徐 劍，周友來，朱向華

（常州力馬干燥工程有限公司，江蘇常州213000）

關(guān)于提高TPG調(diào)味料噴霧干燥機科技含量的設(shè)想

徐 劍，周友來，朱向華

（常州力馬干燥工程有限公司，江蘇常州213000）

TPG調(diào)味料噴霧干燥機是目前干燥行業(yè)主要生產(chǎn)企業(yè)的重點產(chǎn)品，廣泛適用于食品添加劑提取液、濃縮液，懸浮液稠狀、粘狀且熱敏液態(tài)物料的干燥，同時適應(yīng)制藥、化工，生物制品行業(yè)與上述形態(tài)相似性質(zhì)物料的干燥。產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域之廣，孕育的商機促使各干燥設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)爭相生產(chǎn)。然而，因技術(shù)水平、生產(chǎn)水平所限，產(chǎn)品質(zhì)量也參差不齊。本文從源頭上剖析傳統(tǒng)噴霧技術(shù)粘壁焦化嚴(yán)重等技術(shù)難題，為克服食品添加劑原生產(chǎn)使用真空干燥設(shè)備能力低、生產(chǎn)周期長、能耗大、物料交叉污染嚴(yán)重等技術(shù)缺陷，而提出關(guān)于提高TPG調(diào)味料噴霧干燥機科技含量的設(shè)想。

調(diào)味料，粘壁，焦化，二次進風(fēng)，智能

Abstract：TPG Flavoring spray dryer is the drying industry，the focus of the major manufacturers products，widely used in food additives，extracts，concentrates，suspension thick-like，viscous liquid-like materials and thermal drying.While adapting to the pharmaceutical，chemical，biological products industry and the nature of the form was similar to the dry materials.Breadth of product applications，nurture business opportunities promote the drying equipment manufacturers competing production.However，due to a technical level，the limited production levels，product quality is also uneven.This paper analyzed the source of traditional stick wall coking spray technology and serious technical problems，to overcome the use of food additives of the original production capacity of lowvacuum drying equipment，long production cycle，energy consumption，material cross-contamination and serious technical defects，but assumption on the increasing TPG flavoring spray dryer technology was put forward.

Key words：seasoning；sticky wall；coking；second inlet；intelligent

1 TPG噴霧干燥機的技術(shù)背景

我國已頻有噴霧干燥技術(shù)的研究，噴霧干燥技術(shù)由于干燥速度快，料液經(jīng)霧化后表面積大大增加在熱風(fēng)氣流中，瞬間就可傳質(zhì)換熱90%～98%的水分，生產(chǎn)過程簡化，操作控制方便，對于含濕量60%～70%的液體物料能一次性干燥成粉粒產(chǎn)品，產(chǎn)品具有良好的均勻度、流動性和溶解性，產(chǎn)品純度高、質(zhì)量好，為此，噴霧干燥技術(shù)在制藥、化工工業(yè)生產(chǎn)中占有重要地位。同時噴霧干燥技術(shù)在我國目前食品添加劑生產(chǎn)應(yīng)用工業(yè)中亦是較為先進的方法之一，通過先進噴霧技術(shù)生產(chǎn)的食品添加劑，可保持或提高食品本身的營養(yǎng)價值，可改進其感官特征［1］。噴霧干燥的霧化方式有離心式和壓力式，即被干燥液態(tài)物料通過霧化器或壓力式噴槍，將液體料霧化成液滴，隨進風(fēng)熱氣流進行熱交換，以達到水分蒸發(fā)、物料干燥的目的。然而，由于被干燥液態(tài)物料在霧化過程中，其霧化液滴與進入干燥塔的熱空氣進行同步接觸，在熱交換的瞬間液滴或已經(jīng)干燥的粉料，隨進入塔內(nèi)的熱空氣向干燥塔壁附著，塔內(nèi)處于高溫狀態(tài)，附著的粉料隨即會粘壁焦化。對于低熔點熱敏性的物料而言，其粘壁焦化問題就更為嚴(yán)重。為此，噴霧干燥技術(shù)粘壁焦化技術(shù)難題，至今仍為世界性技術(shù)難題。

