噴霧幹燥設備在奶製品生產過程中（zhōng）的應用與發展 - 幹燥技術中心

噴（pēn）霧幹燥設備在奶製品生產過程中的應用與發展

信息來（lái）源： | 發布（bù）日期： 2011-10-18 | 瀏（liú）覽量：

關鍵（jiàn）詞：噴（pēn）霧（wù）幹燥設備在奶製品生產過程中的應用與發展

　　在我國的奶製品生產中, 奶粉的生產（chǎn）約占整個奶製品（pǐn）總產量的80 %左右, 原因是奶粉便（biàn）於貯存（cún）和運輸。在奶粉生產過程中（zhōng）, 幹燥工段是奶粉生產的^重要環節之一, 僅幹燥工序要（yào）蒸發掉的水分量（liàng）幾乎與所要生產出來的奶粉質量相當。一般來說, 產品的生產工藝決定產品的（de）生產設備及控製係統, 但先進設備和控製係統的應用也（yě）可以改變產品的生（shēng）產工（gōng）藝, 噴霧幹燥設備在奶粉生（shēng）產（chǎn）中的應用就是一
個典型的例（lì）子。
    噴霧幹燥過程是物料由泵送至噴霧幹燥器（qì）內, 由霧化器（qì）將（jiāng）其分散為（wéi）小霧（wù）滴; 空氣經加（jiā）熱後送入幹燥室內與料霧混和、接（jiē）觸; 完（wán）成（chéng）幹燥過程後,幹燥產品經分離後入庫貯藏或直接投入使用。經噴霧幹燥法生產的奶粉是均勻粉（fěn）狀產品, 不需再烘幹、涼粉、粉碎等工藝過程, 可直接進行包裝為成品, 使奶粉的生產過程（chéng）實現了機械化、連續（xù）化和大型化, 並因物料表麵溫度不會（huì）太高而（ér）提高（gāo）了奶粉產品的質量, 因此（cǐ）噴（pēn）霧幹燥設備在奶粉工（gōng）業生產中發揮了巨（jù）大的作用（yòng）, 並且有幹燥水分量越來越大的趨勢。但噴霧幹燥是一個高能耗過程（chéng）, 而且由於幹燥後產品質量要求較高, 濕含量不能波動很大, 就要（yào）求對幹燥溫度等（děng）操作參數進行嚴（yán）格控製, 因此噴霧幹燥設備的正確選型和操作及控製係統的合理設計對確保（bǎo）產品質量、節能降耗至關重要（yào）, 不僅為推動和促進我國乳（rǔ）品工業的科技進步和發展做（zuò）出應有的貢獻,而且能帶動和促進其他行業的科技進步與發（fā）展（zhǎn）, 為祖國的經濟騰飛做出更大的貢獻。
1、噴霧幹燥設備在乳品工業生產中的發展過（guò）程
　　噴霧幹燥設備在1901 年首次用於奶粉工業的生產, 在20 世紀20 年（nián）代才真正用於奶粉工業的（de）生產, 20世紀（jì）40 年代末才在我國開始使用。^早的結構是屬於壓力箱式(臥式) ,物料的（de）霧化為雙流體（tǐ）式, 動力（lì）消耗量大。到1958 年, 輕工部（bù）在黑龍江省推廣畜力（lì）小型壓力式噴霧幹燥法生產奶粉, 1955 年哈爾濱鬆花江牛奶廠首次用離心噴霧的（de）方法生產奶粉（fěn）。這（zhè）兩種形式的噴（pēn）霧幹燥設備當時都是平底結構, 出粉是間歇式的（de）, 每工作一個班次人工出粉一次。
    20 世紀60 年代中期, 箱式壓力幹燥設備出現了錐底帶螺旋出（chū）粉器(攪龍) 的結構形式。第一台立式多噴頭壓力噴霧幹燥設備誕生在20 世紀70 年代初, 它的出（chū）現（xiàn）使噴霧幹燥設備的有效容積縮小近一半, 而且不（bú）用攪龍, 連續出粉。20 世紀80 年代又生（shēng）產了單噴（pēn）頭（tóu）的立式（shì）壓力噴霧幹燥設備, 它在奶粉工業中的應用是（shì）推動我國（guó）乳（rǔ）粉工業技術進步的一個關鍵環節, 為促進我國奶粉工業的（de）迅速（sù）發展奠定（dìng）了基礎。
2、噴霧幹燥設備的特點
