Anvendelse og udvikling af spraytørringsudstyr i mejeriproduktion

I mit lands mejeriproduktion tegner mælkepulver sig for cirka 80 % af den samlede produktion på grund af dets lette opbevaring og transport. Tørringsprocessen er et af de mest afgørende trin i mælkepulverproduktionen; den mængde vand, der fordampes under tørringen alene, svarer næsten til kvaliteten af ​​det producerede mælkepulver. Generelt bestemmer produktionsprocessen produktionsudstyret og kontrolsystemet, men anvendelsen af ​​avanceret udstyr og kontrolsystemer kan også ændre produktionsprocessen. Anvendelsen af ​​spraytørringsudstyr i mælkepulverproduktion er et typisk eksempel.

Spraytørringsprocessen involverer at pumpe materiale ind i en spraytørrer, hvor en forstøver spreder det i små dråber. Opvarmet luft indføres derefter i tørrekammeret for at blande og komme i kontakt med materialedråberne. Efter tørring adskilles det tørrede produkt og opbevares eller anvendes direkte. Mælkepulver fremstillet ved spraytørring er et ensartet pulverprodukt, der eliminerer behovet for yderligere tørrings-, afkølings- og pulveriseringsprocesser. Det kan pakkes direkte som et færdigt produkt, hvilket muliggør mekaniseret, kontinuerlig og stor-produktion. Ydermere forbedrer materialets lavere overfladetemperatur kvaliteten af ​​mælkepulverproduktet. Derfor spiller spraytørringsudstyr en væsentlig rolle i mælkepulverproduktionen, og der er en tendens til at tørre produkter med et stadig højere fugtindhold. Spraytørring er dog en meget-energikrævende proces-. På grund af de høje kvalitetskrav efter tørring og behovet for minimale udsving i fugtindholdet, er streng kontrol med driftsparametre såsom tørretemperatur afgørende. Derfor er det korrekte valg af spraytørringsudstyr og det rationelle design af dets betjenings- og kontrolsystem afgørende for at sikre produktkvalitet og energibesparelse. Dette bidrager ikke kun til de teknologiske fremskridt og udviklingen af ​​mit lands mejeriindustri, men driver også teknologiske fremskridt og udvikling i andre industrier og yder et større bidrag til landets økonomiske start-.

1. Udvikling af spraytørringsudstyr i mejeriindustrien

Spraytørringsudstyr blev først brugt i mælkepulverindustrien i 1901, men dets praktiske anvendelse i mælkepulverproduktion begyndte først i 1920'erne, og det var først i slutningen af ​​1940'erne, at det begyndte at blive brugt i mit land. Den tidligste struktur var en trykbokstype (vandret) med materialeforstøvning ved hjælp af en to-væskemetode, hvilket resulterede i et højt strømforbrug. I 1958 fremmede ministeriet for let industri dyre-drevet lille-trykspraytørring til mælkepulverproduktion i Heilongjiang-provinsen. I 1955 brugte Harbin Songhua River Dairy Factory først centrifugal spraytørring til at producere mælkepulver. Begge disse typer spraytørringsudstyr havde på det tidspunkt fladbundede-strukturer, og pulverproduktionen var intermitterende, hvilket krævede manuel produktion én gang pr. skift.

I midten af-1960'erne dukkede en konisk bundstruktur med en spiralpulverudgangsanordning (snegl) op i kasse--tryktørringsudstyret. Den første lodrette multi-trykspraytørrer blev udviklet i begyndelsen af ​​1970'erne. Dens fremkomst reducerede den effektive volumen af ​​spraytørrere med næsten det halve og eliminerede behovet for en snegl, hvilket muliggjorde kontinuerlig pulverproduktion. I 1980'erne blev der produceret en enkeltdyse lodret trykspraytørrer. Dets anvendelse i mælkepulverindustrien var en nøglefaktor for at fremme teknologiske fremskridt i mit lands mælkepulverindustri, hvilket lagde grundlaget for dens hurtige udvikling.