據(jù)《查新報告》顯示，專利申請?zhí)?208605.6曾公開了一種噴霧干燥器的風(fēng)冷防粘壁尾氣回收裝置，其主要技術(shù)措施包括有離心霧化器、罐體、熱風(fēng)進口，其特征在于在罐體外包一夾套，在夾套內(nèi)設(shè)有螺旋風(fēng)道，在夾套頂部的螺旋風(fēng)道裝有一冷卻空氣進口，在夾套下部的螺旋風(fēng)道上裝有一冷空氣出口，同時裝有搖桿機構(gòu)總成和減速器。該技術(shù)措施是通過冷卻空氣對罐體（塔體）的冷卻，達到解決粉料粘壁焦化問題，然而，干燥塔壁是維護塔內(nèi)干燥溫度的唯一保障，對塔體的冷卻，這就意味著對塔內(nèi)干燥溫度降溫，其最終結(jié)果只會增加能源消耗和噴霧干燥的生產(chǎn)能力的下降，因此該技術(shù)的實用性有待于進一步探討。為了解決噴霧干燥低熔點粘壁焦化的技術(shù)難度，專利申請?zhí)?1263461.1曾公開了一種帶有回旋風(fēng)的高速離心噴霧干燥機，其特征在于：在干燥塔的內(nèi)壁上設(shè)有二根以上的噴射管，噴射管之間呈中心對稱方式安裝，噴射管與干燥塔的內(nèi)壁母線之間有一夾角，噴射管上端開口于干燥塔外，下端封閉，置于干燥塔內(nèi)，在噴射管壁的一條線上設(shè)有多個噴射小孔，該技術(shù)措施是以塔外的空氣補給，而實現(xiàn)對已粘于塔壁上的物料進行吹掃，然而該技術(shù)對噴射管的設(shè)置依然安裝于干燥塔壁上，其噴射管的本身依然有粉料附著的可能性，且噴射管的進風(fēng)方式以及噴射風(fēng)的流量確定，和對工藝生產(chǎn)的穩(wěn)定性的影響還有待于探討。

解決噴霧干燥粘壁嚴(yán)重的技術(shù)問題，還有振動法（間歇手動）、轉(zhuǎn)動刮刀連續(xù)清除法、轉(zhuǎn)動鏈條連續(xù)清除法、氣動刷間歇清除法［2］，然而收效都甚微。為此，噴霧干燥粘壁嚴(yán)重仍為當(dāng)前世界性技術(shù)難題，特別對食品添加劑含多種活性成分，且對于多糖、粘稠等低熔熱敏性物質(zhì)而言，其粘壁焦化問題就更為突出，其革新之處，就在于解決問題的關(guān)鍵。

2 調(diào)味料噴霧干燥機技術(shù)革新的創(chuàng)新點

TPG調(diào)味料噴霧干燥機作為常州力馬干燥工程有限公司的主打產(chǎn)品，已歷經(jīng)十余年市場檢驗，通過反饋回來的客戶意見，作過數(shù)十次技術(shù)升級。目前在由企業(yè)綜合辦負(fù)責(zé)申請國家重點新產(chǎn)品的科技計劃。關(guān)于綜合提高TPG調(diào)味料噴霧干燥機科技含量的內(nèi)容包括以下方面：

2.1 蝸殼旋切進風(fēng)與防粘掃壁二次進風(fēng)技術(shù)

總結(jié)食品添加劑低熔熱敏性技術(shù)特征，正視常規(guī)噴霧存在的物料粘壁嚴(yán)重焦化的技術(shù)難題，TPG調(diào)味料噴霧干燥機可研究設(shè)計蝸殼旋切進風(fēng)與防粘掃壁二次進風(fēng)技術(shù)。旋切進風(fēng)是使進入干燥室熱空氣，沿設(shè)定的風(fēng)量分配器與導(dǎo)風(fēng)板呈螺旋狀進入干燥室，在干燥室中心保持一般呈旋切狀的熱氣流，將霧化了的液滴裹覆于熱氣流之中，與傳熱介質(zhì)同步，近距離接觸傳熱熱交換。水分被蒸發(fā)氣化，干燥成品隨旋氣流向干燥塔底部沉降。熱風(fēng)蝸殼漸縮式通道截面隨著風(fēng)量的減少而變小，這樣可以使風(fēng)道中的風(fēng)速和動壓基本一致［3］。而防粘掃壁二次進風(fēng)技術(shù)，是由另一股熱空氣隨環(huán)狀分風(fēng)器，沿干燥塔壁進入干燥塔，使干燥塔壁與干燥室形成一道風(fēng)膜墻，在干燥過程中液滴或粉塵物料由于風(fēng)膜墻的阻隔無法接近塔壁，借此從根本上解決了常規(guī)噴霧干燥粘壁焦化嚴(yán)重的技術(shù)難題?？朔鹘y(tǒng)設(shè)備采用氣錘敲打，氣刷吹掃與塔壁夾套冷卻等被動技術(shù)措施。本技術(shù)的實施，不僅能有效地解決低熔點熱敏性物料噴霧干燥技術(shù)難的技術(shù)問題，而且可提高物料收得率，使食品添加劑工業(yè)生產(chǎn)采用噴霧干燥技術(shù)真正地完美運用。

