專利名稱：噴霧干燥造粒裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種把造粒裝置安裝在一個(gè)槽的內(nèi)部的噴霧干燥造粒裝置。
以前，噴霧干燥造粒裝置的噴霧噴嘴使用如圖8所示的加壓旋轉(zhuǎn)噴嘴3，例如圖6所示的使用加壓旋轉(zhuǎn)噴嘴的裝置，這種噴嘴是在小孔的跟前裝設(shè)被稱做鐵芯、旋轉(zhuǎn)室等的附加強(qiáng)渦流的部分，使噴霧液滴的粒度較細(xì)，同時(shí)給出與熱風(fēng)有較好接觸的空心園錐形噴霧模型;也有使用如圖7所示的在加壓旋轉(zhuǎn)噴嘴基礎(chǔ)上，再在流動(dòng)造粒部分裝設(shè)了粘接劑噴霧噴嘴的裝置(如日本專利申請(qǐng)公開(kāi)公報(bào)特原昭62-20480號(hào))，但它沒(méi)有使用給出較窄噴霧角度和適當(dāng)粒度分布的噴霧噴嘴。
然而，通常在噴霧干燥器裝置中，其運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)始時(shí)，會(huì)由于過(guò)熱而使制品燒焦，為了給后續(xù)工序的熱以保護(hù)，就必需使噴霧干燥室內(nèi)的溫度保持穩(wěn)定。為此目的采用同樣的加壓旋轉(zhuǎn)噴嘴進(jìn)行水霧噴射。
在進(jìn)行這樣的水噴霧時(shí)，水噴霧的量必需取成與原液中的水分相當(dāng)?shù)牧?，一般，原液中的水分量?0～80重量百分比，因此水的噴霧量同樣以原液的30～80%為既定噴霧量，由于加壓旋轉(zhuǎn)噴嘴的特性，壓力也會(huì)受液體粘度等的影響大致降低到10～70%。因而，按加壓旋轉(zhuǎn)噴嘴的特性，由于水滴成為大粒子后很難干燥，還未干燥就會(huì)附著在干燥室內(nèi)，從而弄濕了壁面。這時(shí)，當(dāng)繼續(xù)噴霧原液時(shí)，干燥了的粉體就會(huì)附著在這部分壁上而固化。
因此，以前采用的是

圖10和圖11所示的方法。
圖10是設(shè)置有多個(gè)加壓旋轉(zhuǎn)噴嘴情況的例子，它是在噴霧干燥室內(nèi)的上部裝設(shè)多個(gè)加壓旋轉(zhuǎn)噴嘴25，進(jìn)行水噴霧時(shí)，通過(guò)對(duì)加壓旋轉(zhuǎn)噴嘴25的個(gè)數(shù)的控制來(lái)回避低壓力噴霧。
圖11表示把水噴霧用的噴嘴26原液噴嘴27分別裝設(shè)的例子。
在上述以往的加壓旋轉(zhuǎn)噴嘴3上，噴霧角α如圖8和圖9所示，通常大到40°～90°，加壓旋轉(zhuǎn)噴嘴3噴霧時(shí)，噴霧園錐的內(nèi)側(cè)12形成負(fù)壓，外部氣體17從外周緣側(cè)16向內(nèi)側(cè)12流動(dòng)。通過(guò)這種外部氣體的移動(dòng)，細(xì)微的液滴匯集到內(nèi)側(cè)12上，而粗大的液滴殘留在外周緣側(cè)16上。細(xì)微的液滴容易被干燥而粗大的液滴則難干燥，殘留在噴霧模型的外側(cè)上，如圖9所示，由于其到達(dá)了水分仍較高的噴霧干燥部分1的下部18上，因而容易在下部18上附著并堆積。因此，使制品的成品率降低，而且在制造食品、醫(yī)藥品、有機(jī)化合物等耐熱性較差的物質(zhì)時(shí)，會(huì)引起熱變質(zhì)而使質(zhì)量降低。相反，當(dāng)為了避免附著，使粉體充分干燥時(shí)，由于粉體的水分過(guò)低而不能促進(jìn)造粒。
