前言
滚筒烘干机是一种内加热传导型转动连续干燥设备。其基本操作原理是将料浆均匀地分布于以蒸汽加热的滚筒表面，形成一层薄膜，水分随即迅速被蒸发掉。然后利用刮刀将薄膜刮下，产品为片状，再进行破碎，以取得颗粒状的干燥产品。滚筒干燥烘干机适用于化工、染料、制药、食品、冶金等行业液体物料或粘稠物料的干燥。由于其具有快速干燥液状、胶状或膏糊状原料的特性，因此正越来越多的用于变性淀粉的生产。
1、滚筒干燥烘干机的分类
滚筒干燥烘干机通常可分为两大类：单滚筒干燥烘干机和双滚筒干燥烘干机。单、双滚筒干燥烘干机又可分为六种类型：带多个小滚筒的单滚筒干燥烘干机、浸没式下浆的单滚筒干燥烘干机、带喷嘴下浆的单滚筒干燥烘干机、啮合型双滚筒干燥烘干机、带多个小滚筒的双滚筒干燥烘干机、非啮合型双滚筒干燥烘干机。
2、滚筒干燥的理论
滚筒干燥的传质过程是水分在热表面蒸发，穿过物料使物料内部形成一定水分浓度梯度，促使液态水分向热表面扩散。物料内温度是随着远离热表面而逐渐降低，水蒸汽向温度低的方向扩散，使热量穿过物料的速度加快，物料开放表面的温度也迅速高于周围温度，这时开放表面也开始蒸发，同时促使物料内形成一定的水分浓度梯度，液态水分向开放表面扩散。于是形成物料内水分在热表面和开放表面同时蒸发、同时扩散，而气化的水蒸汽向开放表面扩散随之散发。
滚筒干燥过程中，筒表温度，物料在滚筒表面停留时间，料膜厚度及物料物理特性（水分含量、粘度、热容量、热传导性和热扩散性等）等都影响产品的质量。一般用控制通入蒸汽的压力调节筒表温度．通过调整滚筒转速控制物料停留时间，用机械方法，如两滚筒之间的间隙控制料膜厚度，物料物理特性一般通过试验确定其影响规律。E．P．Kalogiannj等人研究了浓度对双滚筒干燥烘干机生产预糊化淀粉的影响，其研究重点为以下几方面。
2.1滚筒表面的温度变化情况。在这一转速下，从刮刀处开始计时(t=0)滚筒转动一周需20s。第一阶段(Os-5s)为从刮刀到淀粉浆流人处的光滑滚筒表面的温度，此时滚筒外部温度达到最高值。第二阶段(5s-8s)，滚筒浸入料池，表面温度迅速下降，这是由于淀粉糊化滚筒向料池传热而使表面温度降低。第二阶段末（第8秒），在间隙处温度有稍许回升。Gavrielidou等人研究指出，在靠近间隙处物料沸腾停止，此时滚筒上的物料已经干燥。第三阶段（8s-20s）滚筒转出料池，其外表面温度稍有下降说明热量传递上升。这一转动过程中温度维持几秒不变，说明热量传递达到恒定。Arm-strongc4]和Vasseurc5!等人报道，他们所使用的单滚筒干燥烘干机的温度也出现一个水平区。第12秒温度突然降低，可能是由于热量蓄积在滚筒的内部，从而减少了热对流(Abchir等)[6]。第12秒以后随着物料的进一步干燥，滚筒表面温度逐渐上升。
2.2蒸汽压力与物料浓度的影响
蒸汽压力对滚筒温度有直接影响，蒸汽压力上升滚筒表面温度也上升。从图2a可看出，淀粉浆浓度越高滚筒表面温度越高。图2b、c和d显示了水分含量、干燥速度及单位面积质量与蒸汽压力的关系，增大蒸汽压力总体使上述三个指标的值降低，7g/100g除外，其中干燥速度为每h物料单位面积质量与转速之积。
图2b-d中随着蒸汽压力上升，水分含量、干燥速度及单位面积质量下降趋势减少。可见，干燥过程在较高的蒸汽压力下受浓度变化的影响不如低蒸汽压下敏感。这是因为水分含量越高，凝胶的导热系数与水分散失也就越大( Sar-avacos等)。反之物料浓度越高，在较高的蒸汽压力下外部流动越差，对热传递的阻碍就越大。因而当干燥浓度较大的物料时，滚筒内部的热一部分被外部物料吸收，另一部分则被用于升高滚筒的温度。因此虽然干燥浓度较大的物料，滚筒表面温度很高，但由刮刀刮下的产品水分含量却高于低浓度的物料。
2.3滚筒转速与物料浓度的影响
