Применение и разработка оборудования для распылительной сушки в молочном производстве
Оставить сообщение
В молочном производстве моей страны сухое молоко составляет около 80% от общего объема производства из-за простоты его хранения и транспортировки. Процесс сушки — один из наиболее важных этапов производства сухого молока; количество воды, испаряемой только при сушке, практически эквивалентно качеству полученного сухого молока. Как правило, производственный процесс определяет производственное оборудование и систему управления, но применение современного оборудования и систем управления также может изменить производственный процесс. Типичным примером является применение оборудования для распылительной сушки при производстве сухого молока.
Процесс распылительной сушки включает закачку материала в распылительную сушилку, где распылитель распыляет его на мелкие капли. Затем в сушильную камеру подается нагретый воздух для смешивания и контакта с каплями материала. После сушки высушенный продукт отделяют и хранят или используют напрямую. Сухое молоко, полученное методом распылительной сушки, представляет собой однородный порошкообразный продукт, исключающий необходимость дальнейших процессов сушки, охлаждения и измельчения. Его можно упаковывать непосредственно как готовый продукт, что обеспечивает механизированное, непрерывное-производство в крупных масштабах. Кроме того, более низкая температура поверхности материала улучшает качество сухого молочного продукта. Таким образом, оборудование для распылительной сушки играет важную роль в производстве сухого молока, и существует тенденция к сушке продуктов со все более высоким содержанием влаги. Однако распылительная сушка – это процесс с высокими-энергоемкими-затратами. Из-за высоких требований к качеству после сушки и необходимости минимальных колебаний содержания влаги необходим строгий контроль рабочих параметров, таких как температура сушки. Поэтому правильный выбор оборудования для распылительной сушки и рациональная конструкция системы его эксплуатации и управления имеют решающее значение для обеспечения качества продукции и энергосбережения. Это не только способствует технологическому прогрессу и развитию молочной промышленности моей страны, но также стимулирует технологический прогресс и развитие других отраслей, внося больший вклад в экономический взлет страны-.
1. Разработка оборудования для распылительной сушки в производстве молочной промышленности.
Оборудование для распылительной сушки впервые было использовано в промышленности по производству сухого молока в 1901 году, но его практическое применение в производстве сухого молока началось только в 1920-х годах, и только в конце 1940-х годов оно начало использоваться в моей стране. Самая ранняя конструкция представляла собой коробчатую конструкцию (горизонтальную) с распылением материала с использованием метода двух-жидкостей, что приводило к высокому энергопотреблению. В 1958 году Министерство легкой промышленности начало продвигать мелкомасштабную сушку распылением под давлением с использованием животных-небольших-пригодных для производства сухого молока в провинции Хэйлунцзян. В 1955 году Харбинский молочный завод на реке Сунгари впервые применил центробежную распылительную сушку для производства сухого молока. Оба этих типа оборудования для распылительной сушки в то время имели конструкции с плоским-дном, а подача порошка была прерывистой, что требовало ручной выдачи один раз в смену.
В середине-1960-х годов в аппаратах для сушки под давлением коробчатого-типа появилась коническая нижняя конструкция со спиральным устройством вывода порошка (шнеком). Первая вертикальная многосопловая распылительная сушилка под давлением была разработана в начале 1970-х годов. Его появление уменьшило эффективный объем распылительных сушилок почти вдвое и устранило необходимость в шнеке, что позволило обеспечить непрерывную подачу порошка. В 1980-х годах была произведена односопловая вертикальная распылительная сушилка под давлением. Его применение в промышленности по производству сухого молока стало ключевым фактором в содействии технологическому прогрессу в промышленности по производству сухого молока в моей стране, заложив основу для ее быстрого развития.
