CN1035238C

CN1035238C - 喷雾干燥造粒装置

Info

Publication number: CN1035238C
Application number: CN92110117A
Authority: CN
Inventors: 前坂宗利; 伊藤崇; 相静夫; 大川原正明
Original assignee: Ohkawara Kokohki Co Ltd
Current assignee: Ohkawara Kokohki Co Ltd
Priority date: 1992-08-20
Filing date: 1992-08-20
Publication date: 1997-06-25
Anticipated expiration: 2007-08-20
Also published as: CN1082457A

Abstract

本发明是一种在槽内的上部装设着把由原液供给喷雾喷嘴所喷雾的原液加以热风干燥的喷雾干燥部分。同时在槽内下部装设流动造粒部分的喷雾干燥造粒装置。它把在加压旋转喷嘴周围设置的高速气体吹出用的筒状体的加压双流体喷嘴用作该原液供给喷雾喷嘴。用这种喷雾干燥造粒装置，即使是大容量原液也能用一个喷嘴将其喷雾微粒化。而且，在原液的供给速度、浓度、粘度、种类等大幅度变化时，用以前那种喷嘴就需更换内部的小孔、铁芯等零件，而用该喷雾干燥造粒装置的加压双流体喷嘴，由于通过高速气流速度的调整就能调整液滴的直径，因而就不必更换喷嘴零件。

Description

本发明涉及一种把造粒装置安装在一个槽的内部的喷雾干燥造粒装置。

以前，喷雾干燥造粒装置的喷雾喷嘴使用如图8所示的加压旋转喷嘴3，例如图6所示的使用加压旋转喷嘴的装置，这种喷嘴是在小孔的跟前装设被称做铁芯、旋转室等的附加强涡流的部分，使喷雾液滴的粒度较细，同时给出与热风有较好接触的空心圆锥形喷雾模型；也有使用如图7所示的在加压旋转喷嘴基础上，再在流动造粒部分装设了粘接剂喷雾喷嘴的装置(如日本专利申请公开公报特开昭62-20480号)但它没有使用给出较窄喷雾角度和适当粒度分布的喷雾喷嘴。

然而，通常在喷雾干燥器装置中，其运转开始时，会由于过热而使制品烧焦，为了给后续工序的热以保护，就必需使喷雾干燥室内的温度保持稳定。为此目的采用同样的加压旋转喷嘴进行水雾喷射。

在进行这样的水喷雾时，水喷雾的量必需取成与原液中的水分相当的量，一般，原液中的水分量是30～80重量百分比，因此水的喷雾量同样以原液的30～80％为既定喷雾量，由于加压旋转喷嘴的特性，压力也会受液体粘度等的影响大致降低到10-70％。因而，按加压旋转喷嘴的特性，由于水滴成为大粒子后很难干燥，还未干燥就会附着在干燥室内，从而弄湿了壁面。这时，当继续喷雾原液时，干燥了的粉体就会附着在这部分壁上而固化。

因此，以前采用的是图10和图11所示的方法。

图10是设置有多个加压旋转喷嘴情况的例子，它是在喷雾干燥室内的上部装设多个加压旋转喷嘴25，进行水喷雾时，通过对加压旋转喷嘴25的个数的控制来回避低压力喷雾。

图11表示把水喷雾用的喷嘴26原液喷嘴27分别装设的例子。

在上述以往的加压旋转喷嘴3上，喷雾角α如图8和图9所示，通常大到40°～90°，加压旋转喷嘴3喷雾时，喷雾圆锥的内侧12形成负压，外部气体17从外周缘侧16向内侧12流动。通过这种外部气体的移动，细微的液滴汇集到内侧12上，而粗大的液滴残留在外周缘侧16上，细微的液滴容易被干燥而粗大的液滴则难干燥，残留在喷雾模型的外侧上，如图9所示，由于其到达了水分仍较高的喷雾干燥部分1的下部18上，因而容易在下部18上附着并堆积。因此，使制品的成品率降低，而且在制造食品、医药品、有机化合物等耐热性较差的物质时，会引起热变质而使质量降低。相反，当为了避免附着，使粉体充分干燥时，由于粉体的水分过低而不能促进造粒。

此外，在使用以往的在小孔跟前没有附加强涡流部分的那种加压喷嘴时，能使喷雾角较窄，但由于这使得液滴过于粗大，几乎没被干燥就到达流动造粒部分进行粉末化，因而出现不能形成流动层等问题。