如图3a所示，滚筒转速上升滚筒表面温度下降。Vasseur等人认为这是由于缩短干燥时间（增加转速）．滚筒的热量在短时间内来不及补充，从而使得滚筒表面温度降低。图3b为滚筒转速对产品水分含量的影响，随着转速提高水分含量增加。图3c和d为干燥速度和单位面积质量与滚筒转速的关系，在低浓度时其值受转速的影响不明显。但浓度越高的物料(l0g和13g/l00g)，其干燥速度随着转速的增加而上升越快。这与VaUous等人认为提高转速可以提高产量，减小薄膜厚度并且缩短干燥时间的观点相符合。即随着产量增加滚筒带走的热量也增加，而且薄膜越薄热量传递也越快。但需要补充的是物料浓度越低对水分含量的影响越小，如7g/100g浓度几乎没有影响，因为在4r/min时物料已几乎完全干燥。
3、滚筒干燥烘干机
在变性淀粉生产中的应用
淀粉在我国的产量丰富，淀粉原料价格低廉。早期只是作食用，以后逐渐应用于各个工业领域。由于不同应用领域对淀粉性质的要求不同，有必要对淀粉进行改性处理。一般进行变性淀粉的生产设备投资大，占用空间乡、能源及水消耗量大。而以滚筒干燥烘干机用于变性淀粉的生产，具有耗能低，节约用水及占地面积少的优点。
3.1 预糊化淀粉
预糊化淀粉（又称a淀粉），是将B淀粉（原淀粉）在一定量的水或亲水溶剂存在下加热．利用水或亲水溶剂使其分子间氢键断裂，破坏其规律排列的胶束结构。完全糊化后，在高温下迅速干燥，而得到的氢键断开的、多孔状的、无明显结晶的淀粉颗粒。预糊化淀粉与B淀粉相比，具有高分散性、高吸油性、高水合速度、高粘度和高膨胀性等特点。可广泛应用于食品（特别是快餐食品）、医药、化工、纺织、饲料等工业，作为粘结剂、胶凝剂、增稠剂、施胶剂等。
3.2接枝淀粉
美国的Mooth，Robert.A最早用滚筒法直接制备变性淀粉高吸水性树脂。具体生产工艺为：丙烯酸150g，水301g混合后，用33%KOH中和至pH7，保持温度50℃，再加入淀粉118g，使其成淀粉浆，再加过硫酸铵（过硫酸铵做成20%水溶液）混合后送入双滚筒干燥烘干机，在132—138℃下干燥，该产品的吸水能力450g/g，由于未洗涤，产物含单体量为0.4%。
国内吴玉凯研究用滚筒法制备接枝淀粉超强吸水剂。以滚筒干燥烘干机为反应器连续进行接枝共聚反应及干燥制备淀粉接枝丙烯酸（盐）超强吸水剂。滚筒干燥连续聚合工艺为氢氧化钾溶于水配成33%溶液。150份丙烯酸加入水，在冷却下，慢慢加入33%氢氧化钾溶液中和，中和过程中料液温度必须低于50℃，加淀粉配成料液，再加入引发剂过硫酸铵，搅拌均匀后喂人滚筒干燥烘干机，干燥后得到片状产品。中试产品纯水的吸收率可达到600倍：生理盐水的吸收率可达到65倍；1min纯水的吸收率和生理盐水的吸收率分别为410倍和50倍，且遇水不结团、易分散。产品可以应用于卫生材料、农林、园艺、建材、化工及防结露材料等领域。
3.3羧甲基淀粉
用滚筒法制备羧甲基淀粉。目前正在试制用滚筒法直接生产羧甲基淀粉。滚筒有反应与干燥的双重作用。以往生产取代度高的羧甲基淀粉需在有机溶剂中进行。但用滚筒法生产可以直接用水作溶剂，在滚筒上高温瞬时反应，对于淀粉的分子结构不会造成破坏。用此法生产羧甲基淀粉不仅生产时间短，且不使用有机溶剂，使产品更为经济。反应的同时淀粉又发生了a化，便于产品的复水性，所制得的产品可迅速吸水形成凝胶。
3.4交联淀粉
有报道用滚筒法干燥的交联淀粉，可增加糕点体积，使糕点酥脆、柔软和耐贮藏。
4、结论与展望
滚筒干燥烘干机由于工艺简单、工艺条件较易控制、产品的生产成本较低的特点而受到重视。但由于变性淀粉的生产在我国起步较晚，滚筒干燥烘干机除用于a淀粉外，其它淀粉用滚筒法制备还处于试验和小规模生产阶段。还需要我们不断努力去研究与开发，使变性淀粉的生产更经济并为更多种类的产品所应用。
