CN106139624A - 多阵列单分散颗粒的宏量喷雾干燥系统及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多阵列单分散颗粒的宏量喷雾干燥系统，包括预处理系统、雾化器、干燥腔和尾气处理收集系统；由单线微射流雾化单元或一体式多线微射流雾化单元组成的雾化器可以将高粘度溶液均匀的分散开来，尽量保证产品的大小均一，有效降低液滴之间的相互作用，减少颗粒的挂壁现象；雾化单元按矩阵排列，每列雾化单元之间设有进气口，使得雾化与气流相互作用，达到均匀有效干燥；预处理系统和雾化器分别与干燥腔相连接，两者并列属于干燥腔的上游工序部件；干燥腔入口处设有用于调整干燥介质流动方向的干燥介质再分配器，进一步实现了高温空气与物料液滴的均匀混合，推动了雾化干燥流程的连续化生产，结构简单，实用性强，可实现宏量生产。

Description

多阵列单分散颗粒的宏量喷雾干燥系统及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种用于干燥环节的系统，尤其涉及一种雾化颗粒均匀、避免粘壁、干燥效率高的多阵列单分散颗粒的宏量喷雾干燥系统。

背景技术

在食品、制药和化工等众多行业的工艺流程中，喷雾干燥是最为常见的工艺流程之一，它以单一工序将溶液、乳浊液、悬浮液或浆状物料直接加工成粉状产品，速度快，效率高，实用性强，省去了传统工艺中的蒸发、粉碎等工序。据不完全统计，截止2006年底，全世界已安装投产的喷雾干燥器就超过25000套。

现在市面上最常用的雾化干燥方法大体分为三种：（1）离心喷雾干燥法：利用水平方向作高速旋转的圆盘给予溶液以离心力，使其以高速甩出，形成薄膜、细丝或液滴，经过空气的摩擦、阻碍、撕裂的作用，液体沿着螺旋线自圆盘上抛出后，分散成很微小的液滴；（2）压力喷雾干燥法：利用高压泵，以大气压的压力，将物料通过雾化器（喷枪），聚化成雾状微粒与热空气直接接触，进行热交换，短时间完成干燥；（3）气流喷雾干燥法：待干燥物料与加热后的自然空气同时进入干燥器，二者充分混合，由于热质交换面积大，从而在很短的时间内达到蒸发干燥的目的。

上述三种喷雾干燥法均采用随机雾化的形式，由于无法控制干燥时待物料的运动方向，雾化后的物料液滴容易大小不均，因而非常容易产生干燥不均匀的现象，较大颗粒未完全干燥，而较小颗粒则过分干燥；同时，由于物料液滴的飞行轨迹极其复杂，液滴在干燥器内的停留时间不各不相同，易出现未干和过干的情况。

此外，当待干燥物料进料量较大时或者干燥室加热不足时，物料液滴不能充分蒸发，就会出现严重的粘壁现象，这样一来，不仅喷雾干燥的工作效率极其低下，也很大程度上影响到喷雾干燥器的后续工作，干燥环节的中间脱节，将严重影响到整体生产工艺的流程和效率，耗时耗力耗能源。因而，如何能够干燥均匀，减少能耗，提高工作效率，这一直是干燥行业时刻关注且迫切希望尽快解决的问题。

发明内容

本发明正是针对现有技术中存在的技术问题，提供一种多阵列单分散颗粒的宏量喷雾干燥系统，包括预处理系统、雾化器、干燥腔和尾气处理收集系统；雾化器由单线微射流雾化单元或一体式多线微射流雾化单元组成，由单线微射流雾化单元或一体式多线微射流雾化单元组成的雾化器可以将高粘度溶液均匀的分散开来，尽量保证产品的大小均一，有效降低液滴之间的相互作用，减少颗粒的挂壁现象；雾化单元按矩阵排列，每列雾化单元之间设有进气口，使得雾化与气流相互作用，达到均匀有效干燥；预处理系统和雾化器分别与干燥腔相连接，两者并列属于干燥腔的上游工序部件；干燥腔入口处设有用于调整干燥介质流动方向的干燥介质再分配器，进一步实现了高温空气与物料液滴的均匀混合，产生尺寸均一的产品，干燥充分且均匀，大大提高了雾化干燥的工作效率推动了雾化干燥流程的连续化生产，结构简单，普及性高，实用性强，可实现宏量生产。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：多阵列单分散颗粒的宏量喷雾干燥系统，其特征在于：包括预处理系统、雾化器、干燥腔和尾气处理收集系统；

