劉殿宇 陳麗

（華禹乳品機(jī)械制造有限公司，黑龍江安達(dá) 151400）

噴霧干燥在食品、制藥、化工及玉米深加工等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，物料從耐熱的程度可分為熱敏性與非熱敏性物料兩種。如用于醫(yī)療保健的膠原蛋白、茶多酚等屬于熱敏性物料，奶粉也是熱敏性物料。我國(guó)用于奶粉噴霧干燥生產(chǎn)的設(shè)備主要形式為：壓力噴霧干燥，噴霧干燥系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式、設(shè)計(jì)效果操作參數(shù)的控制、操作者的責(zé)任心均會(huì)不同程度的影響奶粉的質(zhì)量。如：粉的色澤、顆粒、沖調(diào)、雜質(zhì)，甚至蛋白質(zhì)的變性程度等。良好的產(chǎn)品質(zhì)量來(lái)自于優(yōu)質(zhì)奶及先進(jìn)的工藝設(shè)備。我國(guó)奶粉生產(chǎn)線自動(dòng)化程度還不高，大多數(shù)為人工操作控制，要生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品必須從操作每個(gè)細(xì)節(jié)做起。僅以RGYP03-1000型壓力噴霧干燥系統(tǒng)在奶粉中的設(shè)計(jì)應(yīng)用為例闡述熱敏性物料噴霧干燥生產(chǎn)應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題。

1 噴霧干燥系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式的確定

近幾年，我國(guó)引進(jìn)國(guó)外幾套上排風(fēng)塔，其特點(diǎn)是粉在塔中運(yùn)行路徑較短，粉的色澤、顆粒、沖調(diào)、溶解度較好。目前干燥塔的捕粉結(jié)構(gòu)形式主要有旋風(fēng)捕粉，獨(dú)立布袋脈沖反吹捕粉及旋風(fēng)加濾袋兩級(jí)捕粉三種，從效果上看都能夠滿足現(xiàn)代乳品工業(yè)生產(chǎn)奶粉的需要。本例為旋風(fēng)加濾袋兩級(jí)捕粉，下排風(fēng)塔，其主要技術(shù)參數(shù)為：

（1）介質(zhì)：濃縮牛奶

（2）生產(chǎn)能力：1000 kg/h

（3）進(jìn)風(fēng)量：43000 ～ 48000 m3/h

（4）進(jìn)風(fēng)溫度：150 ～ 160℃

（5）排風(fēng)量: 43000 ～ 48000 m3/h

（6）排風(fēng)溫度：75 ～ 85℃

（7）噴頭支數(shù)：3

（8）袋濾器過(guò)濾面積：373 m2

（9）使用蒸汽壓力：0.8 ～ 0.9 MPa

牛奶屬于熱敏性物料，奶粉生產(chǎn)過(guò)程是熱加工處理過(guò)程，盡量縮短奶粉在干燥塔內(nèi)的停留時(shí)間是現(xiàn)代奶粉生產(chǎn)的需要，現(xiàn)代奶粉生產(chǎn)與過(guò)去大不一樣，對(duì)粉的顆粒、沖調(diào)、溶解度、乃至色澤等理化指標(biāo)要求都非常高，各自生產(chǎn)企業(yè)又有內(nèi)控指標(biāo)（比行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)控制還要嚴(yán)格），要生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)奶粉，優(yōu)質(zhì)牛奶是前提，其次是先進(jìn)的工藝及設(shè)備。為了滿足現(xiàn)代奶粉生產(chǎn)的需要噴霧干燥系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)比過(guò)去復(fù)雜了，現(xiàn)代噴霧干燥系統(tǒng)都設(shè)有附聚造粒系統(tǒng)及二次附聚造粒系統(tǒng)，附聚造粒是指將排風(fēng)攜帶的粉塵捕集下來(lái)送回至干燥塔內(nèi)進(jìn)行再造粒過(guò)程；二次附聚造粒系統(tǒng)則是指從干燥塔出粉口接臥式振動(dòng)流化床或冷卻床，奶粉經(jīng)過(guò)振動(dòng)，團(tuán)粒化整型后少部分細(xì)粉在負(fù)壓作用下則進(jìn)入排風(fēng)捕集系統(tǒng)再次進(jìn)行造粒，這樣生產(chǎn)出的奶粉顆粒、分散性、沖調(diào)都比較好，因此，現(xiàn)代奶粉生產(chǎn)的噴霧干燥系統(tǒng)這兩部分功能都要求必須具備。

2 影響產(chǎn)品雜質(zhì)的幾個(gè)因素

在噴霧干燥段奶粉雜質(zhì)超標(biāo)的主要原因來(lái)自進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)，即進(jìn)風(fēng)過(guò)濾器的影響，加熱器，進(jìn)風(fēng)管道及熱風(fēng)分布器的影響?，F(xiàn)代乳品廠生產(chǎn)乳品的車(chē)間均執(zhí)行GMP規(guī)范，對(duì)進(jìn)風(fēng)的含塵度也有明確的要求，空氣過(guò)濾器必須具有足夠的過(guò)濾面積，面積過(guò)小即會(huì)影響進(jìn)風(fēng)量也會(huì)使進(jìn)風(fēng)攜帶灰塵量增多，空氣過(guò)濾器面積按下式計(jì)算：