2. Характеристики оборудования для распылительной сушки
Оборудование для распылительной сушки обычно бывает трех типов: под давлением, центробежное и воздушное. Распылительные сушилки под давлением обеспечивают высокую интенсивность сушки, меньшие размеры, меньшие инвестиции в оборудование и гражданское строительство, меньшие частицы продукта и более высокую насыпную плотность. Для сухого молока с объемной плотностью около 0,165 время сушки особенно короткое, всего 10-30 секунд, что делает его пригодным для производства термочувствительных-материалов. Поэтому в производстве сухого молока и других отраслях многие центробежные распылительные сушилки были преобразованы в распылительные сушилки под давлением. Распылительные сушилки под давлением также потребляют меньше энергии. Центробежные распылительные сушилки обычно имеют больший диаметр и меньшую высоту, что приводит к более низкой интенсивности сушки по сравнению с распылительными сушилками под давлением. Они производят частицы большего размера и подходят для более широкого спектра материалов; как правило, материалы, подходящие для распылительных сушилок под давлением, также подходят для центробежных распылительных сушилок. Центробежные распылительные сушилки подходят для материалов с более высокой вязкостью. Распыление воздушным потоком, также известное как распыление двух-жидкостей, использует высокоскоростное движение пара или сжатого воздуха (обычно 200–300 м/с) для создания высокой относительной скорости между газом и жидкостью. Жидкая пленка растягивается на нити, а затем распадается на мелкие капли. Внезапное увеличение площади поверхности обеспечивает быстрый теплообмен и массообмен с горячим воздухом, испарение влаги и образование порошкообразного высушенного материала. Он подходит для особенно широкого спектра материалов, но потребляет очень большое количество энергии. Обычно этого метода избегают, если можно использовать другие методы распыления. Для распыления воздушным потоком материал следует нагреть до соответствующей температуры, чтобы минимизировать его вязкость; поэтому распыление воздушным потоком подходит для материалов с более высокой вязкостью.
3. Тенденции развития оборудования для распылительной сушки
С точки зрения крупномасштабного-промышленного производства, энергосбережения и сокращения потребления оборудование для распылительной сушки должно быть вертикальным, крупномасштабным,-непрерывным и автоматизированным. Этот вид операции является наиболее разумным. Непрерывная работа означает, что распыление происходит непрерывно, т.е. как подача, так и разгрузка являются непрерывными. С точки зрения масштаба, соответствующее оборудование применяется в зависимости от типа производства. Как правило, в пищевой промышленности наблюдается тенденция к использованию крупномасштабных-систем с несколькими-соплом, тогда как в фармацевтической промышленности масштабы, как правило, меньшие. Как и другое оборудование, выбор оборудования для распылительной сушки и подбор его внутренних компонентов должны быть адаптированы к обрабатываемым материалам. Интенсивность сушки оборудования должна быть максимальной, т.е. количество влаги, высушиваемой на единицу объема в единицу времени, тем самым сводя к минимуму размер оборудования для распылительной сушки и минимизируя инвестиции в оборудование и гражданское строительство.
311. Метод распределения горячего воздуха
Распределение горячего воздуха в оборудовании для распылительной сушки является решающим аспектом. Способ подачи горячего воздуха существенно влияет на общую производительность сушильного оборудования. Правильный метод подачи горячего воздуха не только обеспечивает более тщательное и эффективное смешивание капель и горячего воздуха, тем самым повышая эффективность теплообмена, но также эффективно решает проблему сушки некоторых специальных материалов, предотвращая прилипание материала к стенам и потолку. В традиционных распылительных сушилках под давлением часто используется конструкция регулирования воздуха рукавного- типа. Горячий воздух регулировался через рукав, а затем распределялся во внутренний цилиндр распылительной сушилки. Этот тип оборудования был относительно большим. Сейчас чаще используется многослойное сито с сетчатым распределением воздуха, поскольку оно меньше по размеру и, следовательно, более широко применяется. В распылительных сушилках под давлением, работающих в прямоточном потоке, скорость горячего воздуха, поступающего в воздуховод, составляет примерно 9 м/с. В распылительных сушилках с встречным-током или с верхним-выхлопом скорость воздуха, поступающего в воздуховод, должна быть соответственно выше. В центробежных распылительных сушилках обычно используются распределители горячего воздуха. Горячий воздух поступает в основной корпус распылительной сушилки через спиральный воздухораспределитель и направляющую пластину, при этом горячий воздух закручивается в том же направлении, что и центробежный распылитель. Основные функции распределителя горячего воздуха в центробежных распылительных сушилках тройные: подача сушильной среды (горячего воздуха) в сушильную башню так, чтобы она контактировала с высушиваемым материалом, выполняя задачу сушки; подобрать идеальную структуру, обеспечивающую тщательное перемешивание вводимой горячей среды и высушиваемого материала, достижение высокой эффективности теплообмена; а также уменьшить или избежать явления прилипания определенных материалов к стенам или верху. С развитием технологии распылительной сушки распределительные устройства горячего воздуха постоянно совершенствуются.
