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蛋清粉脉动燃烧喷雾干燥实验研究

来源:实验室喷雾干燥系列 作者::继谱电子 人气:发表时间:2019-08-19 16:29

实验室小型喷雾干燥机技术是利用燃烧驱动振荡产生的高温、高速脉动气流将料液雾化并快速完成干燥。与传统的压力喷嘴喷雾干燥器相比,其传热传质快、效率高、能耗低、污染排放低、结构简单、成本低、干燥物料范围广。目前实验室小型喷雾干燥机脉动燃烧喷雾干燥在一些工业产品领域,如纳米陶瓷材料、氧化锆泥浆、硅基非氧化陶瓷等,以及污泥干化处理方面已经有应用,但对于食品中一些热敏性物料是否适用需要进一步的验证。实验室小型喷雾干燥机利用CFD模型对脉动气流喷雾干燥过程进行了数值模拟,得到了干燥过程中干燥室气体流场和颗粒运动轨迹、气体局部湿度和温度变化及不同初始直径颗粒在干燥室内干燥情况的详细信息,实验室小型喷雾干燥机解决了由于难以动态测量上述参数而不能清楚了解该干燥过程的难题。实验室小型喷雾干燥机采用PCS脉动燃烧喷雾干燥试验装置制备蛋清粉,分别从干燥能耗、基本成分、粒径分布、结构特征、起泡性及稳定性、凝胶性和蛋白质变性主要物化性质角度与传统喷雾干燥蛋清粉进行对比,结果表明:脉动燃烧喷雾干燥过程中能耗低;基本成分与传统喷雾蛋清粉成分基本相同;产品颗粒粒径更小,分布更均匀,呈中空结构,团聚现象不明显;且泡沫稳定性好,蛋白质变性少,实验室小型喷雾干燥机产品的起泡性和凝胶性可以进一步处理提高。因此,初步判断脉动燃烧喷雾干燥可以用于制备蛋清粉;应用气粒两相流理论和计算流体力学(CFD)知识,结合喷雾干燥的特点,建立了模拟喷雾干燥室内气体颗粒两相湍流流动的CFD模型。实验室小型喷雾干燥机讨论了该类模型的数值求解过程,并结合实际脉动燃烧喷雾干燥过程进行数值模拟,得到了喷雾干燥室内气流的温度、湿度分布图,气体流线图和颗粒相的运动轨迹图。模拟结果表明该CFD模型可用于对喷雾干燥过程的模拟。模拟结果表明脉动气流喷雾干燥具有干燥时间短,蒸发速度大等特点。实验室小型喷雾干燥机选择了两种喷雾干燥生产的热敏性物料蛋清粉和奶粉为研究对象,采用PCS公司的脉动燃烧喷雾干燥试验装置制备样品,分析其干燥能耗和产品质量,并与传统喷雾干燥生产的商品蛋清粉和奶粉比较,以评估脉动燃烧喷雾干燥在热敏性食品中的应用潜力。

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