此外，在使用以往的在小孔跟前沒(méi)有附加強(qiáng)渦流部分的那種加壓噴嘴時(shí)，能使噴霧角較窄，但由于這使得液滴過(guò)于粗大，幾乎沒(méi)被干燥就到達(dá)流動(dòng)造粒部分進(jìn)行粉末化，因而出現(xiàn)不能形成流動(dòng)層等問(wèn)題。
圖6是公知的噴霧干燥造粒裝置的一個(gè)實(shí)例的示意簡(jiǎn)圖。在該裝置的噴霧噴嘴上使用了加壓旋轉(zhuǎn)噴嘴時(shí)，噴霧干燥的粉體上若不留剩適當(dāng)?shù)乃?3～15重量百分比程度)就不能促進(jìn)造粒，但是當(dāng)粉體上留剩下適當(dāng)水分時(shí)，噴嘴的噴霧角就會(huì)較大，因此從噴嘴噴霧出來(lái)的粗大的液滴在干燥不充分情況下就附著在了裝置內(nèi)壁面上。
如果裝置的直筒部分14的高度增高，附著便可避免，但流動(dòng)造粒層中的造粒速度就會(huì)變小，就需要大的流動(dòng)層。尤其是對(duì)含有氨基酸的那些物質(zhì)，能造粒的水分范圍窄，在遇到一超過(guò)它的水分范圍就容易附著的物質(zhì)場(chǎng)合下，要選擇既能避免裝置內(nèi)的附著，又同時(shí)能使造粒速度增大的運(yùn)轉(zhuǎn)條件是非常困難的。
圖7是公知的噴霧干燥造粒裝置的另一個(gè)實(shí)例的示意簡(jiǎn)圖。這個(gè)裝置為了解決上述裝置內(nèi)的附著問(wèn)題，把直筒部分14的高度加高了，使得粉體的水分量降低、造粒速度變小。為此，還裝設(shè)了造粒用粘接劑噴霧用的雙流體噴嘴。由此能去掉裝置內(nèi)的附著，但裝置變大，設(shè)置的空間也增大。由于使用粘接劑噴霧用的雙流體噴嘴，因而就需要大量的壓縮空氣。此外，還有裝置的建設(shè)費(fèi)用提高的問(wèn)題。
在圖10所示的裝置中，由于需要把噴嘴間隔加寬并有不能噴水霧的噴嘴，因而液滴不能在各處都均勻，從而產(chǎn)生溫度偏差。此外還有在不能噴水霧的噴嘴上產(chǎn)生堵塞的問(wèn)題。
在圖11所示的裝置中，由于不能用水來(lái)冷卻和洗凈噴霧原液的噴嘴，因而就會(huì)有在噴霧原液的噴嘴上產(chǎn)生原液堵塞的問(wèn)題。
因此，本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，它是通過(guò)把特殊結(jié)構(gòu)的加壓雙流體噴嘴用于噴霧干燥部分上來(lái)解決上述問(wèn)題的。
即，本發(fā)明提供一種噴霧干燥造粒裝置，它用在帶有在槽內(nèi)的上部裝設(shè)著的把由原液供給噴霧噴嘴所噴出的原液進(jìn)行熱風(fēng)干燥的噴霧干燥部分、以及在槽內(nèi)的下部裝設(shè)著的流動(dòng)造粒部分的噴霧干燥造粒裝置中，其特征在于它使用了一種在加壓旋轉(zhuǎn)噴嘴的周圍設(shè)置有高速氣體吹出用的筒狀體的加壓雙流體噴嘴作為原液供給噴霧噴嘴。
本發(fā)明中，最好把細(xì)微粉末供到加壓雙流體噴嘴的周邊上。
圖1是本發(fā)明的噴霧干燥造粒裝置的示意簡(jiǎn)圖。
圖2是本發(fā)明裝置中所使用的加壓雙流體噴嘴的剖視簡(jiǎn)圖。