所述雾化器由单线微射流雾化单元或一体式多线微射流雾化单元组成；

所述预处理系统和雾化器分别与干燥腔相连接，两者并列属于干燥腔的上游工序部件；

所述干燥腔入口处设有用于调整干燥介质流动方向的干燥介质再分配器；

所述尾气处理收集系统与干燥腔出口相连接，进行颗粒与尾气的分离。

作为本发明的一种改进，所述雾化器内的单线微射流雾化单元或一体式多线微射流雾化单元按矩阵排列，每列雾化单元之间设有进气口。

作为本发明的一种改进，所述雾化器与干燥腔相连接，雾化器中的雾化单元阵列与通过进气口进入的气流并行工作；

作为本发明的另一种改进，所述矩阵，每列至少包括三个单线微射流雾化单元或一体式多线微射流雾化单元。

作为本发明的另一种改进，所述干燥介质再分配器根据单线微射流雾化单元或一体式多线微射流雾化单元个数的增加而变化，两者的数量比例为1:1。

作为本发明的又一种改进，所述预处理系统包括离心风机和热交换器，所述热交换器的出口与干燥腔入口相连接。

作为本发明的又一种改进，所述尾气处理收集系统包括排风机和颗粒回收装置，所述排风机位于尾气处理收集系统内上方。

作为本发明的更进一步改进，所述干燥腔的横截面为圆形或矩形；所述进气口为矩形。

为了解决上述技术问题，利用本发明所采用的多阵列单分散颗粒的宏量喷雾干燥系统的具体使用方法如下：

（1）离心风机将空气泵入热交换器内进行加热，当加热后的空气温度到达140摄氏度时，高温空气经热交换器的出口，进入干燥腔内，干燥腔入口处设有的干燥介质再分配器能够调整空气的运动方向，使空气在干燥腔内自上往下以0.015-0.020米/秒的速度运动；

（2）待干燥物质经雾化器雾化后进入干燥腔内；

（3）自上往下低速运动的雾化后待干燥物质与高温空气在干燥腔内碰撞，发生质量和热量传递，进行干燥作用；

（4）混合碰撞后的物质经过干燥，形成颗粒并产生尾气，通过干燥腔出口进入尾气处理收集系统；

（5）尾气被尾气处理收集系统内上方的排风机排出，颗粒由尾气处理收集系统内的颗粒回收装置统一回收。

本发明的有益效果：

由单线微射流雾化单元或一体式多线微射流雾化单元组成的雾化器可以将高粘度溶液均匀的分散开来，尽量保证产品的大小均一，有效降低液滴之间的相互作用，减少颗粒的挂壁现象；雾化单元按矩阵排列，每列雾化单元之间设有进气口，使得雾化与气流相互作用，达到均匀有效干燥；干燥腔入口处设有干燥介质再分配器，干燥介质再分配器可以用于调整干燥介质的流动方向，当干燥介质，如高温空气进入干燥腔后，干燥介质再分配器可以控制高温空气在干燥腔内自上往下低速流动，可以保证其与物料液滴充分接触，进行有效的热量和质量交换，进一步实现了高温空气与物料液滴的均匀混合，产生尺寸均一的产品，干燥充分且均匀，这样就可以采用较低的干燥温度，提高干燥效率和热效率；本发明中的雾化器可采用多个，或者单个雾化器内可以设有多个单线微射流雾化单元，进一步提高了雾化的工作效率，使得雾化颗粒分配更加均匀；同时，干燥介质再分配器的数量可以根据雾化器的个数或雾化单元的个数增加而增加，这样一方面，干燥介质再分配器可以用于隔离不同的单线微射流雾化单元或者隔离雾化器，使得每个部件独立工作，互不影响，另一方面也实现了干燥介质与物料液滴的均匀混合，对防止液滴、颗粒粘壁以及颗粒相互粘连起到了很好的辅助作用，大大提高了雾化干燥的工作效率，推动了雾化干燥流程的连续化生产；微射流喷雾干燥系统整体结构简单，普及性高，实用性强，节省空间，可实现宏量生产，是各领域使用便捷，操作无负担，大幅度提高工作效率，省能源省力气的有力工具设备。

