乳品之窗（60）乳品基本知识问答100题(连载-29)

（七十八）喷雾干燥设备的构造及其功能是什么？

喷雾干燥利用雾化器将溶液、乳浊液、悬浮液或膏状料液分裂成细小雾状液滴，在其下落过程中，与热气体(空气、氮气或过热水蒸气)接触进行传热传质，瞬间将大部分水分除去而成为粉末状或颗粒状的产品。

喷雾干燥设备有压力式和离心式两种，我国采用压力式的较多。压力式喷雾干燥设备由空气过滤器、进风机、空气加热器、分风箱、喷雾器（喷嘴）、干燥室、布袋过滤器、排风机等组成。见图3-78-1。

1、喷雾干燥室：塔式干燥室常称为干燥塔，新型喷雾干燥设备几乎都用塔式结构

其特点：干燥塔塔体小，热损失少；热风呈柱状流动，雾滴下降过程中受热均匀，无过热现象，可提高成品质量，适用于热敏物料，同时可大幅度减少热风出口处的焦粉和塔壁粘粉现象；塔壁吹有冷风，减少了粘壁和焦粉现象；塔内设两段冷却器，简化了冷却装置。但空气进口多，流速流量调节困难

2、热风分配器：热风分配器应能够使热风均匀地与液滴接触，防止气流在塔内形成涡流，以避免或尽量减少粘壁现象，或迫使热风在塔内按需要作直线或螺旋线状流动。根据热风流入干燥塔内的轨迹，热风分配器有直流型和螺旋型。压力式喷雾干燥常采用直流型热风分配器形成的热风流动速度均匀，使得物料粘壁现象不易发生，但为保证足够的干燥时间，要求干燥塔高度较大。

3、雾化器

雾化器是喷雾干燥的关键部件，雾化后液滴的大小和均匀程度对喷雾干燥的产品质量有重要影响。雾滴平均直径一般为φ20~60μm，雾滴过大达不到干燥要求，过小则会过度干燥使产品变质。旋流式压力喷嘴（图3-78-2）  喷嘴内设有旋转室，液体在压力作用下经由旋转室导向形成旋转后喷出。旋流式压力喷嘴的喷嘴孔处料液流速高，为提高喷嘴的耐磨性能，一般采用镶嵌人工宝石的喷嘴孔，也可用碳化钨等耐磨材料制造。

4、后干燥、冷却设备：目前应用较多的后干燥/冷却设备为振动流化床（图3-78-3）。干燥空气通过一个特殊结构的孔板（图3-78-4），到达粉末处，其分布板的特点有：空气向下朝向板面；分布板的孔数少，孔径大；产品排空效果好。

5、布袋、旋风扑粉设备：当排xx空气时，空气中夹带着微细奶粉颗粒，一般采用布袋或旋风分离器扑集细粉并回收。前者扑粉效率较高但需不断地敲打和清洗，而后者扑粉效率较低（98﹪～99﹪），但细粉可回至塔内或流化床中进行复聚。

6、喷雾干燥的机理和特点

⑴ 喷雾干燥的机理：借机械力量是浓缩分散为无数极细的的微粒，仿佛雾一样，以增大蒸发面积，所以一经与130～180℃或更高温度的新鲜空气相遇，乳的雾滴在0.01～0.04s的瞬间内失去水分而干燥成粉末状，积聚于干燥塔底部。另一方面，从溶液中蒸发的水分通过集尘装置，经排风机及排走。整个干燥过程仅需15～30s。

喷雾干燥过程分为恒速干燥和降速干燥两个阶段：

① 恒速干燥阶段：在此阶段，乳滴中绝大部分游离水分将蒸发出去，水分的蒸发是在乳滴表面发生的。蒸发速度由蒸汽穿过周围空气膜的扩散速度所决定。周围热空气与乳滴之间的温差是形成蒸发的“动力”。温差的高低则造成蒸发速度的大小，而乳滴温度可近似地等于周围热空气的湿球温度。这个阶段乳滴水分的扩散速度大于或等于蒸发速度。

②降速干燥阶段：当乳滴水分扩散速度不能使乳滴表面水分保持饱和状态时，干燥即进入降速阶段，水分蒸发发生在乳滴微粒内部某一界面上，乳滴中的结合水部分被除掉，乳滴温度升高到周围热空气的湿球温度以上，当乳粉颗粒水分含量接近或等于该空气温度下的平衡水分，即喷雾干燥的极限水分时，则完成了干燥过程。

⑵ 喷雾干燥的特点：

① 干燥非常迅速，干燥时产品受热时间短，适于热敏性物质。

② 在密闭的负压下生产，既保证卫生，又不使粉尘飞扬。

③ 干燥后的产品呈粉末状，不必粉碎，只需过筛。

④ 机械化程度高，有利于生产的连续化和自动化。