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干货丨喷雾干燥技术的基本原理和特点

喷雾干燥技术的研究始于19世纪初期,随着喷雾干燥技术在工业上的广泛应用,人们对它的基本原理和特点也进行了深入研究。

1.1 喷雾干燥技术的原理

喷雾干燥基本原理是物料经过过滤器由泵输送到喷雾干燥器顶端的雾化器,利用雾化器将液态物料分散成雾滴,由于雾滴半径较小,比表面积和表面自由能大,且高度分散,雾滴表面湿分的蒸汽压比相同条件下平面液态湿分的蒸汽压要大,所以水分挥发极快,产品迅速得到干燥。戴命和等根据质量守恒、能量守恒和牛顿第二定律推导了喷雾干燥过程一维双向静态数学模型,从理论上研究了喷雾干燥的热干燥机理,对提高喷雾干燥的技术水平具有重要意义。

1.2 喷雾干燥技术的特点

1.2.1 干燥迅速,确保产品质量。食品中多含蛋白质和糖分,而蛋白质一般在60—80℃保持数分钟会产生变性,在高温下放置也会产生美拉德反应。利用喷雾干燥,仅需 3-10s就能够干燥产品,这样可有效抑制干燥过程中食品的热 变性和芳香成分的损失,确保了产品的质量。

1.2.2 干燥产品具有良好的分散性、流动性和溶解性。对于干燥产品而言,分散性、流动性和溶解性是产品质量的重要指标。在喷雾干燥过程中,产品的干燥是在热空气中进行的,所以产品基本上能保持与液滴相近似的球状,从而具有良好的分散性、流动性和溶解性。

1.2.3 生产过程简化、操作控制方便,适宜于连续化大规模生产。通过喷雾干燥获得的产品大部分都不需要再进行粉碎和筛选,从而减少了生产工序,简化了生产工艺流程。产品的粒径、松密度、水分,在一定的范围内,可以改变操作条件进行调整,控制管理都很方便,而且能适应工业化大规模生产的要求。

1.2.4 防止发生公害,改善生产环境。由于喷雾干燥是在密闭的容器中进行,能避免干燥过程中造成的粉尘飞扬,避 免了环境污染。

1.3 喷雾干燥存在的问题

喷雾干燥技术的优点是显著的,但是其不足之处也是不容忽视的。其缺点主要表现在动力消耗大,体积传热系数和热效率均较低,设备体积大,易发生粘壁现象,一次性投资较大等。

尤其是粘壁问题,在喷雾干燥过程中如果发生粘壁物料由于长时间停留在热的内壁上,有可能被烧焦或变质,影响产品质量。周学永等对喷雾干燥粘壁的类型和原因进行了分析,提出了喷雾干燥粘壁的3种类型:半湿物料粘壁、低熔点物料的热熔性粘壁和干粉表面粘附,并提出了解决各种类型粘壁的方案。 

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