 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(duì)干燥機(jī)的要求也不同。同樣，物料不同對(duì)控制手段的要求也有較大區(qū)別。自動(dòng)控制在干燥機(jī)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(wèn)題，有時(shí)控制設(shè)備的投資甚至超過(guò)干燥機(jī)機(jī)械部分的投資。針對(duì)干燥機(jī)、干燥工藝要求合理確定控制方案，針對(duì)具體干燥工程確定恰當(dāng)?shù)目刂剖侄危彩悄壳皯?yīng)開(kāi)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(jiǎn)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(yàn)、對(duì)物料物性的掌握和對(duì)干燥設(shè)備的認(rèn)識(shí)。在放大過(guò)程中可能出現(xiàn)的現(xiàn)象應(yīng)有理智、客觀地預(yù)測(cè)，并能提出相應(yīng)的方案。
在我國(guó)的奶制品生產(chǎn)中,奶粉的生產(chǎn)約占整個(gè)奶制品總產(chǎn)量的80%左右,原因是奶粉便于貯存和運(yùn)輸。在奶粉生產(chǎn)過(guò)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(lái)的奶粉質(zhì)量相當(dāng)。一般來(lái)說(shuō),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(jìn)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(gè)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(jì)20年代才真正用于奶粉工業(yè)的生產(chǎn),20世紀(jì)40年代末才在我國(guó)開(kāi)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(dòng)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(dāng)時(shí)都是平底結(jié)構(gòu),出粉是間歇式的,每工作一個(gè)班次人工出粉一次。
世紀(jì)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(tái)立式多噴頭壓力噴霧干燥設(shè)備誕生在20世紀(jì)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(jì)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(dòng)我國(guó)乳粉工業(yè)技術(shù)進(jìn)步的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié),為促進(jìn)我國(guó)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(qiáng)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(duì)于奶粉堆密度為0165左右,干燥時(shí)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(dòng)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(qiáng)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(chēng)二流體噴霧,它是利用蒸汽或壓縮空氣的高速運(yùn)動(dòng)(一般為200～300m/s),使氣液之間存在著相當(dāng)高的相對(duì)速度,液膜被拉成絲狀,然后分裂成細(xì)小的霧滴液體,表面積突然增大與熱空氣迅速進(jìn)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(dòng)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(dāng)?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(dāng)，用戶除了要承擔(dān)不必要的一次性高昂采購(gòu)成本外，還要在整個(gè)使用期內(nèi)付出沉重的代價(jià)，諸如效率低、耗能高、運(yùn)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(yùn)行等。以下是干燥設(shè)備選型的一般原則，很難說(shuō)哪一項(xiàng)或哪幾項(xiàng)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(shí)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(jìn)、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(duì)流干燥時(shí)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(duì)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(biāo)不同，一般傳導(dǎo)式干燥的熱效率理論上可達(dá)100%，對(duì)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(shí)其造價(jià)相差懸殊，應(yīng)擇其低者選用。從運(yùn)行成本看，設(shè)備折舊、耗能、人工費(fèi)、維修費(fèi)，備件費(fèi)...等運(yùn)行費(fèi)用要盡量低廉。優(yōu)先選擇結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、備品備件供應(yīng)充足、可靠性高、壽命長(zhǎng)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(shí)驗(yàn)，深入了解類(lèi)似物料已經(jīng)使用的干燥裝置(優(yōu)缺點(diǎn))，往往對(duì)恰當(dāng)選型有幫助。不完全依賴(lài)過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)，注重吸收新技術(shù)，多聽(tīng)專(zhuān)家的意見(jiàn)。 |
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