Almost without exception literature data and modeling effort are understandably devoted to water as the sprayed liquid since it constitutes the most comon liquid used in spray drying applications. In selected applications, however, the liquid making up the solution or suspension may not be water. The objective of this work is to examine the differences in flow patterns, thermal behavior and drying rates caused by different liquids having different the rmo-physlcal properties spray into a spray dryer using a computational fluid dynamic model.Numerical experiments were carried out for water (base case), ethyl alcohol and isopropyl alcohol--the latter two as model non-aqueous liquids. The chamber geometry was cylinder type with a co-current axial pressure nozzle and also an axial central exit so that the configuration is two dimensional and axi-symmetric. It is shown that the liquid properties can havemajor influence on the thermal field, droplet trajectories, residence times and overall evaporation capacity when all parameters of the problem are held fixed. Deviations from the single phase turbulent airflow in the same chamber without snrav are different for the three liauids examined.

Spray drying is an important continuous industrial process for drying pumpable liquid formulations irrespective of their heat sensitivity, rheology, solids content and processing rate. Furthermore spray drying has the capability through drying chamber design, plant layout and mode of operation to produce dried products of specific particulate size and morphology. These are important aspects when spray drying technology is applied to the needs of customized powder manufacture. There are many examples in industry where spray dried powders have to meet stringent specifications set by such factors as end-product powder quality standards dictated by global competition,dry raw material characteristics required for optimum downstream processing, and dry materials handling to comply with environmental, health and safety issues. Spray drying is no longer regarded just as a convective industrial drying concept, but also as an integral part of modern manufacturing practices applying powder technology. This paper reviews the aspects of spray dryer design and operation for consideration when customized powder manufacture is involved.

Water-droplet size and velocity measurements were taken throughout two different sprays produced by a single nozzle and two nozzles pointed towards each other. The aim of this investigation was to understand the manner in which the motion of the droplets in a spray leads to agglomeration of these droplets. It appears that the inertia of the droplets plays an important role in the redistribution of droplets throughout a spray. Larger droplets tend to concentrate at the outer portions of the spray, because they are able to maintain their radial momentum farther downstream of a nozzle, while the smaller droplets follow the airflow more closely and thus collect in the core of the spray. Agglomeration can result from both turbulent collisions and collisions due to the relative velocities of the droplets. The difference between the agglomeration rates in the sprays from a single nozzle and two-nozzles pointed towards each other was difficult to resolve in these experiments, although the results suggest that the outer portions of both sprays should be investigated more closely for evidence of agglomeration.

The paper is focused on identifying error sources in computational fluid dynamics(CFD) predictions of a spray drying process. Seven groups of drying and atomisation parameters were selected for analysis and 13 simulation trials were performed. The theoretical results were compared with experimental data and sensitivity of the simulation results to the analysed factors was determined. The following parameters affecting the accuracy of CFD spray modelling were found: gas turbulence model, particle dispersion, atomising air, initial parameters of atomisation and heat losses to the environment. A major difference in the errors committed during modelling of spray drying process for fine and coarse sprays was observed.

Emission of volatile organic compounds (VOCs) during drying of wood particles for particleboard manufacture, or for production of refined biofuels, is apotential environmental problem. The aim of this work is to study the emissions of VOCs during drying, and the influence on the emissions by different drying parameters.The experiments have mainly been done in a batch fluidized bed dryer, but measurements have also been done in a, pilot scale, continuous fluidized bed dryer. The parameters studied are air flow rate through the bed, air temperature, air dewpoint, and bed height. Since the present trendin biofuels and particle drying is towards very high dewpoints during drying, some measurements have been maxte at dewpoints up to 95~C, corresponding to a water content of 3.2kg water per kilogram dry air. The emissions have been measured in two different ways,online during drying with a flame ionization detector and through wood analyses of the terpene content in the wood particles before and after drying. Substantial work has been maxte in developing the latter method as well as developing the drying equipment to be able to produce a wide range of conditions of the drying medium. It was shown that the VOCs emitted, during wood particle drying, mainly consist of terpenes. The behavior of the emissions was typical, at first contact with the drying gas a sharp peak in the release rate was detected. After that,the release rate stabilizes and declines slowly to a point where the material temperature increases and results in a second small peak in the release rate. Typically 80%--90% of the initial terpene content in the material was emitted during drying to low moisture content and it is not possible to significantly influence this release by changing the drying conditions. Up to 50% of the emittedterpenes are released during a very short period after contact with the drying medium. This fact could be utilized by employing a 2-step drying process. The fact that the VOC concentration in the inert gas gets much higher when drying at higher dewpoints could be taken into consideration when dealing with closed loop applications where the inert gas after the dryer is burnt.

