雾干燥机在干燥塔的下部安装了流动冷却室, 这个系统有旋风分离的微粉末, 用空气输送到分离室下部的流动冷却室, 和在分离室被重力分离出的粉末一起冷却到30℃左右, 然后排出(见图2) , 其结果对热变性有很好的控制作用[ 1 ]。
1. 4　二次热风的利用

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