Sprühtrocknung zeichnet sich durch schnelle Wärmeübertragung, schnelle Wasserverdunstung und sofortige Trocknung aus. Das Produkt zeichnet sich zudem durch gute Qualität, knackige Textur und gute Löslichkeit aus, was die Auflösungsrate einiger Präparate verbessern kann und für wärmeempfindliche Arzneimittel geeignet ist. Sprühtrocknung kann zudem zur Herstellung von Mikrokapseln eingesetzt werden. Es ist eine weit verbreitete Methode zur Farbstofftrocknung.
Ein Trocknungsverfahren zum Entfernen von Feuchtigkeit durch Zerstäuben von Farbstoffen. Geeignet zum Trocknen verschiedener Farbstoffe. Es kann feines Farbstoffpulver, ultrafeines Pulver, staubfreies Pulver und Hohlgranulat trocknen.
Je nach Methode der Farbstoffzerstäubung kann sie in drei Kategorien unterteilt werden:
(1) Luftstromzerstäubung, bei der Druckluft oder Wasserdampf zum Zerstäuben der Materialflüssigkeit verwendet wird;
(2) Druckzerstäubung, bei der die Materialflüssigkeit mithilfe einer Hochdruckpumpe mit hoher Geschwindigkeit aus der Düse gedrückt wird, wodurch ein Nebel entsteht;
(3) Bei der Rotationszerstäubung wird die Materialflüssigkeit einer schnell rotierenden Scheibe (7000–20000 U/min) im Zerstäuber zugeführt, um sie schnell auszustoßen und zu zerstäuben. Die dritte Methode erzielt gute Ergebnisse, ist schnell, weist eine hohe Arbeitsproduktivität auf und wird von der Farbstoffindustrie bevorzugt. Nachteile sind hohe Anlageninvestitionen und ein hoher Energieverbrauch.
Das Prinzip der Sprühtrocknung besteht darin, die zu trocknenden Materialien durch mechanische Einwirkung in feine Partikel wie Nebel zu zerstäuben (Verdunstungsfläche des Wassers vergrößern, Trocknungsprozess beschleunigen), mit heißer Luft in Kontakt zu bringen, den Großteil des Wassers augenblicklich zu entfernen und die festen Bestandteile der Materialien zu Pulver zu trocknen.
Vor- und Nachteile der Sprühtrocknung Vorteile der Sprühtrocknung:
1. Der Trocknungsprozess ist sehr schnell;
2. Es kann direkt zu Pulver getrocknet werden;
3. Einfache Änderung der Trocknungsbedingungen und Anpassung der Produktqualitätsstandards;
4. Aufgrund der sofortigen Verdunstung sind die Auswahlanforderungen für Gerätematerialien nicht streng;
5. Der Trockenraum verfügt über einen gewissen Unterdruck, der die Hygienebedingungen während der Produktion gewährleistet, Staubentwicklung in der Werkstatt verhindert und die Produktreinheit verbessert.
6. Hohe Produktionseffizienz mit wenigen Bedienern.
Nachteile der Sprühtrocknung:
1. Die Ausrüstung ist relativ komplex, deckt einen großen Bereich ab und erfordert eine große einmalige Investition;
2. Der Preis für Zerstäuber und Pulverrückgewinnungsgeräte ist relativ hoch.
3. Benötigt eine große Luftmenge, wodurch der Stromverbrauch des Gebläses und die Kapazität des Rückgewinnungsgeräts steigen;
4. Niedriger thermischer Wirkungsgrad und hoher Wärmeverbrauch.
Anforderungen der Sprühtrocknung an die Anlage:
1. Die produktberührenden Teile müssen leicht zu reinigen und zu sterilisieren sein;
2. Es sollten Maßnahmen ergriffen werden, um zu verhindern, dass Kokspulver Wirbelströme und Gegenströme in heißer Luft erzeugt.
3. Verhindern Sie, dass durch die Luft Verunreinigungen in das Produkt gelangen.
4. Ausgestattet mit Temperatur- und Druckanzeige- und Aufzeichnungsgeräten zur einfachen Inspektion des Produktionsbetriebs;
5. Ein Staubrückgewinnungsgerät mit hoher Rückgewinnungsrate;
6. Das Pulver sollte schnell entladen und abgekühlt werden, um die Löslichkeit und sofortige Löslichkeit zu verbessern.
7. Die Temperatur im Trockenraum und die Abgastemperatur sollten 100 °C nicht überschreiten, um Sicherheit und Qualität zu gewährleisten.