    噴霧幹燥設備一般有壓力式、離心式和氣流式3 種。壓力式噴（pēn）霧幹燥（zào）設備幹燥強（qiáng）度較高, 體積較小, 設備自身及（jí）土建投資都比（bǐ）較小（xiǎo）, 產品顆粒較小, 堆密（mì）度較大。對於奶（nǎi）粉堆密（mì）度為0165 左右,幹燥時間特別短, 僅用10～30s 即可完成, 適用於熱（rè）敏（mǐn）性（xìng）物料的生產, 所以在奶粉及其他行業, 有許多（duō）離心式噴霧幹燥設備改為壓力式（shì）噴霧設備。壓力噴霧幹燥設備的動（dòng）力（lì）消（xiāo）耗較小。離心式噴霧幹燥設備一般直徑較大, 高度較小, 幹燥強度較壓力式噴霧幹燥設備低。產品顆粒粒（lì）徑較大,物料適應性廣, 一般壓力（lì）式噴（pēn）霧幹燥設備適（shì）應的物料均適應於離心式噴霧幹燥設備。離心式噴霧（wù）幹燥設備適應（yīng）物料粘度較高。氣流（liú）式噴霧又稱二流體噴霧（wù）, 它是利用蒸汽或壓縮空氣的（de）高速運（yùn）動(一般為200～300m/ s) , 使氣液之間存在著相當高的相對速（sù）度（dù）, 液（yè）膜被拉成絲狀, 然後分裂成細小的霧滴液體（tǐ）, 表麵積突然增大與熱（rè）空氣迅速進行（háng）熱質交（jiāo）換（huàn）, 水分被汽化, 得到（dào）粉狀幹燥物料。適應的物料特別廣泛, 但動力消耗特別大, 一般（bān）隻要能采（cǎi）用其他方法噴霧霧化的就盡量不采用這種方法。用氣流式霧化應（yīng）將物料加熱至適當的溫度, 使其粘度盡可能降低,因此, 氣流式噴霧可適用於粘度較大的物料。
3、噴霧幹燥設備的發（fā）展方向
    從工業化大生（shēng）產、節能、降耗（hào）上來看, 噴霧幹燥設備應是立式、大型、連續、自動化的, 這種運行設（shè）備是比較合理的。連續是說噴霧是連續的, 即進料和出料均為連續的。從規模上講, 根據不同的生產型式采用（yòng）相應的設備, 一般（bān）在食品工業, 趨向於大型化、多噴嘴, 而在製藥行業一般規模都（dōu）比較小。噴霧幹（gàn）燥設備和其他（tā）設備一樣,設備選型和其（qí）內部部件的匹配必須與所處理的物料相適（shì）應, 應盡可能提高設備的幹燥強（qiáng）度, 即單位容積在單位時間（jiān）內的水分幹燥量, 從（cóng）而使噴霧幹燥設備的體積為^小, 設備（bèi）及（jí）土建（jiàn）投資為（wéi）^省。
311、熱風分配形式
    噴霧幹燥（zào）設備（bèi）的熱風分配是一個比較關（guān）鍵的環節, 熱風的導入方式對整個幹（gàn）燥設備的性能有（yǒu）著重要的影響, 合理的熱風導入（rù）方式不僅（jǐn）能使霧滴與（yǔ）熱風更充分有效的混合, 從而提高換熱效率, 而且還（hái）能有效解決（jué）某些特殊物料的幹燥, 有效防止物料的粘壁、粘頂現象。以往的壓力式噴霧幹燥設（shè）備多采用套筒式調風結構, 熱風（fēng）通過套筒調風（fēng）後, 然後進行分風進入噴霧幹燥設備（bèi）的內筒內。這種（zhǒng）設備（bèi）體積較（jiào）大, 現在多采（cǎi）用多層篩板分風, 因尺寸較小, 故應用較（jiào）為廣泛。壓力式噴霧幹燥設（shè）備在順流噴霧時, 熱風進入（rù）導管的風速約為9m/ s , 在逆（nì）流或上排風噴霧幹燥設備（bèi）中控（kòng）製（zhì）熱風進入導風管（guǎn）內的風速要適當大些。離心式噴霧幹燥設備一般采（cǎi）用（yòng）熱風分配器（qì）, 熱風由蝸殼（ké）布風器, 經導風板進入噴霧幹燥設備主體（tǐ）內, 熱風與（yǔ）離心式霧化器的旋向一致。離心式