滚筒烘干机是一种内加热传导型转动连续干燥设备。其基本操作原理是将料浆均匀地分布于以蒸汽加热的滚筒表面，形成一层薄膜，水分随即迅速被蒸发掉。然后利用刮刀将薄膜刮下，产品为片状，再进行破碎，以取得颗粒状的干燥产品。滚筒干燥烘干机适用于化工、染料、制药、食品、冶金等行业液体物料或粘稠物料的干燥。由于其具有快速干燥液状、胶状或膏糊状原料的特性，因此正越来越多的用于变性淀粉的生产。
1、滚筒干燥烘干机的分类
滚筒干燥烘干机通常可分为两大类：单滚筒干燥烘干机和双滚筒干燥烘干机。单、双滚筒干燥烘干机又可分为六种类型：带多个小滚筒的单滚筒干燥烘干机、浸没式下浆的单滚筒干燥烘干机、带喷嘴下浆的单滚筒干燥烘干机、啮合型双滚筒干燥烘干机、带多个小滚筒的双滚筒干燥烘干机、非啮合型双滚筒干燥烘干机。
2、滚筒干燥的理论
滚筒干燥的传质过程是水分在热表面蒸发，穿过物料使物料内部形成一定水分浓度梯度，促使液态水分向热表面扩散。物料内温度是随着远离热表面而逐渐降低，水蒸汽向温度低的方向扩散，使热量穿过物料的速度加快，物料开放表面的温度也迅速高于周围温度，这时开放表面也开始蒸发，同时促使物料内形成一定的水分浓度梯度，液态水分向开放表面扩散。于是形成物料内水分在热表面和开放表面同时蒸发、同时扩散，而气化的水蒸汽向开放表面扩散随之散发。
滚筒干燥过程中，筒表温度，物料在滚筒表面停留时间，料膜厚度及物料物理特性（水分含量、粘度、热容量、热传导性和热扩散性等）等都影响产品的质量。一般用控制通入蒸汽的压力调节筒表温度．通过调整滚筒转速控制物料停留时间，用机械方法，如两滚筒之间的间隙控制料膜厚度，物料物理特性一般通过试验确定其影响规律。E．P．Kalogiannj等人研究了浓度对双滚筒干燥烘干机生产预糊化淀粉的影响，其研究重点为以下几方面。
2.1滚筒表面的温度变化情况。在这一转速下，从刮刀处开始计时(t=0)滚筒转动一周需20s。第一阶段(Os-5s)为从刮刀到淀粉浆流人处的光滑滚筒表面的温度，此时滚筒外部温度达到最高值。第二阶段(5s-8s)，滚筒浸入料池，表面温度迅速下降，这是由于淀粉糊化滚筒向料池传热而使表面温度降低。第二阶段末（第8秒），在间隙处温度有稍许回升。Gavrielidou等人研究指出，在靠近间隙处物料沸腾停止，此时滚筒上的物料已经干燥。第三阶段（8s-20s）滚筒转出料池，其外表面温度稍有下降说明热量传递上升。这一转动过程中温度维持几秒不变，说明热量传递达到恒定。Arm-strongc4]和Vasseurc5!等人报道，他们所使用的单滚筒干燥烘干机的温度也出现一个水平区。第12秒温度突然降低，可能是由于热量蓄积在滚筒的内部，从而减少了热对流(Abchir等)[6]。第12秒以后随着物料的进一步干燥，滚筒表面温度逐渐上升。
2.2蒸汽压力与物料浓度的影响
蒸汽压力对滚筒温度有直接影响，蒸汽压力上升滚筒表面温度也上升。从图2a可看出，淀粉浆浓度越高滚筒表面温度越高。图2b、c和d显示了水分含量、干燥速度及单位面积质量与蒸汽压力的关系，增大蒸汽压力总体使上述三个指标的值降低，7g/100g除外，其中干燥速度为每h物料单位面积质量与转速之积。
图2b-d中随着蒸汽压力上升，水分含量、干燥速度及单位面积质量下降趋势减少。可见，干燥过程在较高的蒸汽压力下受浓度变化的影响不如低蒸汽压下敏感。这是因为水分含量越高，凝胶的导热系数与水分散失也就越大( Sar-avacos等)。反之物料浓度越高，在较高的蒸汽压力下外部流动越差，对热传递的阻碍就越大。因而当干燥浓度较大的物料时，滚筒内部的热一部分被外部物料吸收，另一部分则被用于升高滚筒的温度。因此虽然干燥浓度较大的物料，滚筒表面温度很高，但由刮刀刮下的产品水分含量却高于低浓度的物料。
2.3滚筒转速与物料浓度的影响
