噴霧干燥是在工業(yè)中應(yīng)用廣泛的制粉技術(shù)之一，在食品、藥劑、日化、材料等行業(yè)中都有廣泛應(yīng)用。實(shí)驗室噴霧干燥儀使用時各種材料首先配制成液相的進(jìn)料液，經(jīng)霧化器霧化形成數(shù)以億計的小液滴，與噴霧塔中的熱空氣混合后，液體部分蒸發(fā)而固形物部分形成顆粒產(chǎn)品。有趣的是，即使是*相同的進(jìn)料液，在不同噴霧干燥條件下，可以得到性質(zhì)差異很大的粉體，進(jìn)一步分析其中的顆粒，有時會發(fā)現(xiàn)，顆粒的大小、形貌、甚至是表面化學(xué)組成都各不相同，說明液滴在干燥過程中經(jīng)歷了不同的顆粒形成過程。然而，在大型噴霧塔中，每小時產(chǎn)粉量可高達(dá)噸計，監(jiān)測其中液滴轉(zhuǎn)化為顆粒的過程非常具挑戰(zhàn)性，為此，科學(xué)家們從一顆液滴入手，研究單一液滴在類似噴霧干燥的條件下表現(xiàn)出來的干燥歷程與顆粒形成過程，這一類實(shí)驗通稱為單液滴干燥與測量實(shí)驗，或者SDD實(shí)驗（取Single Droplet Drying的縮寫）。

乳品材料液滴在干燥中經(jīng)歷的顆粒形成過程，由玻璃纖維懸掛式單液滴干燥技術(shù)攝制（圖片來源：《益生菌在噴霧干燥過程中的活性變化與保護(hù)策略》，作者傅楠，陳曉東，發(fā)表于《化工進(jìn)展》，2018，37，1633-1645）。

依據(jù)實(shí)驗中支撐小液滴的方法不同，單液滴干燥技術(shù)可分為多種類型，可以讓液滴自由下落、通過超聲波駐場來懸空支撐液滴、或者把液滴固定在某種固體表面，目前在學(xué)界中應(yīng)用廣泛的是玻璃纖維懸掛式單液滴干燥技術(shù)，它是一種固著式單液滴干燥技術(shù)，將小液滴附著在特制玻璃絲的末端，在熱空氣中進(jìn)行對流干燥，它的強(qiáng)大之處在于：

（1）可以準(zhǔn)確測量液滴干燥動力學(xué)，包括液滴重量變化、溫度變化與直徑變化；

（2）可以監(jiān)測伴隨水分蒸發(fā)進(jìn)行的液滴變化、固形物沉淀過程，直觀展示不同材      料的顆粒形成過程；

（3）可以在不同的干燥中間階段對半干液滴進(jìn)行分析測試，比如取樣分析液滴中的生物活性物質(zhì)，或者附加一滴溶質(zhì)液滴，監(jiān)測半干顆粒的復(fù)水特性，從而理解顆粒形成過程中顆粒特性的演化過程。

采用玻璃纖維懸掛式單液滴干燥技術(shù)測定得到的液滴干燥動力學(xué)，干燥條件為：初始固含量為10 wt%、初始大小分別為2 μL的乳糖液滴，在70、90與110 °C氣流中干燥，氣流流速為0.75 m/s，濕度為0.0001 kg/kg（圖片來源：《Reaction Engineering Approach (REA) to model the drying kinetics of droplets with different initial sizes - experiments and analyses》。

全脂牛奶液滴在干燥中間階段形成的初始表殼，以及不同干燥條件下初始表殼浸潤性的差別，左邊的表殼無法被附加的水滴浸潤，而右邊的表殼則可以很好的被水滴浸潤。

由于性能強(qiáng)大，玻璃纖維懸掛式單液滴干燥技術(shù)在噴霧干燥研究與顆粒形成機(jī)理研究中倍受青睞，由單液滴干燥實(shí)驗測定得到的液滴干燥動力學(xué)，已用于建立噴霧干燥數(shù)學(xué)模型，利用CFD或其他軟件進(jìn)行全塔仿真；用于模擬液滴的干燥行為，預(yù)測顆粒形成過程與干燥終點(diǎn)；用于計算液滴干燥中伴隨的其他復(fù)雜物理、化學(xué)或生物過程，比如結(jié)晶過程或生物活性物質(zhì)的活性變化。而它也是現(xiàn)有的多種單液滴干燥實(shí)驗中，可以在干燥中間階段對初始表殼形成與顆粒性能演化進(jìn)行分析表征的技術(shù)，一直應(yīng)用于研究揭示復(fù)雜顆粒的形成機(jī)理。

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