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离心喷雾干燥机技术的发展及离心喷雾干燥设备在奶粉行业的使用

  离心喷雾干燥机技术于50年代末在国内乳品行业开始应用,已有40多年的历史。目前全国乳品行业大约有5%的厂家采用此技术。它对推动我国乳品工业的迅速发展起到积极的作用。
  在我国乳品行业首先应用的喷雾干燥机技术是"压力"和"两流体"技术,当时由于受技术水平和生产规模等诸因素的限制,仅是卧式、一级、多喷头的形式,其蒸发能力多数在250kg/h以下。60年代中期,安达乳品厂安装了一台蒸发量350kg/h卧式压力喷雾干燥设备,喷头为7只;1967年援助阿尔巴尼亚,提供的喷雾干燥设备是仿制北京南郊乳品厂1965年由日本引进的蒸发量350kg/h双喷头、卧式、压力喷雾干燥器,要求蒸发量150kg/h,也采用双喷头;60年代末上海乳晶三厂首次安装了立式压力喷雾干燥器,其蒸发量为250kg/h,喷头仍没少于3个。当时这种多喷头热的出现,主要是一种错误的理论占了上风。许多人认为喷嘴的孔径不能大于某一数值,否则,物料就不能雾化。这在当时设备能力小的情况下,必然造成都采用多喷头、小孔径喷嘴生产,最小的喷嘴孔径仅0.5mm,这给生产操作、管理造成许多问题,更主要是使奶粉的颗粒细小,冲调性很差,色泽、组织状态也不为用户欢迎。
  为解决这一矛盾,许多厂家、科研单位、大专院校从多方面寻找生产冲调性好的速溶奶粉",相继出现"两段干燥法"、"添加乳糖再结晶法"等的试生产,但终因成本高、不适应大规模连续化生产无法推广。与此同时,出现离心喷雾干燥技术,并得到一定的发展,其主要原因是当时土法搞出的离心喷雾机转速低,仅5000r/mim)左右,由于线速度低,喷出的奶粉颗粒大,冲调性优于压力喷雾的产品,在市场上相对受用户欢迎。直到70年代末离心喷雾干燥生产的奶粉在市场占主导地位。
  离心喷雾干燥法与立式压力喷雾干燥法比较有以下几点不足:
  I.蒸发强度低。离心喷雾,物料雾化后在塔内运动轨迹和热风在塔内运动轨迹的差异,造成物料与热风热质交换时间短于立式压力喷雾干燥,结果使单位有效空间的蒸发能力小于立式压力喷雾干燥,也使蒸发强度降低,据实测其蒸发强度一般≤3kg/h.M3,包括近几年引进的离心喷雾干燥设备。立式压力喷雾干燥设备的蒸发强度一般均≥5kg/h.M3,这使同能力的离心喷雾干燥塔的有效容积比立式压力喷雾干燥塔大80%左右。
  由于蒸发强度低,使设备的体积增大,从而带来一系列的问题:
  a.制造喷雾干燥设备的材料消耗多,设备的造价提高,同能力离心喷雾干燥设备比立式压力喷雾干燥设备造价高20%左右。
  b.由于设备相对大,给制造、运输、安装均增加了困难。
  c.安装设备的空间大,安装设备的厂房亦需要增大,这就增加了厂土建的投资。
  d.设备使用操作及班后清扫不方便,只得增加一些附属装置,如可升降的扫粉装置和离心机吊装装置。
  Ⅱ.塔内壁挂粉多。离心喷雾干燥由于雾化的物料运动轨迹呈抛物线,再加上进入塔的热风具有一定旋转力,塔内毕(包括塔顶)粘粉多,尤其是生产加糖奶粉、婴儿配方奶粉等产品时更为严重。黑龙江乳品厂引进丹麦"尼罗"离心喷雾干燥设备,塔内径7.4m,连续生产婴儿配方乳粉II号一个月,粘壁粉厚度达80mm以上,该厂每月彻底清扫一次,清扫下来的这部分粉已经不能能作为等级产品。
  Ⅲ.产品有被机油污染的可能。雾化物料的离心喷雾机,从结构要求必须安装在塔顶中央的热风分配装置中。由于环境温度高、离心机高速旋转,需要润滑油润滑和冷却,其下端由密封件密封,在运行中密封件一旦损坏,机油就会漏入塔内的产品中,污染产品,而且在运行中很难发现漏油。
  Ⅳ.奶粉贮存期短,脂肪易被氧化。离心喷雾干燥法生产的奶粉含有较多空气,在贮藏过程中,奶粉中的脂肪容易被粉内的空气氧化,使贮藏期缩短。
