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離心噴霧干燥在乳品生產中的應用與改造

來源:江蘇宇通干燥工程有限公司  發布時間:2020-2-19 14:37:17  點擊量:

離心噴霧干燥技術于50年代末在國內乳品行業開始應用,已有40多年的歷史。目前全國乳品行業大約有5%的廠家采用此技術。它對推動我國乳品工業的迅速發展起到積極的作用。

1 離心噴霧干燥的誕生

在我國乳品行業首先應用的噴霧干燥技術是"壓力"和"兩流體"技術,當時由于受技術水平和生產規模等諸因素的限制,僅是臥式、一級、多噴頭的形式,其蒸發能力多數在250kg/h以下。60年代中期,安達乳品廠安裝了一臺蒸發量350kg/h臥式壓力噴霧干燥設備,噴頭為7只;1967年援助阿爾巴尼亞,提供的噴霧干燥設備是仿制北京南郊乳品廠1965年由日本引進的蒸發量350kg/h雙噴頭、臥式、壓力噴霧干燥器,要求蒸發量150kg/h,也采用雙噴頭;60年代末上海乳晶三廠首次安裝了立式壓力噴霧干燥器,其蒸發量為250kg/h,噴頭仍沒少于3個。當時這種多噴頭熱的出現,主要是一種錯誤的理論占了上風。許多人認為噴嘴的孔徑不能大于某一數值,否則,物料就不能霧化。這在當時設備能力小的情況下,必然造成都采用多噴頭、小孔徑噴嘴生產,最小的噴嘴孔徑僅0.5mm,這給生產操作、管理造成許多問題,更主要是使奶粉的顆粒細小,沖調性很差,色澤、組織狀態也不為用戶歡迎。

為解決這一矛盾,許多廠家、科研單位、大專院校從多方面尋找生產沖調性好的速溶奶粉",相繼出現"兩段干燥法"、"添加乳糖再結晶法"等的試生產,但終因成本高、不適應大規模連續化生產無法推廣。與此同時,出現離心噴霧干燥技術,并得到一定的發展,其主要原因是當時土法搞出的離心噴霧機轉速低,僅5000r/mim)左右,由于線速度低,噴出的奶粉顆粒大,沖調性優于壓力噴霧的產品,在市場上相對受用戶歡迎。直到70年代末離心噴霧干燥生產的奶粉在市場占主導地位。當時有代表性的幾家奶粉廠是松花江乳品廠、查哈陽乳品廠、北京西郊乳品廠、肇爾乳品廠等。

2 離心噴霧干燥的衰退

1980年黑龍江省乳品機械總廠設計了蒸發量250kg/h單噴頭立式壓力噴霧十燥器,1982年在泰來縣乳品廠投入正常運行,此后,新建、擴建的乳品廠采用離心干燥技術逐漸減少,一些已使用離心噴霧技術的老廠,擴建也開始用壓力噴霧技術,廠家不考慮兩種技術同時使用管理上的不便,如富??h乳晶廠、肇東乳品廠、北京西郊乳品廠、呼蘭乳品廠、宋站乳品廠等。一些離心噴霧技術已使用多年的老廠,新安裝了壓力噴霧干燥設備后,把原離心噴霧干燥設備停用或干脆拆除,如肇東乳品廠,北京西郊乳品廠;80年代末以來,出現了"離心"改"壓力"的現象,經筆者改造成功的有富裕乳品廠、松花湖乳品廠、宋站乳品廠和巨浪牧場乳品廠。這些現象的出現,表明人們已逐漸認識了"離心噴霧"
和"壓力噴霧",離心噴霧干燥技術在我國乳品行業的市場已動搖,壓力噴霧十燥技術已占有絕對優勢,可以說"離心噴霧"在我國乳品行業已開始衰退。兩種方法優缺點的爭論已很少聽到,再也聽不到"離心法"奶粉比"壓力法"質量好的肯定性說法。

這種變化的產生,分析原因有多方面因素。主要有以下幾點:

