液滴对流干燥动力学与表面组成建模研究

发布时间：2017-08-16 05:07

  本文关键词：液滴对流干燥动力学与表面组成建模研究

  更多相关文章： 多尺度模拟 喷雾干燥 表面组成 单液滴干燥 干燥动力学模型

【摘要】：喷雾干燥粉末的表面组成受许多因素影响,比如溶液中原料的含量和组成、干燥气体的条件、制备过程等等。最近,出现了一个将宏观连续扩散模型和微观分子富集模型结合起来的多尺度模型,用来预测喷雾干燥生产乳糖-蛋白质双组分粉末的表面组成。本论文中基于这个模型,主要研究前驱液固含量和组成对粉末表面组成的影响,探明了原料变化与干燥粉末表面组成影响间的关系,结果显示,可以从控制进料液组分来控制喷雾干燥粉末的表面组成。对于乳糖-蛋白质系统的模拟结果进行分析,表明:料液固含量越小,粉末表面的蛋白质含量越高;而料液固含量不变时,表面蛋白质含量随着料液中蛋白质质量分数的增加而增加。同时,喷雾干燥初始液滴的大小和X射线光电子能谱(XPS)设备的检测深度对表面组成亦有影响。研究结果有助于揭示颗粒表面的形成机理,从而有望实现粉末的质量和功能性控制,进而指导产品的生产。REA模型是一个半经验的模型,用于研究不同材料的干燥过程,预测其干燥动力学。REA模型可以准确地预测不同干燥条件、不同前驱液的情况下,液滴在干燥过程中的温度和水分的动态变化。REA模型已成功应用于不同实验条件下,不同材料的干燥动力学研究,比如脱脂牛奶、全脂牛奶、乳糖和乳清蛋白浓缩。基于这个模型,论文中使用MATLAB开发了一套可以预测各种材料干燥动力学的软件。只需要输入干燥条件和少数几个实验条件下测定的液滴干燥动力学数据(温度、质量、体积),通过点击就可以生成针对某一材料的特征活化能曲线,更进一步,可以使用这条特征活化能曲线,对于多种干燥条件下做出描述和预测。同时,将REA模型应用于水凝胶的干燥,研究了不同初始浓度及不同干燥温度对干燥过程的影响。结果表明此软件能成功预测水凝胶液滴在干燥过程中的干燥动力学行为。
【关键词】：多尺度模拟 喷雾干燥 表面组成 单液滴干燥 干燥动力学模型
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ021
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 引言8-19
• 1.1 干燥技术简介8
• 1.2 喷雾干燥过程简介8-9
• 1.3 喷雾干燥奶粉的表面组成9-14
• 1.3.1 X射线光电子能谱10-12
• 1.3.2 研究粉末表面组成的重要性12-14
• 1.4 单液滴干燥过程与模拟14-18
• 1.4.1 REA模型模拟16-18
• 1.5 研究内容和目的18-19
• 第二章 模型理论与模型方法19-27
• 2.1 多尺度模型方法论19-21
• 2.1.1 宏观扩散模型20
• 2.1.2 微观模型20-21
• 2.1.3 XPS可探测表面层内组分预测21
• 2.2 REA模型简介21-27
• 2.2.1 传质模型22-25
• 2.2.2 传热模型25-26
• 2.2.3 收缩模型26-27
• 第三章 模型结果与讨论27-58
• 3.1 多尺度模型结果与讨论27-37
• 3.1.1 表面蛋白质含量与固含量的关系28-31
• 3.1.2 表面蛋白质含量与蛋白质质量分数的关系31-34
• 3.1.3 表面蛋白质含量与XPS检测深度的关系34-35
• 3.1.4 表面蛋白质含量预测在三维图形中的展现35-37
• 3.2 REA模型结果与讨论37-58
• 3.2.1 REA模型参数设置37-38
• 3.2.2 REA模型软件设计38-45
• 3.2.3 REA模型计算结果45-58
• 第四章 结论与展望58-60
• 参考文献60-69
• 攻读硕士期间发表的论文和取得的科研成果69-70
• 致谢70-71

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本文编号：681545