[发明专利]干燥器及干燥方法

说明书

本发明涉及干燥方法及干燥设备。

通常，人们采用喷雾干燥方法形成颗粒状物料。把液体雾化成小液滴，再让小液滴暴露于干燥气体（例如热空气）中，蒸发小液滴的液态组分留下干燥的颗粒物料。在食品和饮料工业中，采用这种工艺过程制备可溶咖啡粉，奶粉和脱水代乳品等产品。

在大的垂直容器或“塔”内，使雾化液体与热空气接触，便完成了典型的喷雾干燥法。具有足够的工业生产能力的塔式干燥器，其高可达20米和其直径为6米，如此大型设备建造费用昂贵。

在典型喷雾干燥法中加热物料，对干燥产品的质量产生不利影响。在干燥器内，热空气的再循环可能导致干燥颗粒在干燥器内长时间地滞留，因而加剧由加热引起的损失。这些难题在食品和饮料工业方面特别值得注意，因为食用物料的香料组分在加热时易受损失或分解。

美国专利3038533公开了一种不同的喷雾干燥过程。在该过程中，热的雾化空气或热的“初级”空气以相当高的速度通过喷嘴射出，当料液通过喷嘴时，就被初级空气将之雾化成小液滴。该小液滴向下游通过从喷嘴喷出的初级空气的射流，并快速地被干燥。

初级空气射流导致在靠近射流处产生局部真空区，因而引起周围空气的再循环。为了防止这种再循环，上述专利提出沿筒式容器的轴向导引射流，并且以与射流相同的方向吹补充空气或“次级”空气进入器内，以致初级空气射流被次级空气流包围。

上述专利公开的气流喷雾干燥法技术，似乎解决了常规喷雾干燥中的某些难题。然而，这种气流喷雾干燥法技术必然有其自身的缺陷，干燥物料会在筒式容器的壁上积聚。此外，气流喷雾干燥法并不适合处理能经受喷雾成很精细液滴的物料，例如高度浓缩的饮料提取物。所以，改进喷雾干燥方法和干燥装置是非常有意义的。

本发明提供如此改进：

根据本发明的干燥方法，将待干燥的物料液被雾化，并且向下游喷射雾化的物料流，从该液流的对面，将干燥气体向器内并朝雾化的物料流喷射，干燥空气呈湍流状态横过下游方向。该向内流动的干燥气体沿着流体流程或流体的上游到下游的范围内分布，以便当雾化物料向下游移动时，从相对的向内流动的干燥气体流之间通过。于是，当物料向下游通过时，将雾化物料和气体不断剧烈地搅动，从而促进快速干燥。

用通过喷嘴的推进气体向下游喷射物料，以致推进气体从喷嘴喷出成为一种射流，并且在射流中夹带物料。当气体和液体通过喷嘴时，物料可能被夹带在喷嘴上游的推进气体中，并被推进气体雾化成细小液滴。

当使应用推进气体射流时，最好喷射干燥气体，以致起码在上游部分的范围内，推进气体完全被向内流动的干燥气体所包围。因此，由于射流挟带气体，就不可能在靠近射流处产生局部真空区，基本上排除了气体再循环以及干燥物料伴随而产生的这种局部真空区。况且，向内流动的干燥气体势必驱散射流，故进一步遏制了再循环。

因此，干燥气体引起湍流但又遏制了再循环，湍流是不同于再循环的。用于本发明内容的术语“再循环”指的是涡流作用，而该作用在相当长的时间内基本上保持固定的位置和是稳定不变的。用于本发明内容的术语“湍流”指是被更大的气流包围的涡流作用，以致涡流随着更大的气流流动。在宏观的基础上，湍流不影响挟带在气体中的物料流动，也不引起通过干燥的物料重复循环。

根据本发明进一步的见解，可以控制沿流体流程或流体的上游至下游范围，在每一位置上的干燥区温度。因为干燥气体沿流体流程分布，并且横向地指向该液流，所以，雾化物料被暴露在沿流体流程的每个位置上的气体温度，而该气体温度随着与位置相关的干燥气体温度而变化。由于把不同温度的干燥气体供给不同的液流区，当物料流过下游时，雾化的物料可暴露于预定程序中规定的不同温度中。例如把相当热的干燥气体供给上游区域，并把相对冷的干燥气体供给下游区域，则下游区域的温度可限制在控制干燥器出口处的产品温度，而在上游区域保持很高的温度以促使快速干燥。

采用液体的精细雾化法同样促进干燥。然而根据本发明的工艺过程，用大于应用在现有典型气流喷雾干燥过程的液滴，仍然达到有效和快速的干燥。于是，用本发明能有效地干燥粘性的或抗相对难以精细雾化的物料。人们相信，改进混合并且达到在本发明的最佳形式中所要求的气体温度，则有所裨益。