圖3是說(shuō)明在使用本發(fā)明裝置的情況下粒子造粒狀態(tài)的示意圖。
圖4是說(shuō)明本發(fā)明裝置中細(xì)微粉末供給情況的示意圖。
圖5是說(shuō)明由本發(fā)明裝置所形成的造粒體形狀的示意圖。
圖6是噴霧干燥造粒裝置的一個(gè)實(shí)例的示意簡(jiǎn)圖。
圖7是噴霧干燥造粒裝置的另一個(gè)實(shí)例的示意簡(jiǎn)圖。
圖8是說(shuō)明以前的加壓旋轉(zhuǎn)噴嘴的示意圖。
圖9是說(shuō)明安裝了加壓旋轉(zhuǎn)噴嘴的裝置示意圖。
圖10是裝設(shè)著多個(gè)以往的噴霧噴嘴的裝置的示意簡(jiǎn)圖。
圖11是將以前的水噴霧用噴嘴與原液噴霧用噴嘴分別設(shè)置的裝置的示意簡(jiǎn)圖。
圖12是說(shuō)明由以前的裝置所形成的造粒體的形狀示意圖。
圖13是說(shuō)明由以前的裝置所形成的造粒體形狀的示意圖。
圖14是表示從加壓旋轉(zhuǎn)噴嘴噴出的液體呈園錐環(huán)狀噴射的一次微?；癄顟B(tài)示意圖。
下面，詳細(xì)說(shuō)明實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最佳方案。
圖1是本發(fā)明的噴霧干燥造粒裝置的示意簡(jiǎn)圖，圖2是本發(fā)明裝置中所用的加壓雙流體噴嘴的剖視簡(jiǎn)圖。
本發(fā)明的特征是由在一個(gè)槽內(nèi)的上部裝設(shè)著噴霧干燥部分1和在槽內(nèi)下部裝設(shè)著流動(dòng)造粒部分2所構(gòu)成的噴霧干燥造粒裝置中，噴霧干燥用的原液噴霧噴嘴上使用了在加壓旋轉(zhuǎn)噴嘴3的周圍設(shè)置有高速氣體吹出用的筒狀體4的加壓雙流體噴嘴5。
在本發(fā)明中所用的加壓雙流體噴嘴是在加壓旋轉(zhuǎn)噴嘴的基礎(chǔ)上改良了的，它基本上具備加壓旋轉(zhuǎn)噴嘴的性能。
適用于加壓旋轉(zhuǎn)噴嘴的噴霧特性的實(shí)驗(yàn)關(guān)系式(式Ⅰ、式Ⅱ)如下所述DD＝C1·P-0.2 -0.3·D0.5 0.65·μ0.15 0.22·σ0.6 0.7……式Ⅰ(DD液滴直徑，P噴霧壓力，D噴嘴小孔直徑μ液體粘度，σ液體表面張力 C1常數(shù))W＝C2·P0.5·D2……式Ⅱ(W液體流量P噴霧壓力D噴嘴小孔直徑 C2常數(shù))
由式Ⅰ和式Ⅱ可見(jiàn)，若噴霧壓力(液體壓力)確定后，意味著液滴直徑DD和液體流量W也被確定，而當(dāng)液體壓力降低時(shí)，液體流量W則與此成比例地減少、液滴直徑DD與液體壓力P成反比增大，通過(guò)高速氣流使該增大的液滴直徑更進(jìn)一步微?；?。
即，加壓雙流體噴嘴有兩個(gè)微粒化階段，首先，為設(shè)定初始條件，用加壓旋轉(zhuǎn)噴嘴的液體本身所具有的壓力使原液一次微?；?。這時(shí)上述式Ⅰ和式Ⅱ均適用，從加壓雙流體噴嘴的小孔中把液體噴射成園錐環(huán)狀的一次微粒化的狀況如圖14所示。
接著，將從高速氣體吹出用筒狀體的前端吹出的高速氣體集中地沖擊到一次微?；说囊旱紊希蛊涠挝⒘；?。
