設備結構
泡沫料分散在寬為1.2m的多孔不鏽鋼帶上形成厚度為3mm_左右的均勻薄層。不鏽鋼帶上孔眼的大小正好使泡沫料停留其上而不致漏下。料層隨帶的移動,首先經過空氣射流區,被空氣擴張而膨脹,進一步增大幹燥面。隨後料層進入乾燥區,與順流及逆流空氣充分接觸,使料層迅速獲得乾燥。
傳送帶也有不帶孔的,這種傳送帶上的泡沫料層更薄,在乾燥區停留的時間更短。熱風被設計成與傳送帶平行或垂直流動。此外,在傳送帶下側設蒸汽箱,通過水蒸氣在傳送帶上凝結而供給熱量,以提高幹燥速率。
除帶式泡沫層乾燥設備外,還有一種淺盤式泡沫層乾燥器,它是以4m×4m的多孔淺盤代替多孔帶作泡沫料的支持物而進行乾燥的。
工藝條件
為了提高幹燥的效率,料液須先行濃縮,製成比較穩定的濃稠泡沫體後,才能進行乾燥。但是也應注意預濃縮的適度。否則,如果濃縮過度,得到的濃縮物密度過大,就會影響泡沫乾燥的效果,也即最終製品的含水量較高。至於原料濃度多少為宜,因原料的種類而異,一般為30%~60%。
在製造泡沫料時。除少數物料外,大多數物料需加入發泡穩定劑。發泡穩定劑的種類很多,其選擇應視原料液的性質而定。當原料的不溶性固體含量少或體積黏度小時,應選擇甲基纖維素或瓜爾豆膠,目的是使料液硬化。對於缺乏表面活性物質的料液,可選用硬脂酸甘油酯、可溶性大豆蛋白等,目的是形成薄膜。
泡沫料的性能還與發泡的溫度、時間等因素有關。
連續發泡的方法是:在適當的溫度下,用機械連續攪拌原料液,在攪人空氣的同時,添加發泡穩定劑,使料液形成穩定的泡沫。最後形成的泡沫密度為0.4~0.6g/mL。
乾燥介質的參數對乾燥速率起決定性的作用。在剛開始乾燥時,空氣流速是影響乾燥速率的主要因素,在乾燥即將完成時,空氣的相對濕度則是主要影響因素。為此,泡沫乾燥最好採用兩段式的乾燥方法:第一階段用順流空氣流。流速為1.5m/s,溫度為105℃。第二個階段用逆流空氣流,速率為0.25m/s,溫度為60℃,並適當降低空氣的相對濕度。在乾燥臨近結束時,如製品是熱塑性的,則須在刮料前以乾燥的冷空氣冷卻泡沫層。
優缺點
泡沫層乾燥除了具有熱風乾燥法的一般優點外,還具有乾燥速率快、乾製品質量好等優點。例如2~3mm厚的泡沫層,料溫為56℃時,10~20min即可乾燥完畢,僅相當於普通乾燥法乾燥時間的1/3。不過,泡沫層乾燥也存在缺點。泡沫層乾燥效果在很大程度上取決於泡沫的結構。只有在泡沫結構均勻一致且在乾燥過程中得以保持時,方能獲得很好的乾燥效果。而這一點實際上很難做到。
乾燥產品的特點
泡沫乾製品的最大特性是其多孔性結構及極低的含水量,因而吸濕能力強。例如泡沫乾燥的柑橘粉的含水量僅為1%。如此低含水量的製品必須保持在相對濕度低於15%的環境中,且溫度應較低,以免製品吸濕回潮。此外泡沫乾製品的密度很小,一般只有0.3g/mI。為了節省包裝容器,有時要進行密質化處理。密質化處理可在加熱的軋輥上進行。密質化處理之前,須先將軋輥預熱到70℃,涮節軋輥間距和轉速。經密質化處理後,乾製品的密度可以增大2倍以上。