 干燥设备的创新之路与喷雾干燥设备在奶制品中的应用 |
干燥设备的创新之路与喷雾干燥设备在奶制品中的应用
物料不同对干燥机的要求也不同。同样，物料不同对控制手段的要求也有较大区别。自动控制在干燥机中的作用众所周知，但其一次性投资也是人们最关心的问题，有时控制设备的投资甚至超过干燥机机械部分的投资。针对干燥机、干燥工艺要求合理确定控制方案，针对具体干燥工程确定恰当的控制手段，也是目前应开展研究的课题。
每种干燥设备都有其特定的适用范围，而每种物料都可找到若干种能满足基本要求的干燥设备,但最适合的只能有一种。干燥设备的放大决不是简单地几何放大。在此方面，很大程度上取决于工业化经验、对物料物性的掌握和对干燥设备的认识。在放大过程中可能出现的现象应有理智、客观地预测，并能提出相应的方案。
在我国的奶制品生产中,奶粉的生产约占整个奶制品总产量的80%左右,原因是奶粉便于贮存和运输。在奶粉生产过程中,干燥工段是奶粉生产的最重要环节之一,仅干燥工序要蒸发掉的水分量几乎与所要生产出来的奶粉质量相当。一般来说,产品的生产工艺决定产品的生产设备及控制系统,但先进设备和控制系统的应用也可以改变产品的生产工艺,喷雾干燥设备在奶粉生产中的应用就是一个典型的例子。喷雾干燥设备在1901年首次用于奶粉工业的生产,在20世纪20年代才真正用于奶粉工业的生产,20世纪40年代末才在我国开始使用。最早的结构是属于压力箱式(卧式),物料的雾化为双流体式,动力消耗量大。到1958年,轻工部在黑龙江省推广畜力小型压力式喷雾干燥法生产奶粉,1955年哈尔滨松花江牛奶厂首次用离心喷雾的方法生产奶粉。这两种形式的喷雾干燥设备当时都是平底结构,出粉是间歇式的,每工作一个班次人工出粉一次。
世纪60年代中期,箱式压力干燥设备出现了锥底带螺旋出粉器(搅龙)的结构形式。第一台立式多喷头压力喷雾干燥设备诞生在20世纪70年代初,它的出现使喷雾干燥设备的有效容积缩小近一半,而且不用搅龙,连续出粉。20世纪80年代又生产了单喷头的立式压力喷雾干燥设备,它在奶粉工业中的应用是推动我国乳粉工业技术进步的一个关键环节,为促进我国奶粉工业的迅速发展奠定了基础。
喷雾干燥设备一般有压力式、离心式和气流式3种。压力式喷雾干燥设备干燥强度较高,体积较小,设备自身及土建投资都比较小,产品颗粒较小,堆密度较大。对于奶粉堆密度为0165左右,干燥时间特别短,仅用10～30s即可完成,适用于热敏性物料的生产,所以在奶粉及其他行业,有许多离心式喷雾干燥设备改为压力式喷雾设备。压力喷雾干燥设备的动力消耗较小。离心式喷雾干燥设备一般直径较大,高度较小,干燥强度较压力式喷雾干燥设备低。产品颗粒粒径较大,物料适应性广,一般压力式喷雾干燥设备适应的物料均适应于离心式喷雾干燥设备。离心式喷雾干燥设备适应物料粘度较高。气流式喷雾又称二流体喷雾,它是利用蒸汽或压缩空气的高速运动(一般为200～300m/s),使气液之间存在着相当高的相对速度,液膜被拉成丝状,然后分裂成细小的雾滴液体,表面积突然增大与热空气迅速进行热质交换,水分被汽化,得到粉状干燥物料。适应的物料特别广泛,但动力消耗特别大,一般只要能采用其他方法喷雾雾化的就尽量不采用这种方法。用气流式雾化应将物料加热至适当的温度,使其粘度尽可能降低,因此,气流式喷雾可适用于粘度较大的物料。
另外，干燥设备选型不当，用户除了要承担不必要的一次性高昂采购成本外，还要在整个使用期内付出沉重的代价，诸如效率低、耗能高、运行成本高、产品质量差、甚至设备装置根本不能正常运行等。以下是干燥设备选型的一般原则，很难说哪一项或哪几项是最重要的，理想的选型必须根据自己的条件有所侧重，有时折中是必要的。干燥设备首先必须能适用于特定物料，且满足物料干燥的基本使用要求，包括能很好的处理物料(给进、输送、流态化、分散、传热、排出等)，并能满足处理量、脱水量、产品质量等方面的基本要求。
从干燥速率上看，仅就干燥速率看，对流干燥时物料高度分散在热空气中，临界含水率低，干燥速度快，而且同是对流干燥，干燥方法不同临界含水率也不同，因而干燥速率也不同。从耗能上看，不同干燥方法耗能指标不同，一般传导式干燥的热效率理论上可达100%，对流式干燥只能70%左右。从节省投资上看，完成同样功能的干燥装置，有时其造价相差悬殊，应择其低者选用。从运行成本看，设备折旧、耗能、人工费、维修费，备件费...等运行费用要尽量低廉。优先选择结构简单、备品备件供应充足、可靠性高、寿命长的干燥装置。符合环保要求，工作条件好，安全性高。选型前最好能做出物料的干燥实验，深入了解类似物料已经使用的干燥装置(优缺点)，往往对恰当选型有帮助。不完全依赖过去的经验，注重吸收新技术，多听专家的意见。 |
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