Bruk og utvikling av spraytørkeutstyr i meieriproduksjon

I mitt lands meieriproduksjon utgjør melkepulver omtrent 80 % av den totale produksjonen på grunn av dets enkle lagring og transport. Tørkeprosessen er et av de mest avgjørende trinnene i produksjonen av melkepulver; mengden vann som fordampes under tørking alene, tilsvarer nesten kvaliteten på det produserte melkepulveret. Vanligvis bestemmer produksjonsprosessen produksjonsutstyret og kontrollsystemet, men bruk av avansert utstyr og kontrollsystemer kan også endre produksjonsprosessen. Bruken av spraytørkeutstyr i melkepulverproduksjon er et typisk eksempel.

Spraytørkeprosessen innebærer å pumpe materiale inn i en spraytørker, hvor en forstøver sprer det i små dråper. Oppvarmet luft føres deretter inn i tørkekammeret for å blande og komme i kontakt med materialdråpene. Etter tørking separeres det tørkede produktet og lagres eller brukes direkte. Melkepulver produsert ved spraytørking er et enhetlig pulverprodukt, som eliminerer behovet for ytterligere tørke-, avkjølings- og pulveriseringsprosesser. Det kan pakkes direkte som et ferdig produkt, noe som muliggjør mekanisert, kontinuerlig og stor-produksjon. Videre forbedrer den lavere overflatetemperaturen til materialet kvaliteten på melkepulverproduktet. Derfor spiller spraytørkeutstyr en betydelig rolle i melkepulverproduksjonen, og det er en trend mot å tørke produkter med stadig høyere fuktighetsinnhold. Spraytørking er imidlertid en prosess som krever mye-energi-. På grunn av de høye kvalitetskravene etter tørking og behovet for minimale svingninger i fuktighetsinnhold, er streng kontroll av driftsparametere som tørketemperatur avgjørende. Derfor er riktig valg av spraytørkeutstyr og den rasjonelle utformingen av drifts- og kontrollsystemet avgjørende for å sikre produktkvalitet og energisparing. Dette bidrar ikke bare til den teknologiske fremskritt og utviklingen av mitt lands meieriindustri, men driver også teknologisk fremgang og utvikling i andre bransjer, og gir et større bidrag til landets økonomiske start-.

1. Utvikling av spraytørkeutstyr i meieriindustrien

Spraytørkeutstyr ble først brukt i melkepulverindustrien i 1901, men dets praktiske anvendelse i melkepulverproduksjon begynte ikke før på 1920-tallet, og det var først på slutten av 1940-tallet at det begynte å bli brukt i mitt land. Den tidligste strukturen var en trykkbokstype (horisontal), med materialforstøvning ved bruk av en to-væskemetode, noe som resulterte i høyt strømforbruk. I 1958 promoterte departementet for lett industri dyre-drevet små-trykkspraytørking for melkepulverproduksjon i Heilongjiang-provinsen. I 1955 brukte Harbin Songhua River Dairy Factory først sentrifugal spraytørking for å produsere melkepulver. Begge disse typene spraytørkeutstyr på den tiden hadde flat{12}}bunnstruktur, og pulverproduksjonen var intermitterende, noe som krevde manuell utmating én gang per skift.

På midten av-1960-tallet dukket det opp en konisk bunnstruktur med en spiralpulverutgangsanordning (skrue) i trykktørkingsutstyret av typen boks-. Den første vertikale trykkspraytørkeren med flere-dyser ble utviklet på begynnelsen av 1970-tallet. Dens fremvekst reduserte det effektive volumet av spraytørkere med nesten halvparten og eliminerte behovet for en skruskrue, noe som muliggjorde kontinuerlig pulverproduksjon. På 1980-tallet ble det produsert en vertikal trykkspraytørker med én dyse. Dens anvendelse i melkepulverindustrien var en nøkkelfaktor for å fremme teknologisk fremgang i mitt lands melkepulverindustri, og la grunnlaget for dens raske utvikling.

