第八章喷雾干燥设备
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• 1）湿物料表面被非结合水所湿润，表面水分充分； • 2）传热推动力（温度差）以及传质推动力（饱和
蒸汽压差）的值一定，因此，干燥速率的值也一 定； • 3）物料表面的温度近似等于热空气的湿球温度；
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• 4）此间段除去了大部分非结合水； • 5）恒速干燥阶段干燥速率只取决于物料表面水分
的汽化速率，即取决于物料外部的干燥条件，与 物料的性质和含水量无关，因而恒速干燥阶段又 称为表面汽化控制阶段。
14
六 喷雾干燥方法的基础
• 2.液滴的干燥特性 • 3.喷雾干燥系统构成 • 4.喷雾干燥对设备的要求
15
七、干燥设备的新发展
• 1、大型的自动化的设备普遍使用； • 2、提高热效率，节约能源； • 3、先进的附聚技术在干燥过程中的应用； • 4、奶粉的全自动枕式包装的应用。
16
第二节 喷雾干燥系统
12
2、降速干燥阶段
• 4）在此阶段中，干燥速率的大小取决于物料本身 的结构、形态和尺寸，而与外部的干燥介质条件 关系不大，所以降速干燥阶段又称为物料内部扩 散控制阶段。
• 5）此阶段除去的水分为剩余的非结合水分和一部 分结合水分。
13
六 喷雾干燥方法的基础
• 1.喷雾干燥方法的优缺点 • 优点： • （1）干燥速度快，物料受热时间短。 • （2）干燥条件和产品的质量指标易于调节。 • （3）生产效率高，操作人员少。 • （4）生产过程简化，后续工பைடு நூலகம்少。 • 2.缺陷 • （1）干燥室庞大。 • （2）回收被废气夹带的成品粉末的装置复杂。
5
三、物料中水分的分类
• 1、平衡水分与自由水分 • 在一定干燥条件下，物料中不能除去的那
部分水分就是平衡水分，而可以被除去的 水分为自由水分，故物料中的总水分 = 平 衡水分 + 自由水分。 • 2、结合水分与非结合水分 • 物料的总水分 = 结合水分 + 非结合水分。 • 借化学力或物理化学力与固体物料相结合 的水分称为结合水分
• 3、作为干燥介质的热空气，既是载热体，又是载湿体。 • 4、湿物料的升温与水分汽化所需吸收的热量是由干燥介质的温度降低而
提供的，它通过气固两相间的温差传递给湿物料，与此同时，固体湿物料 表面和干燥介质中水汽分压都将变化，因此，热量传递与质量传递不仅是 同时进行的，又是相互制约的。 • 5、既然对流干燥过程是干燥介质（一般为热空气）与湿物料之间相互作 用的结果，就有必要了解空气和湿物料在干燥过程中的有关性质及其对过 程的影响。
雾滴粒度大。
32
2.离心喷雾雾化器 （1）雾化机理 ：离心喷雾是利用在水平方向做 高速旋转的离心盘的离心力的作用进行雾化的
3、滤层(海绵)
性能评价：
1、捕集效率； 2、压力损失； 3、集尘容量； 4、操作难易； 5、设备费、运输费。
20
二、空气减湿器
• 当进入干燥塔的空气中湿含量较大时，特别是 进入流化床的空气含湿量较大时会造成奶粉返 潮，所以必须除湿。
• 除湿的原理：将空气冷却到零点以下，使其中 的水蒸汽凝结。
21
6
四、对流干燥过程
7
对流干燥过程的特点：
• 1、对流干燥过程是气固两相间进行的热和质同时反向的传递过程。在一 般情况下，这种质量传递属于单组分单向传递。
• 2、只要气流中的水汽分压Pw低于湿物料表面所产生的水汽分压Ps，即 △P=（Ps-Pw）﹥0，干燥过程就可以继续进行下去。显然，△P越大， 干燥过程进行得越快，这是干燥过程得以进行的必要条件。
三、风机
• • 风机 •
引风机 排风机
22
选择风机考虑因素：
• 排风机的风量较进风机的风量大的原因： • 1、计算进风机风量时以新鲜空气的温度
计，而排风机是以排风温度计。温度升高 体积增大，排风量增大； • 2、排出的废气中不仅有进入的风，而且 还有蒸发的水蒸气需要排出； • 3、另外，还需要保证塔内具有一定的负 压。
乳品机械与设备
1
第八章 喷雾干燥设备
2
第一节 喷雾干燥的概述
3
一、干燥概念
• 干燥是利用热能加热物料，使物料中的水 分蒸发而除去或利用冷冻法使水分结冰后 升华而除去水分的单元操作。
4
二、干燥的目的
• 减小食品的体积和重量，方便运输或减少 运输费用；
• 可以有效的防止微生物的繁殖； • 便于食品贮存和提高使用方便性； • 加工出不同风味的产品及其它产品的辅料。
23
四、空气加热器
24
五 雾化器（微粒化部分）
• 1.压力喷雾雾化器 • (1)
25
五 雾化器（微粒化部分）
• (2)雾化器 S形喷嘴
26
M形喷嘴
27
28
29
喷嘴(导沟槽)
30
31
（3）影响压力喷雾液滴大小的因素: 雾化状态与液滴的大小取决于雾化器的结构、喷雾压力、 浓乳的物理性质（浓度、粘度、表面张力等）。 1）当喷嘴的喷孔不圆或有豁口时，则雾化不良； 2）当喷雾压力增大时雾滴变小，反之喷雾压力降低时雾 滴增大； 3）当喷嘴孔径和喷雾压力不变时，若浓乳浓度降低， 则雾滴粒度小；若浓乳浓度大、粘度高，则雾滴粒度大； 4）当喷嘴孔径小，导乳沟槽窄而浅，浓乳浓度低，喷雾 压力高时，喷雾角度大，雾滴粒度小；反之，喷雾角度小，