如图3a所示，滚筒转速上升滚筒表面温度下降。Vasseur等人认为这是由于缩短干燥时间（增加转速）．滚筒的热量在短时间内来不及补充，从而使得滚筒表面温度降低。图3b为滚筒转速对产品水分含量的影响，随着转速提高水分含量增加。图3c和d为干燥速度和单位面积质量与滚筒转速的关系，在低浓度时其值受转速的影响不明显。但浓度越高的物料(l0g和13g/l00g)，其干燥速度随着转速的增加而上升越快。这与VaUous等人认为提高转速可以提高产量，减小薄膜厚度并且缩短干燥时间的观点相符合。即随着产量增加滚筒带走的热量也增加，而且薄膜越薄热量传递也越快。但需要补充的是物料浓度越低对水分含量的影响越小，如7g/100g浓度几乎没有影响，因为在4r/min时物料已几乎完全干燥。
3、滚筒干燥烘干机
在变性淀粉生产中的应用
淀粉在我国的产量丰富，淀粉原料价格低廉。早期只是作食用，以后逐渐应用于各个工业领域。由于不同应用领域对淀粉性质的要求不同，有必要对淀粉进行改性处理。一般进行变性淀粉的生产设备投资大，占用空间乡、能源及水消耗量大。而以滚筒干燥烘干机用于变性淀粉的生产，具有耗能低，节约用水及占地面积少的优点。
3.1 预糊化淀粉
预糊化淀粉（又称a淀粉），是将B淀粉（原淀粉）在一定量的水或亲水溶剂存在下加热．利用水或亲水溶剂使其分子间氢键断裂，破坏其规律排列的胶束结构。完全糊化后，在高温下迅速干燥，而得到的氢键断开的、多孔状的、无明显结晶的淀粉颗粒。预糊化淀粉与B淀粉相比，具有高分散性、高吸油性、高水合速度、高粘度和高膨胀性等特点。可广泛应用于食品（特别是快餐食品）、医药、化工、纺织、饲料等工业，作为粘结剂、胶凝剂、增稠剂、施胶剂等。
3.2接枝淀粉
美国的Mooth，Robert.A最早用滚筒法直接制备变性淀粉高吸水性树脂。具体生产工艺为：丙烯酸150g，水301g混合后，用33%KOH中和至pH7，保持温度50℃，再加入淀粉118g，使其成淀粉浆，再加过硫酸铵（过硫酸铵做成20%水溶液）混合后送入双滚筒干燥烘干机，在132—138℃下干燥，该产品的吸水能力450g/g，由于未洗涤，产物含单体量为0.4%。
国内吴玉凯研究用滚筒法制备接枝淀粉超强吸水剂。以滚筒干燥烘干机为反应器连续进行接枝共聚反应及干燥制备淀粉接枝丙烯酸（盐）超强吸水剂。滚筒干燥连续聚合工艺为氢氧化钾溶于水配成33%溶液。150份丙烯酸加入水，在冷却下，慢慢加入33%氢氧化钾溶液中和，中和过程中料液温度必须低于50℃，加淀粉配成料液，再加入引发剂过硫酸铵，搅拌均匀后喂人滚筒干燥烘干机，干燥后得到片状产品。中试产品纯水的吸收率可达到600倍：生理盐水的吸收率可达到65倍；1min纯水的吸收率和生理盐水的吸收率分别为410倍和50倍，且遇水不结团、易分散。产品可以应用于卫生材料、农林、园艺、建材、化工及防结露材料等领域。
3.3羧甲基淀粉
用滚筒法制备羧甲基淀粉。目前正在试制用滚筒法直接生产羧甲基淀粉。滚筒有反应与干燥的双重作用。以往生产取代度高的羧甲基淀粉需在有机溶剂中进行。但用滚筒法生产可以直接用水作溶剂，在滚筒上高温瞬时反应，对于淀粉的分子结构不会造成破坏。用此法生产羧甲基淀粉不仅生产时间短，且不使用有机溶剂，使产品更为经济。反应的同时淀粉又发生了a化，便于产品的复水性，所制得的产品可迅速吸水形成凝胶。
3.4交联淀粉
有报道用滚筒法干燥的交联淀粉，可增加糕点体积，使糕点酥脆、柔软和耐贮藏。
4、结论与展望
滚筒干燥烘干机由于工艺简单、工艺条件较易控制、产品的生产成本较低的特点而受到重视。但由于变性淀粉的生产在我国起步较晚，滚筒干燥烘干机除用于a淀粉外，其它淀粉用滚筒法制备还处于试验和小规模生产阶段。还需要我们不断努力去研究与开发，使变性淀粉的生产更经济并为更多种类的产品所应用。
