泡沫喷雾干燥法

泡沫喷雾干燥的工作原理 当液体中混入一定量的气体时，雾化后的液滴在不同的部位有许多微小的气泡，在高温的条件下膨胀、破裂，加大了传质表面积，也提高了传质速率，降低降速干燥阶段的干燥时间，雾滴中的非结合水已经蒸发完成，雾滴已形成固体颗粒。当颗粒温度升高时，蒸发速率受颗粒内部水分的扩散速率和毛细管内流动所控制，颗粒表面以及内部有许多气泡逸出，而产生空穴，使水分向外迁移路径缩短，减少了内部阻力，提高了蒸发效率。

泡沫喷雾干燥的主要设备包括氮气(或二氧化碳)钢瓶、混合喷射器、汽缸、雾化器、干燥器、加热器、旋风分离器、引风机等装置。该流程主要采用了特殊喷射器，将原料液与气体混合后，以速溶脱脂乳粉为例，按溶液的1：6的比例(体积)混合后进入雾化器雾化，获得干燥的产品。根据不同的物料性质，混合比略有调整。热风进口温度一般可以控制在160～180℃；出口温度一般可控制在70～80℃。

泡沫喷雾干燥，是食品喷雾干燥的一项特有技术，也是国内外研究者很感兴趣的新课题。这项技术虽然在20世纪50年代国外就有人提出，但当时主要是想提高喷雾干燥过程的热效率。60年代人们开始注意采用泡沫法调整产品的密度和改进产品的性能，直到80年代，对这项技术的实质和效果才有比较全面系统的认识，特别是用于食品的喷雾干燥上，更加显示出很多优点，对它的研究者也越来越多，如西红柿、香蕉、甜桔、山楂等。总之，可以进行喷雾干燥的食品几乎都可以进行泡沫喷雾干燥。

泡沫喷雾干燥的主要过程是把气体压入到待干燥的料液中，使料液发泡，然后进行喷雾干燥。发泡的方法有两种：一种是气体吸收法，将CO₂气体压入到料液中，由于气体的过饱和而发泡；另一种是气体混合法，将高压气体注入进料泵与雾化器之间的气体混合器中，使气体与液体充分混合并经雾化后形成泡沫。为了使气体和液体能充分混合并达到发泡目的，选择混合器时主要应考虑液体的汽化性质、固体颗粒的存在、主要传质阻力所在的部位、传热所需要的最佳条件、气体脱出和泡沫生成的性质。泡沫喷雾干燥的主要优点是缩短降速干燥阶段干燥时间，提高了设备的蒸发强度，可达到小设备大生产目的。产品表面呈粗糙、多凹陷、多孔质结构，因此具有良好的冲调性及溶解性，提高了热效率，缩短了液滴在干燥器内停留时间，有效保证了产品的营养成分和芳香组分不被破坏，提高了食品食用价值。

由于料液中混入一定量的液体，雾化后雾滴的不同部位有许多微小的气泡，这些气泡在高温下膨胀、破裂，加大了传质表面积，也提高了传质速率。在降速干燥阶段时，雾滴中的非结合水分已经蒸发完成，雾滴已形成固体颗粒。当颗粒温度升高时，蒸发速率受颗粒内部水分扩散速率和毛细流动控制，颗粒表面以及内部有许多气泡逸出后产生空穴，使水分向外迁移路径缩短，减少了内部阻力，提高了蒸发效率。由于降速干燥阶段时间的缩短，也提高了设备的蒸发强度。

研究者对牛奶的泡沫喷雾干燥实验结果分析认为，产品表面呈粗糙，多凹陷，多孔质结构。产品的面积平均直径略高于常规的喷雾干燥产品，具有良好的冲调性，在泡沫喷雾干燥提高热效率的同时，意味着可以缩短物料在干燥器内，特别是减速干燥阶段的时间，能够有效保证产品的营养成分和芳香组分不被破坏，更提高了食品的食用价值。

脱脂乳经一系列杀菌、加热、真空蒸发浓缩、结晶处理后，料浆用高压泵将其打入混合室，按溶液1：6的比例混入氮气，送入喷雾干燥器。热风温度为132℃，得到乳粉的堆密度为0.37g/cm³，水分为3.6%，粒径比普通喷雾干燥法大了约2～3倍，特别是有良好的分散性和溶解性。

压力喷雾干燥法是利用高压泵，以70~200大气压的压力，将物料通过雾化器(喷枪)，聚化成10~200的雾状微粒与热空气直接接触，进行热交换，短时间完成干燥。喷雾干燥是系统化技术应用于物料干燥的一种方法。于干燥室中将稀料经雾化后，在与热空气的接触中，水分迅速汽化，即得到干燥产品。

压力喷雾微粒化装置:M型和S型，具有使液流产生旋转的导沟，M型导沟轴线垂直于喷嘴轴线，不与之相交;S型导沟轴线与水平成一定角度。其目的都是:设法增加喷雾时溶液的湍流度。该法能直接使溶液、乳浊液干燥成粉状或颗粒状制品，可省去蒸发、粉碎等工序。2100433B

本书共分11章，主要内容有喷雾干燥的基本原理及基础知识、喷雾干燥流程及其选择、雾化器的结构和计算、颗粒的形成和干燥、喷雾干燥塔的结构与设计、喷雾干燥试验与操作安全、喷雾干燥的节能措施与未来发展趋势、喷雾干燥的附属设备、喷雾干燥的工业应用等。各章附有例题，以便于掌握其计算方法。 本书可供从事喷雾干燥工作的工程技术人员使用，也可供高等院校相关专业师生参考。

石灰石一石膏湿法烟气脱硫系统的一个突出问题是耗水量很大，需设置大规模的废水处理装置。因此，应寻求技术上经济上更为可行的、无废水排放的且无需烟气再热的干法或半干法烟气脱硫工艺。

喷雾干燥法烟气脱硫技术属于半干法脱除锅炉排烟中SO₂的脱硫工艺，以石灰为脱硫剂，技术比较成熟，工艺流程较简单，占地较少，可靠性较高，初投资较低，脱硫效率一般在80%左右，最高可达85%，而且不产生废水。但系统的运行费用较高，其脱硫剂石灰的耗量比湿法脱硫大，其钙硫摩尔比为1.5左右。

喷雾干燥脱硫工艺根据所采用的喷雾雾化器的形式不同可分为两类：旋转喷雾干燥脱硫和气液两相流喷雾干燥脱硫。目前，已经投入商业化运行的以旋转喷雾干燥脱硫工艺为多。