在噴霧干燥過(guò)程中，隨著干燥的進(jìn)行、溫度的升高，物料會(huì)發(fā)生從液態(tài)向玻璃態(tài)的轉(zhuǎn)變，即玻璃化轉(zhuǎn)變，玻璃化轉(zhuǎn)變時(shí)的溫度稱(chēng)之為玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，用Tg表示。當(dāng)物料溫度低于Tg時(shí)，物料的分子熱運(yùn)動(dòng)能量很低，分子鏈和鏈段均處于被凍結(jié)狀態(tài)，此時(shí)表現(xiàn)出的力學(xué)性質(zhì)和玻璃相似，故稱(chēng)這種狀態(tài)為玻璃態(tài)；當(dāng)物料溫度升高至某一溫度，且高于Tg時(shí)，鏈段運(yùn)動(dòng)受到激發(fā)，此時(shí)物料受外力作用時(shí)可以發(fā)生形態(tài)變化，撤除外力又恢復(fù)形態(tài)，稱(chēng)這種狀態(tài)為橡膠態(tài)，繼續(xù)升高溫度，物料表現(xiàn)出粘性流動(dòng)狀態(tài)，故稱(chēng)粘流態(tài)
盡管?chē)婌F干燥整個(gè)過(guò)程很短，一般只有15~40秒鐘，但根據(jù)干燥速度的高低可以把噴霧干燥的整個(gè)過(guò)程分為三個(gè)干燥階段：料液預(yù)熱階段、料液恒速干燥階段、降速干燥階段，如圖2所示。噴霧干燥剛開(kāi)始，物料的干燥速度由0在很短的時(shí)間內(nèi)升到zui大，即為料液的預(yù)熱階段；zui大的干燥速度延續(xù)很短時(shí)間，即為恒速干燥階段，隨后進(jìn)入降速干燥階段，將持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間，直至干燥結(jié)束。
值得注意的是，過(guò)去人們往往重視干燥的結(jié)果，沒(méi)有了解噴霧干燥過(guò)程中料霧的形態(tài)變化，使得噴霧干燥有些盲目。實(shí)際上噴霧干燥的三個(gè)階段，除了減少恒速干燥段時(shí)間外，還必須對(duì)降速干燥段有足夠的重視。一步分析，可以發(fā)現(xiàn)：在降速干燥段存在著四種情況，有可能直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量。*種情況：如上所述，整個(gè)霧滴形成玻璃體后排出干燥塔，屬于正常降速干燥段應(yīng)該達(dá)到的狀態(tài)，出來(lái)的產(chǎn)品質(zhì)量；第二種情況：霧滴表面溫度低于或接近玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，顆粒若碰到干燥塔壁，往往會(huì)粘上，形成粘壁現(xiàn)象，另外，顆粒內(nèi)的水分梯度為外低內(nèi)高，此時(shí)，顆粒出干燥塔后利用冷風(fēng)送至某一包裝間，顆粒表面迅速得到冷卻而降溫，很快低于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，形成玻璃體進(jìn)入料倉(cāng)，這樣形成的產(chǎn)品含水量過(guò)高，將直接影響產(chǎn)品的保質(zhì)期；第三種情況：霧滴表面溫度遠(yuǎn)高于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，盡管顆粒整個(gè)都已經(jīng)形成玻璃體，但當(dāng)顆粒表面溫度進(jìn)一步升高，使得顆粒本身表面軟化進(jìn)入粘流態(tài)，此時(shí)碰到干燥塔壁也會(huì)形成粘壁現(xiàn)象或出干燥塔后冷卻重新形成玻璃體，這樣往往使得產(chǎn)品中出現(xiàn)塊狀，而且產(chǎn)品也會(huì)因?yàn)檫^(guò)熱出現(xiàn)品質(zhì)破壞；第四種情況：霧滴表面溫度高于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，表面形成很硬的玻璃體，此時(shí)內(nèi)部水分進(jìn)一步往外遷移，并受熱在顆粒內(nèi)部形成蒸汽，不斷積聚，zui后使得玻璃體殼迸裂，造成產(chǎn)品的顆粒的形態(tài)有裂紋，或者產(chǎn)品因干燥時(shí)間不夠造成含水量提高，影響產(chǎn)品質(zhì)量。
產(chǎn)品含水量與干燥時(shí)間、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度關(guān)系
玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、干燥工藝參數(shù)、產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)系
由于對(duì)于料液干燥，zui終產(chǎn)品處于玻璃態(tài)是一種zui為穩(wěn)定的物理狀態(tài)，因此在噴霧干燥中為了獲得高品質(zhì)的產(chǎn)品，必須使zui終產(chǎn)品處于玻璃態(tài)，而影響玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的因素主要是水分含量、分子量大小、分子鏈結(jié)構(gòu)形態(tài)等。實(shí)際上噴霧干燥通過(guò)調(diào)整干燥的工藝參數(shù)，能較好控制的只有產(chǎn)品中的殘余含水量，因?yàn)閲婌F干燥本身無(wú)法選擇產(chǎn)品的分子量大小或者分子鏈的結(jié)構(gòu)形態(tài)。
噴霧干燥的工藝參數(shù)有嚴(yán)格要求，可以從以下幾個(gè)方面加以考慮：
1、提高噴霧干燥的出口溫度，雖然降低出口溫度，意味著降低了霧滴顆粒的表面溫度，但是此時(shí)也意味著噴液量加大，使得霧滴的含水量相對(duì)減少緩慢，即玻璃化轉(zhuǎn)變溫度提高緩慢，所以，要提高出口溫度，使玻璃化轉(zhuǎn)變能夠很快達(dá)到，形成玻璃體；
2、可能的情況下，產(chǎn)品從噴霧干燥塔或氣固分離器中排出后用冷風(fēng)加以處理，一來(lái)降低產(chǎn)品的包裝溫度，二來(lái)可以幫助顆粒形成玻璃體；
3、料液中加入一些添加劑，來(lái)提高混合液的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，再進(jìn)行噴霧干燥；
4、噴霧干燥的zui終產(chǎn)品必須處于玻璃態(tài)；
5、水作為溶劑極大地影響物料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，良好地控制水分遷移將能獲得優(yōu)質(zhì)的zui終產(chǎn)品質(zhì)量；
6、對(duì)于噴霧干燥本身，從提高料液的含固量、進(jìn)料液溫度、干燥的熱風(fēng)溫度和出口溫度可以加快產(chǎn)品玻璃體的形成，獲得良好的噴霧干燥效果，另外增加冷風(fēng)輸送也是一個(gè)途徑。
7、提高料液的含固量，減少含水量，使得霧滴開(kāi)始時(shí)就具有較高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，從而在噴霧干燥時(shí)能迅速的形成玻璃體；
8、提高料液的進(jìn)料溫度，縮短預(yù)熱段時(shí)間，提高蒸發(fā)速度，使得霧滴能盡快形成玻璃體；
9、在料液的物性允許的條件下，盡量提高噴霧干燥的熱風(fēng)進(jìn)口溫度，加快干燥速度，使玻璃體形成加快；
www.chinalemar.com