通過(guò)使用有上述作用的加壓雙流體噴嘴，即使是大容量的原液也能用一個(gè)噴嘴使其噴霧微?；６以趯⒃旱墓┙o速度、濃度、粘度、種類等進(jìn)行大幅度變化的情況下，用以前的那種噴嘴，就必須更換內(nèi)部的小孔、鐵芯等零件，但如果使用了加壓雙流體噴嘴，由于通過(guò)高速氣流速度的調(diào)整就能調(diào)整液滴直徑，因此就沒(méi)必要更換噴嘴零件。
加壓雙流體噴嘴5與以前的加壓旋轉(zhuǎn)噴嘴相比較，噴霧角較狹窄而且液滴粒度分布寬廣。在把液滴的粒度分布寬廣的噴嘴用在噴霧干燥的場(chǎng)合下，細(xì)小的液滴成為充分干燥的細(xì)小粒子，而粗大的液滴成為表面呈稍微濕潤(rùn)狀態(tài)的水分率高的粗大粒子，細(xì)小粒子個(gè)數(shù)則比粗大粒子個(gè)數(shù)多得多。
因此，如圖3所示，當(dāng)這樣兩種粒子一接觸，干燥了的細(xì)小粒子7就會(huì)以表面稍微濕潤(rùn)了的粗大粒子6為核心，以覆蓋其表面的形式凝聚起來(lái)，從而促進(jìn)了造粒。由于這樣的造粒物體表面是處在干燥的狀態(tài)的，因而能避免在未干燥狀態(tài)下往噴霧干燥部分的槽內(nèi)部附著。
而且，如圖1所示，由于加壓雙流體噴嘴的噴霧角度α狹窄，又由于表面濕潤(rùn)狀態(tài)的粉體b不直接碰撞噴霧干燥部分的槽內(nèi)壁，而是直接到達(dá)流動(dòng)層內(nèi)粉體里，因而能避免粉體在未干燥狀態(tài)下往槽內(nèi)部的金屬表面上附著。
在噴霧干燥造粒裝置中，理想的噴霧角度是5°～15°，與此相對(duì)，用本發(fā)明的加壓雙流體噴嘴所得到的噴霧角度是8°～30°，與以前的加壓旋轉(zhuǎn)噴嘴的噴霧角度40°～90°相比就小得多了。
此外，如圖4所示，把用旋風(fēng)分離器、袋式除塵器等從廢氣中回收來(lái)的細(xì)微粉末和賦形劑、潤(rùn)滑材料等添加劑細(xì)微粉末8供到加壓雙流體噴嘴5的周圍時(shí)，由于液體的噴霧模型內(nèi)部呈負(fù)壓，細(xì)微粉末8被吸入到噴霧模型內(nèi)部，因此液滴與供給的細(xì)微粉末8就容易接觸而造粒，這樣得到的造粒體如圖5所示，具有粒子之間相互緊密粘附著，體積密度大，粒子密度也大的特征。另一方面，由以前的噴霧干燥造粒裝置制出的造粒體，如圖12和圖13所示，粒子間多數(shù)以點(diǎn)接觸凝聚起來(lái)，成葡萄串那樣的形狀，粒子間的間隙多，體積密度和粒子密度都較小。
另外，通過(guò)采用加壓雙流體噴嘴，在開(kāi)始和結(jié)束時(shí)水的運(yùn)轉(zhuǎn)方面，即使液體噴霧壓力下降，由于把高速氣流導(dǎo)入到加壓旋轉(zhuǎn)噴嘴外周緣上，也能防止未干燥粒子向槽內(nèi)附著。
下面，通過(guò)實(shí)施例更詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明，但本發(fā)明并不局限于這些實(shí)施例。
(實(shí)施例1)圖6是表示把加壓雙流體噴嘴裝在公知的噴霧干燥造粒裝置上的一個(gè)實(shí)施例的示意簡(jiǎn)圖。在這圖中，從原液供給管路9供給的原液通過(guò)本發(fā)明的加壓雙流體噴嘴5噴霧，進(jìn)入噴霧干燥部分1，在流動(dòng)造粒部分2中造粒、干燥和冷卻，形成制品。另一方面，廢氣中的細(xì)微粉末由第1旋風(fēng)分離器10和第2旋風(fēng)分離器11回收，回復(fù)到園錐部分13里，但后述的實(shí)施例3中，由第1旋風(fēng)分離器10回收來(lái)的細(xì)微粉末則供到加壓雙流體噴嘴5的周緣上。