2. Karakteristika for spraytørringsudstyr

Spraytørringsudstyr kommer generelt i tre typer: tryk, centrifugal og luftstrøm. Trykspraytørrere tilbyder høj tørreintensitet, mindre størrelse, lavere udstyr og anlægsinvesteringer, mindre produktpartikler og højere bulkdensitet. For mælkepulver med en bulkdensitet på ca. 0,165 er tørretiden særlig kort, kun 10-30 sekunder, hvilket gør det velegnet til fremstilling af varme-følsomme materialer. Derfor er mange centrifugale spraytørrere i mælkepulver og andre industrier blevet omdannet til trykspraytørrere. Trykspraytørrere bruger også mindre strøm. Centrifugale spraytørrere har generelt en større diameter og mindre højde, hvilket resulterer i lavere tørreintensitet sammenlignet med trykspraytørrere. De producerer større partikelstørrelser og kan tilpasses til en bredere vifte af materialer; generelt er materialer, der er egnede til trykspraytørrere, også egnede til centrifugalspraytørrere. Centrifugale spraytørrere er velegnede til materialer med højere viskositet. Luftstrømssprøjtning, også kendt som to-væskesprøjtning, udnytter højhastighedsbevægelsen af ​​damp eller komprimeret luft (typisk 200-300 m/s) til at skabe en høj relativ hastighed mellem gassen og væsken. Den flydende film trækkes ind i filamenter og brækkes derefter i fine dråber. Den pludselige stigning i overfladeareal giver mulighed for hurtig varme- og masseudveksling med den varme luft, fordamper fugten og producerer et pulveragtigt tørret materiale. Den er velegnet til en særlig bred vifte af materialer, men bruger en meget stor mængde strøm. Generelt undgås denne metode, når andre sprøjtemetoder kan anvendes. Til luftstrømsforstøvning skal materialet opvarmes til en passende temperatur for at minimere dets viskositet; derfor er luftstrømssprøjtning velegnet til materialer med højere viskositet.

3. Udviklingstendenser for spraytørringsudstyr

Fra perspektivet af stor-industriel produktion, energibesparelse og forbrugsreduktion bør spraytørringsudstyr være lodret, stor-skala, kontinuerligt og automatiseret. Denne type operation er den mest rimelige. Kontinuerlig drift betyder, at der sprøjtes kontinuerligt, dvs. både fodring og udtømning er kontinuerligt. Med hensyn til skala, er passende udstyr vedtaget i henhold til forskellige produktionstyper. Generelt er tendensen i fødevareindustrien i retning af store-multi-dysesystemer, mens skalaen generelt er mindre i den farmaceutiske industri. Ligesom andet udstyr skal valget af spraytørringsudstyr og tilpasningen af ​​dets indvendige komponenter tilpasses de materialer, der behandles. Tørringsintensiteten af ​​udstyret bør maksimeres, dvs. mængden af ​​tørret fugt pr. volumenhed pr. tidsenhed, hvorved størrelsen af ​​spraytørringsudstyret minimeres og udstyr og anlægsinvesteringer minimeres.

311. Varmluftfordelingsmetode

Varmluftfordeling i spraytørringsudstyr er et afgørende aspekt. Metoden til indføring af varmluft påvirker tørreudstyrets samlede ydeevne betydeligt. En korrekt metode til indføring af varmluft sikrer ikke kun en mere grundig og effektiv blanding af dråber og varm luft, hvorved varmevekslingseffektiviteten forbedres, men behandler også effektivt tørringen af ​​visse specielle materialer, hvilket forhindrer, at materiale klæber til vægge og loft. Traditionelle trykspraytørrere brugte ofte en luftregulerende struktur af -type. Varm luft blev reguleret gennem muffen og derefter fordelt ind i spraytørrerens indre cylinder. Denne type udstyr var relativt stort. Nu er flerlags sigtepladeluftfordeling mere almindeligt anvendt, da den er mindre og derfor mere udbredt. I trykspraytørrere, der opererer i en-medstrøm, er lufthastigheden af ​​den varme luft, der kommer ind i kanalen, ca. 9 m/s. I modstrøms- eller top-spraytørrere skal lufthastigheden, der kommer ind i kanalen, være passende højere. Centrifugale spraytørrere anvender generelt varmluftfordelere. Varm luft kommer ind i spraytørrerens hoveddel gennem en spiralluftfordeler og en styreplade, hvor den varme luft hvirvler i samme retning som centrifugalforstøveren. Varmluftfordelerens hovedfunktioner i centrifugalspraytørrere er tredelt: at indføre tørremediet (varm luft) i tørretårnet, så det kommer i kontakt med materialet, der tørres, og afslutter tørreopgaven; at vælge en ideel struktur for at sikre grundig blanding af det indførte varme medium og materialet, der tørres, for at opnå høj varmevekslingseffektivitet; og for at reducere eller undgå fænomenet med, at visse materialer klæber til væggene eller toppen. Med udviklingen af ​​spraytørringsteknologi bliver varmluftfordelere konstant forbedret.

