Приложение и разработка на оборудване за пулверизационно сушене в млекопроизводството

В производството на млечни продукти в моята страна млякото на прах представлява приблизително 80% от общото производство поради лесното му съхранение и транспортиране. Процесът на сушене е една от най-важните стъпки в производството на мляко на прах; количеството вода, изпарено само по време на сушенето, е почти еквивалентно на качеството на произведеното мляко на прах. Като цяло производственият процес определя производственото оборудване и системата за контрол, но прилагането на усъвършенствано оборудване и системи за контрол също може да промени производствения процес. Приложението на оборудване за сушене чрез разпръскване при производството на мляко на прах е типичен пример.

Процесът на сушене чрез пулверизиране включва изпомпване на материала в сушилня чрез пулверизиране, където пулверизатор го разпръсква на малки капчици. След това в сушилната камера се вкарва нагрят въздух за смесване и контакт с капчиците материал. След изсушаване изсушеният продукт се отделя и съхранява или използва директно. Млякото на прах, произведено чрез пулверизационно сушене, е еднороден прахообразен продукт, елиминиращ необходимостта от допълнителни процеси на сушене, охлаждане и пулверизиране. Може да бъде директно опакован като завършен продукт, което позволява механизирано, непрекъснато и-мащабно производство. Освен това по-ниската температура на повърхността на материала подобрява качеството на млечния продукт на прах. Следователно оборудването за сушене чрез пулверизиране играе важна роля в производството на мляко на прах и има тенденция към сушене на продукти с все по-високо съдържание на влага. Сушенето чрез пулверизиране обаче е процес, който-консумира-високо енергия. Поради високите изисквания за качество след сушене и необходимостта от минимални колебания в съдържанието на влага, стриктният контрол на работните параметри като температурата на сушене е от съществено значение. Поради това правилният избор на оборудване за пулверизационно сушене и рационалното проектиране на неговата работа и система за управление са от решаващо значение за осигуряване на качество на продукта и пестене на енергия. Това не само допринася за технологичния напредък и развитието на млечната промишленост в моята страна, но също така стимулира технологичния напредък и развитие в други индустрии, което дава по-голям принос за икономическия подем-на страната.

1. Разработване на оборудване за сушене чрез разпръскване в производството на млечна промишленост

Оборудването за сушене чрез разпръскване е използвано за първи път в производството на мляко на прах през 1901 г., но практическото му приложение в производството на мляко на прах започва едва през 20-те години на миналия век и едва в края на 40-те години на миналия век то започва да се използва в моята страна. Най-ранната структура е била тип кутия под налягане (хоризонтална), с пулверизиране на материала, използвайки метод с две-течности, което води до висока консумация на енергия. През 1958 г. Министерството на леката промишленост насърчи животинско-задвижвано от малки-разпръскване сушене под налягане за производство на мляко на прах в провинция Хейлундзян. През 1955 г. млечната фабрика на река Харбин Сонгхуа за първи път използва центробежно сушене чрез разпръскване за производство на мляко на прах. И двата типа оборудване за пулверизационно сушене по това време имаха структури с плоско-дъно и изходът на прах беше периодичен, което изискваше ръчно извеждане веднъж на смяна.

В средата-1960-те години в оборудването за сушене под налягане тип кутия-се появи конична дънна структура със спирално устройство за извеждане на прах (шнек). Първата вертикална сушилня с пръскане под налягане с много-дюзи е разработена в началото на 70-те години. Неговата поява намали ефективния обем на пулверизационните сушилни почти наполовина и елиминира необходимостта от шнек, което позволява непрекъснато извеждане на прах. През 80-те години на миналия век се произвежда вертикална сушилня под налягане с една дюза. Приложението му в индустрията за мляко на прах беше ключов фактор за насърчаване на технологичния прогрес в индустрията за мляко на прах в моята страна, поставяйки основата за нейното бързо развитие.