式中：F－過(guò)濾面積，m2

L－需要通過(guò)濾層的空氣量，m3/s

M－過(guò)濾強(qiáng)度，即單位時(shí)間單位過(guò)濾面積通過(guò)的空氣量m3/m2· s，一般不超過(guò)2 m3/m2· s

濾布的形式較多，比較常用的有光面棉綸、光面纖維等，效果都比較好，其次是過(guò)濾器濾布要經(jīng)常進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)灰塵附著必須及時(shí)進(jìn)行清洗更換。噴霧干燥塔所使用的加熱器都是疊加串聯(lián)在一起的，加熱器材料有碳鋼管纏繞鋁翅片結(jié)構(gòu)也有完全的不銹鋼結(jié)構(gòu)。從傳熱效果及價(jià)格上看前者應(yīng)用較為普遍，長(zhǎng)時(shí)間使用這種加熱器易生銹，易掛垢，銹蝕碎片或垢層一經(jīng)脫落即隨風(fēng)進(jìn)入干燥塔內(nèi)，從而影響塔內(nèi)粉的質(zhì)量，清理相當(dāng)困難。為了清理加熱器表面的銹蝕及灰塵可將加熱器中部或片與片之間預(yù)留方門(mén)(片與片之間人可從側(cè)面進(jìn)入)，人可從側(cè)面進(jìn)入加熱器中進(jìn)行定期清理或清洗加熱器，采用這種結(jié)構(gòu)灰塵、污垢易清理效果較好。進(jìn)風(fēng)管道及熱風(fēng)分布器對(duì)奶粉質(zhì)量的影響也是內(nèi)表面有垢層，這些垢層脫落后就會(huì)不定期的進(jìn)入奶粉中，因此，進(jìn)風(fēng)管道、熱風(fēng)分布器都應(yīng)設(shè)置人孔或手孔對(duì)內(nèi)表面做定期檢查并做清理或清洗。需要特別說(shuō)明的是進(jìn)入進(jìn)風(fēng)機(jī)空氣過(guò)濾器前的空氣至少要經(jīng)過(guò)一道或兩道粗過(guò)濾。

3 臥式振動(dòng)流化床結(jié)構(gòu)形式及設(shè)置

從振源上劃分臥式振動(dòng)流化床有偏振電機(jī)與偏心軸振動(dòng)兩種，從使用效果上看后者較前者好，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜易出故障，兩種振動(dòng)都能夠滿足需要。流化床床體有分體式與一體式結(jié)構(gòu)，分體式結(jié)構(gòu)能將氣體分布板從床中移出以便于進(jìn)行清理分布孔；一體式為焊接式結(jié)構(gòu)為不可拆卸結(jié)構(gòu)，從應(yīng)用效果上看一體式結(jié)構(gòu)死角少產(chǎn)生二次污染的機(jī)會(huì)少，因此，一體式結(jié)構(gòu)應(yīng)用較多。流化床在奶粉生產(chǎn)中的主要作用是接在噴霧干燥塔出粉口對(duì)粉進(jìn)行流態(tài)化干燥或去濕、冷卻降溫。在偏振力及風(fēng)的作用下奶粉在床中成沸騰狀態(tài)，可對(duì)粉進(jìn)行團(tuán)?；?，整型并去除濕空氣增加其分散性，流動(dòng)性，同時(shí)，床內(nèi)一部分細(xì)粉在負(fù)壓作用下回到排風(fēng)捕集系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)二次附聚造粒，另外，還可使奶粉能及時(shí)冷卻降溫及時(shí)進(jìn)行包裝。因此，設(shè)置流化床是必要的。

4 細(xì)粉附聚造粒系統(tǒng)注意事項(xiàng)