使用表1所示尺寸的裝置，以上述的流動(dòng)進(jìn)行了試驗(yàn)。加壓雙流體噴嘴5使用的是由噴霧系統(tǒng)公司制造的SX型能從加壓旋轉(zhuǎn)噴嘴的外周緣導(dǎo)入高速氣流的結(jié)構(gòu)，液體噴霧噴嘴的小孔所使用的孔穴直徑為0.89mm。
造粒用的原液使用的是糊精占40重量百分比的水容液、液體粘度為100CPS，在噴霧干燥用熱風(fēng)溫度為200℃、流動(dòng)層造粒用熱風(fēng)溫度為60℃、所有廢氣溫度為75℃的條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，其結(jié)果所得到的制品平均粒子直徑的體積密度列在表1中，由表1可見(jiàn)，即使流動(dòng)造粒部分2的面積與比較例是相等的，也能得到最大的制品平均粒子直徑。
(實(shí)施例2)使用與實(shí)施例1同樣的裝置，除了把空氣供給壓力取為0.3Kg/cm2以外，其他都是用與實(shí)施例1相同的條件進(jìn)行試驗(yàn)，所得到的制品的平均粒子直徑為210μm。由這實(shí)施例可知，若使空氣供給壓力增大，就會(huì)使制品的平均粒子直徑縮小。
(實(shí)施例3)用與實(shí)施例1相同的裝置，在與實(shí)施例1同樣的條件的基礎(chǔ)上，用圖4所說(shuō)明的把由第1旋風(fēng)分離器10回收來(lái)的細(xì)微粉末供到加壓雙流體噴嘴5的周緣上的方式，與不供給細(xì)微粉末的情況相比較所得到的平均粒子直徑增大成330μm，體積密度增大到0.54g/ml。
(比較例1)除了原液噴霧嘴使用的是噴霧系統(tǒng)公司制造的SX型，小孔直徑為0.89mm的加壓旋轉(zhuǎn)噴嘴以外，用與實(shí)施例1同樣的裝置，在相同的條件下進(jìn)行試驗(yàn)，其結(jié)果列在表1里。
(比較例2)除了把原液供給速度取為87kg/h，把原液噴霧壓力取為42kg/cm2以外，以全部都與比較例1同樣的條件進(jìn)行試驗(yàn)，就得到了平均粒子直徑為250μm的制品，平均粒子直徑比比較例1的大，但園錐部分13上產(chǎn)生了少量的未干燥的附著物。
(比較例3)除了把小孔的直徑取為0.97mm，把原液噴霧壓力取為36kg/cm2以外，在其他所有的條件都與比較例相同的情況下進(jìn)行試驗(yàn)，可得到平均粒子直徑為280μm的制品，但園錐部分13上產(chǎn)生了大量未干燥的附著物。
(比較例4)圖7是表示噴霧干燥造粒裝置的另一個(gè)比較例的示意簡(jiǎn)圖。
使用該裝置時(shí)為了不在裝置內(nèi)產(chǎn)生附著物，把直筒部分的高度增高成了3000mm，但為了讓粉體的水分率低、造粒速度小，而把造粒用的粘接劑噴霧噴嘴15裝設(shè)在流動(dòng)造粒部分12里。粘接劑使用的是與原液相同的糊精占40重量百分比的水溶液，使用粘接劑液體噴霧用雙流體噴嘴，微?；玫目諝鈮毫κ?kg/cm2，空氣消耗量為300NL/min，通過(guò)這種裝置，當(dāng)把粘接劑供給速度取為3.0kg/h時(shí)，能得到平均粒子直徑為300μm的制品。相反，當(dāng)把粘接劑供給速度取成0時(shí)，平均粒子直徑則變?yōu)?0μm，得到幾乎沒(méi)有被造粒的球狀制品。
