工作原理

• 物料霧化：通過高壓噴霧系統或高速旋轉的噴霧盤將液態物料霧化成微小液滴，增大物料的表面積，使其能夠快速與冷介質接觸。

• 霧化物料凍結：這些微小液滴隨后進入預冷的冷凍室內，與液氮、冷氣流等冷介質充分接觸，在極短的時間內被凍結成固體顆粒，形成冰晶。

• 冷凍干燥：利用真空環境下的升華作用，去除物料中的冰晶，冰晶直接由固態轉變為氣態（即升華），從而實現物料的干燥，最終得到粉體顆粒狀產品。

特點

• 優勢

• 保留活性成分：整個干燥過程在極低溫度下進行，最大限度地避免了熱敏性物質因受熱而發生的變性、失活、降解或氧化，特別適合高附加值、高活性的產品，如蛋白質、酶、益生菌、藥物活性成分等。

• 形成多孔結構：噴霧冷凍形成的微小冰晶在后續真空冷凍干燥過程中升華，留下相互連通的、高度疏松多孔的結構，賦予干燥后的粉末的復溶性 / 復水性能，幾乎沒有結塊現象，同時高比表面積有利于提高溶解速率、化學反應活性或作為載體吸附有效成分。

• 改善粉末物理性質：形成的顆粒通常球形度好、粒徑分布較窄、流動性佳、堆密度低，使得粉末在后續的加工中更容易處理，減少粉塵飛揚，提高生產效率。

• 能處理難干燥物料：可以處理粘性高、含有機溶劑、或濃度非常高的料液，噴霧冷凍步驟將它們瞬間固化，避免了粘壁等問題。

• 保留揮發性成分：低溫過程能有效保留溶液中的揮發性風味物質、香氣成分或精油，對于食品、香料和化妝品行業非常重要。

• 產品形態可控：通過調整噴霧冷凍和冷凍干燥的參數，可以在一定程度上控制最終產品的粒徑、孔隙率和形態。

• 局限性

• 設備成本高：需要集成精密的噴霧系統、深冷系統和大型真空冷凍干燥系統，導致設備購置和安裝成本遠高于傳統噴霧干燥機。

• 能耗高：維持超低溫環境和長時間的真空冷凍干燥過程需要消耗大量的能量，運行成本較高。

• 生產周期長：冷凍干燥階段是一個相對緩慢的過程，通常需要數小時甚至數十小時，生產效率遠低于傳統噴霧干燥，限制了其大規模連續化生產的應用。

• 工藝更復雜：涉及噴霧冷凍和冷凍干燥兩個關鍵步驟，需要精確控制更多的工藝參數，操作和工藝開發難度更大。

• 產能相對較低：受限于冷凍干燥時間，單位時間內的產量通常低于傳統噴霧干燥機。

• 維護要求高：復雜的系統需要更專業的維護和保養。

應用領域

• 食品行業：常用于果汁、奶制品、咖啡、茶葉提取物、速溶咖啡、奶粉、果汁粉、調味品等產品的干燥，能夠保持原有的色、香、味和營養成分，且易于保存和攜帶。

• 醫藥領域：主要用于生產藥品、保健品、微囊化藥物等，可大程度地保留物料中的活性成分和營養成分，還可用于生產不同密度的高流動性粉末，其中低密度粉末可用于鼻腔、肺輸送，高密度粉末可用于經皮輸送。

• 化工領域：可用于生產染料、顏料、催化劑等產品，這些產品通常需要具有較高的純度和穩定性，噴霧冷凍干燥機能夠滿足這些要求。

• 其他領域：在環保領域可用于處理某些污水或污泥，將其中的有害物質固化或轉化為穩定的形態；在材料科學領域可用于制備納米粉末等。

操作流程

• 準備工作：檢查設備各部件是否完好，確保電源、水源、氣源等供應正常；根據物料性質調整噴霧盤轉速、干燥室溫度、真空度等參數。

• 物料準備：將待干燥的液體物料進行預處理，如過濾、濃縮等，確保物料質量符合干燥要求。

• 噴霧干燥：啟動設備，將液體物料通過噴霧盤霧化成微小液滴，進入干燥室進行干燥。在干燥過程中，需密切關注物料狀態及設備運行情況，確保干燥效果和設備安全。

• 收集物料：待物料干燥至規定水分含量后，關閉設備，收集干燥后的物料。收集過程中需注意避免物料污染和損失。

日常維護

• 清潔保養：定期對設備各部件進行清潔保養，如清洗噴霧盤、干燥室、冷凝器等部件，確保設備內部清潔無污垢。

• 檢查緊固：檢查設備各部件的緊固情況，如螺絲、法蘭等連接處是否松動，如有松動需及時緊固。

• 潤滑保養：對設備中需要潤滑的部件進行定期潤滑保養，如軸承、傳動部件等，確保設備運轉順暢。

• 電氣檢查：定期檢查設備電氣系統，如電源線路、控制元件等是否正常工作，如有異常需及時維修或更換。