Zastosowanie i rozwój urządzeń do suszenia rozpyłowego w produkcji mleczarskiej

W mleczarni w moim kraju mleko w proszku stanowi około 80% całkowitej produkcji ze względu na łatwość przechowywania i transportu. Proces suszenia jest jednym z najważniejszych etapów produkcji mleka w proszku; ilość wody odparowanej podczas samego suszenia jest prawie równa jakości wyprodukowanego mleka w proszku. Ogólnie rzecz biorąc, proces produkcyjny determinuje sprzęt produkcyjny i system kontroli, ale zastosowanie zaawansowanego sprzętu i systemów sterowania może również zmienić proces produkcyjny. Typowym przykładem jest zastosowanie suszarek rozpyłowych w produkcji mleka w proszku.

Proces suszenia rozpyłowego polega na pompowaniu materiału do suszarki rozpyłowej, gdzie atomizer rozprowadza go na małe kropelki. Następnie do komory suszącej wprowadzane jest ogrzane powietrze, które miesza i kontaktuje się z kropelkami materiału. Po wysuszeniu wysuszony produkt oddziela się i przechowuje lub bezpośrednio wykorzystuje. Mleko w proszku wytwarzane metodą suszenia rozpyłowego jest jednolitym produktem w proszku, eliminującym potrzebę dalszego suszenia, chłodzenia i proszkowania. Można go bezpośrednio zapakować jako gotowy produkt, co umożliwia zmechanizowaną, ciągłą produkcję-na dużą skalę. Ponadto niższa temperatura powierzchni materiału poprawia jakość produktu mlecznego w proszku. Dlatego też urządzenia do suszenia rozpyłowego odgrywają znaczącą rolę w produkcji mleka w proszku i istnieje tendencja do suszenia produktów o coraz większej zawartości wilgoci. Suszenie rozpyłowe jest jednak procesem-energochłonnym-. Ze względu na wysokie wymagania jakościowe po suszeniu i konieczność minimalnych wahań wilgotności, niezbędna jest ścisła kontrola parametrów pracy, takich jak temperatura suszenia. Dlatego też prawidłowy dobór urządzeń do suszenia rozpyłowego oraz racjonalne zaprojektowanie jego działania i układu sterowania ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia jakości produktu i oszczędności energii. Przyczynia się to nie tylko do postępu technologicznego i rozwoju przemysłu mleczarskiego w moim kraju, ale także napędza postęp technologiczny i rozwój w innych branżach, w większym stopniu przyczyniając się do wzrostu gospodarczego-kraju.

1. Rozwój urządzeń do suszenia rozpyłowego w produkcji przemysłu mleczarskiego

Urządzenia do suszenia rozpyłowego zostały po raz pierwszy użyte w przemyśle mleka w proszku w 1901 r., ale ich praktyczne zastosowanie w produkcji mleka w proszku rozpoczęło się dopiero w latach dwudziestych XX wieku, a w moim kraju zaczęto je stosować dopiero pod koniec lat czterdziestych XX wieku. Najwcześniejszą konstrukcją była skrzynka ciśnieniowa (pozioma), w której materiał był rozpylany metodą dwu-płynów, co skutkowało dużym zużyciem energii. W 1958 roku Ministerstwo Przemysłu Lekkiego promowało suszenie rozpyłowe na małą skalę-z napędem zwierzęcym-do produkcji mleka w proszku w prowincji Heilongjiang. W 1955 roku fabryka mleczarska Harbin Songhua River po raz pierwszy zastosowała odśrodkowe suszenie rozpyłowe do produkcji mleka w proszku. Obydwa typy urządzeń do suszenia rozpyłowego miały wówczas-płaskie dno, a proszek wydobywał się sporadycznie, co wymagało ręcznego podawania raz na zmianę.

W połowie-lat sześćdziesiątych XX wieku w sprzęcie do suszenia ciśnieniowego typu skrzynkowego- pojawiła się stożkowa konstrukcja dna ze spiralnym urządzeniem wyprowadzającym proszek (ślimkiem). Pierwszą pionową, wielodyszową suszarkę rozpyłową-opracowano na początku lat siedemdziesiątych. Jej pojawienie się zmniejszyło efektywną objętość suszarek rozpyłowych o prawie połowę i wyeliminowało potrzebę stosowania ślimaka, umożliwiając ciągłe wydawanie proszku. W latach 80-tych wyprodukowano jednodyszową pionową suszarkę rozpyłową. Jego zastosowanie w przemyśle mleka w proszku było kluczowym czynnikiem wspierającym postęp technologiczny w przemyśle mleka w proszku w moim kraju, kładąc podwaliny pod jego szybki rozwój.

