喷雾干燥中，进风温度决定了工艺能提供多少热量，出风温度则告诉您粉末有多干、产品经历了多高的温度。需要控制的是出风温度：通过调节进料量来设定它，再选择进风温度，使干燥机既有足够的产能，又不超过产品所能承受的温度。
大多数看起来像“温度不对”的喷雾干燥问题，其实是这两个数值与物料不匹配：粉末发粘、粉末太湿、粉末失去活性，每一种都有温度方面的解释，对应的解决办法也各不相同。本文说明进风和出风温度各起什么作用、两者如何相互关联、不同物料的典型范围，以及一套逐步调整的方法。
背景：两个温度，两项任务
进风温度是干燥气体进入干燥室时的温度，它决定了可用于蒸发水分的热量。进风温度越高，同样风量下的蒸发能力越大，因此可以用更小、更便宜的干燥机完成同样的任务。
出风温度是气体离开干燥室时的温度，在粉末收集环节之前测量，反映蒸发之后剩余的热量。风量一定时，进料越少出风温度越高，进料越多出风温度越低。
出风温度更重要，是因为它同时是两件事的最佳实用指标：粉末的残留水分，以及干燥后颗粒所达到的温度。您无法直接设定它，只能间接控制：提高进料量，出风温度下降；降低进料量，出风温度上升。
完整的机理，请参阅喷雾干燥的工作原理。
两个温度如何相互关联
蒸发水分所需的热量，来自气体从进风到出风的温度下降。简单地说，气体放出的热量，等于蒸发水分、加热进料和产品所用的热量，再加上热损失。
由此可以得到三条有用的经验规则：
- 1.进风温度和风量固定时，进料量越高，出风温度越低，因为水越多，耗热越多，粉末出来就更湿。
- 2.进料量固定时，进风温度越高，出风温度越高，粉末出来就更干。
- 3.进风与出风之间的温差就是您的工作热量预算。温差很小，说明干燥机负荷不足、效率低；温差很大，说明您在让干燥机满负荷运行，一旦有任何变化就有出湿粉的风险。
液滴在仍含水时，不会达到气体的温度。蒸发使颗粒表面保持在接近湿球温度的水平，这远低于进风温度。这就是为什么喷雾干燥即使在 150 °C 以上的进风温度下，也能处理热敏性物料。危险出现在干燥的末段：颗粒失去水分后，温度会朝出风温度升高。
各个温度对产品有什么影响
| 变化 | 对粉末的影响 | 典型风险 |
|---|---|---|
| 出风温度升高 | 残留水分更低，流动性更好，储存时更不易结块 | 热降解、挥发成分损失、烧焦、热塑性粘性 |
| 出风温度降低 | 对产品更温和 | 粉末偏湿、粘壁、结块、微生物风险 |
| 进风温度升高 | 产能更大；颗粒表面往往更硬、孔隙更少 | 结皮、空心或开裂颗粒；若出风温度也升高，则会损伤产品 |
| 进风温度降低 | 起始更温和，干燥更柔和 | 产能较低；若必须提高风量，则每千克能耗更高 |
颗粒结构也会受影响。进风温度很高时表面干得太快，会形成干壳而内核仍是湿的，颗粒可能膨胀或开裂。对陶瓷来说，这会影响颗粒在压制时的塌陷方式，我们在陶瓷喷雾干燥中有讨论。
为什么粘性取决于温度
对于含糖量高的物料、提取物和许多食品物料，起决定作用的是干燥后物料的玻璃化转变温度。低于该温度，物料是坚硬的玻璃态，流动性好；高于该温度，表面软化发粘。粉末含水越多，玻璃化转变温度越低，所以更湿的颗粒在更低的温度下就会粘。
一条常被引用的经验规则是：粘连会在比粉末在其含水率下的玻璃化转变温度高约 10 至 20 °C 时开始。这只是参考，不是保证，具体差值取决于物料，所以要通过试验验证。实际的结论很简单：对粘性物料，要避免粘壁，要么降低颗粒达到的温度，要么用麦芽糊精之类的载体提高其玻璃化转变温度，要么冷却壁面。我们的植物提取物喷雾干燥和解决粘壁问题指南有更深入的说明。
典型的温度范围
下表给出的是起点，不是配方。每种配方都不同，合适的设定来自试验。
| 物料或情形 | 进风温度 | 出风温度 | 注意事项 |
|---|---|---|---|
| 一般水基溶液或浆料 | 典型为 150 至 250 °C | 约 70 至 100 °C | 在水分与产品损伤之间取得平衡 |
| 粘性提取物、高糖物料 | 迅驰干燥浸膏喷雾干燥机：140 至 180 °C | 通常更低；由水分和玻璃化转变温度决定 | 粘壁；使用载体和冷却壁 |
| 热敏性活性成分、益生菌、酶 | 进风温度适中至偏低；使用保护性载体 | 在水分允许的前提下尽量低 | 活性和存活率损失 |