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喷雾干燥系统组成
• 1、空气过滤器 • 2、风机 • 3、空气减湿器 • 4、空气加热器 • 5、热风分布器 • 6、浓缩乳雾化器 • 7、干燥室 • 8、细粉回收装置 • 9、产品输送设备
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一、空气过滤器
19
空气中的有组害成物质
二氧化硫1、、一板氧框化碳等有害气体 煤烟、粉2尘、等滤尘板埃
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五、恒速干燥阶段与降速干燥阶段
• 在恒定干燥条件下，干燥过程主要包括两个阶段： 恒速干燥阶段（通常由于物料的预热阶段时间很 短）和降速干燥阶段。
• 1、恒速干燥阶段 • 在此阶段中物料表面始终被非结合水分充分湿润，
这是由于物料内部水分表面的扩散速率大于表面 水分的汽化速率，在恒速干燥阶段有以下特点：
11
2、降速干燥阶段
• 1）物料湿含量降至临界点以后，水分子从物料内 部向表面的扩散速率开始低于在物料表面水分的 汽化速率，物料表面逐渐出现“干区”；
• 2）随着干燥的进行，物料的温度有所上升； • 3）随着物料内部含水量的不断减少，水分向表面
的扩散速率也不断降低，于是，汽化表面逐渐向 物料内部移动，干燥速率也就愈来愈低。
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• 1）湿物料表面被非结合水所湿润，表面水分充分； • 2）传热推动力（温度差）以及传质推动力（饱和
蒸汽压差）的值一定，因此，干燥速率的值也一 定； • 3）物料表面的温度近似等于热空气的湿球温度；
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• 4）此间段除去了大部分非结合水； • 5）恒速干燥阶段干燥速率只取决于物料表面水分
的汽化速率，即取决于物料外部的干燥条件，与 物料的性质和含水量无关，因而恒速干燥阶段又 称为表面汽化控制阶段。
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六 喷雾干燥方法的基础
• 2.液滴的干燥特性 • 3.喷雾干燥系统构成 • 4.喷雾干燥对设备的要求
15
七、干燥设备的新发展
• 1、大型的自动化的设备普遍使用； • 2、提高热效率，节约能源； • 3、先进的附聚技术在干燥过程中的应用； • 4、奶粉的全自动枕式包装的应用。
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第二节 喷雾干燥系统
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2、降速干燥阶段
• 4）在此阶段中，干燥速率的大小取决于物料本身 的结构、形态和尺寸，而与外部的干燥介质条件 关系不大，所以降速干燥阶段又称为物料内部扩 散控制阶段。
• 5）此阶段除去的水分为剩余的非结合水分和一部 分结合水分。
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六 喷雾干燥方法的基础
• 1.喷雾干燥方法的优缺点 • 优点： • （1）干燥速度快，物料受热时间短。 • （2）干燥条件和产品的质量指标易于调节。 • （3）生产效率高，操作人员少。 • （4）生产过程简化，后续工பைடு நூலகம்少。 • 2.缺陷 • （1）干燥室庞大。 • （2）回收被废气夹带的成品粉末的装置复杂。
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三、物料中水分的分类
• 1、平衡水分与自由水分 • 在一定干燥条件下，物料中不能除去的那
部分水分就是平衡水分，而可以被除去的 水分为自由水分，故物料中的总水分 = 平 衡水分 + 自由水分。 • 2、结合水分与非结合水分 • 物料的总水分 = 结合水分 + 非结合水分。 • 借化学力或物理化学力与固体物料相结合 的水分称为结合水分
• 3、作为干燥介质的热空气，既是载热体，又是载湿体。 • 4、湿物料的升温与水分汽化所需吸收的热量是由干燥介质的温度降低而
提供的，它通过气固两相间的温差传递给湿物料，与此同时，固体湿物料 表面和干燥介质中水汽分压都将变化，因此，热量传递与质量传递不仅是 同时进行的，又是相互制约的。 • 5、既然对流干燥过程是干燥介质（一般为热空气）与湿物料之间相互作 用的结果，就有必要了解空气和湿物料在干燥过程中的有关性质及其对过 程的影响。
雾滴粒度大。
32
2.离心喷雾雾化器 （1）雾化机理 ：离心喷雾是利用在水平方向做 高速旋转的离心盘的离心力的作用进行雾化的
3、滤层(海绵)
性能评价：
1、捕集效率； 2、压力损失； 3、集尘容量； 4、操作难易； 5、设备费、运输费。
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二、空气减湿器
