噴霧幹燥（zào）設備在奶製品生產過程中（zhōng）的（de）應用與發展 - 幹燥技術中心（xīn）

噴霧幹燥設備在奶製品（pǐn）生產過程中的（de）應用與發展

信息來源： | 發布日期： 2011-10-18 | 瀏覽量：

關鍵詞（cí）：噴霧幹（gàn）燥設備在奶製品（pǐn）生產過程中的應用與發（fā）展

　　在我國的奶製品生產中, 奶粉的生產約占整個奶製品總產量（liàng）的80 %左右, 原因是奶粉便（biàn）於貯存和運輸。在奶粉生產過程中, 幹燥工段是奶粉生產的^重要環節之一, 僅幹燥工序要蒸發掉的水分量幾乎與所要生產出來的奶粉質量相當。一般來說（shuō）, 產品的生產工藝（yì）決定產（chǎn）品的生產設備及控製係統, 但先進設備和控製係統的應用（yòng）也可（kě）以改變產品的生產工藝, 噴霧幹燥設備在奶粉生產中的應（yīng）用（yòng）就（jiù）是一
個典型的（de）例子。
    噴霧幹（gàn）燥過程是物料由泵送至噴霧幹燥器內, 由霧化器（qì）將其分散為小霧滴; 空氣（qì）經加熱後（hòu）送入幹燥室內與料霧混和、接觸; 完成幹燥過程後,幹燥產品經分離後入庫貯藏或直接投入（rù）使用。經噴霧（wù）幹燥（zào）法（fǎ）生產的奶粉是均勻粉狀產（chǎn）品（pǐn）, 不需再烘幹、涼粉、粉碎等工藝過程, 可直接進（jìn）行包（bāo）裝為成（chéng）品, 使奶粉的生產過程實現了機械化、連（lián）續（xù）化和大型化, 並因物料表麵溫（wēn）度不會太（tài）高而提（tí）高了（le）奶粉產品的質量, 因此噴霧幹燥設備在奶（nǎi）粉工業生產中發揮了巨大的作用, 並且有幹（gàn）燥水分量越來越大的趨勢。但噴霧幹燥是一個高能（néng）耗過程（chéng）, 而且由於幹燥後產品質量要（yào）求（qiú）較高, 濕含量不能波動很大, 就要求對幹燥溫（wēn）度等操作參數進行嚴格控製, 因此噴霧（wù）幹燥設備的正（zhèng）確選型和操作及控製係統的合（hé）理設計對確保產（chǎn）品質量、節能降耗至關重要, 不僅為（wéi）推動和促進我國乳品工業的科技進步和發展做出應有的貢獻,而且能帶動和（hé）促進其他行業的科技（jì）進（jìn）步與發展, 為祖國的經濟騰飛做（zuò）出更大的貢獻。
1、噴霧（wù）幹燥設備在乳品工業生產中的發展過程
　　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 年代才真正用於奶粉工業的（de）生產, 20世紀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（wéi）雙流體式, 動力消耗量大。到1958 年, 輕工部在黑龍（lóng）江省推廣（guǎng）畜力小型壓力式噴霧（wù）幹燥法生產奶粉, 1955 年哈爾濱鬆花江牛奶廠首次用離（lí）心（xīn）噴霧的方法生產奶粉。這兩（liǎng）種形式的噴霧幹燥設備當時都是平底結構, 出粉是（shì）間（jiān）歇式的, 每工作一個班次人工出（chū）粉一次。
    20 世紀（jì）60 年代中期, 箱式壓（yā）力幹燥設備出現了錐底帶螺（luó）旋出粉器(攪龍) 的結構形式。第一台立式多噴頭壓力噴霧幹燥（zào）設備誕生（shēng）在20 世紀70 年代初, 它的出現使噴霧幹燥設備的有效容（róng）積縮小近一（yī）半, 而且不用攪龍, 連續出粉。20 世（shì）紀80 年代又生產了單噴頭的立式壓（yā）力噴霧幹燥（zào）設備, 它在奶粉工業（yè）中的應用是推動我國（guó）乳粉工（gōng）業技術進步的一個（gè）關鍵環節, 為促（cù）進我國奶粉工業的迅速發展奠定了基礎。