312. Tårnudstødningsform

I co-spraytørrere bruges bundudstødning generelt. I trykspraytørrere øges udstyrets diameter i toppen af ​​tårnets koniske sektion, og fire udsugningskanaler er jævnt anbragt i den ringformede zone, hvorefter de konvergerer til en pulveropsamler. Alternativt kan der installeres fire posefiltre direkte i den øverste del af den ringformede zone, hvorefter udsugningskanalerne konvergerer ved udsugningsventilatorindtaget. I øjeblikket bruger trykspraytørrere almindeligvis top-udstødningssystemer. Varm luft kommer ind i tårnet fra toppen, og materialet sprøjtes også ind i tårnet fra toppen. Fire udstødningsrør er jævnt fordelt rundt om tårnets cirkulære sektion, og udstødningsgassen opsamles derefter og udledes gennem en støvopsamler. Denne type spraytørrer har en relativt høj varmluftsvarmetemperatur, høj tørreintensitet, et mindre tårnvolumen og lavere udstyrs- og anlægsomkostninger.

Centrifugalsprøjtetørrere har typisk deres udstødningsrør ført ud fra den koniske del af tårnet og derefter ind i støvsamleren. Dette maksimerer spraytørrertårnets effektive volumen uden at påvirke normal pulverproduktion, hvilket minimerer den samlede volumen.

313. Udstyrsrensning

Importerede spraytørrere har generelt ikke denne enhed og bruger i stedet rengøringsmetoder. Indenlandske spraytørrere overvejer generelt dette problem. Tårnvægge med trykspraytørrer rengøres generelt med en støvopsamler af typen-hængende plade, som er sikker, pålidelig og giver grundig rengøring. Tårnets koniske sektion bør dog have en rensedør til udvendig rengøring. Tårnet på en centrifugal spraytørrer rengøres typisk ved hjælp af en tryk--type løftestøvfejer, som giver en grundig rengøring. Efter fejning kan støvfejeren flyttes uden for tårnet gennem tårndøren.

Tårnet på en spraytørrer er generelt udstyret med en vibrerende tårnanordning for at forhindre det tørrede materiale i at klæbe til tårnvæggen. Dette bruger typisk flere luft-betjente eller elektriske hamre, programmeret med en bestemt vibrationssekvens. Luft-drevne hamre er bedre end elektriske hamre, men kræver trykluft.

314. Støvfjernelse fra Udstyret

Spraytørrere bruger generelt en støvfjernelsesproces i to-trin. Det første trin bruger cyklonseparation til støvfjernelse, og det andet trin bruger et posefilter. Ved mælkepulverproduktion er posefilterets filterklud generelt 130 mesh, mens der i proteinpulverproduktion generelt kræves 200-240 mesh. Enkelt-støvfjernelse bruges også nogle gange i mælkepulverproduktion. Ved spraytørringsproduktion af sojaprotein og isoleret protein sendes der generelt varm luft ind i tørretårnet fra toppen, og materialet sprøjtes også ind fra toppen. Pulverudledningen og udblæsningsluften kommer begge ind i pulveropsamleren-cyklonseparatoren - fra pulverudløbet. Efter at materialet er udtømt fra cyklonseparatoren, transporteres det til pulversiloen med en Roots-blæser. Udstødningsgassen kommer ind i et posefilter til pulveropsamling, før den udledes til atmosfæren. Det fine pulver sendes ind i pulversiloen sammen med pulveret, der udledes fra cyklonen. Lufttrykket i indsugnings- og udsugningsventilatorerne i spraytørringsudstyr, der anvendes til produktion af proteinpulver, er generelt højere end trykket for indsugnings- og udsugningsventilatorerne i spraytørringsudstyr, der anvendes til mælkepulverproduktion. Tilpasningen af ​​luftvolumen er den samme som for spraytørringsudstyr, der anvendes til mælkepulverproduktion, hvor udsugningsventilatorens luftvolumen er 30 % større end indsugningsventilatorens luftvolumen. Det er der tre grunde til: For det første blæser indsugningsventilatoren rumtemperaturluft ind, mens udsugningsventilatoren udleder varm luft, hvilket resulterer i en større luftmængdebelastning. For det andet, under spraytørring, anvendes et vakuum på 0,1147 kPa i tørretårnet, hvilket letter en jævn materialenedgang og reducerer sprøjt. For det tredje fordamper fugt under spraytørring, hvilket også optager et vist volumen.