附图说明

图1是本发明实施例多阵列单线微射流雾化单元或一体式多线微射流雾化单元的结构示意图；

图2是本发明实施例微射流喷雾干燥系统的的结构示意图；

图3是本发明实施例雾化单元阵列的结构示意图；

图4是本发明实施例多阵列单分散宏量喷雾干燥系统干燥塔的结构视图。

图中：1.预处理系统、11.离心风机、12.热交换器、2.雾化器、、3.干燥腔、31.干燥腔入口、32.干燥腔出口、4.尾气处理收集系统、41.排风机、42.颗粒回收装置、5.干燥介质再分配器。

具体实施方式

以下将结合附图和实施例，对本发明进行较为详细的说明。

实施例1

如图1所示，图1是本发明实施例多阵列单线微射流雾化单元或一体式多线微射流雾化单元的结构示意图。上排从左到右分别是单线、双线、三线微射流雾化单元；下排从左到右分别是四线、五线、六线微射流雾化单元。由单线微射流雾化单元或一体式多线微射流雾化单元组成的雾化器可以将高粘度溶液均匀的分散开来，尽量保证产品的大小均一，有效降低液滴之间的相互作用，减少颗粒的挂壁现象；

我们以一种具有一体式三线微射流雾化单元的多阵列单分散宏量喷雾干燥系统作为实施例1，如图2所示，待干燥物料为牛磺酸，干燥介质为空气。

多阵列单分散宏量喷雾干燥系统，包括预处理系统1、雾化器2、干燥腔3和尾气处理收集系统4；雾化器2由单线微射流雾化单元或一体式多线微射流雾化单元构成，本实施例中的雾化器2内为三线微射流雾化单元，进一步提高了雾化的工作效率，使得雾化颗粒分配更加均匀；预处理系统1和雾化器2分别与干燥腔3相连接，两者并列属于干燥腔3的上游工序部件，牛磺酸经过雾化器2雾化成牛磺酸小液滴，同时空气经过预处理系统1的预处理后，共同流入到干燥腔3内进行下一步的干燥工作；干燥腔3是长60~120厘米，宽20~40厘米，高1~3米的不锈钢筒，外面包裹玻璃纤维保温棉，以减小热量散失，提高热效率；干燥腔入口31处设有用于调整干燥介质流动方向的干燥介质再分配器5；干燥介质再分配器5根据雾化器2个数的增加而变化，两者的数量比例为1:1，因而本实施例中，干燥介质再分配器5的数量也为三个，这样一方面，干燥介质再分配器5可以用于隔离三个雾化器2，使得每个雾化器2独立工作，互不影响，另一方面也实现了高温空气与牛磺酸液滴的均匀混合，对防止牛磺酸液滴、牛磺酸颗粒粘壁以及牛磺酸颗粒与颗粒相互粘连起到了很好的辅助作用，大大提高了雾化干燥的工作效率，推动了雾化干燥流程的连续化生产；

此外，所述预处理系统1包括离心风机11和热交换器12，热交换器12的出口与干燥腔入口31相连接，方便经热交换器12加热后的高温空气进入干燥腔3内。

工作时，启动离心风机11，离心风机11将空气泵入到热交换器12内进行加热，当加热后的空气到达100~150摄氏度时，进入干燥腔3内，温度到达140摄氏度时最优；初步进入干燥腔3内的高温空气会干燥腔入口31处的干燥介质再分配器5进行调整，调整高温空气的流动方向；经过调整后的高温空气在干燥腔3内自上往下低速流动，速度大约为0.015~0.020米/秒；另一方面，牛磺酸液体经过三个具有单线微射流雾化单元21的雾化器2雾化为大小均一的牛磺酸液滴，牛磺酸液滴由干燥腔入口31处进入干燥腔3内，由于自身重力作用，向下做垂直运动；干燥腔3内，竖直向下运动的牛磺酸液滴与慢速竖直向下运动的高温空气接触，发生质量和热量传递，牛磺酸液滴被干燥成颗粒；干燥介质再分配器3保证高温空气与牛磺酸液滴充分接触，进行有效的热量和质量交换，进一步实现了高温空气与牛磺酸液滴的均匀混合，产生尺寸均一的产品，干燥充分且均匀，这样就可以采用较低的干燥温度，即便高温空气高温偶有不足，也能完成干燥的全过程，提高干燥效率和热效率；