2.2 大容量霧化器結(jié)構(gòu)設(shè)計

霧化器作為噴霧干燥技術(shù)的關(guān)鍵部件之一，其工作原理在于將液態(tài)物料隨離心力作用使其成為微小的液滴。噴霧干燥生產(chǎn)能力的確定，關(guān)鍵在于霧化器工作能力的大?。ㄔ诖_定加熱溫度的前提下），而常規(guī)噴霧所采用的霧化器其最關(guān)鍵的部位，即分離盤為單套式的。為此，在生產(chǎn)過程中其霧化的液態(tài)物料的固含量最高僅為28%～32%。如果固含量超過其規(guī)定的范圍，霧化過程即會出現(xiàn)堵塞等生產(chǎn)故障。為提高生產(chǎn)能力，又確保生產(chǎn)安全，TPG調(diào)味料噴霧干燥機應(yīng)采用雙套式霧化盤技術(shù)設(shè)計，使進入霧化器的液料先經(jīng)第一道分離器進行預(yù)分配，然后進入第二道霧化盤，避免常規(guī)霧化器提高液料固含量而產(chǎn)生堵機現(xiàn)象。為使?jié)櫥糠殖浞譂櫥眷F化器還應(yīng)設(shè)計齒輪泵潤滑結(jié)構(gòu)，只需霧化器在運轉(zhuǎn)，其潤滑系統(tǒng)就可得到充分的潤滑，克服傳統(tǒng)霧化器油路潤滑難出現(xiàn)斷油現(xiàn)象而引發(fā)故障的現(xiàn)象。另外，本霧化器還可考慮設(shè)計冷卻水循環(huán)技術(shù)，通過循環(huán)冷卻作用，使?jié)櫥捅３殖?，克服霧化器在18000～25000r/min的高速運行下，因高速運轉(zhuǎn)產(chǎn)熱而導(dǎo)致故障。新型霧化器的技術(shù)設(shè)計，使液態(tài)物料的固含量可提高至50%～55%，由此提高生產(chǎn)能力。

2.3 除濕冷卻與潔凈集中收料技術(shù)

除濕冷卻與潔凈集中收料技術(shù)，是針對食品添加劑含熱敏性和遵循食品生產(chǎn)衛(wèi)生許可的技術(shù)要求而設(shè)計。除濕是經(jīng)除濕冷卻工藝將過濾空氣先冷卻至露點，然后冷卻空氣達到小于40%的濕度，以零度的冷卻空氣其濕度為40%的干燥空氣與成品換熱，使成品出料帶熱溫度大大降低，以致不高于環(huán)境溫度15℃。除濕冷卻技術(shù)的實施，在很大層面上解決了低熔熱敏物料經(jīng)干燥后因帶熱過高而產(chǎn)生返潮粘結(jié)現(xiàn)象。潔凈集中收料是由除濕冷卻空氣經(jīng)輸送管道將成品送至潔凈室或凈化車間設(shè)置的收料器，實現(xiàn)潔凈集中收料。經(jīng)除濕冷卻工藝過程，可使產(chǎn)品直接進入包裝工序，形成產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)作業(yè)，同時為潔凈生產(chǎn)提供環(huán)境條件。

2.4 過熱空氣二次利用技術(shù)

為遵循國家節(jié)能減耗的生產(chǎn)要求，本機組可以設(shè)計過熱空氣二次利用技術(shù)，即將成品換熱的過熱空氣，經(jīng)過濾再次進入干燥塔進行第二次循環(huán)利用，以此達到節(jié)能生產(chǎn)的目的，實現(xiàn)設(shè)備運行低成本化。

2.5 出料防堵技術(shù)

出料防堵技術(shù)是在成品出料前設(shè)置的運轉(zhuǎn)破碎裝置，因熱敏品質(zhì)的緣故，成品出料前往往會形成架橋或假團聚現(xiàn)象。據(jù)此，經(jīng)防堵裝置的運轉(zhuǎn)，將成品料經(jīng)輕輕地拍打即會被分散，由此解決成品因粘結(jié)架橋而影響正常出料。

