一、干燥原理与结构
（一）工作原理
1888年巴斯勒最先提出喷雾干燥的概念，到20世纪20年代，欧洲将其开发成为脱脂牛乳的干燥技术，现已逐步发展成一种在许多行业应用的通用技术。在食品行业中，喷雾干燥在将液态食品脱水制成粉状产品的过程中最为常用，如奶粉、乳清粉、蛋白粉、果汁粉、速溶咖啡、速溶茶等。
1.干燥原理
喷雾干燥器的工作原理：采用雾化器将原料液分散为雾滴（平均粒径一般为20～60微米），并分散在热气体中，物料与热气体（空气、氮气或过热蒸汽）呈并流、逆流或混流的方式互相接触，使水分迅速蒸发，达到干燥目的。喷雾干燥设备是一种新型高效干燥工艺设备，它可以使溶液，乳浊液，悬浮液，熔融液或膏糊状物，经喷雾干燥，一般在几秒钟内蒸发水份，转变为符合生产要求的粉状、颗粒状、空心球或团粒状产品。
2.料液雾化
雾化器是喷雾干燥的关键部件，目前常用的有3种形式：
（1）气流式雾化器采用压缩空气或蒸汽以很高的速度（≥300米/秒）从喷嘴喷出，靠气液两相间的速度差所产生的摩擦力，使料液分裂为雾滴。
（2）压力式雾化器用高压泵使液体获得高压，高压液体通过喷嘴时，将压力能转变为动能而高速喷出时分散为雾滴。
（3）旋转式雾化器料液在高速转盘（圆周速度90～160米/秒）中受离心力作用从盘边缘甩出而雾化。
3.雾滴和干燥介质的接触方式
雾滴和干燥介质的接触方式对干燥室内的湿度分布，液滴、颗粒的运动轨迹，物料在干燥介质中的停留时间，以及产品性质有很大影响。在喷雾干燥室中，雾滴和干燥介质的接触方式有顺流式、逆流式和混合流式三种。
（1）顺流干燥又称并流干燥，其特点是雾滴和干燥介质的运动方向一致，最热的介质与水分含量最大的液滴接触，因而迅速蒸发，不会发生龟裂或焦化现象，确保产品质量。液滴表面温度接近于干燥介质的湿球温度，同时干燥介质的温度也显著降低，因此从液滴到成品的整个过程中，物料的温度不高，这对于热敏性物料特别有利，其排出产品的温度取决于排气温度。这是食品行业最常见的机型。
（2）逆流干燥与顺流干燥相反，其特点是雾滴和干燥介质的运动方向相反，在塔顶，喷出的雾滴与塔低上来的介质接触，因而蒸发速度较顺流式慢。在塔底，最热的介质与最干的颗粒接触，因此，若干燥产品能经受高温，需要较高的视密度时，则用逆流系统最合适。逆流干燥的优点是热利用率高，但易使产品过热而焦化，故不适合于热敏性物料的干燥。
（3）混合流干燥其特点是雾滴和干燥介质的运动方向呈不规则状况，即两者方向不一致，也不相反，介于顺流和逆流之间。混合流干燥中，雾滴运动轨迹是紊乱的，一方面能够充分进行热交换，另一方面易造成干燥不均匀，使产品易于粘壁而焦化。混合流干燥适于不易干燥的物料。
（二）喷雾干燥流程
喷雾干燥机系统的典型流程，包括空气加热器、原料液供给系统、干燥塔体、气固分离系统以及控制系统。作业时，喷雾干燥机内的空气通过过滤器“1”和加热器“2”进入干燥室顶部的热风分配器“3”，热空气呈现螺旋均匀地进入干燥室“4”。料液经过过滤器“5”，由泵“5”送至在干燥室顶部的离心喷雾头“7”，被喷成极小的雾状液滴，以极大的表面积与热空气接触，水份迅速蒸发，在极短的时候内干燥成颗粒制品，在塔底和旋风分离器“8”中捕集湿废气由风机“9”排至室外。
有时，当遇到下述情况时，应该采用闭路干燥系统。