2、噴霧幹燥設備的特點
    噴霧幹燥設備一般有（yǒu）壓力式、離心式和氣流式3 種。壓力式噴霧幹燥設備（bèi）幹燥強度較高, 體積較小, 設備（bèi）自身及土建投資都比較小, 產品顆粒較小, 堆密度較大。對於奶粉堆密度為0165 左右,幹燥時間特別短, 僅用10～30s 即可完成（chéng）, 適用於熱敏性物料的生產, 所以在（zài）奶粉及其他行業, 有許多離（lí）心式噴霧幹燥設備改為壓力式噴霧設備。壓力噴霧幹燥設備的動力消耗較小。離心式噴霧幹燥設備一般直徑較大, 高度較小, 幹燥強度（dù）較壓力式噴霧幹燥設備低（dī）。產品顆粒粒徑較大,物料適應性廣, 一般（bān）壓力式噴霧幹燥設備適應（yīng）的物料均適應於（yú）離心式噴霧幹燥設備。離心式噴（pēn）霧幹燥設備適應物料粘度較高。氣流式噴霧又稱二流體噴霧, 它是利用蒸汽或壓縮空氣的高速運動(一般為200～300m/ s) , 使氣液之間存在著相（xiàng）當高的相對速（sù）度, 液膜被拉（lā）成絲狀, 然後分裂成細小（xiǎo）的霧滴液（yè）體, 表麵積突然增大與熱空氣迅（xùn）速進行熱（rè）質交換, 水分被汽化, 得到粉狀幹燥物料。適應的物料特別廣泛, 但動力消（xiāo）耗特別大, 一般隻要能采用其他方法噴霧霧（wù）化的就盡量不采用這種方法。用氣流式霧化（huà）應將物料（liào）加熱（rè）至適當的溫度, 使其（qí）粘度盡可（kě）能降低,因此（cǐ）, 氣流式噴霧可適用於粘度較大的物料。
3、噴霧幹燥設備的發展（zhǎn）方向
    從（cóng）工業化大生產、節能、降耗上來看, 噴霧幹燥設備應是立式、大（dà）型、連續、自動化的, 這種運行設備是比較合理的。連續是說噴（pēn）霧是連續的, 即進（jìn）料和出料均為連續（xù）的。從規（guī）模上（shàng）講, 根據不同的生產型（xíng）式采用相應的設備, 一般在食品工（gōng）業, 趨向於大型化（huà）、多噴嘴, 而（ér）在製（zhì）藥行業一般規模（mó）都比較小。噴（pēn）霧幹燥設備和其他設備（bèi）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（liào）相適應, 應盡可能提高設備的幹燥強度, 即（jí）單位容積在（zài）單位（wèi）時間內的水分（fèn）幹燥（zào）量, 從而使噴霧幹燥（zào）設備的體積為^小, 設備及土建投資為^省。
311、熱風（fēng）分配形式
    噴霧幹燥設備（bèi）的熱風分配是一個比較關鍵的環（huán）節（jiē）, 熱風的（de）導入方式（shì）對整個幹燥設備的性能有著重要的影響, 合理的熱風導入方式不（bú）僅能使霧滴與熱風更充分有效的混合, 從而提高換熱效率, 而且還能（néng）有效解決某些（xiē）特殊物料的幹燥, 有（yǒu）效防止物料的粘壁、粘頂現象。以（yǐ）往的壓力式噴霧幹燥設備多采用套筒式調風（fēng）結構, 熱風通過套筒調風後, 然（rán）後進行分（fèn）風（fēng）進入噴霧幹燥設備（bèi）的內筒內（nèi）。這種設備體積較大, 現在多采用多層篩板分風, 因尺（chǐ）寸較小, 故應用（yòng）較為廣泛（fàn）。壓力（lì）式噴霧（wù）幹燥（zào）設備在順流噴霧時, 熱風進入導管的風速約（yuē）為9m/ s , 在逆流或上排（pái）風噴霧幹燥設備中控製熱風進入導風管內的風速要適當大些。離心式噴霧幹（gàn）燥（zào）設備一般采用熱風分配器, 熱風由蝸殼布風器, 經導風板進入噴霧幹（gàn）燥設備（bèi）主體內, 熱（rè）風與離（lí）心式霧化器的旋向一（yī）致。離心式
