噴霧干燥實驗報告

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1、食品機械與設(shè)備實驗報告噴霧干燥實驗(一)實驗?zāi)康?了解噴霧干燥設(shè)備流程及氣動離心霧化器工作原理; 熟識噴霧干燥的操作; 通過實驗深入了解噴霧干燥的優(yōu)點和缺點; 了解噴霧干燥產(chǎn)品形態(tài)。(二)實驗原理與內(nèi)容噴霧干燥是采用霧化器將原料液分散為霧滴,并用熱氣體(空氣、氮氣或過熱水蒸氣)干燥霧滴而獲得產(chǎn)品的一種干燥方法。原料液可以是溶液、乳濁液、 懸浮液。液體的霧化器將料液分散為霧滴,增大干燥過程的傳熱傳質(zhì)速率。霧化器是 噴霧干燥的關(guān)鍵部件之一,目前常用的有3種,即壓力式霧化器、離心式霧化器、 氣流式霧化器。霧化的液體與熱氣流的接觸表面積很大,它與較高溫度的氣流一接觸就迅速 進(jìn)行傳熱傳質(zhì),霧滴水分吸收熱

2、量后又迅速蒸發(fā)成水蒸氣, 空氣既作載熱體又作 載濕體。在干燥初期,霧滴很小,物料內(nèi)部濕含 量的擴散傳遞而造成的干燥阻力幾乎等于零,物 料的溫度一直處于物料的表面濕球溫度,為恒速 干燥階段。在物料表面沒有充水分時,物料就開 始升溫并在內(nèi)部形成溫度梯度,為降速干燥階段 若當(dāng)溫度梯度很大,物料內(nèi)部的蒸汽壓大于物料 粒子表面內(nèi)聚力時,粒子即會爆開,瞬時增大傳 質(zhì)蒸發(fā)表面。因此噴霧干燥的粉末大多是非球形。本實驗是采用離心噴霧,實驗內(nèi)容包括1、噴霧干燥設(shè)備流程及設(shè)備結(jié)構(gòu)介紹;2、噴霧干燥設(shè)備使用操作要點介紹;3、噴霧干燥;4、干燥產(chǎn)品形態(tài)觀察。(三)實驗儀器、設(shè)備小型離心噴霧干燥設(shè)備(移動式高速離心噴霧干

3、燥機,型號LPG5,江蘇省常州先鋒干燥設(shè)備有限公司)。設(shè)備參數(shù):離心盤直徑 50m m、干燥室直徑 800mm,圓筒高600毫米,筒錐角度60。這樣的離心噴霧高速旋轉(zhuǎn)的動力是采 自壓縮空氣,壓縮空氣推動渦輪通過撓性軸帶 動離心盤轉(zhuǎn)動,液料從加工料中均勻滴入離心 盤中央受離心力的作用以切線方向甩出,繞成大小均勻的霧狀水滴,分別于干燥室中;由于 離心盤轉(zhuǎn)速高達(dá)2.5萬轉(zhuǎn)/分。撓性軸細(xì)小,故 注意操作,小心加料均勻,防止結(jié)焦以保證離 心盤的動力平衡。實驗材料:牛奶測量儀器:小型離心噴霧干燥設(shè)備上熱電 偶溫度計(進(jìn)出風(fēng))、形態(tài)觀察儀器。(四)實驗步驟1. 測定實驗環(huán)境溫度、牛奶含水率及可溶性固性物含量

4、等。2. 認(rèn)真檢查設(shè)備流程和各部件的結(jié)構(gòu)構(gòu)造。3啟動排風(fēng)機,檢查系統(tǒng)部分連接是否良好,有無漏氣的地方。4接上加熱電源預(yù)熱干燥室,設(shè)定溫度為 190C。5. 達(dá)到所要求的溫度,即啟動離心轉(zhuǎn)盤到正常運轉(zhuǎn)、并慢慢進(jìn)少量的物料, 觀察霧滴的在干燥室中狀態(tài),調(diào)節(jié)供料量直到能看見霧狀液滴在干燥室中運動, 穩(wěn)定供料。6. 干燥操作完成后,停止進(jìn)料、停加熱器及停止離心盤轉(zhuǎn)動,待出口溫度低 于80C后再停止排風(fēng)機。7. 拆卸管道、分離器,收集粉料。8. 取出離心噴霧頭小心拆開清洗,后抹干安裝好垂直放置 ,盒中保存。 注意:拆洗離心轉(zhuǎn)盤,要特別小心,因它是橈性軸很容易壓變形而致?lián)p壞。9. 測定產(chǎn)品的含水率及觀測形