312. Форма выхлопа башни.
В прямоточных распылительных сушилках обычно используется нижний выпуск. В распылительных сушилках под давлением диаметр оборудования увеличен в верхней части конической секции башни, а четыре выхлопных канала равномерно расположены в кольцевой зоне, а затем сходятся на сборнике порошка. Альтернативно четыре рукавных фильтра могут быть установлены непосредственно в верхней части кольцевой зоны, а затем вытяжные каналы сходятся на входе вытяжного вентилятора. В настоящее время в распылительных сушилках под давлением обычно используются верхние-выхлопные системы. Горячий воздух поступает в башню сверху, а материал также распыляется в башню сверху. Четыре выхлопные трубы равномерно распределены по круглой секции башни, а затем выхлопные газы собираются и выводятся через пылесборник. Этот тип распылительной сушилки имеет относительно высокую температуру нагрева горячим воздухом, высокую интенсивность сушки, меньший объем башни, а также более низкие затраты на оборудование и строительные работы.
Выхлопные трубы центробежных распылительных сушилок обычно выводятся из конической секции башни и затем в пылесборник. Это максимизирует эффективный объем башни распылительной сушилки, не влияя на нормальный выход порошка и минимизируя общий объем.
313. Очистка оборудования
Импортные распылительные сушилки обычно не имеют этого устройства и вместо этого используют методы очистки. Бытовые распылительные сушилки обычно учитывают эту проблему. Стены башни распылительной сушилки обычно очищаются с помощью пылесборника типа подвесной пластины-, который безопасен, надежен и обеспечивает тщательную очистку. Однако коническая секция башни должна иметь люк для внешней очистки. Башню центробежной распылительной сушилки обычно очищают с помощью подметальной машины для уборки пыли толкающего типа, которая обеспечивает тщательную очистку. После подметания подметальную машину можно вынести за пределы башни через дверь башни.
Башня распылительной сушилки обычно оснащена вибрирующим устройством для предотвращения прилипания высушенного материала к стенке башни. Обычно при этом используются несколько пневматических-или электрических молотков, запрограммированных на определенную последовательность вибрации. Пневматические-молоты лучше электрических, но для них требуется сжатый воздух.
314. Удаление пыли с оборудования
В распылительных сушилках обычно используется двухэтапный-процесс удаления пыли. На первой ступени для удаления пыли используется циклонная сепарация, на второй – рукавный фильтр. При производстве сухого молока фильтрующая ткань рукавного фильтра обычно имеет размер 130 меш, тогда как при производстве протеинового порошка обычно требуется 200-240 меш. Одноэтапное-пылеудаление также иногда используется при производстве сухого молока. При производстве распылительной сушки соевого белка и изолированного белка горячий воздух обычно подается в сушильную башню сверху, а материал также распыляется сверху. Выпуск порошка и отработанный воздух поступают в сборник порошка-циклонный сепаратор - через выпускное отверстие для порошка. После того как материал выгружается из циклонного сепаратора, он транспортируется в бункер для порошка с помощью воздуходувки Рутса. Выхлопные газы поступают в рукавный фильтр для сбора порошка перед выбросом в атмосферу. Мелкий порошок отправляется в бункер для порошка вместе с порошком, выгруженным из циклона. Давление воздуха приточных и вытяжных вентиляторов в оборудовании для распылительной сушки, используемом для производства протеинового порошка, обычно выше, чем у приточных и вытяжных вентиляторов в оборудовании для распылительной сушки, используемом для производства сухого молока. Согласование объема воздуха такое же, как и в оборудовании для распылительной сушки, используемом для производства сухого молока, при этом объем воздуха вытяжного вентилятора на 30% больше, чем объем воздуха приточного вентилятора. Для этого есть три причины: во-первых, приточный вентилятор продувает воздух комнатной температуры, а вытяжной вентилятор выпускает горячий воздух, что приводит к увеличению объемной нагрузки на воздух. Во-вторых, при распылительной сушке в сушильной башне используется вакуум 0,1147 кПа, что способствует плавному спуску материала и снижает разбрызгивание. В-третьих, при распылительной сушке испаряется влага, которая также занимает определенный объем.
