噴霧干燥中氣流與微粒的運(yùn)動及相對運(yùn)動
噴霧干燥系統(tǒng)是一個多輸入多輸出的復(fù)雜系統(tǒng), 時間長, 損失較大, 試驗(yàn)成本較高。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展, 使得模擬噴霧干燥這個復(fù)雜過程成為可能。Langrish 等[ 25] 結(jié)合噴霧干燥的特點(diǎn),建立了模擬食品在噴霧干燥室內(nèi)氣體-顆粒兩相湍流流動的模型。應(yīng)用計(jì)算流體力學(xué)對干燥器內(nèi)食品干燥的氣-粒兩相流運(yùn)動進(jìn)行了模擬, 研究了食品噴霧干燥中器壁沉積顆粒的成因, 得出減少器壁沉積率的適宜條件: Z大噴射錐度60b和Z大量的渦流進(jìn)氣62b。Huang等[ 26] 應(yīng)用計(jì)算流體力學(xué)對麥芽糊精在離心霧化器和壓力管霧化器的噴霧干燥性能作了比較研究, 模擬結(jié)果顯示兩種霧化器產(chǎn)生不同的顆粒尺寸分布和霧化樣式, 得到的顆粒軌跡展示了不同的溫度、流量和干燥特性, 為在一種噴霧干燥腔內(nèi)實(shí)現(xiàn)多種生物質(zhì)物料噴霧干燥的可行性研究提供了素材。雖然CFD應(yīng)用已日漸廣泛, 但是CFD 的模型驗(yàn)證需要更多的試驗(yàn)數(shù)據(jù)支持, 而在生物質(zhì)資源加工利用中噴霧干燥環(huán)境很難取得良好的測試數(shù)據(jù), 使得CFD技術(shù)在生物質(zhì)物料噴霧干燥中的應(yīng)用還有待于進(jìn)一步提高。

1. 3 霧滴的干燥速率以及產(chǎn)品的形狀
霧滴的干燥速率與霧滴的分布直接有關(guān), 大量生產(chǎn)實(shí)踐表明, 生物質(zhì)產(chǎn)品粉體顆粒粒度分布受如下工藝參數(shù)影響: 料液濃度、進(jìn)料速率、溫度、霧化方式、干燥介質(zhì)流量、氣液接觸方式以及溶劑和溶質(zhì)的性質(zhì)等。噴霧干燥所得的生物質(zhì)產(chǎn)物一般為球形顆粒, 但由于工藝參數(shù)控制不當(dāng)往往會導(dǎo)致顆粒變形, 如空心球、中空的環(huán)形、橢球形或蘋果形。黃立新等[ 7, 27] 通過分析生物質(zhì)物料在整個噴霧干燥階段中的溫度和顆粒狀態(tài)變化, 研究了生物質(zhì)物料的玻璃化轉(zhuǎn)變特性和產(chǎn)品質(zhì)量與干燥工藝參數(shù)的關(guān)系, 從而為提高霧滴的干燥速率和得到合格的產(chǎn)品形狀提供了理論根據(jù)。對于生物質(zhì)物料, 由于產(chǎn)品的天然和生物質(zhì)特性, 使得對于干燥過程的要求更加嚴(yán)格, 不當(dāng)?shù)母稍锕に噷⒅苯咏档彤a(chǎn)品的品質(zhì), 如色、香、味、活性有效成分等, 因此, 對干燥工藝研究不斷提出新的挑戰(zhàn)。
2 在生物質(zhì)資源加工利用中噴霧干燥系統(tǒng)的工藝研究噴霧干燥工藝是一種涉及到傳熱、傳質(zhì)、流體力學(xué)、機(jī)械工程、自動化技術(shù)等多學(xué)科的系統(tǒng)工程,在生物質(zhì)資源加工利用中工藝的穩(wěn)定狀態(tài)主要受以下幾個因素影響: 處理的物料不同; 干燥產(chǎn)品的要求不同; 干燥時間的顯著差異; 干燥過程中的物48 生 物 質(zhì) 化 學(xué) 工 程 第 42卷理變化、化學(xué)變化、傳質(zhì)傳熱過程變化不同; 干燥所需熱量輸入方式不同; 控制方式不同等[ 21] 。國內(nèi)外眾多科研工作者也正是基于這些差異進(jìn)行研究, 從而優(yōu)化其工藝, 提高益, 如在食品行業(yè)中, 黃立新等[ 17] 根據(jù)溶液固含量的不同對改性食用微晶纖維素溶液進(jìn)行二流體和高速旋轉(zhuǎn)盤式噴霧干燥試驗(yàn), 研究了改性食用微晶纖維素的噴霧干燥特性, 從而獲得了改性食用微晶纖維素經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的優(yōu)化噴霧干燥工藝條件: 熱空氣進(jìn)口溫度160 ~ 170 e , 出干燥塔的空氣溫度85 ~92 e , 料液含固量為12%, 料液溫度

●實(shí)驗(yàn)室小型噴霧干燥機(jī)采用彩色大觸摸屏操作，全自動控制和手動控制相結(jié)合

●關(guān)機(jī)保護(hù)功能：關(guān)機(jī)時只需按停止鍵，機(jī)器除風(fēng)機(jī)外立即停止運(yùn)行，保證設(shè)備不會因?yàn)檎`操作（強(qiáng)行關(guān)風(fēng)機(jī)）而導(dǎo)致加熱部分燒壞。