用這種方式，顯然不會(huì)在槽的內(nèi)部產(chǎn)生附著物，而且可以調(diào)整粒子直徑，但是存在噴霧干燥部分1變大，并需進(jìn)行粘接劑噴霧等缺點(diǎn)。
如上所述，若采用本發(fā)明的噴霧干燥造粒裝置，通過(guò)使用噴霧原液特定結(jié)構(gòu)的加壓雙流體噴嘴，即使是大的容量，也能用一個(gè)噴嘴使其噴霧微?；４送?，在所使用的原液的供給速度、濃度、粘度、種類等有大幅度變化的場(chǎng)合下，用以前那種噴嘴就需要更換內(nèi)部的小孔、鐵芯等零件，如果使用本發(fā)明的加壓雙流體噴嘴，因?yàn)橥ㄟ^(guò)高速氣流速度的調(diào)整，就能調(diào)整液滴直徑，所以就沒(méi)必要更換噴嘴的零件。
此外，由于本發(fā)明的加壓雙流體噴嘴與以前的加壓旋轉(zhuǎn)噴嘴相比較，噴霧角較窄、液滴的粒度分布較寬廣，通過(guò)噴霧干燥，多數(shù)成了干燥的細(xì)小的粒子，少數(shù)成了濕潤(rùn)的粗大粒子，又由于細(xì)小的干燥粒子在粗大粒子表面上的凝聚，因而不會(huì)附著到裝置內(nèi)表面上。
通過(guò)采用加壓雙流體噴嘴，在運(yùn)轉(zhuǎn)的開(kāi)始、結(jié)束時(shí)水的運(yùn)轉(zhuǎn)方面，即使是在低壓力噴水霧的場(chǎng)合，由于把高速氣流導(dǎo)入到加壓旋轉(zhuǎn)噴嘴的外周緣上，因而也能使水滴微?；⑼耆稍铮瑥亩乐刮锤稍锪Ｗ酉虿蹆?nèi)附著。
權(quán)利要求
1.一種噴霧干燥造粒裝置，它用在帶有在槽內(nèi)的上部裝設(shè)著的把由原液給噴霧噴嘴所噴霧的原液進(jìn)行熱風(fēng)干燥的噴霧干燥部分，以及在槽內(nèi)下部裝設(shè)著的流動(dòng)造粒部分的噴霧干燥造粒裝置中，其特征在于它使用了一種在加壓旋轉(zhuǎn)噴嘴的周圍設(shè)置有高速氣體吹出用的筒狀體的加壓雙流體噴嘴作為原液供給噴霧噴嘴。
2.如權(quán)利要求1所述的噴霧干燥造粒裝置，其特征在于細(xì)微粉末是被供到加壓雙流體噴嘴的周緣上的。
全文摘要
本發(fā)明是一種在槽內(nèi)的上部裝設(shè)著把由原液供給噴霧噴嘴所噴霧的原液加以熱風(fēng)干燥的噴霧干燥部分，同時(shí)在槽內(nèi)下部裝設(shè)流動(dòng)造粒部分的噴霧干燥造粒裝置。它把在加壓旋轉(zhuǎn)噴嘴周圍設(shè)置的高速氣體吹出用的筒狀體的加壓雙流體噴嘴用作該原液供給噴霧噴嘴。用這種噴霧干燥造粒裝置，即使是大容量原液也能用一個(gè)噴嘴將其噴霧微?；?。而且，在原液的供給速度、濃度、粘度、種類等大幅度變化時(shí)，用以前那種噴嘴就需更換內(nèi)部的小孔、鐵芯等零件，而用該噴霧干燥造粒裝置的加壓雙流體噴嘴，由于通過(guò)高速氣流速度的調(diào)整就能調(diào)整液滴的直徑，因而就不必更換噴嘴零件。
文檔編號(hào)B01J2/04GK1082457SQ9211011
公開(kāi)日1994年2月23日 申請(qǐng)日期1992年8月20日 優(yōu)先權(quán)日1992年8月20日
發(fā)明者前坂宗利, 伊藤崇, 相靜夫, 大川原正明 申請(qǐng)人:大川原化工機(jī)株式會(huì)社