(1)理論上的誤解

丹麥K·馬斯托思著《噴霧干燥手冊》上明確指出離心噴霧干燥法適合于生產顆粒細小的產品。有些人把由于我們造不出高轉速離心噴霧機,而使霧化不好的情況下生產的顆粒較大的奶粉誤認為是離心噴霧的優點。


(2)離心噴霧干燥設備設設計不 規范

從50-80年代,我國乳品行業使用的離心噴霧干燥設備,幾乎都出于"土專家"之手,沒有規范設計。為了少投資,快上馬,離心噴霧機多數是"土造",熱風分配器五花八門,進風不均,無法調整,都存在有"焦粉"問題,幾于沒有一臺達到設計能力,造成和前工序不配套。

(3)奶粉生產的原料性質的特點

奶粉的主要原料為鮮奶,其添加物如糖、乳消粉、豆漿等物質都可溶,和鮮奶混合后不會形成沉淀,經濃縮后粘度也不高,這種物料也很適合于壓力噴霧干燥,并非只能用離心噴霧十燥。


(4)單噴頭立式壓力噴霧設備的出現

80年代初單噴頭立式壓力噴霧干燥設備出現后,很快得到推廣應用。由于噴嘴孔徑大,其粉的顆粒達到甚至超過離心噴霧法奶粉的顆粒,兩者產品的沖調性相差無幾,離心噴霧法奶粉沖調性好的優勢不再獨有,壓力噴霧干燥法奶粉沖調性差的說法得到正名.

(5)離心噴霧干燥法的不足

離心噴霧干燥法與立式壓力噴霧干燥法比較有以下幾點不足:

I.蒸發強度低。離心噴霧,物料霧化后在塔內運動軌跡和熱風在塔內運動軌跡的差異,造成物料與熱風熱質交換時間短于立式壓力噴霧干燥,結果使單位有效空間的蒸發能力小于立式壓力噴霧干燥,也使蒸發強度降低,據實測其蒸發強度一般≤3kg/h.M3,包括近幾年引進的離心噴霧干燥設備。立式壓力噴霧干燥設備的蒸發強度一般均≥5kg/h.M3,這使同能力的離心噴霧干燥塔的有效容積比立式壓力噴霧干燥塔大80%左右。

由于蒸發強度低,使設備的體積增大,從而帶來一系列的問題:

a.制造設備的材料消耗多,設備的造價提高,同能力離心噴霧干燥設備比立式壓力噴霧干燥設備造價高20%左右。

b.由于設備相對大,給制造、運輸、安裝均增加了困難。

c.安裝設備的空間大,安裝設備的廠房亦需要增大,這就增加了廠土建的投資。

d.設備使用操作及班后清掃不方便,只得增加一些附屬裝置,如可升降的掃粉裝置和離心機吊裝裝置。

Ⅱ.塔內壁掛粉多。離心噴霧干燥由于霧化的物料運動軌跡呈拋物線,再加上進入塔的熱風具有一定旋轉力,塔內畢(包括塔頂)粘粉多,尤其是生產加糖奶粉、嬰兒配方奶粉等產品時更為嚴重。黑龍江乳品廠引進丹麥"尼羅"離心噴霧干燥設備,塔內徑7.4m,連續生產嬰兒配方乳粉II號一個月,粘壁粉厚度達80mm以上,該廠每月徹底清掃一次,清掃下來的這部分粉已經不能能作為等級產品。

Ⅲ.產品有被機油污染的可能。霧化物料的離心噴霧機,從結構要求必須安裝在塔頂中央的熱風分配裝置中。由于環境溫度高、離心機高速旋轉,需要潤滑油潤滑和冷卻,其下端由密封件密封,在運行中密封件一旦損壞,機油就會漏入塔內的產品中,污染產品,而且在運行中很難發現漏油。


Ⅳ.奶粉貯存期短,脂肪易被氧化。離心噴霧干燥法生產的奶粉含有較多空氣,在貯藏過程中,奶粉中的脂肪容易被粉內的空氣氧化,使貯藏期縮短。

3 離心噴霧干燥設備的改造

從我國奶粉產品結構特點來看,在我國乳品行業生產奶粉最佳的干燥設備,應該說是立式壓力噴霧干燥設備。實踐已得到證明,如果離心噴霧干燥設備使用單位的領導也認識到這一點,那就好辦了。因為,quot;離心",改"壓力"是可行的,也很容易,并且還具有實際的效益。

