膏狀物料(如中藥膏、食品醬料、聚合物糊體、顏料膏、電池漿料等)在干燥過程中既要去除游離水分,又需要保護物料的理化性質(zhì)與分散性。膏狀物料因黏度高、傳質(zhì)受限、易粘附與局部過熱,要求專用的干燥設備與工藝設計。
一、膏狀物料干燥的技術挑戰(zhàn)
高黏度導致熱傳遞與質(zhì)量傳遞效率低,干燥速率受限。
物料易粘壁、結焦或形成團塊,影響產(chǎn)品外觀與均勻性。
活性或功能性成分對溫度敏感,需避免長期高溫暴露。
清洗困難、生產(chǎn)間切換時交叉污染風險高。
二、常見適用于膏狀物料的干燥設備與工藝
耙式(槳葉)真空干燥器
通過耙(槳葉)在加熱夾套或內(nèi)置加熱盤上翻拌物料,配合真空降低沸點,加速水分蒸發(fā)。適合高黏度、糊狀與膏體物料,受熱均勻、易卸料、便于批量或半連續(xù)操作??稍诙栊詺夥障绿幚硪籽趸锪?。
薄膜/短程蒸發(fā)器(短程/長徑比薄膜干燥)
將膏狀或半流體在加熱圓筒/轉(zhuǎn)子上形成薄膜,縮短傳質(zhì)距離,實現(xiàn)低溫快速蒸發(fā);適合需快速脫水且不宜高溫停留的物料(需考察剪切對物料結構的影響)。
真空帶式/真空連續(xù)帶干燥機
物料在帶上鋪展成薄層,通過下部或上部加熱并在真空或低溫條件下干燥,適用于對產(chǎn)能與連續(xù)化有要求、且物料可以成薄層輸送的膏體產(chǎn)品。
滾筒刮板/鼓式干燥器(刮膜干燥)
在轉(zhuǎn)鼓表面形成料膜并由刮刀剝離,傳熱快且適合連續(xù)處理高固含料;適合分散性較好的膏狀體系。
噴霧造粒后干燥(先稀釋/霧化再干燥)
對極端熱敏或需制粒的膏體,可先稀釋/調(diào)配使其可霧化,再噴霧干燥制得顆粒或粉體,適用于可接受前處理的物料路線。
凍結/凍干(僅限高價值或極端敏感樣品)
將物料先凍結再升華去水,最大程度保留活性與微觀結構,但成本高、周期長,通常用于高附加值產(chǎn)品或小批量樣品。
選擇時常見做法是先在中試條件下比對 2–3 種工藝(如耙式 VS 薄膜 VS 真空帶式),評估干燥效率、產(chǎn)品質(zhì)量與能耗。
三、選型要點(采購檢查清單)
物料特性:黏度、初始固含量、顆粒/纖維含量、熱敏性與揮發(fā)性組分。
產(chǎn)能要求:kg/h 或 噸/天,決定設備規(guī)模與連續(xù)/批量選擇。
目標含水率與質(zhì)量屬性:殘余水分、粒徑、分散性、色澤或粘度指標(CQAs)。
溫度與停留時間限制:是否可短時承受高溫或必須低溫處理。
清洗與換料頻次:CIP/SIP 需求、拆卸便利性與清洗時間。
防護與合規(guī):是否需食品級、不銹鋼接觸材料、無菌/GMP、惰性氣氛或防爆認證。
能耗與運行成本:熱源類型(蒸汽/熱油/電/熱風)、真空系統(tǒng)功率、維護成本。
自動化與檢測:在線含水率、溫度記錄、PLC 控制與配方管理。
可擴展性:未來產(chǎn)能增加時的放大空間與模塊化配置。
四、工藝與操作優(yōu)化建議
采用薄層干燥原則:將膏體薄鋪或制造薄膜,顯著提高傳質(zhì)效率。
對極易粘壁的物料,選擇機械刮拭/耙式翻拌以避免堆積。
使用真空或惰性氣氛降低局部過熱與氧化損傷。
分段脫水(粗干→精干),粗干階段快速移除自由水,精干階段在低溫下完成殘余水分控制。
做好中試驗證:重點觀測活性/理化指標、外觀與可后處理性能(如再分散性、可包裝性)。
五、運行維護與常見故障排查
傳熱面結焦/粘料:增加刮板頻率或調(diào)整耙隙;檢查夾套溫度曲線以避免局部過熱。
真空不足:查漏、維護真空泵、清理冷凝器/冷阱。
產(chǎn)品干燥不均:檢查進料均勻性、帶速/鼓速設定與熱源分布;中試時調(diào)整薄層厚度。
清洗困難:優(yōu)選可拆卸結構與CIP兼容設計,備有專用清洗口與噴淋裝置。
密封與軸承磨損:建立定期檢查與備件池(密封圈、刮板、軸承)。
常見問答(FAQ)
Q:膏狀物料優(yōu)先選哪個干燥設備?
A:若物料黏度高且需均勻加熱,耙式真空干燥器常為首選;若需要連續(xù)化高產(chǎn)能且能將物料薄鋪,真空帶式或薄膜干燥適合。具體以中試數(shù)據(jù)為準。
Q:如何減少膏體干燥過程的能耗?
A:提高熱回收與冷凝回收效率、優(yōu)化薄層厚度、使用低溫真空或熱泵系統(tǒng),并盡量采用連續(xù)化工藝以減少加熱/冷卻頻次。
總結
膏狀物料干燥是一個對設備設計與工藝控制要求都極高的工序:高黏度與熱敏性決定了必須采用能改善傳熱與傳質(zhì)的專用設備(如耙式真空干燥器、薄膜/短程蒸發(fā)器、真空帶式干燥機等),并通過薄層、真空與機械翻拌等策略縮短干燥時間、避免局部過熱。選型時應以物料特性、目標水分與產(chǎn)能為核心,同時重視可清洗性、自動化與能耗。