●全自動控制：一鍵式開機(jī)，設(shè)定噴霧工藝參數(shù)后，溫度到達(dá)預(yù)定溫度，蠕動泵自行啟動，觸摸屏上顯示運(yùn)行動畫，運(yùn)行流程清晰顯示；關(guān)機(jī)時只需按停止鍵，機(jī)器自動安全關(guān)機(jī)。

●噴霧、烘干及收集系統(tǒng)采用透明的優(yōu)質(zhì)高硼硅耐熱玻璃材料制造，使干燥過程在無污染的環(huán)境下進(jìn)行。

●手動控制：如在實(shí)驗(yàn)過程對工藝參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，方便切換至手動狀態(tài)，整個實(shí)驗(yàn)過程彩色觸摸屏動態(tài)顯示（動畫）

●二流體噴霧的霧化結(jié)構(gòu)，整機(jī)采用優(yōu)質(zhì)不銹鋼材料制造，設(shè)計(jì)緊湊，無需附屬設(shè)備。

●內(nèi)置進(jìn)口全無油空壓機(jī)，噴粉的顆徑呈正態(tài)分布，流動性非常好，而且噪音低，小于60db，符合實(shí)驗(yàn)室噪音標(biāo)準(zhǔn)；

●燥溫度控制的設(shè)計(jì)上采用實(shí)時調(diào)控PID恒溫控制技術(shù)，使全溫區(qū)控溫準(zhǔn)確，加熱控溫精度±1℃。

●設(shè)有噴咀清潔器（通針），在噴咀被堵塞時，會自動清除，通針的頻率可自動調(diào)整。

●為了保持樣品的純凈，配備了進(jìn)風(fēng)口過濾器。

●干燥后的成品干粉，其顆粒度較均勻，95%以上的干粉在同一顆粒度范圍。

●進(jìn)料量可通過進(jìn)料蠕動泵調(diào)節(jié)，樣品量可達(dá)50-2000ml。

●進(jìn)口噴頭，效率高。彩色LCD觸摸屏參數(shù)顯示：進(jìn)風(fēng)口溫度/出風(fēng)口溫度/蠕動泵轉(zhuǎn)速/風(fēng)量/通針頻率。

●小型噴霧干燥機(jī)針對黏性物料，設(shè)有噴咀清潔器（通針），在噴咀被堵塞時，會自動清除，通針的頻率可自動調(diào)整；

●創(chuàng)新的塔壁吹掃裝置，物料回收率更高。

微型噴霧干燥儀混流式風(fēng)機(jī)的性能

實(shí)踐證明，在當(dāng)代，噴霧干燥是重要的工業(yè)干燥操作。它的工業(yè)應(yīng)用廣泛幾乎涉及國民經(jīng)濟(jì)的每一個部門。
產(chǎn)品用途：
食品、醫(yī)藥品領(lǐng)域奶粉、蛋黃、醬油、咖啡、淀粉、蛋白、血清、酵素、香料、提取物有機(jī)化學(xué)領(lǐng)域
臘、染料、洗滌劑、表面活性劑、農(nóng)藥、防腐劑、 合成樹脂、色素等無機(jī)化學(xué)領(lǐng)域鐵酸鹽、陶瓷、復(fù)印用粉末、磁性材料、金屬粉末、 感光材料、各種工業(yè)藥品、樣品廢液等各種汽車、船舶推進(jìn)用燃料電池開發(fā)領(lǐng)域。
微型噴霧干燥儀混流式風(fēng)機(jī)以丹麥“西勃里亞”公司生產(chǎn)的旋風(fēng)風(fēng)機(jī)為例。旋風(fēng)風(fēng)機(jī)主要由錐形擋圈、葉輪、導(dǎo)流葉片、機(jī)殼等組成。葉輪由項(xiàng)圈、葉片、底盤組組成。此類風(fēng)機(jī)是丹麥“西勃里亞”公司多年來的研究成果。它與電動機(jī)的聯(lián)按方式采用宜接聯(lián)接。
微型噴霧干燥儀旋風(fēng)風(fēng)機(jī)的風(fēng)量與風(fēng)壓(指靜壓)的關(guān)系物件曲線。從中看出，以11kW的風(fēng)機(jī)為例，靜壓范圍為600一1200Pa，風(fēng)量范圍為8000一17500m3／h。由此可知，此類型風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓、風(fēng)量及動力消耗介于軸流式風(fēng)機(jī)和離心式風(fēng)機(jī)之間。旋風(fēng)風(fēng)機(jī)的另一個特點(diǎn)是將氣流強(qiáng)制猛烈地旋利用離心力把塵土由氣流中分離出來。因此，它廣泛地應(yīng)用于微型噴霧干燥儀和除塵設(shè)備。目前我國風(fēng)機(jī)制造廠還沒有生產(chǎn)這類風(fēng)機(jī)。國外來說，這類風(fēng)機(jī)是丹麥“西勃里亞”公司的專利產(chǎn)品。