2. Характеристики на оборудването за сушене чрез разпръскване

Оборудването за сушене чрез разпръскване обикновено се предлага в три типа: налягане, центробежно и въздушен поток. Спрей сушилните под налягане предлагат висока интензивност на сушене, по-малък размер, по-малко оборудване и инвестиции в гражданското строителство, по-малки частици на продукта и по-висока обемна плътност. За мляко на прах с насипна плътност приблизително 0,165, времето за сушене е особено кратко, само 10-30 секунди, което го прави подходящо за производството на чувствителни към топлина-материали. Поради това в производството на мляко на прах и в други индустрии много центробежни пулверизационни сушилни са превърнати в пулверизационни сушилни под налягане. Сушилните със спрей под налягане също консумират по-малко енергия. Центробежните пулверизационни сушилни обикновено имат по-голям диаметър и по-малка височина, което води до по-ниска интензивност на сушене в сравнение със пулверизационните сушилни под налягане. Те произвеждат по-големи размери на частиците и са адаптивни към по-широка гама от материали; като цяло материалите, подходящи за пулверизационни сушилни под налягане, са подходящи и за центробежни пулверизационни сушилни. Центробежните пулверизационни сушилни са подходящи за материали с по-висок вискозитет. Пръскането с въздушен поток, известно още като пръскане с две-течности, използва високоскоростното движение на пара или въздух под налягане (обикновено 200–300 m/s), за да създаде висока относителна скорост между газа и течността. Течният филм се изтегля на нишки и след това се разпада на фини капчици. Внезапното увеличаване на повърхността позволява бърз обмен на топлина и маса с горещия въздух, изпаряване на влагата и производство на прахообразен изсушен материал. Подходящ е за особено широка гама от материали, но консумира много голямо количество енергия. Обикновено този метод се избягва, когато могат да се използват други методи за пръскане. За пулверизиране на въздушния поток материалът трябва да се нагрее до подходяща температура, за да се сведе до минимум неговият вискозитет; следователно пръскането с въздушен поток е подходящо за материали с по-висок вискозитет.

3. Тенденции в развитието на оборудването за сушене чрез разпръскване

От гледна точка на широкомащабно-промишлено производство, пестене на енергия и намаляване на консумацията, оборудването за сушене чрез пулверизиране трябва да бъде вертикално, широко{1}}мащабно, непрекъснато и автоматизирано. Този тип операция е най-разумна. Непрекъсната работа означава, че пръскането е непрекъснато, т.е. както захранването, така и изпускането са непрекъснати. По отношение на мащаба се приема подходящо оборудване според различните видове производство. Като цяло в хранително-вкусовата промишленост тенденцията е към широко-мащабни, много-системи с дюзи, докато във фармацевтичната индустрия мащабът обикновено е по-малък. Подобно на друго оборудване, изборът на оборудване за пулверизационно сушене и съвпадението на неговите вътрешни компоненти трябва да бъдат адаптирани към обработваните материали. Интензитетът на сушене на оборудването трябва да бъде максимално увеличен, т.е. количеството изсушена влага за единица обем за единица време, като по този начин се минимизира размерът на оборудването за сушене чрез разпръскване и минимизиране на оборудването и инвестициите в гражданското строителство.

311. Метод на разпределение на горещ въздух

Разпределението на горещ въздух в оборудването за сушене със спрей е решаващ аспект. Методът на въвеждане на горещ въздух значително влияе върху цялостната производителност на сушилното оборудване. Подходящият метод за въвеждане на горещ въздух не само осигурява по-задълбочено и ефективно смесване на капчици и горещ въздух, като по този начин подобрява ефективността на топлообмена, но също така ефективно се справя със сушенето на определени специални материали, предотвратявайки залепването на материала по стените и тавана. Традиционните сушилни със спрей под налягане често използват структура за регулиране на въздуха от -тип ръкав. Горещият въздух се регулира през ръкава и след това се разпределя във вътрешния цилиндър на пулверизационната сушилня. Този тип оборудване беше сравнително голямо. Сега по-често се използва разпределение на въздуха с много-пластово сито, тъй като е по-малко и следователно по-широко приложимо. В спрей сушилни под налягане, работещи в -токов поток, скоростта на въздуха на горещия въздух, влизащ в канала, е приблизително 9 m/s. В сушилните със спрей-с обратен поток или с горна{13}}изпускателна система, скоростта на въздуха, навлизащ в канала, трябва да бъде съответно по-висока. Центробежните спрей сушилни обикновено използват разпределители на горещ въздух. Горещият въздух навлиза в основното тяло на спрей сушилнята през спираловиден въздушен разпределител и направляваща плоча, като горещият въздух се върти в същата посока като центробежния пулверизатор. Основните функции на разпределителя на горещ въздух в центробежните пулверизационни сушилни са три: да въведе изсушаващата среда (горещ въздух) в сушилната кула, така че да влезе в контакт с материала, който се суши, завършвайки задачата за сушене; да се избере идеална структура, за да се осигури пълно смесване на въведената гореща среда и материала, който се суши, като се постигне висока ефективност на топлообмен; и за намаляване или избягване на феномена на залепване на определени материали по стените или плота. С развитието на технологията за сушене със спрей, разпределителите на горещ въздух непрекъснато се подобряват.