噴霧幹（gàn）燥設備的熱風分（fèn）配器的主要功能有三: 將幹燥介質熱空氣引入幹燥塔內使其與（yǔ）被幹燥的物質接觸, 完成幹燥任務; 選擇理想的結構使其（qí）導入的熱介（jiè）質與被幹燥物料充分混合, 到較高的交換熱效率; 減少或避免某些（xiē）物料的（de）粘壁、粘頂現象的發生。隨著噴霧幹燥技術的發展, 熱（rè）風分配器正在不斷趨於（yú）完善。
312、塔體排（pái）風形（xíng）式
    在順流噴霧幹燥設備中, 一般采用下排風, 壓力（lì）噴（pēn）霧幹燥設備在塔體錐節（jiē）頂部將設備的直徑加大, 在環形帶均勻地（dì）設置4 個排風筒, 然後（hòu）匯集到（dào）撲粉器上, 或在環形區上部直接（jiē）設4 個布袋式過濾室, 然後將排風管路（lù）匯集（jí）到排風機的進（jìn）風口處。現（xiàn）在壓力噴霧幹燥設（shè）備普遍流行（háng）上排風, 熱風從塔體上部進入塔內, 物料（liào）也從上部噴入塔內, 排風在塔體圓環部分均（jun1）勻（yún）設（shè）置4 個排風（fēng）管路, 然（rán）後將廢（fèi）氣匯集到撲粉器上（shàng）排除。這種噴霧幹燥設備（bèi）的熱風加熱溫度比較高, 幹燥強度比較大, 塔的體積（jī）比較小, 設備及土建費用比較低。
    離心式（shì）噴霧幹燥設備的排風管一般都是（shì）從塔體（tǐ）錐節部分引出, 然後進入撲（pū）粉器, 這樣可（kě）以在不影響正常出粉（fěn）的（de）條件下盡可能地增大噴霧（wù）幹（gàn）燥塔的有效容積, 使體積為^小（xiǎo）。
313、設備的清掃
    引（yǐn）進國外的噴霧幹燥設備一般均不設這種裝置, 而采用清洗的辦法（fǎ）,國產噴霧幹（gàn）燥設備一般均考慮這個問（wèn）題。壓力噴霧幹（gàn）燥設備塔（tǎ）壁的清掃一般（bān）用吊盤式掃粉裝置, 安全可靠, 清掃得比較徹底, 但塔體錐節應設清（qīng）掃門（mén）在塔體外部進行清掃。離心式（shì）噴霧幹燥設備塔體的清掃一般采用推進式（shì）升降掃粉車, 清掃（sǎo）得也比較徹底, 當（dāng）掃粉（fěn）完畢後可將（jiāng）掃粉車沿（yán）著塔門移到塔體外（wài）麵。
    噴霧幹燥設備的塔體上一般都裝配有震塔裝置, 以盡可能（néng）阻止被幹燥物粘附在塔壁上, 一般采用若（ruò）幹個空氣（qì）振蕩錘或電錘, 編（biān）排一定（dìng）的振蕩程序。空氣振蕩錘比電錘要好, 但（dàn）必（bì）須配備壓縮空（kōng）氣。
314、設備的撲粉
    噴霧幹燥設備一般采用二級撲粉, 第（dì）一級采用旋風分離撲粉, 第二級采用布袋式過濾器撲粉。在奶粉（fěn）生產中, 布（bù）袋式過濾器的（de）濾布一般為130 目, 而在（zài）蛋白粉生（shēng）產（chǎn）中一般要求在200～240 目。在奶粉（fěn）生產中也有（yǒu）采用一級撲（pū）粉的。在大豆（dòu）蛋（dàn）白、分離蛋（dàn）白的噴霧（wù）幹燥生產（chǎn）中, 一般是將熱風從塔頂送入幹燥塔, 物料也從（cóng）上部噴（pēn）入, 而出粉和排風均從出粉口（kǒu）進入撲粉器———旋風分離器, 物料從旋風分離器卸料後由羅茨鼓風機輸送到粉倉, 廢氣（qì）進入布袋式過濾器進行撲粉後排放到大氣中, 細粉與旋風卸下的粉料一起送入粉倉（cāng）。用（yòng）於（yú）生產蛋白粉的噴霧幹燥設（shè）備的進、排風（fēng）機的風壓一般較生產奶（nǎi）粉的（de）噴霧幹燥（zào）設備的（de）進、排風機的風壓高, 風量（liàng）匹配與奶粉生產用噴霧幹燥設備相同, 排風機風量比進風機風量大30 % , 原因有三: 一是進風機鼓（gǔ）入的是室溫空氣,