图6是公知的喷雾干燥造粒装置的一个实例的示意简图。在该装置的喷雾喷嘴上使用了加压旋转喷嘴时，喷雾干燥的粉体上若不留剩适当的水分(3～15重量百分比程度)就不能促进造粒，但是当粉体上留剩下适当水分时，喷嘴的喷雾角就会较大，因此从喷嘴喷雾出来的粗大的液滴在干燥不充分情况下就附着在了装置内壁面上。

如果装置的直筒部分14的高度增高，附着便可避免，但流动造粒层中的造粒速度就会变小，就需要大的流动层。尤其是对含有氨基酸的那些物质，能造粒的水分范围窄，在遇到一超过它的水分范围就容易附着的物质场合下，要选择既能避免装置内的附着，又同时能使造粒速度增大的运转条件是非常困难的。

图7是公知的喷雾干燥造粒装置的另一个实例的示意简图。这个装置为了解决上述装置内的附着问题。把直筒部分14的高度加高了，使得粉体的水分量降低、造粒速度变小。为此，还装设了造粒用粘接剂喷雾用的双流体喷嘴。由此能去掉装置内的附着，但装置变大，设置的空间也增大，由于使用粘接剂喷雾用的双流体喷嘴，因而就需要大量的压缩空气。此外，还有装置的建设费用提高的问题。

在图10所示的装置中，由于需要把喷嘴间隔加宽并有不能喷水雾的喷嘴，因而液滴不能在各处都均匀，从而产生温度偏差。此外还有在不能喷水雾的喷嘴上产生堵塞的问题。

在图11所示的装置中，由于不能用水来冷却和洗净喷雾原液的喷嘴，因而就会有在喷雾原液的喷嘴上产生原液堵塞的问题。

因此，本发明的目的在于解决上述现有技术中的问题，它是通过把特殊结构的加压双流体喷嘴用于喷雾干燥部分上来解决上述问题的。

本发明提供一种喷雾干燥造粒装置，包括：一槽；一形成在槽上部的喷雾干燥部，其具有一原液供给喷雾喷嘴和提供热空气以将供给的原液干燥成粉末的装置，喷嘴为加压双流体喷嘴，包含一用于原液供给喷雾的加压旋转喷嘴和一绕加压旋转喷嘴设置的用于吹出高速气体的筒状体；一形成在槽下部、用于将从喷雾干燥部流出的粉末流化的流动造粒部；其中，加压双流体喷嘴的结构使形成的原液供给喷雾角度为8°-30°。

本发明装置最好还包括用于将细微粉末提供到加压双流体喷嘴的周缘上的装置。

图1是本发明的喷雾干燥造粒装置的示意简图。

图2是本发明装置中所使用的加压双流体喷嘴的剖视简图。

图3是说明在使用本发明装置的情况下粒子造粒状态的示意图。

图4是说明本发明装置中细微粉末供给情况的示意图。

图5是说明由本发明装置所形成的造粒体形状的示意图。

图6是喷雾干燥造粒装置的一个实例的示意简图。

图7是喷雾干燥造粒装置的另一个实例的示意简图。

图8是说明以前的加压旋转喷嘴的示意图。

图9是说明安装了加压旋转喷嘴的装置示意图。

图10是装设着多个以往的喷雾喷嘴的装置的示意简图。

图11是将以前的水喷雾用喷嘴与原液喷雾用喷嘴分别设置的装置的示意简图。

图12是说明由以前的装置所形成的造粒体的形状示意图。

图13是说明由以前的装置所形成的造粒体形状的示意图。

图14是表示从加压旋转喷嘴喷出的液体呈圆锥环状喷射的一次微粒化状态示意图。

下面，详细说明实现本发明的最佳方案。

图1是本发明的喷雾干燥造粒装置的示意简图，图2是本发明装置中所用的加压双流体喷嘴的剖视简图。

本发明的特征是由在一个槽内的上部装设着喷雾干燥部分1和在槽内下部装设着流动造粒部分2所构成的喷雾干燥造粒装置中，喷雾干燥用的原液喷雾喷嘴上使用了在加压旋转喷嘴3的周围设置有高速气体吹出用的简状体4的加压双流体喷嘴5。

