 干燥設(shè)備的創(chuàng)新之路與噴霧干燥設(shè)備在奶制品中的應(yīng)用 |
干燥設(shè)備的創(chuàng)新之路與噴霧干燥設(shè)備在奶制品中的應(yīng)用
物料不同對干燥機的要求也不同。同樣，物料不同對控制手段的要求也有較大區(qū)別。自動控制在干燥機中的作用眾所周知，但其一次性投資也是人們最關(guān)心的問題，有時控制設(shè)備的投資甚至超過干燥機機械部分的投資。針對干燥機、干燥工藝要求合理確定控制方案，針對具體干燥工程確定恰當?shù)目刂剖侄危彩悄壳皯?yīng)開展研究的課題。
每種干燥設(shè)備都有其特定的適用范圍，而每種物料都可找到若干種能滿足基本要求的干燥設(shè)備,但最適合的只能有一種。干燥設(shè)備的放大決不是簡單地幾何放大。在此方面，很大程度上取決于工業(yè)化經(jīng)驗、對物料物性的掌握和對干燥設(shè)備的認識。在放大過程中可能出現(xiàn)的現(xiàn)象應(yīng)有理智、客觀地預(yù)測，并能提出相應(yīng)的方案。
在我國的奶制品生產(chǎn)中,奶粉的生產(chǎn)約占整個奶制品總產(chǎn)量的80%左右,原因是奶粉便于貯存和運輸。在奶粉生產(chǎn)過程中,干燥工段是奶粉生產(chǎn)的最重要環(huán)節(jié)之一,僅干燥工序要蒸發(fā)掉的水分量幾乎與所要生產(chǎn)出來的奶粉質(zhì)量相當。一般來說,產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝決定產(chǎn)品的生產(chǎn)設(shè)備及控制系統(tǒng),但先進設(shè)備和控制系統(tǒng)的應(yīng)用也可以改變產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝,噴霧干燥設(shè)備在奶粉生產(chǎn)中的應(yīng)用就是一個典型的例子。噴霧干燥設(shè)備在1901年首次用于奶粉工業(yè)的生產(chǎn),在20世紀20年代才真正用于奶粉工業(yè)的生產(chǎn),20世紀40年代末才在我國開始使用。最早的結(jié)構(gòu)是屬于壓力箱式(臥式),物料的霧化為雙流體式,動力消耗量大。到1958年,輕工部在黑龍江省推廣畜力小型壓力式噴霧干燥法生產(chǎn)奶粉,1955年哈爾濱松花江牛奶廠首次用離心噴霧的方法生產(chǎn)奶粉。這兩種形式的噴霧干燥設(shè)備當時都是平底結(jié)構(gòu),出粉是間歇式的,每工作一個班次人工出粉一次。
世紀60年代中期,箱式壓力干燥設(shè)備出現(xiàn)了錐底帶螺旋出粉器(攪龍)的結(jié)構(gòu)形式。第一臺立式多噴頭壓力噴霧干燥設(shè)備誕生在20世紀70年代初,它的出現(xiàn)使噴霧干燥設(shè)備的有效容積縮小近一半,而且不用攪龍,連續(xù)出粉。20世紀80年代又生產(chǎn)了單噴頭的立式壓力噴霧干燥設(shè)備,它在奶粉工業(yè)中的應(yīng)用是推動我國乳粉工業(yè)技術(shù)進步的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié),為促進我國奶粉工業(yè)的迅速發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。
噴霧干燥設(shè)備一般有壓力式、離心式和氣流式3種。壓力式噴霧干燥設(shè)備干燥強度較高,體積較小,設(shè)備自身及土建投資都比較小,產(chǎn)品顆粒較小,堆密度較大。對于奶粉堆密度為0165左右,干燥時間特別短,僅用10～30s即可完成,適用于熱敏性物料的生產(chǎn),所以在奶粉及其他行業(yè),有許多離心式噴霧干燥設(shè)備改為壓力式噴霧設(shè)備。壓力噴霧干燥設(shè)備的動力消耗較小。離心式噴霧干燥設(shè)備一般直徑較大,高度較小,干燥強度較壓力式噴霧干燥設(shè)備低。產(chǎn)品顆粒粒徑較大,物料適應(yīng)性廣,一般壓力式噴霧干燥設(shè)備適應(yīng)的物料均適應(yīng)于離心式噴霧干燥設(shè)備。離心式噴霧干燥設(shè)備適應(yīng)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當高的相對速度,液膜被拉成絲狀,然后分裂成細小的霧滴液體,表面積突然增大與熱空氣迅速進行熱質(zhì)交換,水分被汽化,得到粉狀干燥物料。適應(yīng)的物料特別廣泛,但動力消耗特別大,一般只要能采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?shù)臏囟?使其粘度盡可能降低,因此,氣流式噴霧可適用于粘度較大的物料。
另外，干燥設(shè)備選型不當，用戶除了要承擔(dān)不必要的一次性高昂采購成本外，還要在整個使用期內(nèi)付出沉重的代價，諸如效率低、耗能高、運行成本高、產(chǎn)品質(zhì)量差、甚至設(shè)備裝置根本不能正常運行等。以下是干燥設(shè)備選型的一般原則，很難說哪一項或哪幾項是最重要的，理想的選型必須根據(jù)自己的條件有所側(cè)重，有時折中是必要的。干燥設(shè)備首先必須能適用于特定物料，且滿足物料干燥的基本使用要求，包括能很好的處理物料(給進、輸送、流態(tài)化、分散、傳熱、排出等)，并能滿足處理量、脫水量、產(chǎn)品質(zhì)量等方面的基本要求。
從干燥速率上看，僅就干燥速率看，對流干燥時物料高度分散在熱空氣中，臨界含水率低，干燥速度快，而且同是對流干燥，干燥方法不同臨界含水率也不同，因而干燥速率也不同。從耗能上看，不同干燥方法耗能指標不同，一般傳導(dǎo)式干燥的熱效率理論上可達100%，對流式干燥只能70%左右。從節(jié)省投資上看，完成同樣功能的干燥裝置，有時其造價相差懸殊，應(yīng)擇其低者選用。從運行成本看，設(shè)備折舊、耗能、人工費、維修費，備件費...等運行費用要盡量低廉。優(yōu)先選擇結(jié)構(gòu)簡單、備品備件供應(yīng)充足、可靠性高、壽命長的干燥裝置。符合環(huán)保要求，工作條件好，安全性高。選型前最好能做出物料的干燥實驗，深入了解類似物料已經(jīng)使用的干燥裝置(優(yōu)缺點)，往往對恰當選型有幫助。不完全依賴過去的經(jīng)驗，注重吸收新技術(shù)，多聽專家的意見。 |
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