噴霧干燥的一個(gè)關(guān)鍵問題是物料顆粒的壁沉積，也就是粘壁。

對(duì)壁沉積現(xiàn)象的研究和理解有助于噴霧干燥設(shè)備的選型以及操作條件的控制。

壁面沉積是在實(shí)際生產(chǎn)中對(duì)噴霧干燥效率影響最大的因素。壁面沉積的狀況將影響噴霧干燥的收率，粉末的性狀，以及生產(chǎn)之后的清潔管理強(qiáng)度。

干燥室器壁材質(zhì)的影響

噴霧干燥機(jī)器壁性質(zhì)在產(chǎn)品粘壁過程中有重要影響。液滴在壁上的粘附與器壁材質(zhì)的性質(zhì)關(guān)系密切。

研究顯示，與不銹鋼相比，尼龍由于表面能較低而顯示出對(duì)物料的沉積速率明顯降低。

由于對(duì)物料顯示較低的粘性，物料或者不易在尼龍表面產(chǎn)生沉積，或者易被氣流剝離，又或者對(duì)顆粒撞擊的響應(yīng)更強(qiáng)而發(fā)生反彈脫離壁面，再或者顆粒長(zhǎng)大后更易受重力影響而從沉積表面滑落。

表面能較低的特氟隆表面也是一種值得注意的低粘性表面。

干燥室壁溫的影響

有研究者建議通過降低干燥室壁溫來減少壁沉積通量。這種措施在于期望室壁溫度低于粉末的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。

但是，在實(shí)踐中卻發(fā)現(xiàn)，當(dāng)室壁溫度降低時(shí)，干燥溫度也隨之降低，這可能導(dǎo)致顆粒水分揮發(fā)減弱。

而顆粒所含水分對(duì)物料玻璃化溫度影響很大，有時(shí)可能會(huì)發(fā)生玻璃化溫度降低的影響超過壁面沉積速率降低的影響的情況，這很有可能導(dǎo)致粘壁更加嚴(yán)重。

因此，壁面降溫的手段并不具有普適性，難以有效避免噴霧干燥粘壁的發(fā)生。

干燥室?guī)缀涡螤罨驀婌F干燥器類型的影響

腔室?guī)缀涡螤罨驀婌F干燥器類型對(duì)壁面沉積的形成和程度也有一定影響。腔室?guī)缀涡螤羁芍苯痈淖儦饬髂Ｊ?，從而影響干燥器?nèi)顆粒的行為和流動(dòng)模式。

一些研究人員嘗試了其他可能的腔室?guī)缀涡螤睿缂儓A錐形、燈籠形、沙漏形以及拋物線形。

不僅如此，顆粒在干燥室中的停留時(shí)間以及整個(gè)干燥室的體積都會(huì)影響干燥性能。

Mujumdar 的一項(xiàng)研究結(jié)合了臥式噴霧干燥器來研究壁面沉積現(xiàn)象。他們報(bào)告說，即使有流化床，噴霧干燥器底部的沉積物也很明顯。這是由于氣流以低速通過小開口造成的。

另外，大型干燥室可通過將器壁設(shè)置在大多數(shù)顆粒軌跡范圍之外，通過盡可能降低接觸頻率來減少壁面沉積。

研究顯示，旋流會(huì)強(qiáng)化物料與壁面的接觸，此時(shí)壁面沉積的可能性比無旋流時(shí)更大。數(shù)據(jù)表明，無旋流時(shí)壁面沉積最少，但蒸發(fā)仍然充足。

物料粘性的影響

一些作者將噴霧干燥器中的粘壁歸因于物料粘性，物料顆粒通過粘附在壁上而產(chǎn)生沉積。這是因?yàn)椋?/span>在高于Tg（玻璃化轉(zhuǎn)變溫度）的溫度下，無定形粉末易處于橡膠化狀態(tài)。

此時(shí)，物料顆粒表現(xiàn)得更柔軟，流動(dòng)性更大，易在適宜表面產(chǎn)生熱塑性鋪展而形成粘附。

因此，在噴霧干燥過程中，無定形物料的表面溫度不應(yīng)超過 Tg 以上 10-20 °C，以避免產(chǎn)品粘性過大。尤其是低聚合度的碳水化合物，小分子糖類物質(zhì)。

在低于 Tg 的溫度下，物料的無定形部分處于玻璃態(tài)，分子運(yùn)動(dòng)受到明顯限制，物料更多體現(xiàn)結(jié)晶形態(tài)，剛性較高。此時(shí)，物料與器壁的碰撞更偏向剛性碰撞，碰撞接觸面積較小，回彈較強(qiáng)而不易產(chǎn)生熱塑性粘附。