An experimental device able to determine the moisture content of wood using X-ray attenuation is used to study the imbibition of beech samples (Fagus silvatica). The apparatus includes an X-ray generator, a protective tube, coUimating plates and a 50 mm detector. Detected particles can be categorised by energy (accuracy of the order of 20%) or by position (accuracy 100μm). The independent choice of both the energy spectrum (through the voltage) and the counting rate (through the current intensity) makes the installation very flexible. However,a rigorous treatment is necessary to deal with the attenuation of a polychromatic spectrum. The appropriate calculations are presented and validated with homogeneous samples made of wood and water. In addition, some results are presented with samples heterogeneous in density and moisture content. Finally, the experimental device is used to study the evolution of moisture content during saturation experiments, for which the moisture migration is mainly due to capillary forces. The geometrical configuration was so arranged that the transfer can be studied in two directions simultaneously.

The second part of this paper is devoted to the computational modelling of transient water migration in hardwood. During re-saturation, the moisture content, measured during the process by using X-ray attenuation (see part 1 of this paper), increases quickly very close to the cavity, but requires a very long time for the remaining part of the sample to absorb the moisture in wetting. For this configuration and this material, the macroscopic approach fails. Consequently, a dual-porosity approach is proposed. The computational domain uses a 2-D axisymmetric configuration for which the axial coordinate represents the macroscopic longitudinal direction of the sample whereas the radial coordinate allows the slow migration from each active vessel towards the fibre zone to be considered. The latter is a microscopic space variable. The moisture content field evolution depicts clearly the dual scale mechanisms:a very fast longitudinal migration in the vessel followed by a slow migration from the vessel towards the fibre zone.The macroscopic moisture contentfield resulting from this dual scale mechanism is in quite good agreement with the experimental data.

Determination of the wet-bulb temperature at the surface of a material is the basis of one class of humidity measuring instruments, and is important in industrial applications such as dryer modelling and simulation. The psychrometer equation is a frequently used method of estimating wet-bulb temperature, and contains a psychrometer “constant”. Analysis shows that this is in fact a variable coefficient affected by temperature, pressure,radiation and conduction effects, and the identity of the gas and vapour. Radiation and conduction affect the difference between adiabatic saturation temperature and indicated wet-bulb temperature. Inconsistencies in currently recommended values for the psychrometer coefficient, including published international standards, are identified and explained. Particular problems arise when the enhancement factor is applied to vapour pressure to account for non-ideality of gases. Special considerations are also needed for wet-bulb temperatures approaching the boiling point, where the psychrometer coefficient tends to zero. Self-consistent recommendations recently published in the new British Standard BS1339 are given, which cover both the air-water system and a general vapour-gas system.

The effect of vertical internal baffles on the particle mixing and grain drying characteristics in a batch fluidized bed column is investigated. Experimental work was carried out in a 3 m high rectangular fluidized bed dryer of cross sectional area of 0.15 mx0.61 m at different operating conditions using paddy, a group D particle, as the fluidizing material. The results of the study showed that the fluidized bed dryer system with vertical internal baffles gave better particle mixing effect in the bed of particles than that without vertical internal baffles. This is due to the fact that the vertical internal baffle act as gas bubble breakers by breaking up the large gas bubbles into smaller ones. The smaller bubbles cause a more vigorous mixing in the bed of particles before finally erupting at the bed surface. This improves the contacting efficiency and enhanced the heat and mass transfer of the fluidized bed system. Thus a higher drying rate was obtained in the falling rate period because the higher contactin efficiency increases the evaporation rate at the particle surface. However, the drying rate in the diffusion regiol  shows little improvement because the moisture diffusivity does not depend on the contacting efficiency. The fluidized bed dryer with vertical internal baffles could therefore be used in the initial rapid drying stage in a two stage drying strategy for paddy. The insertion of vertical internal baffles into a fluidized bed system improves the processing of Group D particles ina fluidized bed system especially if the system is large in scale.

The general objective of this work is to analyze energy input in a vacuum process with the incorporation of microwave heating. Thus, necessary criteria for designing an efficient freeze-drying operation are considered through the analysis of strategies based on the combination of different intensities of raxiiant and microwave heating.The other aim of this research topic is to study the kinetics of drying in relation to mass transfer parameters.Five freeze-drying strategies using both heating systems were used. Consequently, energy input could be related to diffusivity coefficients, temperature and pressure profiles during dehydration of the product and analyzed in comparison to a conventional freeze-drying process.