• 当进入干燥塔的空气中湿含量较大时，特别是 进入流化床的空气含湿量较大时会造成奶粉返 潮，所以必须除湿。
• 除湿的原理：将空气冷却到零点以下，使其中 的水蒸汽凝结。
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四、对流干燥过程
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对流干燥过程的特点：
• 1、对流干燥过程是气固两相间进行的热和质同时反向的传递过程。在一 般情况下，这种质量传递属于单组分单向传递。
• 2、只要气流中的水汽分压Pw低于湿物料表面所产生的水汽分压Ps，即 △P=（Ps-Pw）﹥0，干燥过程就可以继续进行下去。显然，△P越大， 干燥过程进行得越快，这是干燥过程得以进行的必要条件。
三、风机
• • 风机 •
引风机 排风机
22
选择风机考虑因素：
• 排风机的风量较进风机的风量大的原因： • 1、计算进风机风量时以新鲜空气的温度
计，而排风机是以排风温度计。温度升高 体积增大，排风量增大； • 2、排出的废气中不仅有进入的风，而且 还有蒸发的水蒸气需要排出； • 3、另外，还需要保证塔内具有一定的负 压。
乳品机械与设备
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第八章 喷雾干燥设备
2
第一节 喷雾干燥的概述
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一、干燥概念
• 干燥是利用热能加热物料，使物料中的水 分蒸发而除去或利用冷冻法使水分结冰后 升华而除去水分的单元操作。
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二、干燥的目的
• 减小食品的体积和重量，方便运输或减少 运输费用；
• 可以有效的防止微生物的繁殖； • 便于食品贮存和提高使用方便性； • 加工出不同风味的产品及其它产品的辅料。
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四、空气加热器
24
五 雾化器（微粒化部分）
• 1.压力喷雾雾化器 • (1)
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五 雾化器（微粒化部分）
• (2)雾化器 S形喷嘴
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M形喷嘴
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喷嘴(导沟槽)
30
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（3）影响压力喷雾液滴大小的因素: 雾化状态与液滴的大小取决于雾化器的结构、喷雾压力、 浓乳的物理性质（浓度、粘度、表面张力等）。 1）当喷嘴的喷孔不圆或有豁口时，则雾化不良； 2）当喷雾压力增大时雾滴变小，反之喷雾压力降低时雾 滴增大； 3）当喷嘴孔径和喷雾压力不变时，若浓乳浓度降低， 则雾滴粒度小；若浓乳浓度大、粘度高，则雾滴粒度大； 4）当喷嘴孔径小，导乳沟槽窄而浅，浓乳浓度低，喷雾 压力高时，喷雾角度大，雾滴粒度小；反之，喷雾角度小，
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喷雾干燥系统组成
• 1、空气过滤器 • 2、风机 • 3、空气减湿器 • 4、空气加热器 • 5、热风分布器 • 6、浓缩乳雾化器 • 7、干燥室 • 8、细粉回收装置 • 9、产品输送设备
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一、空气过滤器
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空气中的有组害成物质
二氧化硫1、、一板氧框化碳等有害气体 煤烟、粉2尘、等滤尘板埃
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五、恒速干燥阶段与降速干燥阶段
• 在恒定干燥条件下，干燥过程主要包括两个阶段： 恒速干燥阶段（通常由于物料的预热阶段时间很 短）和降速干燥阶段。
• 1、恒速干燥阶段 • 在此阶段中物料表面始终被非结合水分充分湿润，
这是由于物料内部水分表面的扩散速率大于表面 水分的汽化速率，在恒速干燥阶段有以下特点：
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2、降速干燥阶段
• 1）物料湿含量降至临界点以后，水分子从物料内 部向表面的扩散速率开始低于在物料表面水分的 汽化速率，物料表面逐渐出现“干区”；
• 2）随着干燥的进行，物料的温度有所上升； • 3）随着物料内部含水量的不断减少，水分向表面
的扩散速率也不断降低，于是，汽化表面逐渐向 物料内部移动，干燥速率也就愈来愈低。