8. Beim Sprühen kommen die konzentrierten Milchtropfen gleichmäßig mit der heißen Luft in Kontakt, um die thermische Effizienz zu verbessern.
9. Minimieren Sie das Anhaften viskoser Substanzen an der Wand so weit wie möglich.
Die Klassifizierung von Sprühtrocknungsanlagen erfolgt nach der Granulierungsmethode:
1) Drucksprühtrocknungsverfahren:
① Prinzip: Mithilfe einer Hochdruckpumpe wird das Material durch einen Zerstäuber (Sprühpistole) bei einem Druck von 70–200 Atmosphärendruck zu 10–200 nebelartigen Partikeln kondensiert, die zum Wärmeaustausch direkt mit heißer Luft in Kontakt kommen und die Trocknung in kurzer Zeit abschließen.
② Drucksprühgranuliergerät: M-Typ und S-Typ, mit einer Führungsnut, die den Flüssigkeitsstrom rotieren lässt. Die Achse der M-Typ-Führungsnut steht senkrecht zur Düsenachse und schneidet diese nicht. Die Achse des S-förmigen Führungsgrabens steht in einem bestimmten Winkel zur Horizontalen. Ziel ist es, die Turbulenz der Lösung während des Sprühens zu erhöhen.
2) Zentrifugalsprühtrocknungsverfahren:
1. Prinzip: Eine sich mit hoher Geschwindigkeit horizontal drehende Scheibe wirkt auf die Lösung, wodurch sie mit hoher Geschwindigkeit herausgeschleudert wird und einen dünnen Film, feine Drähte oder Flüssigkeitströpfchen bildet. Aufgrund von Reibung, Behinderung und Luftzerreißen bewirken die durch die Rotation der Scheibe erzeugte tangentiale Beschleunigung und die durch die Zentrifugalkraft erzeugte radiale Beschleunigung eine kombinierte Geschwindigkeit, die sich auf der Scheibe auf einer spiralförmigen Flugbahn bewegt. Nachdem die Flüssigkeit oberhalb dieser Spirallinie von der Scheibe herausgeschleudert wurde, zerfällt sie in sehr kleine Tröpfchen, die sich mit mittlerer Geschwindigkeit entlang der tangentialen Richtung der Scheibe bewegen. Gleichzeitig fallen die Tröpfchen aufgrund der unterschiedlichen Größe der versprühten Partikel unter der Schwerkraft des Erdmittelpunkts. Daher sind auch ihre Flugdistanzen unterschiedlich und die in unterschiedlichen Entfernungen fallenden Partikel bilden einen um die Rotationsachse symmetrischen Zylinder.
2. Voraussetzungen für gleichmäßigere Tröpfchen:
a. Reduzieren Sie die Vibration während der Festplattenrotation
b. Die in die Scheibe eintretende Flüssigkeitsmenge bleibt pro Zeiteinheit konstant
c. Die Oberfläche der Scheibe ist flach und glatt. d. Die Kreisgeschwindigkeit der Scheibe sollte nicht zu gering sein (rmin = 60 m/s). Liegt die Emulsion (100–160 m/s) unter 60 m/s, sind die Sprühtröpfchen ungleichmäßig. Die Sprühdistanz scheint hauptsächlich aus einer Gruppe von Tröpfchen und einer Gruppe feiner Tröpfchen zu bestehen, die in der Nähe der Scheibe absinken, und nimmt mit zunehmender Rotationsgeschwindigkeit ab.
3. Struktur des Zentrifugalsprühers: Anforderungen: Der Benetzungsumfang ist groß, die Lösung kann eine hohe Rotationsgeschwindigkeit erreichen, der Sprühnebel ist gleichmäßig, die Struktur ist fest, leicht, einfach, ohne tote Ecken, leicht zu zerlegen und zu reinigen und die Produktivität ist hoch. Klassifizierung nach der Form der Trockenkammer entsprechend der Bewegungsrichtung zwischen der heißen Luft und den getrockneten Partikeln in der Trockenkammer: Gleichstrom, Gegenstrom, Mischstrom. Gleichstrommuster werden häufig bei Milch verwendet. Das Gleichstrommuster ermöglicht die Trocknung mit einer höheren Zulufttemperatur, ohne die Produktqualität zu beeinträchtigen.
a. Horizontales paralleles Strömungsmuster
b. Vertikaler Abstieg und Strömungsmuster
c. Vertikal absteigender Mischströmungstyp.
