喷雾干燥的实验

  喷雾干燥在工业上的应用已经有一百多年的历史了。最早，由于这一工艺的热效率低，只用于价格高的产品（如奶粉）或非用这种干燥方法不可的产品（如热敏性的生物化学产品）。近几十年来，由于对喷雾干燥的不断研究和发展，雾化装置逐渐完善，热工过程不断改进，致使这一工艺，不仅适用于在严格灭菌条件下的精细操作（如药品制造），而且还适用于高吨位的产品（如陶瓷、合成洗衣粉、化学肥料等），并日益扩大它的应用范围。随着雾化机理、雾滴在气流中的运动、传热与传质过程的深入研究，喷雾干燥塔的尺寸和容量已大为增加。这不仅有利于高吨位产品的生产，也节省了投资费用和操作费用，从而改善了喷雾干燥器的经济性能。例如，我国某厂生产合成洗衣粉所用的喷雾干燥器，其塔经为6米，塔的总高为24米，产量可达4000～5000kg/h。又如某化肥厂生产硝酸铵所用的喷雾干燥器，其塔经大到16米，塔高为45米，产量可达每天1000×10³kg。

  喷雾干燥，在工业上的应用很广泛，为了方便，将其按6大类工业应用分别叙述，即在化学工业中的应用、在食品工业中的应用、在药品和生化工业中的应用、在林产工业中的应用、在牲畜屠宰厂中的下水和渔业加工工业中的应用、在环境控制领域的应用。喷雾干燥在这6大类工业中的应用有它的共同性。比如说，它们都需要雾化器，使溶液、乳浊液、悬浮液、高糊液或熔融液雾化；都需要在塔式干燥器中，是雾滴和热空气或其他惰性气体接触而进行传热和传质并干燥成粉状产品；都需要一些辅助设备，例如空气加热器、气固分离装置、产品出料装置以及风机、泵等。就喷雾干燥的物料来说，处理的各种原料，在性质上有很大的差别，获得的各种产品，也各有其特殊的要求，因此，不仅在工艺过程上，各有其特殊性，而且在流程安排、设备结构，操作条件、甚至在附属装置上，也各有其特殊性。例如，在制药工业和生物化学工业中，对于灭菌和保持药物的纯度、生物化学产品活性等有特殊要求，而这些要求，对于陶瓷、塑料和肥料就不必加以考虑了。仅就喷雾干燥在化学工业中的应用来说，已经有10种类型的产品，其中每种类型的产品（例如农药、染料）又包括一系列产品，它们也各有其特殊性。这里，不可能对每种产品的生产过程作详细的叙述，只能就其在喷雾干燥方面的一些特点作扼要的说明。

  在介绍应用喷雾干燥方法处理各种原料液和获得各种产品时，可以看到，采取多种多样的措施，来适应喷雾干燥的特点而生产出符合要求的产品。例如，食品工业中的香料，都具有高度挥发性（常为挥发性油类），如果采用喷雾干燥的方法制取食品，则大部分香料将损失到排出的空气中，为了防止这种损失，可将香料与食用胶、碳水化合物和水混合在一起进行喷雾干燥，则生成粉末状的微粒胶囊香料，即挥发性香料，被包围在水溶性的固体胶膜内，这就防止了香料损失并使香料稳定在胶囊中，便于储存。此外，有些产品有热敏性，有的具有热塑性，有的需要速溶性（如速溶奶粉、速溶咖啡），有的要求产品具有较窄的粒度分布和颗粒形状（例如陶瓷粉以便压型），有的需要保持一定的色、香、味等。显然，为适应这些千差万别的要求，就需要采取各种措施，有的需要对原料液进行预处理（例如前述食品、香料的粒子，又如制造陶瓷粉时，要选择合适的盐类以降低泥浆的黏度，提高其固体含量，还要在压型时不会黏着在模子中）；有的需要改变喷雾干燥的操作条件，如料液温度、压力、气-固流向，干燥介质的进口温度的分布情况，防止粘壁的措施等；有的需要在喷雾干燥器结构上有所改变，例如夹套空气冷却装置、空气清扫装置、机械清扫装置等，还有的需要对干燥产品进行后处理，以保持合格的产品质量，例如喷雾干燥所得链霉素为白色粉末，其温度高于40℃，有的制药厂排出的链霉素高达70℃，在这种温度下，如立刻包装容易变质（颜色发黄，损失药物的活性而降低产率），在这种情况下，应采取一定的措施，例如用灭菌的冷风吹送，以冷却产品至40℃以下，可以减轻产品的活性损失。在各种特殊情况下所采取的各种不同的措施这对于推广应用喷雾干燥于新产品时，将起到启发和借鉴的作用。