2. Egenskaper for spraytørkingsutstyr

Spraytørkeutstyr kommer vanligvis i tre typer: trykk, sentrifugal og luftstrøm. Trykkspraytørkere tilbyr høy tørkeintensitet, mindre størrelse, lavere utstyrs- og anleggsinvesteringer, mindre produktpartikler og høyere bulktetthet. For melkepulver med en bulkdensitet på omtrent 0,165 er tørketiden spesielt kort, bare 10-30 sekunder, noe som gjør det egnet for produksjon av varme-sensitive materialer. Derfor er mange sentrifugale spraytørkere i melkepulver og andre industrier konvertert til trykkspraytørkere. Trykkspraytørkere bruker også mindre strøm. Sentrifugale spraytørkere har generelt en større diameter og mindre høyde, noe som resulterer i lavere tørkeintensitet sammenlignet med trykkspraytørkere. De produserer større partikkelstørrelser og kan tilpasses et bredere spekter av materialer; generelt er materialer egnet for trykkspraytørkere også egnet for sentrifugalspraytørkere. Sentrifugale spraytørkere er egnet for materialer med høyere viskositet. Luftstrømssprøyting, også kjent som to{12}}væskespraying, bruker høyhastighetsbevegelsen av damp eller komprimert luft (vanligvis 200–300 m/s) for å skape en høy relativ hastighet mellom gassen og væsken. Væskefilmen trekkes inn i filamenter og brytes deretter til fine dråper. Den plutselige økningen i overflateareal muliggjør rask varme- og masseutveksling med den varme luften, fordamper fuktigheten og produserer et pulveraktig tørket materiale. Den er egnet for et spesielt bredt spekter av materialer, men bruker svært mye strøm. Vanligvis unngås denne metoden når andre sprøytemetoder kan brukes. For luftstrømforstøvning bør materialet varmes opp til en passende temperatur for å minimere viskositeten; derfor er luftstrømssprøyting egnet for materialer med høyere viskositet.

3. Utviklingstrender for spraytørkingsutstyr

Fra perspektivet av stor-industriell produksjon, energisparing og forbruksreduksjon, bør spraytørkeutstyr være vertikalt,-storskala, kontinuerlig og automatisert. Denne typen operasjon er den mest rimelige. Kontinuerlig drift betyr at sprøytingen er kontinuerlig, dvs. både innmating og tømming er kontinuerlig. Når det gjelder skala, brukes passende utstyr i henhold til forskjellige produksjonstyper. Generelt, i næringsmiddelindustrien, går trenden mot store-multi-dysesystemer, mens i farmasøytisk industri er omfanget generelt mindre. Som annet utstyr må valget av spraytørkeutstyr og tilpasningen av dets interne komponenter tilpasses materialene som behandles. Tørkeintensiteten til utstyret bør maksimeres, dvs. mengden fuktighet som tørkes per volumenhet per tidsenhet, for derved å minimere størrelsen på spraytørkeutstyret og minimere utstyr og anleggsinvesteringer.

311. Varmluftsdistribusjonsmetode

Varmluftfordeling i spraytørkeutstyr er et avgjørende aspekt. Metoden for innføring av varmluft påvirker den generelle ytelsen til tørkeutstyret betydelig. En riktig metode for innføring av varmluft sikrer ikke bare mer grundig og effektiv blanding av dråper og varmluft, og forbedrer dermed varmevekslingseffektiviteten, men tar også effektivt opp tørkingen av visse spesialmaterialer, og forhindrer at materiale fester seg til vegger og tak. Tradisjonelle trykkspraytørkere brukte ofte en luftregulerende struktur av -type. Varmluft ble regulert gjennom hylsen og deretter fordelt inn i spraytørkerens indre sylinder. Denne typen utstyr var relativt stor. Nå er flerlags siktplateluftfordeling mer vanlig, siden den er mindre og derfor mer utbredt. I trykkspraytørkere som opererer i med-strøm, er lufthastigheten til den varme luften som kommer inn i kanalen ca. 9 m/s. I motstrøms- eller topp-eksosspraytørkere bør lufthastigheten som kommer inn i kanalen være passende høyere. Sentrifugale spraytørkere bruker vanligvis varmluftfordelere. Varm luft kommer inn i hoveddelen av spraytørkeren gjennom en spiralluftfordeler og en ledeplate, med varmluften som virvler i samme retning som sentrifugalforstøveren. Hovedfunksjonene til varmluftfordeleren i sentrifugale spraytørkere er tredelt: å introdusere tørkemediet (varmluft) i tørketårnet slik at det kommer i kontakt med materialet som tørkes, og fullfører tørkeoppgaven; å velge en ideell struktur for å sikre grundig blanding av det innførte varme mediet og materialet som tørkes, for å oppnå høy varmevekslingseffektivitet; og for å redusere eller unngå fenomenet med at visse materialer fester seg til veggene eller toppen. Med utviklingen av spraytørketeknologi blir varmluftfordelere stadig forbedret.

