噴霧干燥實驗報告

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/um27.60333.77740.50736.243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)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)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 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。