Det fine pulver fra cyklonseparatoren og posefilterkammeret sendes tilbage i tårnet af en Roots-blæser til agglomerering af fint pulver, hvilket øger partikelstørrelsen og opløseligheden.

Filterposerne i posefilteret vibreres generelt ved hjælp af en pulse backflushing-metode, som er dyrere og forbruger mere trykluft. I øjeblikket anvendes generelt en frem- og tilbagegående vibrationsmekanisme, der anvender en cylinder, hvor vibrationen er låst sammen med lukningen af ​​den luftregulerende sommerfuglventil. Dette giver mulighed for øjeblikkelig vibration af filterposen uden udstødning, hvilket resulterer i lave omkostninger og god ydeevne.

315. Pulverudledning fra Udstyret

Pulverudledningen fra spraytørringsudstyret er kontinuerlig, forbundet med et vibrerende fluidiseret leje ved udløbet af tørretårnet. Dette giver mulighed for sekundær tørring af det pulveriserede materiale, efterfulgt af påføring af lecithin eller andre smagsstoffer. Dette udvider spraytørringsudstyrets kapacitet, forbedrer produktkvaliteten og muliggør rettidig afkøling af materialet efter sekundær tørring, hvilket bringer produktet til en tilstand, der er klar til direkte emballering, hvilket reducerer risikoen for kontaminering betydeligt før emballering.

4. Tørringsproceskontrolsystem

Den hurtige karakter af spraytørringsprocessen er afgørende for effektiv kontrol. I øjeblikket er forskning i tørringskontrolteori og -praksis både nationalt og internationalt stadig i de tidlige stadier og mangler omfattende og systematiske undersøgelser. Baseret på analysen af ​​produktionsprocessen er formålet med at anvende automatiseret kontrolteknologi i mælkepulvertørringsprocessen at:

(1) Undgå ustabiliteten af ​​udstyrets drift forårsaget af manuel intermitterende drift, hvorved der opnås kontinuerlig produktion og stabilisering af den multivariable og meget ikke-lineære systemdriftsproces for spraytørring;

(2) Ved at indføre et automatiseret kontrolsystem, samtidig med at produktkvalitet og output sikres, minimeres antallet af online signalopsamlingspunkter i kontrolsystemet og unødvendig indflydelse mellem variabler reduceres;

(3) Spar arbejdskraft, reducer nedetid forårsaget af menneskelige faktorer og forkort arbejdscyklussen;

(4) Gennem den korrekte forudindstilling af parametrene for hver variabel i det automatiserede kontrolsystem, gør det muligt for hele systemet at arbejde i den optimale tilstand, maksimere effektiviteten af ​​selve udstyret og opnå formålet med energibesparelse og forbrugsreduktion;

(5) Forbedre produktkvaliteten og minimere drifts- og administrationsomkostninger.

De vigtigste indikatorer for evaluering af succesen med anvendelse af tørreudstyr under specifikke procesforhold er output og kvalitet af det tørrede produkt, såvel som partikelstørrelsesfordelingen, udseendet og det endelige fugtindhold i produktet. Produktoutput bestemmes af den økonomiske ydeevne af produktionsbelastningen, varmen leveret af varmluftgeneratoren, tørreintensiteten af ​​tørreren, den varme luftstrømshastighed og faststofindholdet i gyllen. Mange faktorer påvirker produktkvaliteten: Partikelstørrelsen og udseendet bestemmes af tørreudstyrets procesydelse og gylleforberedelsesparametrene, mens det endelige fugtindhold er direkte relateret til udvælgelsen af ​​parametre såsom varmlufts indgangstemperatur, udstødningsgasudgangstemperatur og undertryk i tørretårnet.

Spraytørringsudstyr har revolutioneret mælkepulverproduktionen. Spraytørringsudstyr er dog ikke en universel løsning. Dens forstøvningsstruktur og form, tårnstruktur, luftfordeling, udstødning, pulverbelægning, pulverudledningsmetode, kombination med andet procesudstyr og design af automatiske kontrolsystem skal alle være egnede til de materialer, der behandles. Kun på denne måde, med tidens udvikling og den fortsatte udvikling af videnskab og teknologi, kan spraytørringsudstyr tilpasse sig en bredere vifte af materialetørringskrav og yde et stadig større bidrag til udviklingen og opbygningen af ​​den nationale økonomi.