 干燥設備的創新之路與噴霧干燥設備在奶制品中的應用 |
干燥設備的創新之路與噴霧干燥設備在奶制品中的應用
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心的問題，有時控制設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的控制手段，也是目前應開展研究的課題。
每種干燥設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備,但最適合的只能有一種。干燥設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化經驗、對物料物性的掌握和對干燥設備的認識。在放大過程中可能出現的現象應有理智、客觀地預測，并能提出相應的方案。
在我國的奶制品生產中,奶粉的生產約占整個奶制品總產量的80%左右,原因是奶粉便于貯存和運輸。在奶粉生產過程中,干燥工段是奶粉生產的最重要環節之一,僅干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,產品的生產工藝決定產品的生產設備及控制系統,但先進設備和控制系統的應用也可以改變產品的生產工藝,噴霧干燥設備在奶粉生產中的應用就是一個典型的例子。噴霧干燥設備在1901年首次用于奶粉工業的生產,在20世紀20年代才真正用于奶粉工業的生產,20世紀40年代末才在我國開始使用。最早的結構是屬于壓力箱式(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奶粉。這兩種形式的噴霧干燥設備當時都是平底結構,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,箱式壓力干燥設備出現了錐底帶螺旋出粉器(攪龍)的結構形式。第一臺立式多噴頭壓力噴霧干燥設備誕生在20世紀70年代初,它的出現使噴霧干燥設備的有效容積縮小近一半,而且不用攪龍,連續出粉。20世紀80年代又生產了單噴頭的立式壓力噴霧干燥設備,它在奶粉工業中的應用是推動我國乳粉工業技術進步的一個關鍵環節,為促進我國奶粉工業的迅速發展奠定了基礎。
噴霧干燥設備一般有壓力式、離心式和氣流式3種。壓力式噴霧干燥設備干燥強度較高,體積較小,設備自身及土建投資都比較小,產品顆粒較小,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,所以在奶粉及其他行業,有許多離心式噴霧干燥設備改為壓力式噴霧設備。壓力噴霧干燥設備的動力消耗較小。離心式噴霧干燥設備一般直徑較大,高度較小,干燥強度較壓力式噴霧干燥設備低。產品顆粒粒徑較大,物料適應性廣,一般壓力式噴霧干燥設備適應的物料均適應于離心式噴霧干燥設備。離心式噴霧干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交換,水分被汽化,得到粉狀干燥物料。適應的物料特別廣泛,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,氣流式噴霧可適用于粘度較大的物料。
另外，干燥設備選型不當，用戶除了要承擔不必要的一次性高昂采購成本外，還要在整個使用期內付出沉重的代價，諸如效率低、耗能高、運行成本高、產品質量差、甚至設備裝置根本不能正常運行等。以下是干燥設備選型的一般原則，很難說哪一項或哪幾項是最重要的，理想的選型必須根據自己的條件有所側重，有時折中是必要的。干燥設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、流態化、分散、傳熱、排出等)，并能滿足處理量、脫水量、產品質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，應擇其低者選用。從運行成本看，設備折舊、耗能、人工費、維修費，備件費...等運行費用要盡量低廉。優先選擇結構簡單、備品備件供應充足、可靠性高、壽命長的干燥裝置。符合環保要求，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使用的干燥裝置(優缺點)，往往對恰當選型有幫助。不完全依賴過去的經驗，注重吸收新技術，多聽專家的意見。 |
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