由于干燥腔内的横截面为圆形或者矩形，扩大了牛磺酸液滴与高温空气的反应空间，大大提高了干燥效率。

由于进气口为矩形，整个干燥系统使得液体和气体的分布装置也呈矩形，这种分布装置使得气体与液体有效接触，形成节能干燥。

完成喷雾干燥工作后，干燥腔出口32排出的热风与牛磺酸液滴接触后温度显著降低，热风湿度增大，变为废气；本实施例的尾气处理收集4系统包括排风机41和颗粒回收装置42，所述排风机位于尾气处理收集系统4内上方，产生的废气直接由排风机41排出，干燥后形成的牛磺酸颗粒由颗粒回收装置42统一回收保存。

如图3所示，以每列雾化器含有10个雾化单元；相邻两列雾化单元之间有矩形进气口，一列进气，从而形成排列有序的雾化与气流相互作用，达到均匀有效干燥，同时节省空间的单分散微射流喷雾干燥装置，实现宏量生产。如图4所示，图4为运用本发明实施例多阵列单分散宏量喷雾干燥系统的干燥塔的结构视图。

须说明的是，上述实施举例的说明并非限制本创作之应用，仅例示性说明本发明的原理及功效，而非用于限制本发明的保护范围。本发明的权利保护范围，应如权利要求书中所述。

Claims (9)

1.多阵列单分散颗粒的宏量喷雾干燥系统，其特征在于：包括预处理系统、雾化器、干燥腔和尾气处理收集系统；

所述雾化器由单线微射流雾化单元或一体式多线微射流雾化单元组成；

所述预处理系统和雾化器分别与干燥腔相连接，两者并列属于干燥腔的上游工序部件；

所述干燥腔入口处设有用于调整干燥介质流动方向的干燥介质再分配器；

所述尾气处理收集系统与干燥腔出口相连接，进行颗粒与尾气的分离。

2.如权利要求1所述的多阵列单分散颗粒的宏量喷雾干燥系统，其特征在于：所述雾化器内的单线微射流雾化单元或一体式多线微射流雾化单元按矩阵排列，每列雾化单元之间设有进气口。

3.如权利要求2所述的多阵列单分散颗粒的宏量喷雾干燥系统，其特征在于：所述雾化器与干燥腔相连接，雾化器中的雾化单元阵列与通过进气口进入的气流并行工作。

4.如权利要求2或3所述的多阵列单分散颗粒的宏量喷雾干燥系统，其特征在于：所述矩阵，每列至少包括三个单线微射流雾化单元或一体式多线微射流雾化单元。

5.如权利要求4所述的多阵列单分散颗粒的宏量喷雾干燥系统，其特征在于：所述干燥介质再分配器根据单线微射流雾化单元或一体式多线微射流雾化单元个数的增加而变化，两者的数量比例为1:1。

6.如权利要求5所述的多阵列单分散颗粒的宏量喷雾干燥系统，其特征在于所述预处理系统包括离心风机和热交换器，所述热交换器的出口与干燥腔入口相连接。

7.如权利要求5或6所述的多阵列单分散颗粒的宏量喷雾干燥系统，其特征在于：所述尾气处理收集系统包括排风机和颗粒回收装置，所述排风机位于尾气处理收集系统内上方。

8.如权利要求7所述的多阵列单分散颗粒的宏量喷雾干燥系统，其特征在于：所述干燥腔的横截面为圆形或矩形；所述进气口为矩形。

9.根据权利要求8所述多阵列单分散颗粒的宏量喷雾干燥系统的使用方法，其特征在于：包括以下步骤，

（1） 离心风机将空气泵入热交换器内进行加热，当加热后的空气温度到达140摄氏度时，高温空气经热交换器的出口，进入干燥腔内，干燥腔入口处设有的干燥介质再分配器能够调整空气的运动方向，使空气在干燥腔内自上往下以0.015-0.020米/秒的速度运动；

（2） 待干燥物质经雾化器雾化后进入干燥腔内；

（3） 自上往下低速运动的高温空气与在雾化后的待干燥物质干燥腔内碰撞，发生质量和热量传递，进行干燥作用；

（4） 混合碰撞后的物质经过干燥，形成颗粒并产生尾气，通过干燥腔出口进入尾气处理收集系统；

（5） 尾气被尾气处理收集系统内上方的排风机排出，颗粒由尾气处理收集系统内的颗粒回收装置统一回收。