可行性

近幾年相繼有4家乳品廠,成功的把離心噴霧干燥改為壓力噴霧干燥,投入正常運行,這是因為有下述原因:

(1)、相同點多,可通用性

"離心"和"壓力"兩種噴霧干燥基本原理相同,都是物料經霧化、與熱空氣在瞬間完成熱量交換和質量交換,干燥的物料經分離裝置與空氣分離而獲得產品。

兩者皆屬于并流干燥,即霧化的物料與熱風在塔內均是自上而下同向運動中完成干燥過程。附屬設備大部分相同,可通用。如空氣過濾器、空氣加熱器、進風機、排風機、濾粉裝置及濃奶缸等都相同,可通用。

這些相同部分,如原設計、選型正確合理,改造均可不需要做任何改動,保持原狀可通用。

(2)相異點少,易改造

霧化器不相同,離心和壓力噴霧干燥器根本差別就是物料霧化方式不同,前者是用高速旋轉的離心機霧化物料,后者則是借高壓泵壓力,經噴嘴霧化物料。

熱風分配器不同,由于兩者霧化器不同,熱風入塔的分配器也不同。離心噴霧法采用蝸殼式為主,壓力噴霧法多采用折流式,后者結構簡單,制造、安裝、調整進風的均勻度比前者容易簡便。

塔直徑和有效高度不同,由于兩者霧距在塔內運動軌跡相異,離心塔的直徑比同能力壓力塔直徑要大35%以上;而有效高度前者比后者低40%以上。

有效容積不同,由于兩者的蒸發強度不同,同能力的離心塔有效容積要比壓力塔有效容積大70%以上。

塔頂至屋頂的有效高度不同,離心塔由于需要吊裝離心噴霧機,塔頂至屋頂的有效高度在3m以上,而壓力塔一般不超過2m。

(3)相異點分析

霧化器、熱風分配胎兩處不同點,改造時只要更換就可解決。

對于塔直徑和有效高度不同,離心塔直徑比壓力塔大,改造后塔壁粘粉比同能力壓力塔要少50%左右,塔頂幾乎不粘粉;如果離心塔的有效高度低于壓力塔要求的有效高度下限,則需利用塔頂至屋頂的有效高度不同而把塔適當接高.


有效容積不同,對改造十分有益,改造后可提高生產能力。

改造后的效益

離心塔改造為壓力塔后,除解決前述4項不足外,還可以收到以下效益:

(1) 干物質利用率

由于塔頂幾乎不粘粉,塔壁粘粉減少50%,粘壁粉很容易清掃掉,焦粉問題解決,鮮奶的干物質利用率必然會相應提高。

(2) 提高產品的等級率

由于解決了焦粉問題, 由此消除了與產品雜質度、溶解度指標相關的一個因素,促使產品等級率有所提高。

(3) 提高生產能力

由于離心塔的有效容積比同能力的壓力塔一般大70%以上,改造后蒸發強度均會提高,在只更換霧化器和熱風分配揣后,能力就可提高20%左右;若對其他附屬配套設備做適當的調整,其能力可提高50%-100%,實踐已得到證明。黑龍江省富裕乳品廠和宋站乳品廠的10t鮮奶/班離心塔改造后達到20t鮮奶/班;林甸縣巨浪牧場乳品廠的5t鮮奶/班離心塔,改造后蒸發量達到3l0kg/h,相當于處理鮮奶12.4t/班。

(4)改善操作環境

離心塔操作一般在溫度高的塔頂,改造成壓力塔后,操作完全可以在二層地面操作,二層地面的溫度比塔頂要低20-30℃,或史多。

從-上述可看出,離心塔改造竹兩種途徑,-是小改造,即要求改造后能力不增加或略有提高的前提下,只更換霧化器和熱風分配器,投資不會超過5萬元,停產時間在一周左右就可完成。若是大改造,要求能力提高50%或一倍,投資也不會超過15萬元;停產間約4周可以完成。



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