噴霧幹燥設備的熱風分配器的主（zhǔ）要功能有三: 將幹燥介質熱空氣（qì）引入（rù）幹燥塔內（nèi）使其與被幹燥的物質接觸, 完成幹燥任務; 選擇（zé）理想的結構使其導入的熱介質與被幹燥物料充（chōng）分混合, 到較高的（de）交換（huàn）熱效率; 減少或避免（miǎn）某些物料的粘壁（bì）、粘頂現象的發生。隨著噴（pēn）霧（wù）幹燥技術的發展, 熱風分配器正在不斷趨於完善。
312、塔體排風形（xíng）式
    在順（shùn）流噴霧幹燥設備中, 一般采用下排風, 壓（yā）力噴霧幹燥設備在塔體錐節頂部將設備的（de）直徑加大（dà）, 在環形帶均勻地設置4 個排風筒（tǒng）, 然後匯（huì）集到撲粉器上, 或在環形區上部直接設4 個布袋式過濾室, 然後將排風管路匯集到排風機的進風口（kǒu）處。現在壓力噴霧幹燥設備普遍流（liú）行上排風, 熱風從塔（tǎ）體上部進入塔內, 物料也（yě）從上部噴入塔內, 排風在塔體圓環部分均勻設置4 個排風管（guǎn）路, 然後（hòu）將廢氣匯集到撲粉器上排（pái）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, 塔的體積比較小, 設（shè）備及土建（jiàn）費用比較低。
    離心式（shì）噴霧（wù）幹燥設（shè）備的（de）排風管一般都是從塔體錐節部分引出, 然後進入撲粉器, 這樣可以在（zài）不影響正常（cháng）出粉的條件下盡可能地增大噴霧幹燥塔（tǎ）的有效容積, 使體積為^小。
313、設（shè）備的清掃
    引進國外的噴霧幹燥設備一般（bān）均（jun1）不設這種裝置, 而采用清洗的辦法,國產噴霧幹燥設備一般均考慮這個（gè）問題。壓力噴霧幹燥設備塔壁的清掃一般用吊盤式掃粉裝置, 安全可靠, 清掃得比較徹底, 但塔體錐節（jiē）應設清掃門在塔體外部進行清掃。離（lí）心式噴霧幹燥設備塔體的清掃一般采（cǎi）用推進式升降掃粉車, 清掃得也比較徹底, 當掃粉完畢後可將（jiāng）掃粉車沿（yán）著塔門移到塔體外麵。
    噴霧幹燥設備的（de）塔體上一般都裝配有震塔裝置, 以盡可能（néng）阻止（zhǐ）被幹燥物粘附在塔壁上, 一般采用若幹個空氣（qì）振蕩錘（chuí）或電錘, 編排一定的振（zhèn）蕩程序。空氣振蕩錘比電錘要好, 但必須配備壓縮空氣。
314、設備的撲粉
    噴霧幹燥設備（bèi）一（yī）般采用（yòng）二級（jí）撲粉, 第一級采用旋風分離撲粉, 第二級采（cǎi）用布袋式過濾（lǜ）器撲（pū）粉。在奶粉生產中（zhōng）, 布袋式過濾器的濾布（bù）一（yī）般為130 目, 而在蛋白粉生產中一般要（yào）求在200～240 目（mù）。在奶粉生產（chǎn）中也有采（cǎi）用（yòng）一級撲粉的。在大豆蛋白、分離蛋白的噴（pēn）霧幹燥生產中, 一般是將熱風從塔頂送入幹燥塔, 物料也從上（shàng）部噴入, 而出粉和排風均從出粉口進入撲粉器———旋（xuán）風分離器, 物料從旋風分離器卸（xiè）料（liào）後由羅茨鼓風機輸送到粉（fěn）倉（cāng）, 廢氣進入布袋式過濾器進行撲粉後排放到（dào）大氣（qì）中（zhōng）, 細粉與旋（xuán）風卸下的粉料一起送入粉倉。用於生產（chǎn）蛋白（bái）粉的噴霧幹燥設備的進、排風機的風壓一般較生產奶（nǎi）粉的噴霧幹燥設備（bèi）的進、排風機（jī）的風壓高, 風量匹配與奶粉生產用噴霧幹燥設備相（xiàng）同, 排風機風量比進風機風量大30 % , 原因有三: 一是進風機鼓入的是室溫空（kōng）氣,