Ozmen 和 Langrish觀察到，當(dāng)壁沉積溫度低于Tg 時(shí)，壁沉積較少。

當(dāng)進(jìn)料流速增加時(shí)，會(huì)形成較大的液滴，蒸發(fā)速率相應(yīng)降低。由于干燥室內(nèi)引入了較多的水，室壁以及物料的粘性都有所提高，導(dǎo)致壁沉積通量增加。

而后，正如Ozmen和Langrish觀察到的，已經(jīng)沉積的顆粒將表現(xiàn)出對(duì)濕潤(rùn)顆粒更大的粘附速率。

Chegini和Ghobadian報(bào)告稱，在恒定的空氣入口溫度下，增加進(jìn)料流速會(huì)增加壁面沉積。當(dāng)更多的物料在干燥室內(nèi)霧化時(shí)，顆粒的停留時(shí)間縮短，干燥時(shí)間減少，從而產(chǎn)生更濕潤(rùn)的顆粒。

此時(shí)，顆粒的黏度更高，在提高室壁沉積通量的同時(shí)，也提高了顆粒之間的粘附速度，進(jìn)而使壁沉積加大加快導(dǎo)致干燥收率下降。

干燥助劑的影響

Keshani 等人的研究報(bào)告稱，添加劑作為干燥助劑在減少沉積通量方面的作用非常明顯。

富含糖的物料中需要添加玻璃化轉(zhuǎn)變溫度較高的干燥助劑以減少壁沉積。此類物質(zhì)一般更類似纖維素，剛性較高且有較多的親水基團(tuán)，對(duì)小分子糖類有適當(dāng)?shù)奈侥芰?，而且被水飽和后，此類物質(zhì)的 Tg 降低并不明顯。

干燥助劑的加入可以調(diào)整物料顆粒對(duì)壁面的撞擊模式，使碰撞更多地偏向剛性碰撞而減少粘性碰撞，從而有助于降低沉積通量。

干燥助劑也可以降低顆粒之間的粘性碰撞頻率，這對(duì)于降低潤(rùn)濕顆粒之間的相互粘附很有幫助。

Adhikari 等人的研究利用表面活性蛋白質(zhì)，如乳清分離蛋白和酪蛋白酸鈉來降低富糖食品的粘性。

他們發(fā)現(xiàn)，在沒有低分子表面活性劑的情況下，蛋白質(zhì)會(huì)提高粉末回收率。此時(shí)，蛋白質(zhì)會(huì)在表面聚集形成玻璃狀薄膜，可有效提高蔗糖液滴的表面 Tg，而降低蔗糖液滴的表面粘性。

這類似于在顆粒表面做了尼龍涂層。尼龍?jiān)诨瘜W(xué)本質(zhì)上與蛋白質(zhì)有相似之處，都是通過酰胺鍵形成的高分子。

然而，在有低分子表面活性劑時(shí)，產(chǎn)品收率會(huì)大幅下降。這是因?yàn)榈头肿颖砻婊钚詣?huì)影響蛋白質(zhì)的表面遷移，阻礙蛋白質(zhì)在表面聚集形成不粘膜。

Kieviet 指出，物料顆粒對(duì)壁面和其它顆粒的粘附，以及物料顆粒從壁面和其它顆粒的滑落是兩個(gè)重要的因素。尤其重要的是顆粒從噴霧干燥機(jī)的錐形壁上滑落所用的時(shí)間。

例如，乳糖和蛋白質(zhì)在顆粒表面的存在一方面可能使顆粒表面由于玻璃化轉(zhuǎn)變點(diǎn)較高而變得更硬剛性更強(qiáng)；另一方面，乳糖和蛋白質(zhì)的存在也可能使顆粒表面更具親水性，因而更易與器壁或其它顆粒產(chǎn)生吸附。

然而，Keshani 等人的研究報(bào)告稱，表面上存在高比例的蛋白質(zhì)會(huì)導(dǎo)致噴霧干燥器錐體處的粘附率顯著降低。這表明，顆粒的剛性，也就是較高的 Tg 意味著顆粒將從錐體處更快地滑落。

盡管乳清蛋白表面可能含有更高比例的脂肪，但蛋白質(zhì)在增加顆粒表面的疏水性方面表現(xiàn)更突出。全脂牛奶顆粒觀察到的類似趨勢(shì)比乳清蛋白顆粒更明顯。

另外，濕潤(rùn)顆粒對(duì)器壁的粘附與顆粒對(duì)顆粒的吸附有所不同。濕潤(rùn)顆粒在器壁上的粘附更多地取決于干燥器壁的特性。而顆粒對(duì)顆粒的粘附與顆粒之間的凝聚力有關(guān)。這意味在發(fā)生壁沉積時(shí)，各層的粘附率可能會(huì)有差異。