在本发明中所用的加压双流体喷嘴是在加压旋转喷嘴的基础上改良了的，它基本上具备加压旋转喷嘴的性能。

适用于加压旋转喷嘴的喷雾特性的实验关系式(式I、式II)如下所述：

D_D＝C₁·P^-0.2 0.3·D^0.5 0.65·μ^0.15 0.22·σ^0.6 0.7……式I

(D_D：液滴直径，P：喷雾压力，

D：喷嘴小孔直径μ：液体粘度，

σ：液体表面张力C₁：常数)

W＝C₂·P^0.5·D²…………式II

(W：液体流量，P：喷雾压力，

D：喷嘴小孔直径C₂：常数)

由式I和式II可见，若喷雾压力(液体压力)确定后，意味着液滴直径D_D和液体流量W也被确定，而当液体压力降低时，液体流量W则与此成比例地减少、液滴直径D_D与液体压力P成反比增大，通过高速气流使该增大的液滴直径更进一步微粒化。

即，加压双流体喷嘴有两个微粒化阶段，首先，为设定初始条件，用加压旋转喷嘴的液体本身所具有的压力使原液一次微粒化。这时上述式I和式II均适用，从加压双流体喷嘴的小孔中把液体喷射成圆锥环状的一次微粒化的状况如图14所示。

接着，将从高速气体吹出用筒状体的前端吹出的高速气体集中地冲击到一次微粒化了的液滴上，使其二次微粒化。

通过使用有上述作用的加压双流体喷嘴，即使是大容量的原液也能用一个喷嘴使其喷雾微粒化。而且在将原液的供给速度、浓度、粘度、种类等进行大幅度变化的情况下，用以前的那种喷嘴，就必须更换内部的小孔、铁芯等零件，但如果使用了加压双流体喷嘴，由于通过高速气流速度的调整就能调整液滴直径，因此就没必要更换喷嘴零件。

加压双流体喷嘴5与以前的加压旋转喷嘴相比较，喷雾角较挟窄而且液滴粒度分布宽广。在把液滴的粒度分布宽广的喷嘴用在喷雾干燥的场合下，细小的液滴成为充分干燥的细小粒子，而粗大的液滴成为表面呈稍微湿润状态的水分率高的粗大粒子，细小粒子个数则比粗大粒子个数多得多。

因此，如图3所示，当这样两种粒子一接触，干燥了的细小粒子7就会以表面稍微湿润了的粗大粒子6为核心，以覆盖其表面的形式凝聚起来，从而促进了造粒。由于这样的造粒物体表面是处在干燥的状态的，因而能避免在未干燥状态下往喷雾干燥部分的槽内部附着。

而且，如图1所示，由于加压双流体喷嘴的喷雾角度α狭窄，又由于表面湿润状态的粉体b不直接碰撞喷雾干燥部分的槽内壁，而是直接到达流动层内粉体里，因而能避免粉体在未干燥状态下往槽内部的金属表面上附着。

在喷雾干燥造粒装置中，理想的喷雾角度是5°～15°，与此相对，用本发明的加压双流体喷嘴所得到的喷雾角度是8°～30°，与以前的加压旋转喷嘴的喷雾角度40°～90°相比就小得多了。

此外，如图4所示，把用旋风分离器，袋式除尘器等从废气中回收来的细微粉末和赋形剂、润滑材料等添加剂细微粉末8供到加压双流体喷嘴5的周围时，由于液体的喷雾模型内部呈负压，细微粉末8被吸入到喷雾模型内部，因此液滴与供给的细微粉末8就容易接触而造粒，这样得到的造粒体如图5所示，具有粒子之间相互紧密粘附着，体积密度大，粒子密度也大的特征。另一方面，由以前的喷雾干燥造粒装置制出的造粒体，如图12和图13所示，粒子间多数以点接触凝聚起来，成葡萄串那样的形状，粒子间的间隙多，体积密度和粒子密度都较小。

另外，通过采用加压双流体喷嘴，在开始和结束时水的运转方面，即使液体喷雾压力下降，由于把高速气流导入到加压旋转喷嘴外周缘上，也能防止未干燥粒子向槽内附着。

下面，通过实施例更详细地说明本发明，但本发明并不局限于这些实施例。

(实施例1)