而排風（fēng）機排出的是熱空氣, 空氣體積應變大, 二是噴霧（wù）幹燥（zào）時, 幹（gàn）燥塔內應（yīng）用01147kPa 的真空度, 有利於（yú）物料的（de）下（xià）行順暢（chàng）, 減輕飛濺, 三是在噴霧幹燥瞬間有水（shuǐ）分汽化, 這也占有一定體積。
    從旋風分離器和布袋（dài）式濾室出來的細粉用羅茨鼓風機（jī）送入塔內（nèi）, 進行（háng）細粉回塔（tǎ）附聚, 增加顆粒度和溶解性能（néng）。
    布袋式過濾器的濾袋抖動一（yī）般采用脈衝反吹式, 價格較貴, 消耗壓（yā）縮空氣較多。現一般采用氣缸往（wǎng）複抖動, 並且將抖動與調風蝶閥關閉實現互鎖, 實現在不（bú）排風瞬間抖動布袋,價格（gé）便宜, 效果較好。
315、設備的出粉
    噴（pēn）霧幹燥設備的出（chū）粉是連續的,並在幹（gàn）燥塔的出粉口與振動流化床連接, 使粉狀物料實現二次幹（gàn）燥, 噴塗卵磷脂或其他添加風味, 使噴霧幹燥設備的（de）能力擴大, 產品的品（pǐn）質提高,並可實現二次幹（gàn）燥後（hòu）物（wù）料及時冷卻,使產品達到（dào）可以直接包裝的狀態, 從而極大地減輕產品包裝前受汙染的環節。
4、幹燥過程控（kòng）製係統
    噴霧幹燥過程的快速性對於實施有效控製顯（xiǎn）得尤為（wéi）重要。目前, 國內外對幹燥控製理論與實踐的研（yán）究尚處於剛剛（gāng）起（qǐ）步階段, 缺乏全麵（miàn）、係統的研究。通過對生產工藝分（fèn）析（xī）, 提出自（zì）動化控製技術在（zài）奶粉幹燥過程中應用的目的在於（yú）:
(1) 避免人工間隙操作所帶來（lái）的設備工作過程的不穩定性, 從而實現連續化的生產, 使噴霧（wù）幹燥過程（chéng）這種多變量、高度非線（xiàn）性的係（xì）統工（gōng）作過程趨（qū）於穩定;
(2) 通過引入自動化控製係統,在保證產品質量及產量的前（qián）提下, 使控製係統在線信號采集點盡量減少,減少各（gè）變量之間不必要的影響;
(3) 節省人力, 減少人為因素造成的（de）誤工, 縮短工（gōng）作周期;
(4) 通過自動化控製係統中各變量參數的正確（què）預設, 使整個係統在^佳狀態下工作, 發揮設備本身的^大效能（néng）, 達到節能降耗的目的;
(5) 提（tí）高產品質量, 並使（shǐ）操作管理成本^小化。
    衡量幹燥設（shè）備應用在特定工（gōng）藝（yì）條件下成功與（yǔ）否的主要指標是幹燥產品的產量、質量, 還包括產品的粒徑分布、外觀及產品^終含水量等。產品的產量由生產負荷的經濟（jì）性能及熱空氣發（fā）生器所提供的熱量（liàng）、幹燥器的幹燥強度、熱空氣流量、料漿中固形物的含量等條件決定; 影（yǐng）響產品質量的因素很多: 產品的粒徑及外觀由幹（gàn）燥設備的工（gōng）藝性能及料漿配製工藝參數決（jué）定, 而產品的^終含水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係。
    噴霧幹燥設備推（tuī）動了奶粉工業生產的一次革命, 但噴霧幹燥設備（bèi）並不是一種通用設備, 它的霧化結構和（hé）形式、塔體結構、均風、排（pái）風、撲粉、出粉形式（shì）、與其他工藝設備組合情況、自動控製係統等（děng）的設計均必（bì）須與所處理物料相（xiàng）適用。隻有這樣, 隨著（zhe）時代的發展和（hé）科（kē）學技術（shù）的不斷進步,噴霧幹（gàn）燥設備才能適應更廣泛（fàn）的物料幹燥要求, 為國民經濟的發展和建設作出越來越大的貢獻。

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