噴霧幹燥在生物質資源加工利用中的研究進展

1 在生物質資源加工利用中噴霧幹燥的機理研究
1. 1 霧化器性能和霧化機理的研究
霧化器是把液體(ti) 霧化成細小霧滴的核心裝置, 其性能好壞直接影響產(chan) 品質量和技術經濟指標。在生產(chan) 中, 往往會(hui) 出現大顆粒沒有幹透、小顆粒已經過幹的現象。因此, 霧化器滿足生產(chan) 工藝要求, 既保證料液的分散度, 又能把粒徑變化控製在Z小限度。母福生等[ 22] 從(cong) 理論上推導噴霧幹燥技術中霧化器流量、霧化角各自的關(guan) 係公式, 基於(yu) 空氣動力幹擾學說推導出霧化後液滴平均直徑的理論公式, 找出它們(men) 內(nei) 在聯係, 並通過相關(guan) 實驗數據進行驗證。郝文生等[ 23] 對離心霧化的成因作了詳細的分析, 得出液滴的3種形成方式: 直接分裂成液滴、絲(si) 狀割裂成液滴、膜狀分裂成液滴。虞子雲(yun) [ 24] 通過對二流體(ti) 外混、二流體(ti) 內(nei) 混、三流體(ti) 內(nei) 混和三流體(ti) 內(nei) 外組合混等4種類型氣流噴嘴在不同的噴嘴幾何尺寸、料液物性、操作條件下的霧化試驗比較和分析, 指出了各種噴嘴的適用場合, 例如, 二流體(ti) 內(nei) 混式噴嘴能耗Z小,是水及物性接近於(yu) 水的大多數低黏度物料霧化的適用噴嘴; 三流體(ti) 內(nei) 混式噴嘴能耗比二流體(ti) 內(nei) 混式大, 適合在高黏度物料場合使用。
1. 2 噴霧幹燥中氣流與(yu) 微粒的運動及相對運動
噴霧幹燥係統是一個(ge) 多輸入多輸出的複雜係統, 時間長, 損失較大, 試驗成本較高。隨著計算機技術的發展, 使得模擬噴霧幹燥這個(ge) 複雜過程成為(wei) 可能。Langrish 等[ 25] 結合噴霧幹燥的特點,建立了模擬食品在噴霧幹燥室內(nei) 氣體(ti) -顆粒兩(liang) 相湍流流動的模型。應用計算流體(ti) 力學對幹燥器內(nei) 食品幹燥的氣-粒兩(liang) 相流運動進行了模擬, 研究了食品噴霧幹燥中器壁沉積顆粒的成因, 得出減少器壁沉積率的適宜條件: Z大噴射錐度60b和Z大量的渦流進氣62b。Huang等[ 26] 應用計算流體(ti) 力學對麥芽糊精在離心霧化器和壓力管霧化器的噴霧幹燥性能作了比較研究, 模擬結果顯示兩(liang) 種霧化器產(chan) 生不同的顆粒尺寸分布和霧化樣式, 得到的顆粒軌跡展示了不同的溫度、流量和幹燥特性, 為(wei) 在一種噴霧幹燥腔內(nei) 實現多種生物質物料噴霧幹燥的可行性研究提供了素材。雖然CFD應用已日漸廣泛, 但是CFD 的模型驗證需要更多的試驗數據支持, 而在生物質資源加工利用中噴霧幹燥環境很難取得良好的測試數據, 使得CFD技術在生物質物料噴霧幹燥中的應用還有待於(yu) 進一步提高。