噴霧干燥技術干燥過程剖析及其重要性

干燥機理：液滴進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液滴的邊界層輸送到空氣中。由下圖所示，整個干燥過程分為四個階段：

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，此時的液體得到了蒸發(fā)時所需要的汽化潛熱。此階段是增速干燥階段，但一般在液滴---空氣界面處進行傳熱而達到平衡所需的時間只有千分之幾秒即達到B點。

BC段：液滴進入恒速干燥階段。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，在表面維持飽和狀態(tài)，并與表面汽化所失去的水分達到平衡。此時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，此時的外部熱量與被蒸發(fā)的水分在液滴表面達到了平衡，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)品卻不會過熱受損的根本原因。

CD段：過了臨界點C之后，物料進入了降速干燥階段。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點到D點的過程中，物料的固體表面外殼逐漸形成，直到D點的那一刻，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進入快速的升溫階段。蒸發(fā)將持續(xù)到物料的濕含量與周圍空氣達到平衡為止。其實，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。

在上述四個干燥階段中，一般情況下，物料離開干燥塔的時間點是在DE段的某個點上。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，將是我們實驗成功的關鍵。