Drying is an important unit operation in processing of biological resources. The drying process may influence the product properties and quality, which may shrink, break or undergo rheological, physical and biochemical changes. The important parameters responsible for such changes are drying conditions, type of drying technology and residence drying time. Thermal conductivity, thermal-mass diffusivity, enthalpy, porosity and density are the main material property and heat-mass transfer parameters, which are essential for understanding the changes in product quality and for designing and dimensioning the drying processes. In this paper physical properties of food products undergoing a combined sublimation and evaporation were studied. Pieces of vegetables and potatoes were dried in a heat pump fluidized bed dryer at combined modes with temperatures below the freezing point in the beginning and a final drying step at temperatures above the freezing point. Samples of products were tested at different moisture contents with respect to physical properties. Physical properties of leek and potato samples were measured and mass diffusivities were determined from drying kinetic data. Based on bulk density and rehydration measurements it was clearly observed that drying temperature and modes influenced the final product physical properties. The potato cuberun dried with initial atmospheric freeze-drying step had rehydration ability 430% above a run dried only above the freezing point. The average effective mass diffusivity for 5 mm slabs of leek was 0.5×10^-11m^2·s^-1 for the sublimation stage and 2.2×10^-11m^2·s^-1 for the evaooration stage.

Thin potato crisps (2mm) were fried at 170℃, 180℃ and 190℃ for various times from 10s to 180s inclusive. It was found that definite oil uptake, moisture loss trends exist during the frying process. No significant difference in the oil uptake or moisture loss rates between flat-cut and ridge-cut crisps exists. Also found in this study was that an increased oil temperature promoted higher moisture loss rates. In turn, the higher moisture loss rates contributed to a higher oil uptake rate. It was found, based on the volumetric plots of oil content vs. water content, that the oil uptake rate was proportional to the moisture loss rate. As a result, it has been shown that there is a possibility of having a characteristic curve of oil uptake against moisture content.

Curative compositions such as catolpol in Rehmannia Glutinosa, flavone in Ophiopogon Japonicus and ginsenoside Re in Panax Ginseng in Chinese herbs were measured as the experimental indices by the method of high performance liquid chromatography under different drying conditions. The reaction order and parameters of the degradation kinetics model were determined and the model was verified by experiments. It was indicated that by comparing with the thindrying method, the prospective model could predict the degradation of curative compositions with drying time, temperature and moisture content of herbal materials with enough precision and could be used to simulate the degradation in the drying process of Chinese herb.

Drying of sugar cane bagasse was theoretically and experimentally studied in a cyclone. The experiments were carried out using hot air as drying agent. The influence of the cyclone conical part was studied. It was shown that the conical part has a great influence on the particle residence time and, consequently, on moisture reduction.Experimental results were alike industrial ones. CFX 4.4 from AEA Technology was used to simulate some experiments. Simulated and experimental results were close and showed that the presented model leads to a good prediction.

Freeze drying of an aqueous solution would result in the non-uniform distribution of solute concentration.Because ice is almost transparent to microwave, therefore such a non-uniform distribution may affect the microwave assisted freeze drying. The direct observation of the ice crystals formed under microscope reveals that the ice crystal sizes formed from de-ionized water depend on the cooling rate with fast cooling rate giving smaller ice crystals as expected. Once there is a sufficient amount of solute mixed with the de-ionized water, for example the reactive red,the size and its distribution are not very much dependent on either cooling rate or the final temperature provided there is sufficient time of cooling and the final temperature is not too
low. The size of ice crystals formed within the solution of reactive red is usually below 100μm with a freezing rate of 1℃·min^-1 for a droplet of the size of less than 1 mm. A simplified simulation indicates that such a small ice crystal would not cause a significant non-uniform distribution of temperature for microwave assisted freeze drying. When the ice crystal size is larger than 5 mm, heat conduction from the solute concentrated region to the ice region mav need to be considered.

This article presents a mathematical model of heat and mass transfer for the process of fluidized-bed spray granulation, which can be applied in the analysis of bed temperature profile, temperature and humidity of outlet gas and moisture content of particles. Effects of operation parameters on the batchgranulation are investigated. The theoretical calculation agrees reasonably well with the experimental data.