图6是表示把加压双流体喷嘴装在公知的喷雾干燥造粒装置上的一个实施例的示意简图。在这图中，从原液供给管路9供给的原液通过本发明的加压双流体喷嘴5喷雾，进入喷雾干燥部分1，在流动造粒部分2中造粒、干燥和冷却，形成制品。另一方面，废气中的细微粉末由第1旋风分离器10和第2旋风分离器11回收，回复到圆锥部分13里，但后述的实施例3中，由第1旋风分离器10回收来的细微粉末则供到加压双流体喷嘴5的周缘上。

使用表1所示尺寸的装置，以上述的流动进行了试验。加压双流体喷嘴5使用的是由喷雾系统公司制造的SX型能从加压旋转喷嘴的外周缘导入高速气流的结构，液体喷雾喷嘴的小孔所使用的孔穴直径为0.89mm。

造粒用的原液使用的是糊精占40重量百分比的小溶液、液体粘度为100CPS，在喷雾干燥用热风温度为200℃、流动层造粒用热风温度为60℃、所有废气温度为75℃的条件下运转，其结果所得到的制品平均粒子直径的体积密度列在表1中，由表1可见，即使流动造粒部分2的面积与比较例是相等的，也能得到最大的制品平均粒子直径。

(实施例2)

使用与实施例1同样的装置，除了把空气供给压力取为0.3Kg/cm²以外，其他都是用与实施例1相同的条件进行试验，所得到的制品的平均粒子直径为210μm。由这实施例可知，若使空气供给压力增大，就会使制品的平均粒子直径缩小。

(实施例3)

用与实施例1相同的装置，在与实施例1同样的条件的基础上，用图4所说明的把由第1旋风分离器10回收来的细微粉末供到加压双流体喷嘴5的周缘上的方式，与不供给细微粉末的情况相比较所得到的平均粒子直径增大成330μm，体积密度增大到0.54g/ml。

(比较例1)

除了原液喷雾嘴使用的是喷雾系统公司制造的SX型，小孔直径为0.89mm的加压旋转喷嘴以外，用与实施例1同样的装置，在相同的条件下进行试验，其结果列在表1里。

(比较例2)

除了把原液供给速度取为87kg/h，把原液喷雾压力取为42kg/cm²以外，以全部都与比较例1同样的条件进行试验，就得到了平均粒子直径为250μm的制品，平均粒子直径比比较例1的大，但圆锥部分13上产生了少量的未干燥的附着物。

(比较例3)

除了把小孔的直径取为0.97mm，把原液喷雾压力取为36kg/cm²以外，在其他所有的条件都与比较例相同的情况下进行试验，可得到平均粒子直径为280μm的制品，但圆锥部分13上产生了大量未干燥的附着物。

(比较例4)

图7是表示喷雾干燥造粒装置的另一个比较例的示意简图。

使用该装置时为了不在装置内产生附着物，把直筒部分的高度增高成了3000mm，但为了让粉体的水分率低、造粒速度小，而把造粒用的粘接剂喷雾喷嘴15装设在流动造粒部分12里。粘接剂使用的是与原液相同的糊精占40重量百分比的水溶液，使用粘接剂液体喷雾用双流体喷嘴，微粒化用的空气压力是1kg/cm²，空气消耗量为300NL/min，通过这种装置，当把粘接剂供给速度取为3.0kg/h时，能得到平均粒子直径为300μm的制品。相反，当把粘接剂供给速度取成0时，平均粒子直径则变为60μm，得到几乎没有被造粒的球状制品。

用这种方式，显然不会在槽的内部产生附着物，而且可以调整粒子直径，但是存在喷雾干燥部分1变大，并需进行粘接剂喷雾等缺点。

如上所述，若采用本发明的喷雾干燥造粒装置，通过使用喷雾原液特定结构的加压双流体喷嘴，即使是大的容量，也能用一个喷嘴使其喷雾微粒化。此外，在所使用的原液的供给速度、浓度、粘度、种类等有大幅度变化的场合下，用以前那种喷嘴就需要更换内部的小孔、铁芯等零件，如果使用本发明的加压双流体喷嘴，因为通过高速气流速度的调整，就能调整液滴直径，所以就没必要更换喷嘴的零件。

此外，由于本发明的加压双流体喷嘴与以前的加压旋转喷嘴相比较，喷雾角较窄、液滴的粒度分布较宽广，通过喷雾干燥、多数成了干燥的细小的粒子，少数成了湿润的粗大粒子，又由于细小的干燥粒子在粗大粒子表面上的凝聚，因而不会附着到装置内表面上。