（1）固体中含有有机溶剂需要回收或与空气接触可能产生燃烧或爆炸；
（2）干燥有毒、有臭味的产品；
（3）粉尘在空气中会形成爆炸混合物；
（4）成品和氧接触会发生氧化而影响产品质量。
（三）结构特点
1.优点
（1）干燥速率高，时间短料液经雾化后表面积大大增加，在热风气流中，瞬间就可蒸发95％～98％的水分，完成干燥时间仅需数秒，特别适用于热敏性物料的干燥。
（2）生产能力大，产品质量高喷雾干燥是所有干燥设备中单位时间水分蒸发量最大的干燥设备，小时蒸发量达数百吨。在顺流干燥中，尽管介质温度很高，但产品温度还较低，因此产品质量很高，产品纯度高，具有良好的均匀度、流动性和溶解性。
（3）生产过程简化，操作控制方便。对于含湿量40％～60％（特殊物料可达90％）的液体能一次干燥成粉粒产品，干燥后不需粉碎和筛选，减少了生产工序，提高了产品纯度。
（4）调节方便可以在较大范围内改变操作调节以控制产品的质量指标，如产品粒径、松密度、水份、色、香、味等。
（5）适宜于连续化生产，用途广泛喷雾干燥方式决定了其能够连续进料，连续排料，便于与其它加工设备一起组成连续作业生产线。由于这些特点，喷雾干燥在食品行业中得到广泛的应用。
2.缺点
（1）单位产品的耗热量大，设备热效率低在进风温度不高时，一般热效率约为30%～40%，每蒸发1千克水分需要2～3千克蒸汽；且介质消耗量大，当干燥介质入口温度低于150℃时，干燥器的容积传热系数较低，ha=25～100W/（m3.K）。
（2）对于细粉产品的生产，微粉的分离装置要求高。
（3）设备体积大，基建费用及投资高，对生产卫生要求高的产品，设备的清扫工作量大。
二、干燥机的操作与使用
（一）具体操作使用
现已LPG-5型喷雾干燥机为例，介绍操作注意事项。
（1）开机前的检查
1.系统密封性检查
检查干燥机管路系统、进料系统、排料系统的连接状况，确保系统密封良好。重点部位包括加热器和进风管、出风管和干燥室、出风管和旋风分离器、旋风分离器和出料口的联接以及干燥室门。
（2）检查风机、调节风门和电路系统是否正常用手转动风机，观察有无异常声音，如有异常，应分析原因，立即予以排除。接通电源，检查离心风机旋转方向是否正确，如有应重新调整电路至旋向正常。
（3）雾化器检查
由于雾化器是喷雾干燥地核心部件，加之又是高速转动地部件，因此应该对润滑、传动以及堵塞情况进行全面检查与排除，确保干燥即正常作业。
用手转动雾化器，传动部分不得有卡、滞现象；用游标尺检查润滑油油标高度，确保润滑系统油面高度介于油标最低刻度和最高刻度之间。检查喷头电机旋转方向是否与喷头指示的旋转方向相同。为确保安全，用皮带传动的雾化器，可先除去皮带，但电机转向是否正确，待确诊转向正确后，再装皮带。
（4）供料系统检查
喷雾干燥的物料是通过莫诺泵打入雾化器的，因此需要仔细检查泵的工作情况。莫诺泵是一种螺杆泵，其轴转向必须与泵体指示转向一致，否则即使反转1～2圈也可能会使泵体损坏。故开机前，首先检查电机与泵体是否脱开，确认后，方可检查电机转向是否正确，随后联机。莫诺泵最忌干启动，开机前必须从进料口处加入足量的水才能开机，否则会使泵体损坏。
LPG-5型喷头采高压气体作为动力，为确保雾化器寿命，由气泵出来的气体需经气体三联件后，进入雾化器。