5、態(tài)。(五)實驗裝置流程圖(六)實驗數(shù)據(jù)及結(jié)果表1不同出料口收集到的奶粉的感官評定、來源 指標(biāo) 、旋風(fēng)分離器出料口干燥室出料口含水量4.97%5.58%顏色孚L白色米白色形態(tài)粉末細(xì)小,基本不結(jié)塊大多數(shù)為細(xì)粉狀,小部分粘結(jié) 為塊狀干燥室設(shè)定干燥溫度:170 C;實驗環(huán)境溫度:25 C ;添加增稠劑后原料的可溶性固形物含量:21.0%.各個部分的產(chǎn)品在電鏡下的形態(tài)如下:圖1-旋風(fēng)分離器出料口奶粉顆粒電鏡圖1圖2-旋風(fēng)分離器出料口奶粉顆粒電鏡圖2圖3-干燥室出料口奶粉顆粒電鏡圖樣品的直徑如表2所示:表2各部分產(chǎn)品直徑產(chǎn)品所在位置旋風(fēng)分離器出料口干燥室出料口直徑/um27.60333.77740.507

6、36.243平均值/um34.05535.010由表1和表2可以得出,在旋風(fēng)分離器出料口的奶粉顆粒直徑略小于干燥室 出料口的奶粉顆粒直徑,含水率也比干燥室出料口中的要低。由電鏡觀察可以看出,得到的奶粉顆粒表明都有一層暗色的硬殼, 形成原因 為,干燥時表面溫度過高,而內(nèi)部溫度較低,表面水分蒸發(fā)速度大于物料內(nèi)部水 分向表面擴散的速度,形成由內(nèi)部指向表面的溫度梯度,使得水分向著逆溫度梯 度方向遷移從而導(dǎo)致表面硬化。(七)分析與討論1. 產(chǎn)品的形態(tài)牛奶在進(jìn)行干制前為白色液體,在通過噴霧干燥干制成奶粉后呈淡黃色,可 能由于在干制過程中發(fā)生了美拉德反應(yīng),使得奶粉的顏色發(fā)生變化。奶粉均呈現(xiàn) 顆粒狀,沒有粘結(jié)

7、的現(xiàn)象發(fā)生,可能由于進(jìn)行噴霧干燥的牛奶較少, 所以都呈現(xiàn) 點顆粒狀。2. 產(chǎn)品的含水量收集的時間(奶粉曝于空氣中的時間)、干燥的時間、環(huán)境空氣的水分含量、 干燥溫度等都是影響奶粉水分含量的主要的因素。其中,測定的速度會影響到奶粉曝于空氣的時間,影響奶粉的含水量。通過表1比較含水量數(shù)據(jù)得:收集器下口。分析可能的原因有:(1)可能由 于下口收集的奶粉和收集器收集的奶粉的溫度不同, 因此含水量有所差別,下口 溫度較高,產(chǎn)品含水量較低,而收集器收集的產(chǎn)品溫度較低,產(chǎn)品含水量較高(2) 測量時先測定的是下口的奶粉的含水量, 收集器收集的奶粉置于空氣中,水蒸氣 凝結(jié)到顆粒表面,導(dǎo)致奶粉的含水量升高。查相關(guān)

8、資料可知,奶粉的含水量一般為3%-3.5% 般不超過5%而在本實驗中, 奶粉的含水量達(dá)到6.5%和6.95%,接近7%遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于奶粉的含水量的要求,不 利于奶粉的保藏。其中造成奶粉的含水量較高的原因為:(1)收集到的奶粉在空氣中暴露了一段時間后再進(jìn)行含水量的測定,導(dǎo)致奶粉含水量升高。(2)噴霧干燥設(shè)備參數(shù)如溫度設(shè)置不對或設(shè)備存在誤差。3. 產(chǎn)品粒徑形態(tài)與顆粒直徑查找相關(guān)資料可知,奶粉的顆粒大小對沖調(diào)性的影響較大。速溶要求乳粉在 熱水、冷水中都能快速溶解。這要求顆粒具有足夠大的直徑和粒度分布。 速溶乳 粉顆粒分布多在2060卩m,而普通乳20卩m以下的顆粒占多數(shù)。而相關(guān)的實驗 證明,平均顆粒直徑在

9、 30卩m,其沖調(diào)性能達(dá)到80% ,小于30卩m,沖調(diào)性就 差。因此,對速溶乳粉,顆粒平均直徑要求在 30卩m以上,其中顆粒大部分要 求分布3050卩m之間。乳粉顆粒過小,復(fù)水后,易結(jié)團,浮于水面,影響溶解 度。但顆粒大,相應(yīng)含水增多,容重小,體積大。乳粉顆粒大小與原料乳的濃縮 程度和干燥方式有關(guān)。提高乳的濃度是放大顆粒的關(guān)鍵。通過比對可以發(fā)現(xiàn),本實驗中選取的產(chǎn)品顆粒直徑基本處于30-50卩m的粒徑范圍內(nèi),但不難發(fā)現(xiàn)顆粒的直徑之間存在較大差異, 這一選取的顆粒以及人為截取 直徑長度的標(biāo)準(zhǔn)均有關(guān),因此直徑的測量與判斷存在較大的人為因素干擾。此外,比較兩個位置的粒徑得:收集器下口收集,原因可能有:將奶粉制片時, 空氣的水蒸氣凝結(jié)到顆粒表面,導(dǎo)致奶粉的粒徑增大。

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