   离心喷雾干燥设备的改造
  从我国奶粉产品结构特点来看,在我国乳品行业生产奶粉最佳的干燥设备,应该说是立式压力喷雾干燥设备。实践已得到证明,如果离心喷雾干燥设备使用单位的领导也认识到这一点,那就好办了。因为,quot;离心",改"压力"是可行的,也很容易,并且还具有实际的效益。
  可行性
  近几年相继有4家乳品厂,成功的把离心喷雾干燥改为压力喷雾干燥,投入正常运行,这是因为有下述原因:
  (1)、相同点多,可通用性
  "离心"和"压力"两种喷雾干燥基本原理相同,都是物料经雾化、与热空气在瞬间完成热量交换和质量交换,干燥的物料经分离装置与空气分离而获得产品。
  两者皆属于并流干燥,即雾化的物料与热风在塔内均是自上而下同向运动中完成干燥过程。附属设备大部分相同,可通用。如空气过滤器、空气加热器、进风机、排风机、滤粉装置及浓奶缸等都相同,可通用。
  这些相同部分,如原设计、选型正确合理,改造均可不需要做任何改动,保持原状可通用。
  (2)相异点少,易改造
  雾化器不相同,离心和压力喷雾干燥器根本差别就是物料雾化方式不同,前者是用高速旋转的离心机雾化物料,后者则是借高压泵压力,经喷嘴雾化物料。
  热风分配器不同,由于两者雾化器不同,热风入塔的分配器也不同。离心喷雾法采用蜗壳式为主,压力喷雾法多采用折流式,后者结构简单,制造、安装、调整进风的均匀度比前者容易简便。
  塔直径和有效高度不同,由于两者雾距在塔内运动轨迹相异,离心塔的直径比同能力压力塔直径要大35%以上;而有效高度前者比后者低40%以上。
  有效容积不同,由于两者的蒸发强度不同,同能力的离心塔有效容积要比压力塔有效容积大70%以上。
  塔顶至屋顶的有效高度不同,离心塔由于需要吊装离心喷雾机,塔顶至屋顶的有效高度在3m以上,而压力塔一般不超过2m。
  (3)相异点分析
  雾化器、热风分配胎两处不同点,改造时只要更换就可解决。
  对于塔直径和有效高度不同,离心塔直径比压力塔大,改造后塔壁粘粉比同能力压力塔要少50%左右,塔顶几乎不粘粉;如果离心塔的有效高度低于压力塔要求的有效高度下限,则需利用塔顶至屋顶的有效高度不同而把塔适当接高.
  有效容积不同,对改造十分有益,改造后可提高生产能力。
  改造后的效益
  离心塔改造为压力塔后,除解决前述4项不足外,还可以收到以下效益:
  (1) 干物质利用率
  由于塔顶几乎不粘粉,塔壁粘粉减少50%,粘壁粉很容易清扫掉,焦粉问题解决,鲜奶的干物质利用率必然会相应提高。
  (2) 提高产品的等级率
  由于解决了焦粉问题, 由此消除了与产品杂质度、溶解度指标相关的一个因素,促使产品等级率有所提高。
  (3) 提高生产能力
  由于离心塔的有效容积比同能力的压力塔一般大70%以上,改造后蒸发强度均会提高,在只更换雾化器和热风分配揣后,能力就可提高20%左右;若对其他附属配套设备做适当的调整,其能力可提高50%-100%,实践已得到证明。黑龙江省富裕乳品厂和宋站乳品厂的10t鲜奶/班离心塔改造后达到20t鲜奶/班;林甸县巨浪牧场乳品厂的5t鲜奶/班离心塔,改造后蒸发量达到3l0kg/h,相当于处理鲜奶12.4t/班。
  (4)改善操作环境
  离心塔操作一般在温度高的塔顶,改造成压力塔后,操作完全可以在二层地面操作,二层地面的温度比塔顶要低20-30℃,或史多。
  从-上述可看出,离心塔改造竹两种途径,-是小改造,即要求改造后能力不增加或略有提高的前提下,只更换雾化器和热风分配器,投资不会超过5万元,停产时间在一周左右就可完成。若是大改造,要求能力。


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