Drying is the last operation for processing most biomaterials. Due to the heat and moisture sensitivity of biomaterials, selections of drying methods and operating parameters are very important to keep the viability of these materials. In the present study, experiments were carried out in fluidized bed drying of photosynthetic microorganism liquid and mixed culture animal food. Results show that most activities can be kept in dried products. Appropriate operation parameters were determined.

In this paper, particle image velocimetry (PIV) was used to measure the mean and root mean square(RMS) velocity in the stirred tank with six-flat blade Rushton turbine and with no baffles. Two types of motion patterns were studied. One was that the impeller runs at constant speed, the other was that the impeller runs at time-dependent speed and in a periodic way. The emphasis of the paper was on the comparison of mean and RMS velocity vector maps and profiles between these two types of motion patterns, and especial attention was paid to the comparison of the mean velocity, time-averaged RMS velocity, phase averaged RMS velocity between the constant 3 RPS (revolution per second) and time-dependent operation. The Reynolds number was between 763 and i527. The study explained the mechanism that time-dependent RPS is more efficient for mixing than that of constant RPS.

Fluidization characteristics of silicon particle system are studied by the pressure fluctuation method.The existence of fine particles in the system canimprove fluidization. Silicon particles with a wide size distribution,preferably with some fines, behave as Group A particles according to Geldart clasification, although the system belongs to Group B actually. The system is also approved to be suitable for organochlorosilane monomer production using a fluidized bed reactor. Experimental data obtained in this work are important for the design and operation of commercial fluidized bed reactors for the production of organochlorosilane monomers.

A new configuration of coalescence-dispersed pulsed-sieve-plate extraction column (CDPSEC) was developed, and the mass transfer and axial mixing characteristics were evaluated with the two-point dynamic method.The influence of operation conditions was discussed with experimental results, showing that the mass transfer performance of CDPSEC mainly depends on the energy input and the holdup of dispersed phase. Higher energy input results in higher holdhp of the dispersed phase, the axial mixing of the continuous phase is suppressed, and the true height of mass transfer unit decreases markedly. On the other hand, higher energy input leads to more serious forward mixing of the dispersed phase, so the energy input should be limited. Accordingly the operation conditions were divided into two regions, and empirical correlations for predicting the mass transfer and axial mixing characteristics in different regions with a satisfactory accuracy were suggested.

A method to select solvent for extractive distillation is proposed by UNIFAC group contribution. Solvent selectivity can be divided into two parts: the partial combinatorial solvent selectivity and the partial residual solvent selectivity. The properties of partial combinatorial and residual solvent selectivity are demonstrated. In most cases,the partial residual solvent selectivity is predominant. The candidate groups of solvent can be selected by group interaction parameter using UNIFAC group interaction parameter table as a guide.

An oil-in-water (O/W) solvent evaporation method was used to prepare biodegradable microspheres based on poly(D,L-lactic acid) (PLA). Nifedipine, a hydrophobic drug, was chosen as a model molecule in the study of drug entrapment and release. Effect of preparation conditions on the size, morphology, drugloading, and release profiles of micropheres was investigated. Based on in vitro release experimental findings, a diffusion/dissolution model was presented for quantitative description of the resulting release behaviors and drug release kinetics from PLA microspheres analyzed. The mathematical models were used to predict the effect of microstructure on the resulting drug release. It provided an approach to determine the suitable structure parameters for microspheres to achieve desired drug release behaviors.

Removal of denitrifying phosphorus was verified in a laboratory anaerobic/anoxic sequencing batch reactor (A/A SBR). The results obtained demonstrated that the anaerobic/anoxic strategy can enrich the growth of denitrifying phosphorus removing bacteria (DPB) and take up phosphate under anoxic condition by using nitrate as the electron acceptor. The phosphorus removal efficiency was higher than 90% and the effluent phosphate concentration was lower than 1mg·L^-1 after the A/A SBR was operated in a steady-state. When the chemical oxygen demand(COD) of influent was lower than 180mg·L^-1, the more COD in the influent was, the higher efficiency of phosphorus removal could be attained under anoxic condition. However, simultaneous presence of carbon and nitrate would be detrimental to denitrifying phosphorus removal. Result of influence of sludge retention time (SRT) on denitrifying phosphorus removal suggested that the decrease of SRT caused a washout of DPB and consequently the enhanced biological phosphorus removal decreased with 8 days SRT. When the SRT was restored to 16 days, however, the efficiency of phosphorus removal was higher than 90%.