312. Tårneksosform

I med{0}}spraytørkere brukes vanligvis bunneksos. I trykkspraytørkere økes diameteren på utstyret på toppen av tårnets koniske seksjon, og fire avtrekkskanaler er jevnt anordnet i den ringformede sonen, deretter konvergert til en pulversamler. Alternativt kan fire posefiltre installeres direkte i den øvre delen av den ringformede sonen, og deretter konvergerer avtrekkskanalene ved avtrekksvifteinntaket. For tiden bruker trykkspraytørkere vanligvis topp-eksossystemer. Varm luft kommer inn i tårnet fra toppen, og materialet sprøytes også inn i tårnet fra toppen. Fire eksosrør er jevnt fordelt rundt den sirkulære delen av tårnet, og eksosgassen samles deretter opp og slippes ut gjennom en støvsamler. Denne typen spraytørker har en relativt høy varmluftstemperatur, høy tørkeintensitet, et mindre tårnvolum og lavere utstyrs- og anleggskostnader.

Sentrifugale spraytørkere har vanligvis eksosrørene ført ut fra den koniske delen av tårnet og deretter inn i støvsamleren. Dette maksimerer det effektive volumet til spraytørkertårnet uten å påvirke normal pulverproduksjon, og minimerer det totale volumet.

313. Utstyrsrengjøring

Importerte spraytørkere har vanligvis ikke denne enheten og bruker i stedet rengjøringsmetoder. Innenlandske spraytørkere vurderer generelt dette problemet. Tårnvegger med trykkspraytørker rengjøres vanligvis med en støvoppsamler av typen -hengende plate, som er sikker, pålitelig og gir grundig rengjøring. Imidlertid bør den koniske delen av tårnet ha en rensedør for utvendig rengjøring. Tårnet til en sentrifugalspraytørker rengjøres vanligvis ved hjelp av en trykk--løftende støvfeiemaskin, som gir en grundig rengjøring. Etter feiing kan støvfeiemaskinen flyttes utenfor tårnet gjennom tårndøren.

Tårnet til en spraytørker er vanligvis utstyrt med en vibrerende tårnanordning for å forhindre at det tørkede materialet fester seg til tårnveggen. Dette bruker vanligvis flere luft-drevne eller elektriske hamre, programmert med en bestemt vibrasjonssekvens. Luft-hamre er bedre enn elektriske hammere, men krever trykkluft.

314. Fjerning av støv fra utstyret

Spraytørkere bruker vanligvis en -to-trinns støvfjerningsprosess. Det første trinnet bruker syklonseparasjon for støvfjerning, og det andre trinnet bruker et posefilter. I melkepulverproduksjon er filterduken til posefilteret vanligvis 130 mesh, mens det i proteinpulverproduksjon vanligvis kreves 200-240 mesh. Enkelt--støvfjerning brukes også noen ganger i melkepulverproduksjon. Ved spraytørkingsproduksjon av soyaprotein og isolert protein sendes vanligvis varm luft inn i tørketårnet fra toppen, og materialet sprayes også inn fra toppen. Både pulverutslippet og eksosluften kommer inn i pulversamleren-syklonseparatoren – fra pulverutløpet. Etter at materialet er sluppet ut fra syklonseparatoren, transporteres det til pulversiloen med en Roots-blåser. Avgassen kommer inn i et posefilter for pulveroppsamling før den slippes ut i atmosfæren. Det fine pulveret sendes inn i pulversiloen sammen med pulveret som slippes ut fra syklonen. Lufttrykket til innløps- og avtrekksviftene i spraytørkeutstyr som brukes til produksjon av proteinpulver er generelt høyere enn til inntaks- og avtrekksviftene i spraytørkeutstyr som brukes til melkepulverproduksjon. Tilpasningen av luftvolum er den samme som for spraytørkeutstyr som brukes til melkepulverproduksjon, med luftvolumet til avtrekksviften som er 30 % større enn luftvolumet til inntaksviften. Det er tre grunner til dette: For det første blåser innløpsviften inn romtemperaturluft, mens avtrekksviften slipper ut varmluft, noe som resulterer i en større luftvolumbelastning. For det andre, under spraytørking, brukes et vakuum på 0,1147 kPa i tørketårnet, noe som letter jevn materialenedgang og reduserer sprut. For det tredje fordamper fuktighet under spraytørking, som også opptar et visst volum.