細(xì)粉管道可切換式結(jié)構(gòu)圖

細(xì)粉附聚造粒系統(tǒng)為增大回收排風(fēng)中的細(xì)粉的顆粒而設(shè)置，使奶粉的顆粒更加均勻一致，是比較成熟的技術(shù)。細(xì)粉管道一般是從塔頂熱風(fēng)分布器中心進(jìn)入干燥塔內(nèi)，由于進(jìn)入干燥塔一段細(xì)粉管道受熱溫度較高因此應(yīng)對(duì)其進(jìn)行絕熱處理，且?jiàn)A層中要通入室內(nèi)的空氣進(jìn)行冷卻降溫，防止產(chǎn)生焦粉?；蛘哂蔁犸L(fēng)分布器的結(jié)構(gòu)來(lái)完成上述功能。細(xì)粉管大多數(shù)是由獨(dú)立輸粉管道送至塔內(nèi)，生產(chǎn)結(jié)束后余下的粉往往容易產(chǎn)生循環(huán)，為防止循環(huán)生產(chǎn)結(jié)束后余下的粉可直接送入流化床內(nèi)。如圖所示，即細(xì)粉管道可設(shè)計(jì)成可切換式結(jié)構(gòu)。其次是細(xì)粉附聚造粒系統(tǒng)堵塞問(wèn)題。目前，細(xì)粉管道已由原來(lái)的不銹鋼管改為可視的食用塑料管，在細(xì)粉管中出現(xiàn)堵塞的機(jī)會(huì)已經(jīng)不多見(jiàn)，出現(xiàn)堵塞的部位大多為旋風(fēng)分離器出粉口處或有振動(dòng)出料器管中。旋風(fēng)底部出現(xiàn)堵塞的主要原因：一是出料閥葉片與閥體間隙過(guò)大漏氣所致，在輸送粉的過(guò)程中粉不能完全輸送導(dǎo)致旋風(fēng)出粉口處粉塵堆積進(jìn)而堵塞，其次是旋風(fēng)出粉口與出料閥軟連接處漏氣也會(huì)導(dǎo)致旋風(fēng)出粉困難，如果采用兩級(jí)并聯(lián)或串聯(lián)旋風(fēng)一種是二旋風(fēng)出粉口接一斜振動(dòng)出料器匯聚至出料閥入口，振動(dòng)出料器斜度小，擊振力小或封閉不嚴(yán)，振動(dòng)出料器出粉困難就會(huì)形成堵塞。另一種連接方式則是每個(gè)旋風(fēng)出粉口單獨(dú)接出料閥，二者串聯(lián)在一起進(jìn)行風(fēng)力輸送?？傊?，旋風(fēng)出粉口封閉要嚴(yán)，對(duì)顆粒特小，極易吸潮，流動(dòng)性較差的粉塵旋風(fēng)出粉口處應(yīng)設(shè)置氣錘進(jìn)行定時(shí)擊振，防止粉塵粘壁，最后形成粉橋堵塞出粉口。

5 進(jìn)排風(fēng)機(jī)的匹配

噴霧干燥設(shè)備屬于非標(biāo)設(shè)備，同一設(shè)備各家不盡相同效果也各異，進(jìn)排風(fēng)機(jī)的匹配差別較大，進(jìn)排風(fēng)機(jī)風(fēng)量必須經(jīng)過(guò)物料、熱量衡算求得。一般的排風(fēng)量按進(jìn)風(fēng)量的1.3倍選取，如本例進(jìn)風(fēng)機(jī)風(fēng)量為43000 ～ 48000 m3/h，排風(fēng)機(jī)風(fēng)量為55900 ～ 62400 m3/h。且進(jìn)風(fēng)機(jī)風(fēng)壓選擇應(yīng)適當(dāng)，不應(yīng)過(guò)高，進(jìn)入噴霧干燥塔內(nèi)其壓力在2000 ～ 2300 Pa之間即可，排風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓可根據(jù)捕粉結(jié)構(gòu)形式確定，一般通過(guò)調(diào)風(fēng)閥調(diào)整進(jìn)排風(fēng)機(jī)的流量來(lái)調(diào)整塔內(nèi)的生產(chǎn)負(fù)壓，這樣調(diào)整功率消耗較大尤其是大生產(chǎn)能力的噴霧干燥系統(tǒng)其功率消耗更大，改調(diào)風(fēng)閥控制為變頻器控制電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)整進(jìn)排風(fēng)機(jī)風(fēng)量的大小從而調(diào)整塔內(nèi)的生產(chǎn)負(fù)壓是現(xiàn)代乳品工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展需要。塔內(nèi)負(fù)壓及排風(fēng)溫度應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品品種進(jìn)行調(diào)整，一般塔內(nèi)負(fù)壓在50 ～ 200 Pa之間，排風(fēng)溫度控制在75 ～ 85℃之間。

6 結(jié)束語(yǔ)

要生產(chǎn)出高質(zhì)量的粉，除了原料要好、工藝及設(shè)備性能優(yōu)良外，操作者的責(zé)任心也是關(guān)鍵，操作者必須嚴(yán)格遵守操作規(guī)程進(jìn)行生產(chǎn)，特別是每班生產(chǎn)結(jié)束后設(shè)備內(nèi)不得有殘留粉存在，塔壁、布袋室、流化床、出料閥等必須清理徹底，不得轉(zhuǎn)至下個(gè)生產(chǎn)班次繼續(xù)進(jìn)行生產(chǎn)。殘留在塔內(nèi)的粉一經(jīng)轉(zhuǎn)至下個(gè)班次就可能造成焦粉。其次是生產(chǎn)前應(yīng)對(duì)設(shè)備重點(diǎn)部位如：空氣過(guò)濾器、加熱器、干燥塔、袋濾器、流化床等進(jìn)行檢查看其是否有異?，F(xiàn)象，全部排除后方可進(jìn)行生產(chǎn)，只有這樣才能生產(chǎn)出合格的優(yōu)質(zhì)粉。

[1] 無(wú)錫輕工業(yè)大學(xué)編食品工廠機(jī)械與設(shè)備[M]. 北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，1999.8.10.