[发明专利]喷雾干燥器系统和方法

说明书

本发明公开了一种用于将液体干燥成粉末的喷雾干燥系统，包括：细长主体；在细长主体的相对的上端和下端处的闭合布置，以用于在细长主体内形成干燥室。所述闭合布置中的一个包括干燥气体入口，所述干燥气体入口用于将干燥气体引导至所述干燥室中。喷嘴组件支撑在闭合布置中的一个中。下端闭合布置包括用于收集在干燥室中的干燥粉末的粉末收集容器。粉末收集容器被配置成使得覆盖气体可以被引导到粉末收集容器的内部，以覆盖粉末收集室中的粉末，从而保护粉末免暴露于来自干燥室的干燥气体。

相关申请的交叉引用

本专利申请要求于2017年10月27日递交的美国临时专利申请62/578,009的权益和于2018年4月16日递交的美国临时专利申请62/658,295的权益。所有前述申请的全部内容通过引用并入本文中。

技术领域

本发明总体上涉及喷雾干燥器，并且更具体地，涉及用于将干燥液体喷成干燥粉末形式的设备和方法。

背景技术

喷雾干燥是众所周知且被广泛使用的过程，在该过程中，将液体浆料喷到干燥室中，将加热空气引入干燥室中，以将液体干燥成粉末。浆料通常包括液体(例如水)、成分(例如食物、调味剂或药物)和载体。在干燥过程中，将液体驱除，将封装在载体中的粉末形式的成分留下。喷雾干燥还用于生产不需要封装的粉末，例如各种食品、添加剂和化学药品。

喷雾干燥系统通常在结构上相对较大，其干燥塔可以达到几层的高度。不仅仪器本身是一笔巨大的资本投资，而且使用仪器的设施必须具有足够的尺寸和设计以容纳此类仪器。干燥介质的加热要求也可能很昂贵。

尽管期望使用静电喷嘴来产生带电颗粒，该带电颗粒有助于更快地干燥，但是由于这种喷雾干燥器系统的钢结构较大，所以带静电的液体可以以某种方式(特别是在意外接地)令系统的组件带电，其会阻碍电气控件的操作，并中断操作，导致排出未按规范干燥的、未带电的液体。

虽然已知由非金属材料形成静电喷雾干燥器的干燥室，以更好地使系统与带电液体绝缘，但是颗粒可以粘附并堆积在干燥室的壁上，这需要耗时清理工作，这会中断系统的使用。而且，加热干燥室内的空气的气氛中，非常细的干燥粉会由于意外的火花或静电喷嘴或系统的其他组件的故障，而产生危险的爆炸情况。

这种喷雾干燥器系统还必须可操作用于喷出干燥的、不同形式的液体浆料。例如，在调味剂工业中，可能有必要在一次运行中使用柑橘调味剂成分来运行系统，而在下一次操作中使用咖啡调味剂成分。附着在干燥室壁上的残留调味剂材料会污染后续加工产品的味道。当然，在制药领域，必须确保连续运行的药物不被交叉污染。

现有的喷雾干燥器系统还缺乏简易多功能性。有时，需要运行较小批次的产品来进行干燥，而无需使用整个大型干燥系统。对于特定的应用，还可能希望改变将材料喷入和干燥到系统中的方式。在其他过程中，仍然可能希望细颗粒在干燥过程中凝聚，以更便于最终使用，例如更快速地溶解到与之一起使用的液体中。然而，现有的喷雾器还没有使其本身容易改变，以适应这种加工要求的变化。

喷雾干燥器还趋于产生非常细的颗粒，这些颗粒可以在空气中残留在离开干燥器系统的干燥气体中，并且必须从离开系统的气体中过滤掉。此类细颗粒物质会迅速堵塞过滤器，从而阻碍干燥器的有效运行，并需要频繁清洁过滤器。现有的喷雾干燥器还通常使用复杂的旋风分离器和过滤器布置，来去除空气中的颗粒物质。这样的仪器是昂贵的并且需要昂贵的维护和清洁。