噴霧冷凍干燥機(jī) 詳細(xì)介紹

工作原理

• 物料霧化：通過高壓噴霧系統(tǒng)或高速旋轉(zhuǎn)的噴霧盤將液態(tài)物料霧化成微小液滴，增大物料的表面積，使其能夠快速與冷介質(zhì)接觸。

• 霧化物料凍結(jié)：這些微小液滴隨后進(jìn)入預(yù)冷的冷凍室內(nèi)，與液氮、冷氣流等冷介質(zhì)充分接觸，在極短的時間內(nèi)被凍結(jié)成固體顆粒，形成冰晶。

• 冷凍干燥：利用真空環(huán)境下的升華作用，去除物料中的冰晶，冰晶直接由固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)（即升華），從而實(shí)現(xiàn)物料的干燥，最終得到粉體顆粒狀產(chǎn)品。

特點(diǎn)

• 優(yōu)勢

• 保留活性成分：整個干燥過程在極低溫度下進(jìn)行，最大限度地避免了熱敏性物質(zhì)因受熱而發(fā)生的變性、失活、降解或氧化，特別適合高附加值、高活性的產(chǎn)品，如蛋白質(zhì)、酶、益生菌、藥物活性成分等。

• 形成多孔結(jié)構(gòu)：噴霧冷凍形成的微小冰晶在后續(xù)真空冷凍干燥過程中升華，留下相互連通的、高度疏松多孔的結(jié)構(gòu)，賦予干燥后的粉末的復(fù)溶性 / 復(fù)水性能，幾乎沒有結(jié)塊現(xiàn)象，同時高比表面積有利于提高溶解速率、化學(xué)反應(yīng)活性或作為載體吸附有效成分。

• 改善粉末物理性質(zhì)：形成的顆粒通常球形度好、粒徑分布較窄、流動性佳、堆密度低，使得粉末在后續(xù)的加工中更容易處理，減少粉塵飛揚(yáng)，提高生產(chǎn)效率。

• 能處理難干燥物料：可以處理粘性高、含有機(jī)溶劑、或濃度非常高的料液，噴霧冷凍步驟將它們瞬間固化，避免了粘壁等問題。

• 保留揮發(fā)性成分：低溫過程能有效保留溶液中的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)、香氣成分或精油，對于食品、香料和化妝品行業(yè)非常重要。

• 產(chǎn)品形態(tài)可控：通過調(diào)整噴霧冷凍和冷凍干燥的參數(shù)，可以在一定程度上控制最終產(chǎn)品的粒徑、孔隙率和形態(tài)。

• 局限性

• 設(shè)備成本高：需要集成精密的噴霧系統(tǒng)、深冷系統(tǒng)和大型真空冷凍干燥系統(tǒng)，導(dǎo)致設(shè)備購置和安裝成本遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)噴霧干燥機(jī)。

• 能耗高：維持超低溫環(huán)境和長時間的真空冷凍干燥過程需要消耗大量的能量，運(yùn)行成本較高。

• 生產(chǎn)周期長：冷凍干燥階段是一個相對緩慢的過程，通常需要數(shù)小時甚至數(shù)十小時，生產(chǎn)效率遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)噴霧干燥，限制了其大規(guī)模連續(xù)化生產(chǎn)的應(yīng)用。

• 工藝更復(fù)雜：涉及噴霧冷凍和冷凍干燥兩個關(guān)鍵步驟，需要精確控制更多的工藝參數(shù)，操作和工藝開發(fā)難度更大。

• 產(chǎn)能相對較低：受限于冷凍干燥時間，單位時間內(nèi)的產(chǎn)量通常低于傳統(tǒng)噴霧干燥機(jī)。

• 維護(hù)要求高：復(fù)雜的系統(tǒng)需要更專業(yè)的維護(hù)和保養(yǎng)。

應(yīng)用領(lǐng)域

• 食品行業(yè)：常用于果汁、奶制品、咖啡、茶葉提取物、速溶咖啡、奶粉、果汁粉、調(diào)味品等產(chǎn)品的干燥，能夠保持原有的色、香、味和營養(yǎng)成分，且易于保存和攜帶。

• 醫(yī)藥領(lǐng)域：主要用于生產(chǎn)藥品、保健品、微囊化藥物等，可大程度地保留物料中的活性成分和營養(yǎng)成分，還可用于生產(chǎn)不同密度的高流動性粉末，其中低密度粉末可用于鼻腔、肺輸送，高密度粉末可用于經(jīng)皮輸送。

• 化工領(lǐng)域：可用于生產(chǎn)染料、顏料、催化劑等產(chǎn)品，這些產(chǎn)品通常需要具有較高的純度和穩(wěn)定性，噴霧冷凍干燥機(jī)能夠滿足這些要求。

• 其他領(lǐng)域：在環(huán)保領(lǐng)域可用于處理某些污水或污泥，將其中的有害物質(zhì)固化或轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的形態(tài)；在材料科學(xué)領(lǐng)域可用于制備納米粉末等。

操作流程

• 準(zhǔn)備工作：檢查設(shè)備各部件是否完好，確保電源、水源、氣源等供應(yīng)正常；根據(jù)物料性質(zhì)調(diào)整噴霧盤轉(zhuǎn)速、干燥室溫度、真空度等參數(shù)。

• 物料準(zhǔn)備：將待干燥的液體物料進(jìn)行預(yù)處理，如過濾、濃縮等，確保物料質(zhì)量符合干燥要求。

• 噴霧干燥：啟動設(shè)備，將液體物料通過噴霧盤霧化成微小液滴，進(jìn)入干燥室進(jìn)行干燥。在干燥過程中，需密切關(guān)注物料狀態(tài)及設(shè)備運(yùn)行情況，確保干燥效果和設(shè)備安全。

• 收集物料：待物料干燥至規(guī)定水分含量后，關(guān)閉設(shè)備，收集干燥后的物料。收集過程中需注意避免物料污染和損失。

日常維護(hù)

• 清潔保養(yǎng)：定期對設(shè)備各部件進(jìn)行清潔保養(yǎng)，如清洗噴霧盤、干燥室、冷凝器等部件，確保設(shè)備內(nèi)部清潔無污垢。

• 檢查緊固：檢查設(shè)備各部件的緊固情況，如螺絲、法蘭等連接處是否松動，如有松動需及時緊固。

• 潤滑保養(yǎng)：對設(shè)備中需要潤滑的部件進(jìn)行定期潤滑保養(yǎng)，如軸承、傳動部件等，確保設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)順暢。

• 電氣檢查：定期檢查設(shè)備電氣系統(tǒng)，如電源線路、控制元件等是否正常工作，如有異常需及時維修或更換。