2.6 多級噴淋洗滌技術(shù)

多級噴淋洗滌技術(shù)是為提高物料回收率和減少環(huán)境污染而設(shè)計，噴淋洗滌是將清潔水設(shè)計為塔狀多級噴灑，使夾帶于濕熱空氣中的微塵物料經(jīng)噴淋洗滌作用被沉淀回收，經(jīng)多級噴淋洗滌回收，物料回收率可達到99.5%，基本無污染排放，實現(xiàn)零排放生產(chǎn)。

2.7 智能化自動操作控制

隨著時代的進步和科技的發(fā)展，設(shè)備的自動化技術(shù)已越來越被生產(chǎn)企業(yè)所關(guān)注，為便于現(xiàn)代化生產(chǎn)管理與提高設(shè)備操作控制精度，TPG調(diào)味料噴霧干燥機可設(shè)計智能控制系統(tǒng)，采用計算機技術(shù)將工藝參數(shù)輸入控制系統(tǒng)，實現(xiàn)手動與自動操作功能，具備快捷、正確、方便技術(shù)基礎(chǔ)，為提高設(shè)備工藝參數(shù)輸入控制精度，本機在進風(fēng)溫度、出口溫度及出料溫度的關(guān)鍵部位，設(shè)置紅外線遠控測量，使在線溫度監(jiān)測精度提高至±0.5℃。并通過測量數(shù)據(jù)的反饋，自動調(diào)節(jié)物料進料流量，霧化器變頻轉(zhuǎn)速，與進風(fēng)和出風(fēng)的風(fēng)量、風(fēng)壓。自動控制系統(tǒng)同時具備設(shè)定、補正、修改、貯存、打印等操作功能和工藝動態(tài)圖象顯示，為現(xiàn)代生產(chǎn)管理和用戶新產(chǎn)品開發(fā)提供記錄和驗證數(shù)據(jù)。

3 經(jīng)過技術(shù)改進的TPG調(diào)味料噴霧干燥機工作原理

本機組主機設(shè)計為立式干燥塔，干燥塔的上部為干燥室，下部的錐形部位為收料部，經(jīng)干燥的成品經(jīng)錐體部位沉降于干燥塔下端設(shè)置的收料器，收料器由管道連接至成品輸送管，至二級旋風(fēng)分離器，實現(xiàn)潔凈集中收料。收料器的上方設(shè)有防堵裝置，裝置由電機帶動而運轉(zhuǎn)，在干燥塔的錐形部位同時設(shè)計有收料管，收料管連接一級旋風(fēng)分離器，經(jīng)固氣分離后，成品沉降于分離器下端的下料閥。同時輸入成品輸送管實行集中收料，濕熱空氣由引風(fēng)機的引風(fēng)抽入水膜除塵噴淋塔，夾帶于濕熱空氣中的微塵物料被洗滌回收。成品物料輸送管的前端設(shè)計冷卻除濕機，經(jīng)過濾的潔凈空氣經(jīng)除濕機冷卻，冷卻空氣進入成品輸送管，實現(xiàn)冷卻空氣輸送與換熱，收料成品經(jīng)冷卻空氣輸送至集中收料的二級分離器。干燥塔的頂部中心位置安裝有霧化器，霧化器的前端為數(shù)顯蠕動泵，蠕動泵前端分別由管道連接均質(zhì)機，工作時液態(tài)物料經(jīng)均質(zhì)機，由蠕動泵輸入至霧化器。傳熱介質(zhì)由過濾器過濾凈化進加熱裝置，再經(jīng)高溫過濾進入干燥塔頂部中心位置周圍設(shè)置的蝸殼式風(fēng)道，進入干燥塔的熱空氣因蝸殼式風(fēng)道的特定設(shè)計，使進入干燥室的熱空風(fēng)呈螺旋狀。二次掃壁熱空氣同樣經(jīng)過濾凈化，由風(fēng)機輸入干燥塔頂部設(shè)置的環(huán)狀分風(fēng)器，使熱空氣沿干燥塔壁進入干燥塔，使干燥塔壁與干燥室之間形成一道風(fēng)膜墻，使霧化液滴或已干燥的物料因風(fēng)膜墻的阻隔，無法接近塔壁，從而從根本上解決了噴霧干燥粘壁嚴(yán)重的技術(shù)問題。機組設(shè)計有數(shù)控自動控制，為達到高效控制精度，機組在熱風(fēng)進口處，出口溫度處及成品出料處設(shè)置紅外線在線測溫裝置，實現(xiàn)對物料進料量、風(fēng)量、風(fēng)壓、霧化器變頻調(diào)速的自動檢測與調(diào)節(jié)，提高控制精度。經(jīng)冷卻空氣與成品換熱的過熱空氣，經(jīng)過濾再次進入干燥塔二次循環(huán)利用，達到節(jié)能效果。