通过采用加压双流体喷嘴，在运转的开始、结束时水的运转方面，即使是在低压力喷水雾的场合，由于把高速气流导入到加压旋转喷嘴的外周缘上，因而也能使水滴微粒化并完全干燥，从而防止未干燥粒子向槽内附着。

(表1)

项目	(单位)	实施例			比较例
		实施例			比较例				1	2	3	1	2	3	4
		喷雾喷嘴		加压双流体喷嘴	加压双流体喷嘴	加压双流体喷嘴	加压旋转喷嘴	加压旋转喷嘴	1	2	3	1	2	3	4	加压旋转喷嘴	加压旋转喷嘴
喷雾干燥部分直径	mm	喷雾喷嘴		加压双流体喷嘴	加压双流体喷嘴	加压双流体喷嘴	加压旋转喷嘴	加压旋转喷嘴	2200	2200	2200	2200	2200	2200	2200	加压旋转喷嘴	加压旋转喷嘴
喷雾干燥部分直径	mm	喷雾干燥部分直筒部分高度	mm	800	800	800	800	800	2200	2200	2200	2200	2200	2200	2200	800	3000
园锥部分高度	mm	喷雾干燥部分直筒部分高度	mm	800	800	800	800	800	1900	1900	1900	1900	1900	1900	1900	800	3000
园锥部分高度	mm	流动造粒部分直径	mm	350φ	350φ	350φ	350φ	350φ	1900	1900	1900	1900	1900	1900	1900	350φ
原液供给速度	kg/h	流动造粒部分直径	mm	350φ	350φ	350φ	350φ	350φ	80	80	80	80	87	80	80	350φ
原液供给速度	kg/h	原液喷雾压力	kg/cm²	40	40	40	40	42	80	80	80	80	87	80	80	36	40
粘接剂供给速度	kg/h	原液喷雾压力	kg/cm²	40	40	40	40	42	-	-	-	-	-	-	2.4	36	40
粘接剂供给速度	kg/h	空气供给速度空气供给压力空气吹出速度	kg/hkg/cm²m/s	500.2110	500.3110	500.2110	---	---	-	-	-	-	-	-	2.4	---	---
喷嘴喷雾角	dcg	空气供给速度空气供给压力空气吹出速度	kg/hkg/cm²m/s	500.2110	500.3110	500.2110	---	---	10	10	10	75	75	75	75	---	---
喷嘴喷雾角	dcg	制品平均粒子直径制品体积密度	μmg/ml	3000.5	2100.5	3300.54	2300.5	2500.5	10	10	10	75	75	75	75	2800.5	2300.46
槽内附着状况原液运转时水运转时		制品平均粒子直径制品体积密度	μmg/ml	3000.5	2100.5	3300.54	2300.5	2500.5	没有附着没有附着	没有附着没有附着	没有附着没有附着	没有附着有水滴附着	有少量附着有水滴附着	有大量附着有水滴附着	没有附着有水滴附着	2800.5	2300.46
槽内附着状况原液运转时水运转时		备注				利用旋风分离器回收细微粉末			没有附着没有附着	没有附着没有附着	没有附着没有附着	没有附着有水滴附着	有少量附着有水滴附着	有大量附着有水滴附着	没有附着有水滴附着	喷雾喷嘴小孔直径为0.97mmφ	使用粘接剂与喷雾喷嘴

Claims

1.一种喷雾干燥造粒装置，包括：

一槽；

一形成在所述槽上部的喷雾干燥部，其具有一原液供给喷雾喷嘴和提供热空气以将所述供给的原液干燥成粉末的装置，所述喷嘴为加压双流体喷嘴，包含一用于原液供给喷雾的加压旋转喷嘴和一绕加压旋转喷嘴设置的用于吹出高速气体的筒状体；

一形成在所述槽下部、用于将从所述喷雾干燥部流出的粉末流化的流动造粒部。

其特征在于，所述加压双流体喷嘴的结构使形成的原液供给喷雾角度为8°-30°。

2.根据权利要求1所述的喷雾干燥造粒装置，其特征在于，所述装置还包括用于将细微粉末提供到加压双流体喷嘴的周缘上的装置。