閉式循環(huán)噴霧干燥機適用于從溶液、乳液懸浮液和糊狀液中含有有機溶液,可揮發(fā)性有毒有害氣體,易氧化等物料需要回收溶劑的料液的干燥作業(yè),它不僅秉承了噴霧干燥機的所有優(yōu)點,而且系統(tǒng)在進行干燥作業(yè)時無任何粉體外泄,幾乎達到了成品的收率的100%。通過回收系統(tǒng)回收下來的溶劑經(jīng)二次處理可以循環(huán)使用,從而大大降低了生產(chǎn)成本,尤其適用于制藥行業(yè)對含有有機溶媒藥品、中藥浸膏以及生物溶媒物料的干燥、制粒以及石油催化劑、碳化硅等精細化工和高分子材料的干燥和對溶劑的回收。
閉式循環(huán)噴霧干燥機生產(chǎn)工藝過程中涉及到幾個重點因素都分別對成品品質(zhì)有相應的影響。這些重點因素主要包括干燥溫度、干燥風量、進料速度(進料流量)、霧化壓力、進料粘度(固含量)、干燥氣體流速、在干燥室內(nèi)的停留時間以及樣品的水分含量等,根據(jù)不同的噴霧干燥機型號還會有不同的影響因素。
(1) 干燥溫度
干燥溫度是噴霧干燥技術(shù)中重要的工藝參數(shù),溫度影響著干燥的效果和成品的理化性質(zhì)。干燥溫度越高,水分蒸發(fā)越快,但容易破壞物料中有效成分的活性;反之,若干燥溫度越低,水分蒸發(fā)越慢,但能夠保持物料中有效成分的活性。根據(jù)研究進口溫度對干燥物料的影響,結(jié)論表明,干燥溫度過高,物料水分蒸發(fā)過快,然而過高的溫度會導致霧滴表面硬化,阻礙內(nèi)部水分向外部擴散,易出現(xiàn)粘壁現(xiàn)象,造成干燥成品含水率高,干燥效果差。因此,干燥溫度不宜過大,要根據(jù)實際對生產(chǎn)的工藝要求選取合適的溫度。
(2) 干燥風量
干燥風量是影響水分蒸發(fā)的另一個重要因素。干燥風量越大,干燥后的物料含水量越低,但若干燥風量過大,會導致部分顆粒隨熱風一起排到大氣,造成浪費。干燥風量越小,進風速度越慢,干燥時間越長,對熱風能量利用率越高,水分蒸發(fā)效果越好,但若干燥風量過小,達不到水分蒸發(fā)所需要的能量,zui終得不到預期的低含水率的干燥成品。
(3) 進料速度
進料速度影響著物料的干燥效率和干燥效果。進料速度越快,噴霧干燥效率越高,但物料與熱風接觸時間越短,傳熱傳質(zhì)效率越低,zui終干燥成品水分含量越大。反之,進料速度越慢,物料與熱空氣接觸時間越長,干燥得越徹底,成品得率就越高,但進料速度過低會造成能源浪費,降低生產(chǎn)效率。
(4) 霧化壓力或轉(zhuǎn)速
在使用噴嘴霧化器時,霧化階段是在壓力下進行的。在這一過程中涉及的壓力會影響液滴的大小。對于特定的霧化器設(shè)備和進料溶液,隨著壓力的增加,液滴尺寸會減小。對于旋轉(zhuǎn)霧化器,液滴大小與輪速和輪徑呈反比關(guān)系。
(5) 進料粘度(固含量)
當進料粘度(固含量)增加時,供給噴嘴的霧化能量中有很大一部分被用來克服溶液的較大粘滯力。因此,用于液滴分裂的能量較少,導致液滴尺寸增大。
(6) 干燥氣體流速
干燥氣體流速可以描述為每單位時間供應給系統(tǒng)的干燥空氣的體積。干燥器可以在干燥空氣吸入或噴射模式下運行。在吸入模式下,系統(tǒng)中會出現(xiàn)輕微的負壓。干燥空氣供應速率還決定了產(chǎn)品的干燥程度和在旋風分離器中的分離。干燥空氣進氣速率越低,產(chǎn)品顆粒在系統(tǒng)中的移動越慢,干燥空氣對它們的作用時間越長。這意味著干燥氣體流速應足夠低,以確保顆粒的完全除水,但同時也應適合后續(xù)的分離程序。壓縮氣體通過噴嘴與進料同時供應,以確保進料的霧化。增加氣體量可以改善液體流的霧化效果(產(chǎn)生更小的液滴),從而得到更小的產(chǎn)品顆粒。氣體供應的壓力取決于噴嘴結(jié)構(gòu)的要求。向霧化設(shè)備供應進料的可能性取決于進料本身的特性,也與供應它的泵送設(shè)備和管道有關(guān)??紤]到干燥過程的穩(wěn)定性,有必要對混合物進料速率進行連續(xù)控制,任何進料速率的變化都應平穩(wěn)進行。
(7) 在干燥室內(nèi)的停留時間
停留時間指的是霧化液滴在干燥室內(nèi)的暴露時間,這是另一個直接影響zui終產(chǎn)品質(zhì)量的重要因素。停留時間應足夠長,以確保完成干燥階段的主要目標,即獲得干燥的顆粒。另一方面,保持產(chǎn)品特性至關(guān)重要,因為當干燥顆粒經(jīng)受更長時間的停留時,可能會發(fā)生熱降解,尤其是在熱敏性材料上。在關(guān)于噴霧干燥中干燥動力學和顆粒停留時間的早期研究中,實驗結(jié)果證明了噴霧停留時間受霧化比率和氣流速率的控制。這項研究揭示了干燥氣體溫度對顆粒停留時間有一定的影響,但霧化比率和氣流速率顯然是影響停留時間的重要參數(shù)。研究表明,由于初始顆粒速度較高,顆粒停留時間總是比平均干燥氣體停留時間短。給定噴霧中的較小顆粒比較大顆粒在干燥室內(nèi)停留的時間更長。