4 進行技術(shù)升級后所面臨的風(fēng)險及應(yīng)對措施

所面臨的風(fēng)險主要有以下方面：一是經(jīng)濟周期的風(fēng)險，我國目前的經(jīng)濟發(fā)展呈快速發(fā)展勢頭，固定資產(chǎn)投資過熱，生產(chǎn)與消費不夠平衡，外匯儲備量增設(shè)，當(dāng)國家實現(xiàn)宏觀調(diào)控，如經(jīng)濟發(fā)展處于較低水平時，制造業(yè)將會出現(xiàn)市場供大于求，企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營可能會受到影響；二是市場環(huán)境的變化，如果項目在銷售策略上失誤或技術(shù)更新跟不上市場發(fā)展的需求，將會造成產(chǎn)品銷售不暢，增加經(jīng)營難度，或銷售費用增加，企業(yè)經(jīng)濟效益將會有下降的經(jīng)營局面；三是符合國家產(chǎn)業(yè)政策的高技術(shù)產(chǎn)品，在利益的驅(qū)動下，將會出多個生產(chǎn)仿制者，這些仿制者的手段和策略是無法預(yù)料和低估的，這必然會增加市場競爭風(fēng)險，內(nèi)耗慘重，經(jīng)濟收益下滑；四是企業(yè)內(nèi)部管理混亂、資金運行處于惡性循環(huán)，中長期借款增多，企業(yè)職工情緒低落，缺乏凝聚力和技術(shù)創(chuàng)新能力損傷。面臨上述風(fēng)險，企業(yè)將采用以下措施來抵御抗風(fēng)險能力：

a.加強市場調(diào)研，及時掌握市場變化，縮短回報周期。在進行新產(chǎn)品的新技術(shù)升級時，必須以市場為導(dǎo)向，加大科研經(jīng)費的有效投入，研發(fā)符合市場需求的新產(chǎn)品，克服市場風(fēng)險，縮短回報周期。b.在進行產(chǎn)品技術(shù)升級的同時，注重自有技術(shù)的保護，對自行研究設(shè)計的核心技術(shù)，申請專利，通過知識產(chǎn)權(quán)保護來維護自有技術(shù)的所有權(quán)，克服仿制者對企業(yè)自主開發(fā)創(chuàng)新技術(shù)的侵犯。

5 結(jié)論

今后應(yīng)該考慮如何將積壓的創(chuàng)新技術(shù)變?yōu)榭沙掷m(xù)發(fā)展的創(chuàng)新技術(shù)，爭取實現(xiàn)研究和開發(fā)應(yīng)用相結(jié)合。關(guān)于提高TPG調(diào)味料噴霧干燥機的設(shè)想已經(jīng)存有豐富的理論依據(jù)，并伴隨國民經(jīng)濟的發(fā)展得到了各食品添加劑生產(chǎn)企業(yè)的實踐運用。技術(shù)的成熟度、綜合性仍舊需要進行凝練和提升，要真正使得單機匯聚所有創(chuàng)新點，使該型設(shè)備真正全面、智能地服務(wù)于社會主義經(jīng)濟建設(shè)。

［1］趙同剛.食品添加劑的作用與安全性控制［J］.食品工業(yè)科技，2010（5）：17.

［2］王喜忠.噴霧干燥［M］.化學(xué)工業(yè)出版社，1982：265.

［3］劉廣文.噴霧干燥實用技術(shù)大全［M］.中國輕工業(yè)出版社，2001：266.

Assumption of improving the scientific and technological content of TPG flavoring spray dryer

XU Jian，ZHOU You-lai，ZHU Xiang-hua
（Changzhou Lemar Drying Engineering Co.，Ltd.，Changzhou 213000，China）

TS203

A

1002-0306（2010）10-0325-03

2010-04-13

徐劍（1982-），男，本科，主要從事離心噴霧干燥機的設(shè)計工作。