Мелкий порошок из циклонного сепаратора и камеры рукавного фильтра возвращается в колонну с помощью воздуходувки Рутса для агломерации мелкого порошка, увеличения размера частиц и растворимости.
Фильтровальные рукава в рукавном фильтре обычно подвергаются вибрации с использованием метода импульсной обратной промывки, который является более дорогим и потребляет больше сжатого воздуха. В настоящее время обычно используется возвратно-поступательный вибрационный механизм с использованием цилиндра, в котором вибрация сблокирована с закрытием дроссельной заслонки, регулирующей воздух. Это обеспечивает мгновенную вибрацию фильтровального мешка без выхлопа, что приводит к низкой стоимости и хорошей производительности.
315. Выгрузка порошка из оборудования
Выгрузка порошка из оборудования для распылительной сушки является непрерывной и связана с вибрирующим псевдоожиженным слоем на выходе из сушильной башни. Это позволяет провести вторичную сушку порошкообразного материала с последующим применением лецитина или других ароматизаторов. Это расширяет возможности оборудования распылительной сушки, повышает качество продукции, позволяет своевременно охлаждать материал после вторичной сушки, доводя продукт до состояния, готового к непосредственной упаковке, что существенно снижает риск загрязнения перед упаковкой.
4. Система управления процессом сушки
Быстрый характер процесса распылительной сушки имеет решающее значение для эффективного контроля. В настоящее время исследования теории и практики борьбы с засухой как внутри страны, так и за рубежом все еще находятся на ранних стадиях, и им не хватает комплексных и систематических исследований. На основании анализа производственного процесса целью применения технологии автоматизированного управления процессом сушки сухого молока является:
(1) Избегайте нестабильности работы оборудования, вызванной ручным прерывистым режимом работы, тем самым достигая непрерывного производства и стабилизируя многопараметрический и сильно нелинейный процесс работы системы распылительной сушки;
(2) Путем внедрения автоматизированной системы управления, обеспечивая при этом качество и производительность продукции, минимизируйте количество точек онлайн-сбора сигналов системы управления и уменьшите ненужное влияние между переменными;
(3) Экономия рабочей силы, сокращение времени простоев, вызванных человеческим фактором, и сокращение рабочего цикла;
(4) Путем правильной настройки параметров каждой переменной в автоматизированной системе управления обеспечить работу всей системы в оптимальном состоянии, максимизировать эффективность самого оборудования и достичь цели энергосбережения и снижения потребления;
(5) Улучшить качество продукции и минимизировать затраты на эксплуатацию и управление.
Основными показателями оценки успешности применения сушильного оборудования в конкретных технологических условиях являются выход и качество высушенного продукта, а также гранулометрический состав, внешний вид и конечная влажность продукта. Выход продукта определяется экономическими показателями производственной нагрузки, теплом, выделяемым генератором горячего воздуха, интенсивностью сушки сушилки, расходом горячего воздуха и содержанием твердых веществ в суспензии. На качество продукта влияет множество факторов: размер и внешний вид частиц определяются производительностью процесса сушильного оборудования и параметрами приготовления суспензии, а конечное содержание влаги напрямую связано с выбором таких параметров, как температура на входе горячего воздуха, температура на выходе отходящих газов и отрицательное давление внутри сушильной башни.
Оборудование для распылительной сушки произвело революцию в производстве сухого молока. Однако оборудование для распылительной сушки не является универсальным решением. Его структура и форма распыления, конструкция башни, распределение воздуха, выхлоп, порошковое покрытие, метод выгрузки порошка, сочетание с другим технологическим оборудованием и конструкция системы автоматического управления - все это должно быть подходящим для обрабатываемых материалов. Только таким образом, с развитием времени и непрерывным прогрессом науки и техники, оборудование для распылительной сушки может адаптироваться к более широкому спектру требований к сушке материалов и вносить все больший вклад в развитие и строительство народного хозяйства.