而排風機（jī）排出的是熱空氣, 空（kōng）氣體積（jī）應變大, 二是噴霧（wù）幹燥時, 幹燥塔內應用01147kPa 的（de）真空度, 有利（lì）於物料的下行順暢, 減（jiǎn）輕飛濺, 三（sān）是在噴霧幹燥瞬間有水分汽化（huà）, 這也占有（yǒu）一定體積。
    從旋風分離（lí）器和布袋（dài）式濾室出來的細粉用羅茨鼓風機送入塔（tǎ）內, 進（jìn）行細粉回塔附聚, 增加顆粒度（dù）和溶解性能。
    布袋式過濾（lǜ）器的濾袋抖動一般采用脈衝反吹式, 價格較貴（guì）, 消耗壓（yā）縮空氣較多。現一般采用（yòng）氣缸（gāng）往複抖（dǒu）動, 並且將抖動與調風蝶閥關閉實現（xiàn）互鎖, 實現在不排風瞬間抖動布袋,價格便宜, 效果較好（hǎo）。
315、設備的出粉
    噴霧幹（gàn）燥設備（bèi）的出粉是連續的,並在幹燥塔的出粉口與振動流化床連接, 使粉狀物料實（shí）現二次幹燥, 噴塗卵磷脂或其他添加風味, 使噴霧幹燥設備的能力擴大, 產品（pǐn）的品質（zhì）提（tí）高（gāo）,並可實現二次幹燥後物料及時冷卻,使（shǐ）產品達到可以直接包裝的狀態, 從而（ér）極大地減輕產品包裝前受汙染的環節。
4、幹燥過程控製係統
    噴（pēn）霧幹燥過程的快速性對於（yú）實施有（yǒu）效控製顯得尤為重要。目前, 國內外對幹燥控製理論與實踐的研究（jiū）尚處於剛剛起步階段, 缺（quē）乏全麵、係統的研究。通過對生產工（gōng）藝分（fèn）析, 提（tí）出自動化控製技術在奶粉幹（gàn）燥過程中應用的目的在於:
(1) 避（bì）免人工間隙操作所帶來的設備（bèi）工（gōng）作（zuò）過程的不穩定性（xìng）, 從而實現連續化的生產, 使噴（pēn）霧幹燥過程這種多變量、高度非線性的（de）係統工作過程趨於（yú）穩定;
(2) 通過引入自動化控製係統,在保證產品（pǐn）質量（liàng）及產量的前提下, 使控製係統在線信號采集點盡量減少,減少各變量之間不必（bì）要的影響;
(3) 節省人力, 減少人為因素造成的誤工（gōng）, 縮短（duǎn）工作周（zhōu）期;
(4) 通過自動化（huà）控製係統中各變量參數的正確預設（shè）, 使整（zhěng）個係統在^佳狀態下工作, 發揮設（shè）備本身的^大效能, 達到節能降耗的目的;
(5) 提高產品質量, 並使操作管理成本^小（xiǎo）化。
    衡量幹燥（zào）設備應用在特定工藝條件下成功與否的主要指（zhǐ）標是幹燥產品的產量、質量, 還包括（kuò）產品（pǐn）的粒徑分布、外（wài）觀及產品^終含水量（liàng）等（děng）。產品的產量由生產負荷的經濟性能及熱空氣發生器所提供的熱量、幹燥器的幹燥強（qiáng）度、熱空氣流量、料（liào）漿中固形（xíng）物的含量等條件決定; 影響產品質量的因素很多: 產品的粒徑及（jí）外觀由幹燥設備的工藝性能及料漿配製工（gōng）藝參數決定, 而產品的^終含水（shuǐ）量與幹燥塔熱風進口溫度、尾氣出口溫度及幹燥塔內負壓等參數的選取有直接關（guān）係。
    噴霧幹燥（zào）設備推動了奶粉工業生產（chǎn）的（de）一次革命, 但噴霧幹燥設備並不是一種通（tōng）用設備, 它的霧化結構（gòu）和形式、塔體結構、均風、排風、撲粉、出（chū）粉形式、與其他工藝設備組（zǔ）合情況、自動控製係（xì）統等的設計均必須與所處理物料相適用。隻有這樣, 隨著時代（dài）的發（fā）展（zhǎn）和科學（xué）技術的不斷進步,噴霧幹燥設備才能（néng）適應更廣泛的（de）物料幹燥要求, 為國民經濟（jì）的發展和建設作出（chū）越來越大的貢獻。

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