312. Кула изпускателна форма

В-разпръскващите сушилни с токов поток обикновено се използва долната изпускателна тръба. При спрей сушилните под налягане диаметърът на оборудването се увеличава в горната част на конусната секция на кулата и четири изпускателни канала са равномерно подредени в пръстеновидната зона, след което се събират към колектор за прах. Алтернативно, четири ръкавни филтъра могат да бъдат директно монтирани в горната част на пръстеновидната зона и след това изпускателните канали се събират във входа на изпускателния вентилатор. Понастоящем сушилните със спрей под налягане обикновено използват горни-изпускателни системи. Горещият въздух навлиза в кулата отгоре и материалът също се впръсква в кулата отгоре. Четири изпускателни тръби са равномерно разпределени около кръглата част на кулата, а изгорелите газове след това се събират и изпускат през прахоуловител. Този тип спрей сушилня има сравнително висока температура на нагряване на горещ въздух, висока интензивност на сушене, по-малък обем на кулата и по-ниски разходи за оборудване и гражданско строителство.

Изпускателните тръби на центробежните спрей сушилни обикновено се извеждат от коничната секция на кулата и след това в прахоуловителя. Това максимизира ефективния обем на кулата на спрей сушилнята, без да се засяга нормалното извеждане на праха, минимизирайки общия обем.

313. Почистване на оборудване

Вносните спрей сушилни обикновено нямат това устройство и вместо това използват методи за почистване. Домашните спрей сушилни обикновено вземат под внимание този проблем. Стените на кулата на сушилнята под налягане обикновено се почистват с помощта на прахоуловител тип висяща плоча-, който е безопасен, надежден и осигурява цялостно почистване. Въпреки това, коничната част на кулата трябва да има почистваща врата за външно почистване. Кулата на центробежна пулверизационна сушилня обикновено се почиства с помощта на повдигаща се-чистачка за прах, която осигурява цялостно почистване. След метене машината за почистване на прах може да бъде преместена извън кулата през вратата на кулата.

Кулата на спрей сушилнята обикновено е оборудвана с вибриращо устройство на кулата, за да се предотврати залепването на изсушения материал по стената на кулата. Това обикновено използва няколко пневматични-или електрически чука, програмирани със специфична последователност от вибрации. Въздушните-чукове са по-добри от електрическите, но изискват сгъстен въздух.

314. Почистване на праха от оборудването

Спрей сушилните обикновено използват дву{0}}процес на отстраняване на прах. Първият етап използва циклонно отделяне за отстраняване на прах, а вторият етап използва ръкавен филтър. При производството на мляко на прах филтърната тъкан на ръкавния филтър обикновено е 130 меша, докато при производството на протеин на прах обикновено се изискват 200-240 меша. Едно{9}}етапно отстраняване на прах също понякога се използва при производството на мляко на прах. При производството на пулверизационно сушене на соев протеин и изолиран протеин, горещият въздух обикновено се изпраща в сушилната кула отгоре и материалът също се впръсква отгоре. Изпускането на прах и изходящият въздух навлизат в колектора на праха-циклонен сепаратор-от изхода за прах. След като материалът бъде изхвърлен от циклонния сепаратор, той се транспортира до силоза за прах от вентилатор на Roots. Отработените газове влизат в ръкавен филтър за събиране на праха, преди да бъдат изхвърлени в атмосферата. Финият прах се изпраща в силоза за прах заедно с праха, изхвърлен от циклона. Налягането на въздуха на входящите и изпускателните вентилатори в оборудването за пулверизационно сушене, използвано за производство на протеинов прах, обикновено е по-високо от това на входящите и изпускателните вентилатори в оборудването за пулверизационно сушене, използвано за производството на мляко на прах. Съответствието на обема на въздуха е същото като това на оборудването за пулверизационно сушене, използвано за производството на мляко на прах, като обемът на изходящия вентилатор е с 30% по-голям от обема на входящия вентилатор. Има три причини за това: Първо, входящият вентилатор духа въздух със стайна температура, докато изходящият вентилатор изпуска горещ въздух, което води до по-голямо напрежение на обема на въздуха. Второ, по време на сушенето чрез разпръскване се използва вакуум от 0,1147 kPa в сушилната кула, което улеснява плавното спускане на материала и намалява пръскането. Трето, влагата се изпарява по време на сушенето чрез пулверизиране, което също заема определен обем.

