[发明专利]用于喷雾干燥应用的喷雾喷嘴装置

说明书

本发明提供了一种用于喷雾干燥装置的喷雾喷嘴装置(1)，所述喷雾喷嘴装置包括喷嘴，所述喷嘴具有至少一个用于输出待干燥产物的喷雾液滴的喷嘴孔(26)以及至少一个用于将所述产物传递至喷嘴室(22)中的进料孔(24)；还包括用于在喷雾干燥工艺期间调节所输出液滴的尺寸的装置。

本发明涉及一种用于喷雾干燥应用的单相喷雾喷嘴装置，该装置包括喷嘴，所述喷嘴具有至少一个用于输出待干燥产物的喷雾液滴的喷嘴孔以及至少一个用于将所述产物传递至喷嘴室中的进料孔；并且具有用于在喷雾干燥工艺期间在线调节所输出液滴的尺寸的装置。本发明还涉及一种包括此类喷雾喷嘴的喷雾干燥装置以及一种使用此类喷雾喷嘴的喷雾干燥工艺。

借助喷雾干燥在很大程度上实现了食物粉末的制造。该工艺将乳液、悬浮液和分散体转换为粉末。喷雾喷嘴产生液滴，其在热空气中通过蒸发水干燥。最终粉末质量、最终粉末质地、烘干机工艺设计、干燥效率、壁积垢行为、操作安全性等等特征与喷雾质量，从而与雾化工艺直接相关。

可使用各种喷嘴。单相喷嘴是有利的，因为无需额外添加液体或气体来支持待进行喷雾干燥的产物的雾化。但使用这种单相喷嘴对高粘度产物进行雾化将更加困难。

已知的喷雾干燥工艺使用具有固定几何形状的雾化喷嘴，该雾化喷嘴在启动、制造操作和关闭期间不能与工艺和产物条件在线调整。相反，操作者在生产周期之前改变喷嘴几何形状，不可能涵盖所有制造情况。根据水面选择此类喷嘴。与水相比，食物粉末的制造产生显著更高的粘度。此外，期望的是在具有尽可能最高的总固形物含量的条件下执行喷雾干燥工艺，以降低工艺的成本和能源消耗。增加总固形物含量会增加待进行喷雾干燥的产物的粘度。具有高总固形物含量的食品浓缩物的典型喷雾粘度在1至1000mPa·s之间的范围内。已知的喷嘴装置不能胜任此类宽范围，特别是在最高粘度下。

例如，对于浓缩物总固形物高于50％的乳制品乳液，随着总固形物的进一步增加，浓缩物粘度以指数斜率增加。如果浓缩物粘度超出单相喷雾器喷嘴的设计限制，则这一事实会导致喷雾干燥出现问题。该设计限制是通过喷雾器空芯故障来描述的，这种故障会阻止液滴形成，进而阻止有效喷雾干燥以及粉末以所需质构团聚。使用现有技术喷雾喷嘴装置，不能视觉地测定喷雾器喷嘴内的空芯故障，因此目前不存在以最佳点操作喷雾干燥工艺而不面临问题的方法，诸如锥形和旋流器中出现粉末阻塞、壁积垢或喷雾器形成倒钩等等一些问题。

在WO 2007/071235 A1中，提供了一种喷嘴装置以及一种将喷嘴装置安装在喷雾干燥装置的壁中的方法。

这种喷嘴装置包括沿纵向延伸的喷枪，待干燥的材料可通过喷枪馈送至喷嘴孔，在喷嘴孔中，这些材料借助适当类型的干燥气流以滴剂形式排出。

在所述喷嘴装置的纵向端部，布置有两个可以相对彼此旋转的圆盘。两个圆盘均具有锥形内部截面，使得圆盘在相对彼此旋转时盘间距离能够增大或减小。

由于这两个圆盘中处于较上方的圆盘与喷嘴管邻接，喷嘴管继而带有喷枪，因此喷枪端部与喷嘴孔之间的距离可以变化。在使用这种喷嘴装置开始生产流程前，相对旋转两个圆盘以调整上述距离。

因此，这种喷嘴装置类似于上述喷嘴装置，这两种装置在制造流程开始之前都必须进行调整，并且重新调整需要中断制造流程。

然而由于产物和工艺条件从流程开始到结束的变化，所得产物的质量都会有所不同，并且产物可能会积聚在喷嘴本身和干燥室壁上。

因此，需要一种有助于避免这些缺陷的喷雾喷嘴装置。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于喷洒装置的单相喷雾喷嘴装置，该单相喷雾喷嘴装置包括喷嘴，所述喷嘴设置有至少一个用于输出待干燥产物的喷雾液滴的喷嘴孔以及至少一个用于将所述产物传递至喷嘴室中的进料孔，其特征在于包括用于在喷雾干燥工艺期间在线调节所输出液滴的尺寸的装置，所述装置包括柱塞，该柱塞用于基于喷雾干燥工艺参数和在喷雾干燥工艺期间在线获得的产物参数调节所述喷嘴室的体积，喷嘴室的壁不具有产生湍流的表面并且待干燥产物的粘度介于1至1000mPa·s之间，优选介于20至1000mPa·s之间。