
噴霧干燥機的核心工作原理是通過**“霧化→熱質交換→氣固分離”**三步核心流程,將液態物料(如溶液、懸浮液、乳濁液)快速轉化為粉末或細小顆粒,本質是利用“增大物料表面積+高溫氣流快速傳熱傳質”實現瞬時脫水干燥,具體過程可拆解為以下4個關鍵環節:
1.物料預處理:確保霧化條件
干燥前需對原料進行簡單預處理,目的是適配后續霧化與干燥需求:
去除雜質:通過過濾(如100-200目濾網)清除液態物料中的固體雜質(如顆粒、纖維),避免堵塞霧化器或影響成品純度;
調節濃度/粘度:將物料濃度控制在10%-50%(具體依物料特性定,如牛奶需濃縮至40%左右),粘度控制在50-1000cP——濃度過低會增加干燥能耗,過高則難以霧化成均勻霧滴。
2.霧化:將液態轉化為微小霧滴(核心步驟)
通過霧化器將預處理后的液態物料,破碎成直徑5-100μm的微小霧滴(表面積較原液態物料擴大數千倍),為后續快速干燥奠定基礎。根據霧化動力不同,主流霧化器分為三類:
壓力式霧化器:物料經高壓泵(壓力1-20MPa)輸送至噴嘴,通過噴嘴內的螺旋通道形成旋轉流,高速噴出后因離心力破裂成霧滴(適合低粘度物料,如果汁、洗滌劑);
離心式霧化器:物料送入高速旋轉的轉盤(轉速5000-30000r/min),在離心力作用下沿轉盤邊緣被甩出,形成均勻霧滴(適合中高粘度物料,如中藥提取物、膏狀物料);
氣流式霧化器:壓縮空氣(或惰性氣體,如氮氣)以高速(200-300m/s)從噴嘴噴出,與物料形成高速剪切力,將物料撕裂成霧滴(適合熱敏性、低產量物料,如生物醫藥制劑)。
3.熱質交換:霧滴瞬時干燥(核心反應)
霧化后的微小霧滴進入干燥塔,與高溫熱氣流(通常120-300℃,依物料耐熱性調整,如牛奶干燥用180-220℃)充分接觸,在10-30秒內完成快速脫水:
熱氣流來源:由加熱系統(電加熱、蒸汽加熱、熱風爐等)提供,需先經過濾(去除粉塵)和穩流,確保溫度均勻;
接觸方式:常見“并流”(霧滴與熱氣流同方向運動,出口溫度低,適合熱敏性物料,如食品、藥品)、“逆流”(霧滴與熱氣流反方向運動,干燥更徹底,適合非熱敏性物料,如化肥);
干燥過程:霧滴表面水分因高溫快速蒸發(水分蒸發吸熱,使霧滴表面溫度維持在50-80℃,避免物料過熱變質),逐漸形成多孔或實心的干燥顆粒,隨氣流一同運動。
4.氣固分離:成品收集與尾氣凈化
干燥后的粉末/顆粒與濕熱尾氣(含蒸發水分、少量粉塵)需分離,避免成品損失和尾氣污染:
初級分離:通過旋風分離器——利用氣流旋轉產生的離心力,將密度較大的顆粒甩向器壁,沿壁面下落至成品收集罐(回收率約95%-98%);
次級分離:若尾氣中仍含細粉(如粒徑<5μm),需經布袋除塵器(濾袋材質為聚酯、PTFE等)過濾,細粉被截留后通過脈沖反吹落入收集罐,凈化后的尾氣(含水分、少量無害氣體)經引風機排出;
后續處理:收集的成品可根據需求進行冷卻(避免吸潮)、篩分(控制顆粒粒徑均勻度)或包裝。
整體流程總結
液態物料→預處理(過濾/調濃)→霧化器(成微小霧滴)→干燥塔(與熱氣流瞬時干燥)→旋風分離器+布袋除塵器(氣固分離)→成品收集(粉末/顆粒)+尾氣凈化排放。
該原理的核心優勢是干燥速度快、成品質量均勻、適合連續工業化生產,因此廣泛應用于食品(奶粉、速溶咖啡)、醫藥(中藥粉末、抗生素)、化工(染料、催化劑)等領域。