Det fine pulveret fra syklonseparatoren og posefilterkammeret sendes tilbake til tårnet av en Roots-blåser for agglomerering av fint pulver, og øker partikkelstørrelsen og løseligheten.

Filterposene i posefilteret vibreres vanligvis ved hjelp av en puls-backflushing-metode, som er dyrere og forbruker mer trykkluft. For tiden brukes vanligvis en frem- og tilbakegående vibrasjonsmekanisme som bruker en sylinder, med vibrasjonen låst sammen med lukkingen av den luftregulerende sommerfuglventilen. Dette gir mulighet for øyeblikkelig vibrasjon av filterposen uten eksos, noe som resulterer i en lav kostnad og god ytelse.

315. Pulverutslipp fra utstyret

Pulverutslippet fra spraytørkeutstyret er kontinuerlig, koblet til et vibrerende fluidisert sjikt ved utløpet av tørketårnet. Dette gir mulighet for sekundær tørking av det pulveriserte materialet, etterfulgt av påføring av lecitin eller andre smakstilsetninger. Dette utvider kapasiteten til spraytørkeutstyret, forbedrer produktkvaliteten og muliggjør rettidig avkjøling av materialet etter sekundær tørking, noe som bringer produktet til en tilstand klar for direkte emballering, og reduserer dermed risikoen for kontaminering betydelig før pakking.

4. Tørkeprosesskontrollsystem

Spraytørkeprosessens raske natur er avgjørende for effektiv kontroll. Foreløpig er forskning på tørkingskontrollteori og -praksis både innenlands og internasjonalt fortsatt i sin tidlige fase, og mangler omfattende og systematiske studier. Basert på analysen av produksjonsprosessen, er formålet med å bruke automatisert kontrollteknologi i melkepulvertørkeprosessen å:

(1) Unngå ustabiliteten til utstyrsdriften forårsaket av manuell intermitterende drift, og oppnår dermed kontinuerlig produksjon og stabiliserer den multivariable og svært ikke-lineære systemdriftsprosessen for spraytørking;

(2) Ved å introdusere et automatisert kontrollsystem, samtidig som produktkvalitet og produksjon sikres, minimere antallet online signalinnsamlingspunkter i kontrollsystemet og redusere unødvendig påvirkning mellom variabler;

(3) Spar arbeidskraft, reduser nedetid forårsaket av menneskelige faktorer, og forkort arbeidssyklusen;

(4) Gjennom riktig forhåndsinnstilling av parametrene for hver variabel i det automatiserte kontrollsystemet, la hele systemet fungere i optimal tilstand, maksimere effektiviteten til selve utstyret og oppnå formålet med energisparing og forbruksreduksjon;

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

Hovedindikatorene for å evaluere suksessen til bruk av tørkeutstyr under spesifikke prosessforhold er produksjonen og kvaliteten til det tørkede produktet, samt partikkelstørrelsesfordelingen, utseendet og det endelige fuktighetsinnholdet til produktet. Produkteffekten bestemmes av den økonomiske ytelsen til produksjonsbelastningen, varmen som leveres av varmluftgeneratoren, tørkeintensiteten til tørketrommelen, varmluftstrømningshastigheten og faststoffinnholdet i slurryen. Mange faktorer påvirker produktkvaliteten: partikkelstørrelsen og utseendet bestemmes av prosessytelsen til tørkeutstyret og slamprepareringsparameterne, mens det endelige fuktighetsinnholdet er direkte relatert til valget av parametere som varmluftinntakstemperatur, avgassutløpstemperatur og negativt trykk i tørketårnet.

Spraytørkeutstyr har revolusjonert produksjonen av melkepulver. Spraytørkeutstyr er imidlertid ikke en universalløsning. Dens forstøvningsstruktur og form, tårnstruktur, luftfordeling, eksos, pulverlakkering, pulverutslippsmetode, kombinasjon med annet prosessutstyr og design av automatisk kontrollsystem må alle være egnet for materialene som behandles. Bare på denne måten, med tidenes utvikling og den kontinuerlige utviklingen av vitenskap og teknologi, kan spraytørkeutstyr tilpasse seg et bredere spekter av materialtørkingskrav og gi et stadig større bidrag til utviklingen og byggingen av den nasjonale økonomien.