[其他]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。

通常采用喷雾干燥方法形成颗粒状物料。把液体雾化成小液滴，使液滴受到干燥气体（例如热空气）的作用，蒸发液滴的液态组分留下干燥的颗粒物料。在食品和饲料工业中，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，完成了典型的喷雾干燥。对于生产过程具有足够生产能力的塔式干燥器，可高达20米和直径6米，如此大型设备建造费用昂贵。

在典型喷雾干燥中物料受热，对干燥产品质量产生不利影响。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，进行雾化的热空气或热初级空气以比较高的速度通过喷嘴射出，当料液通过喷嘴时，被初级空气雾化成小液滴。该小液滴顺流地通过，在从喷嘴喷出的初级空气射流中快速干燥。

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气流，并在底部补充与器内射流同向的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技术，似乎解决了常规喷雾干燥中的某些难题。然而，这种喷雾干燥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，气流喷雾干燥并不适合处理能经受喷雾成很细液滴的物料，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，料液被雾化，并且向下喷射雾化的物料流，干燥气体在器内朝雾化物料流喷射，在湍流状态下，从液流的相对边横向于顺流方向。该向内流动的干燥气体沿着液流长度或液流的上端到下端的范围内分布，以便当雾化物料顺流移动时，从向内的相对干燥气体流之间通过。于是，当物料顺流通过时，雾化物料和气体不断强烈地搅动，从而促进快速干燥。

用通过喷嘴的压力气体向下喷射物料，以致压力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端的压力气体中，并被压力气体雾化成细小液滴。

当应用压力气体射流时，最好喷射干燥气体，以致起码在其长度的上流部分，压力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，该作用在相当长时间内基本上保持固定的位置，是稳定不变的。用于本发明内容的术语“湍流”指的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，可以控制沿液流长度或液流的上端至下端范围，在每一位置的干燥区温度。因为干燥气体沿液流长度分布，并且横向地指向液流，因此，雾化物料被暴露在沿液流长度的每个位置上时，气体温度随着指向那个位置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，当物料顺流通过时，在预定顺序中，雾化物料就面临不同温度的影响。例如把相当热的干燥气体供给上部区域，把相对冷的干燥气体供给下部区域，则下部区域的温度可限制在控制干燥器出口处的产品温度，而在上部区域保持很高的温度以促使快速干燥。

采用高度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。所以能有效地干燥粘性的或抗高度雾化的物料。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。

本发明还提供改进的干燥设备。该设备包括料液的雾化装置和在顺流方向喷射雾化物料的装置，还包括在湍流状态下喷射干燥气体的装置。该干燥气体从液流相对边朝液流喷射，由此横向地朝着顺流方向，以致向内流动的干燥气体沿着液流的长度而分布。干燥气体喷射装置最好设置沿液流长度，在不同温度下提供干燥气体。雾化和喷射装置可包括一个喷嘴、把压力气体供给喷嘴的装置以及把料液输送到喷嘴喉部上端的压力气体中的装置。