d. Sprühtrocknung von vertikal aufsteigenden und fließenden Lebensmitteln. Durch hohe Temperaturen gehen einige Pflanzennährstoffe verloren. Für diese Pflanzen ist Gefriertrocknung eine effektive Methode zur Konzentration und Konservierung. Manche Pflanzen benötigen jedoch eine bestimmte Temperatur, um Giftstoffe zu entfernen. Für diese Pflanzen ist die Sprühtrocknungstechnologie ideal. Nehmen wir Sojabohnen als Beispiel. Der Konzentrationsprozess erfordert eine bestimmte Temperatur, um sogenannte Trypsininhibitoren zu entfernen (die die Verdauung und den Proteinabbau behindern).
Die Sprühtrocknung ist oft der letzte Schritt im Herstellungsprozess, bei dem Substanzen durch kontinuierliches Sprühen, Mischen und Trocknen von einer Flüssigkeit in ein Pulver umgewandelt werden. Unter den vielen Technologien zur Lebensmittellagerung hat die Sprühtrocknung einzigartige Vorteile. Da bei dieser Technologie keine sehr hohen Temperaturen verwendet werden, können Geschmack, Farbe und Nährstoffe von Lebensmitteln wirksam bewahrt und gleichzeitig mikrobielle Verunreinigungen entfernt werden. Die Sprühtrocknung wird üblicherweise verwendet, um Rohmaterialien zu entwässern. Darüber hinaus hat sie verschiedene andere Verwendungsmöglichkeiten, beispielsweise die Veränderung von Größe, Form oder Dichte von Substanzen. Sie kann bei der Zugabe anderer Zutaten während des Produktionsprozesses hilfreich sein und so zur Herstellung von Produkten beitragen, die den strengsten Qualitätsstandards entsprechen. Ablauf der Sprühtrocknung Vor der Sprühtrocknung müssen die Sojabohnen gewaschen und geschält werden, und nicht proteinhaltige Inhaltsstoffe wie Fett müssen reduziert werden, um die nährstoffreichsten Inhaltsstoffe der Sojabohnen zu konzentrieren. Nach dieser Konzentration können die Sojabohnen sprühgetrocknet werden.
Der eigentliche Prozess der Sprühtrocknung lässt sich in mehrere Schritte unterteilen:
Zunächst wird das flüssige Produkt in den Zerstäuber geleitet, wo ein sich mit hoher Geschwindigkeit drehendes Rad die Flüssigkeit zerstäubt, wodurch das Produkt in einen festen, flüssigen, gemischten Partikelzustand übergeht.
Im zweiten Schritt werden die zerstäubten Partikel in eine Trockenkammer mit regelbarer Temperatur und Luftstrom geleitet, wo die heiße Luft die Flüssigkeit in den Partikeln verdampft. Damit das Endprodukt den Standards entspricht, muss die Kontaktzeit der Partikel mit der heißen Luft ausreichend sein, um eine gewisse Feuchtigkeit im Pulverprodukt zu erhalten. Gleichzeitig sollte der Zustand im Trockenraum gut kontrolliert werden, da die Größe des Trockenraumvolumens und die Luftstrombedingungen die Nährstoffe des Produkts beeinflussen können.
Der dritte und letzte Schritt des gesamten Programms besteht darin, das Pulver im Luftstrom über einen Abscheider in einem Behälter zu sammeln, sodass das Endprodukt verpackt oder mit anderen Komponenten gemischt werden kann.
Merkmale:Schnelle Trocknungsgeschwindigkeit. Durch die Zentrifugalsprühung vergrößert sich die Oberfläche der zugeführten Flüssigkeit deutlich. Im Hochtemperatur-Luftstrom verdunsten 95–98 % des Wassers sofort, und die Trocknungszeit beträgt nur wenige Sekunden. Durch die Parallelstrom-Sprühtrocknung strömen die Tröpfchen in die gleiche Richtung wie die Heißluft. Obwohl die Heißlufttemperatur hoch ist, gelangt die Heißluft in den Trockenraum und kommt sofort mit den Sprühtröpfchen in Kontakt. Dies führt zu einem starken Abfall der Innentemperatur, während die Feuchttemperatur der Materialien nahezu unverändert bleibt. Daher eignet sich die Sprühtrocknung auch zum Trocknen wärmeempfindlicher Materialien.
Veröffentlichungszeit: 26. April 2023