喷雾冷冻干燥机 详细介绍

工作原理

• 物料雾化：通过高压喷雾系统或高速旋转的喷雾盘将液态物料雾化成微小液滴，增大物料的表面积，使其能够快速与冷介质接触。

• 雾化物料冻结：这些微小液滴随后进入预冷的冷冻室内，与液氮、冷气流等冷介质充分接触，在极短的时间内被冻结成固体颗粒，形成冰晶。

• 冷冻干燥：利用真空环境下的升华作用，去除物料中的冰晶，冰晶直接由固态转变为气态（即升华），从而实现物料的干燥，最终得到粉体颗粒状产品。

特点

• 优势

• 保留活性成分：整个干燥过程在极低温度下进行，最大限度地避免了热敏性物质因受热而发生的变性、失活、降解或氧化，特别适合高附加值、高活性的产品，如蛋白质、酶、益生菌、药物活性成分等。

• 形成多孔结构：喷雾冷冻形成的微小冰晶在后续真空冷冻干燥过程中升华，留下相互连通的、高度疏松多孔的结构，赋予干燥后的粉末的复溶性 / 复水性能，几乎没有结块现象，同时高比表面积有利于提高溶解速率、化学反应活性或作为载体吸附有效成分。

• 改善粉末物理性质：形成的颗粒通常球形度好、粒径分布较窄、流动性佳、堆密度低，使得粉末在后续的加工中更容易处理，减少粉尘飞扬，提高生产效率。

• 能处理难干燥物料：可以处理粘性高、含有机溶剂、或浓度非常高的料液，喷雾冷冻步骤将它们瞬间固化，避免了粘壁等问题。

• 保留挥发性成分：低温过程能有效保留溶液中的挥发性风味物质、香气成分或精油，对于食品、香料和化妆品行业非常重要。

• 产品形态可控：通过调整喷雾冷冻和冷冻干燥的参数，可以在一定程度上控制最终产品的粒径、孔隙率和形态。

• 局限性

• 设备成本高：需要集成精密的喷雾系统、深冷系统和大型真空冷冻干燥系统，导致设备购置和安装成本远高于传统喷雾干燥机。

• 能耗高：维持超低温环境和长时间的真空冷冻干燥过程需要消耗大量的能量，运行成本较高。

• 生产周期长：冷冻干燥阶段是一个相对缓慢的过程，通常需要数小时甚至数十小时，生产效率远低于传统喷雾干燥，限制了其大规模连续化生产的应用。

• 工艺更复杂：涉及喷雾冷冻和冷冻干燥两个关键步骤，需要精确控制更多的工艺参数，操作和工艺开发难度更大。

• 产能相对较低：受限于冷冻干燥时间，单位时间内的产量通常低于传统喷雾干燥机。

• 维护要求高：复杂的系统需要更专业的维护和保养。

应用领域

• 食品行业：常用于果汁、奶制品、咖啡、茶叶提取物、速溶咖啡、奶粉、果汁粉、调味品等产品的干燥，能够保持原有的色、香、味和营养成分，且易于保存和携带。

• 医药领域：主要用于生产药品、保健品、微囊化药物等，可大程度地保留物料中的活性成分和营养成分，还可用于生产不同密度的高流动性粉末，其中低密度粉末可用于鼻腔、肺输送，高密度粉末可用于经皮输送。

• 化工领域：可用于生产染料、颜料、催化剂等产品，这些产品通常需要具有较高的纯度和稳定性，喷雾冷冻干燥机能够满足这些要求。

• 其他领域：在环保领域可用于处理某些污水或污泥，将其中的有害物质固化或转化为稳定的形态；在材料科学领域可用于制备纳米粉末等。

操作流程

• 准备工作：检查设备各部件是否完好，确保电源、水源、气源等供应正常；根据物料性质调整喷雾盘转速、干燥室温度、真空度等参数。

• 物料准备：将待干燥的液体物料进行预处理，如过滤、浓缩等，确保物料质量符合干燥要求。

• 喷雾干燥：启动设备，将液体物料通过喷雾盘雾化成微小液滴，进入干燥室进行干燥。在干燥过程中，需密切关注物料状态及设备运行情况，确保干燥效果和设备安全。

• 收集物料：待物料干燥至规定水分含量后，关闭设备，收集干燥后的物料。收集过程中需注意避免物料污染和损失。

日常维护

• 清洁保养：定期对设备各部件进行清洁保养，如清洗喷雾盘、干燥室、冷凝器等部件，确保设备内部清洁无污垢。

• 检查紧固：检查设备各部件的紧固情况，如螺丝、法兰等连接处是否松动，如有松动需及时紧固。

• 润滑保养：对设备中需要润滑的部件进行定期润滑保养，如轴承、传动部件等，确保设备运转顺畅。

• 电气检查：定期检查设备电气系统，如电源线路、控制元件等是否正常工作，如有异常需及时维修或更换。