| 陶瓷浆料 | 迅驰干燥压力喷雾干燥机：150 至 350 °C | 设定到能达到目标颗粒水分 | 进风温度很高时出现空心颗粒 |
| 化工和矿物粉末 | 迅驰干燥离心喷雾干燥机：150 至 500 °C | LPG 系列约 80 至 90 °C | 粉尘、沉积、干燥速率 |
| 惰性回路中的溶剂型物料 | 迅驰干燥闭路循环机型：100 至 300 °C | 由溶剂和产品限制条件决定 | 残留溶剂、氧含量 |
迅驰干燥的数据来自我们的压力式、离心式、浸膏和闭路循环喷雾干燥机的产品数据。水基物料的一般范围是业内典型值，应针对您的物料加以确认。
粉末含水率也取决于产品。迅驰干燥的干燥机在浸膏和闭路循环机型上，通常能得到 3% 至 8% 的含水率；压力喷雾干燥机标称低于 5%，某些情况下可达 0.5%。
逐步调整温度的方法
- 1.确定产品的极限——确定产品降解、变色或失去活性的温度，如果物料是无定形的，还要确定干燥后粉末的玻璃化转变温度。这给出出风温度的上限。
- 2.设定目标含水率——确定粉末在储存和下游使用时允许的最高残留水分。这给出出风温度的下限。
- 3.选择起始进风温度——选干燥机范围中间的某个值，物料敏感时取更低。
- 4.先以低进料量运行——确认雾化和风量稳定。
- 5.提高进料量，直到出风温度达到目标——能使出风温度达标的进料量，就是该进风温度下干燥机处理您物料的产能。
- 6.检测粉末——检查水分、粒径、堆密度，以及对您的产品重要的质量检验项目。
- 7.一次只调整一个变量——粉末太湿，就降低进料量或提高进风温度；产品受损，就降低进风温度并接受较低的进料量；颗粒空心或开裂，就降低进风温度或提高固含量。
- 8.记录结果——记录进风、出风、进料量、风量、雾化器设定和粉末性质，以便复现和放大。
应避免的常见错误
把进风温度设到干燥机允许的最高值。进风温度高带来的是产能，不是质量。应根据产品的限制条件来选。
只靠进风温度来控制。不看出风温度，就无法判断粉末是湿了还是过度干燥了。
忽视环境湿度。潮湿的进风会把水带进干燥室，降低干燥能力。在潮湿地区，除湿空气可以稳定工艺。
把实验室干燥机的温度直接用到生产规模。随着规模变化，干燥室大小、停留时间和雾化器都会变。实验室设定只是起点，应在中试规模上确认。请参阅中试喷雾干燥机指南。
忘记收集环节。温热地离开干燥室的粉末，在收集器或包装中可能吸湿。要快速冷却并密封。
跳过试验。温度限制取决于您的配方和载体。用您自己的物料做一次中试，能得到实测数值。我们的测试中心提供收费试验，并给出运行条件、水分和粉末性质的报告。
结论
把进风温度当作产能和设计上的选择，把出风温度当作粉末质量的控制变量。找到产品的极限，设定目标水分，再用进料量把出风温度落在两者之间。对粘性或热敏性物料，应先改变配方或干燥机设计，再去改变温度。
下一步：申请中试，用您自己的物料测试。中试为收费服务，报告会给出进风和出风温度、进料量和粉末性质，用于生产型干燥机选型。
常见问题
喷雾干燥的典型进风温度是多少？
取决于物料和干燥机。对一般水基物料，进风温度约 150 至 250 °C 很常见。迅驰干燥的压力喷雾干燥机进风范围为 150 至 350 °C，离心喷雾干燥机为 150 至 500 °C，浸膏喷雾干燥机使用 140 至 180 °C。
典型的出风温度是多少？
水基物料通常约 70 至 100 °C。出风温度应由目标粉末水分和产品的热限制来设定。迅驰干燥的 LPG 离心系列，出风温度约 80 至 90 °C。
如何控制出风温度？
主要靠进料量。提高进料量，出风温度下降；降低进料量，出风温度上升。进风温度和风量也会改变它。
为什么我的粉末发粘或结块？
通常是因为颗粒在仍含水时达到了高于其粘连点的温度，或是干燥后的粉末又吸了水。降低产品温度，用载体提高玻璃化转变温度，使用冷却壁或除湿空气，并尽快密封粉末。
热敏性产品能在高进风温度下喷雾干燥吗？
往往可以，因为颗粒含水时，蒸发使颗粒表面保持在接近湿球温度的水平。风险来自出风温度和最后的干燥阶段，所以要谨慎控制，必要时使用保护性载体。
如何确定适合我产品的温度？
做一次试验。中试会在几种进风和出风组合下，测量水分、颗粒性质和产品质量。中试为收费服务，您可以通过联系页面申请。