Финият прах от циклонния сепаратор и камерата на ръкавния филтър се изпраща обратно в кулата чрез вентилатор на Roots за агломерация на финия прах, увеличавайки размера на частиците и разтворимостта.

Филтърните торби в ръкавния филтър обикновено се вибрират чрез импулсен метод на обратно продухване, който е по-скъп и консумира повече сгъстен въздух. Понастоящем обикновено се използва възвратно-постъпателен вибрационен механизъм, използващ цилиндър, като вибрацията е свързана със затварянето на дроселната клапа за регулиране на въздуха. Това позволява мигновена вибрация на филтърната торба без изпускане, което води до ниска цена и добра производителност.

315. Изхвърляне на прах от оборудването

Изхвърлянето на прах от оборудването за сушене чрез разпръскване е непрекъснато, свързано с вибриращ кипящ слой на изхода на сушилната кула. Това позволява вторично изсушаване на прахообразния материал, последвано от прилагане на лецитин или други ароматизатори. Това разширява капацитета на оборудването за пулверизационно сушене, подобрява качеството на продукта и позволява своевременно охлаждане на материала след вторично сушене, довеждайки продукта до състояние, готово за директно опаковане, като по този начин значително намалява риска от замърсяване преди опаковането.

4. Система за контрол на процеса на сушене

Бързият характер на процеса на сушене чрез разпръскване е от решаващо значение за ефективния контрол. Понастоящем изследванията върху теорията и практиката за контрол на сушенето както в страната, така и в международен план са все още в ранен етап, като им липсват всеобхватни и систематични проучвания. Въз основа на анализа на производствения процес, целта на прилагането на автоматизирана технология за управление в процеса на сушене на мляко на прах е да:

(1) Избягвайте нестабилността на работата на оборудването, причинена от ръчна периодична работа, като по този начин се постига непрекъснато производство и стабилизиране на многопроменливия и силно нелинеен процес на работа на системата за сушене чрез пулверизиране;

(2) Чрез въвеждане на автоматизирана система за управление, като същевременно се гарантира качеството на продукта и изхода, минимизиране на броя на точките за онлайн получаване на сигнал на системата за управление и намаляване на ненужното влияние между променливите;

(3) Спестете работна ръка, намалете времето за престой, причинено от човешки фактори, и съкратете работния цикъл;

(4) Чрез правилната предварителна настройка на параметрите на всяка променлива в автоматизираната система за управление, позволете на цялата система да работи в оптимално състояние, увеличете максимално ефективността на самото оборудване и постигнете целта за спестяване на енергия и намаляване на потреблението;

(5) Подобрете качеството на продукта и минимизирайте разходите за експлоатация и управление.

Основните показатели за оценка на успеха на прилагането на сушилното оборудване при специфични условия на процеса са производителността и качеството на изсушения продукт, както и разпределението на размера на частиците, външния вид и крайното съдържание на влага в продукта. Продукцията на продукта се определя от икономическите показатели на производствения товар, топлината, осигурена от генератора на горещ въздух, интензивността на сушене на сушилнята, скоростта на потока горещ въздух и съдържанието на твърдо вещество в суспензията. Много фактори влияят върху качеството на продукта: размерът и външният вид на частиците се определят от производителността на процеса на оборудването за сушене и параметрите на подготовката на суспензията, докато крайното съдържание на влага е пряко свързано с избора на параметри като температура на входа на горещ въздух, температура на изхода на отработените газове и отрицателно налягане в сушилната кула.

Оборудването за сушене със спрей революционизира производството на мляко на прах. Оборудването за сушене със спрей обаче не е универсално решение. Неговата структура и форма на пулверизиране, конструкция на кула, разпределение на въздуха, изпускане, прахово покритие, метод за изхвърляне на прах, комбинация с друго технологично оборудване и дизайн на автоматична система за управление трябва да са подходящи за материалите, които се обработват. Само по този начин, с развитието на времето и непрекъснатия прогрес на науката и технологиите, оборудването за сушене чрез пулверизиране може да се адаптира към по-широк спектър от изисквания за сушене на материали и да има все по-голям принос за развитието и изграждането на националната икономика.