2. Charakterystyka urządzeń do suszenia rozpyłowego

Urządzenia do suszenia rozpyłowego są ogólnie dostępne w trzech typach: ciśnieniowe, odśrodkowe i przepływowe. Ciśnieniowe suszarki rozpyłowe zapewniają wysoką intensywność suszenia, mniejsze rozmiary, mniejsze inwestycje w sprzęt i inżynierię lądową, mniejsze cząstki produktu i większą gęstość nasypową. W przypadku mleka w proszku o gęstości nasypowej około 0,165 czas suszenia jest szczególnie krótki i wynosi zaledwie 10-30 sekund, dzięki czemu nadaje się do produkcji materiałów-wrażliwych na ciepło. Dlatego w przemyśle mleka w proszku i innych gałęziach przemysłu wiele odśrodkowych suszarek rozpyłowych zostało przekształconych w ciśnieniowe suszarki rozpyłowe. Ciśnieniowe suszarki rozpyłowe zużywają także mniej energii. Odśrodkowe suszarki rozpyłowe mają zazwyczaj większą średnicę i mniejszą wysokość, co skutkuje mniejszą intensywnością suszenia w porównaniu do ciśnieniowych suszarek rozpyłowych. Wytwarzają większe cząstki i można je dostosować do szerszej gamy materiałów; ogólnie rzecz biorąc, materiały odpowiednie do suszarek ciśnieniowych nadają się również do suszarek odśrodkowych. Suszarki odśrodkowe rozpyłowe nadają się do materiałów o większej lepkości. Natryskiwanie strumieniowe, znane również jako natryskiwanie dwu-cieczowe, wykorzystuje szybki ruch pary lub sprężonego powietrza (zwykle 200–300 m/s) w celu wytworzenia dużej prędkości względnej pomiędzy gazem i cieczą. Ciekły film jest wciągany we włókna, a następnie rozpada się na drobne kropelki. Nagły wzrost powierzchni umożliwia szybką wymianę ciepła i masy z gorącym powietrzem, odparowanie wilgoci i wytworzenie suchego proszku. Nadaje się do szczególnie szerokiej gamy materiałów, ale zużywa bardzo dużą ilość energii. Zasadniczo unika się tej metody, gdy można zastosować inne metody natryskiwania. W przypadku atomizacji strumieniem powietrza materiał należy podgrzać do odpowiedniej temperatury, aby zminimalizować jego lepkość; dlatego natryskiwanie strumieniowe jest odpowiednie dla materiałów o wyższej lepkości.

3. Trendy rozwojowe urządzeń do suszenia rozpyłowego

Z punktu widzenia-produkcji przemysłowej na dużą skalę, oszczędzania energii i ograniczenia zużycia, urządzenia do suszenia rozpyłowego powinny być pionowe,-na dużą skalę, ciągłe i zautomatyzowane. Ten rodzaj operacji jest jak najbardziej uzasadniony. Praca ciągła oznacza, że ​​natryskiwanie jest ciągłe, tj. zarówno podawanie, jak i rozładowywanie są ciągłe. Pod względem skali dobiera się odpowiedni sprzęt w zależności od rodzaju produkcji. Ogólnie rzecz biorąc, w przemyśle spożywczym panuje tendencja do stosowania systemów-z wieloma-dyszami na dużą skalę, natomiast w przemyśle farmaceutycznym skala jest zazwyczaj mniejsza. Podobnie jak w przypadku innych urządzeń, dobór suszarek rozpyłowych i dobór ich elementów wewnętrznych musi być dostosowany do przetwarzanych materiałów. Należy zmaksymalizować intensywność suszenia sprzętu, tj. ilość wysuszonej wilgoci na jednostkę objętości w jednostce czasu, minimalizując w ten sposób rozmiar sprzętu do suszenia rozpyłowego oraz minimalizując inwestycje w sprzęt i inżynierię lądową.

311. Metoda dystrybucji gorącego powietrza

Dystrybucja gorącego powietrza w urządzeniach do suszenia rozpyłowego jest kluczowym aspektem. Sposób wprowadzania gorącego powietrza znacząco wpływa na ogólną wydajność urządzenia suszącego. Właściwy sposób wprowadzania gorącego powietrza nie tylko zapewnia dokładniejsze i skuteczniejsze wymieszanie kropel i gorącego powietrza, poprawiając w ten sposób efektywność wymiany ciepła, ale także skutecznie zapobiega suszeniu niektórych specjalnych materiałów, zapobiegając przywieraniu materiału do ścian i sufitu. W tradycyjnych ciśnieniowych suszarkach rozpyłowych często zastosowano konstrukcję-tulejową regulującą powietrze. Gorące powietrze było regulowane przez tuleję, a następnie rozprowadzane do wewnętrznego cylindra suszarki rozpyłowej. Tego typu sprzęt był stosunkowo duży. Obecnie częściej stosuje się wielo-sita wielowarstwowe, ponieważ są one mniejsze i w związku z tym szerzej stosowane. W ciśnieniowych suszarkach rozpyłowych pracujących-z przepływem współprądowym prędkość gorącego powietrza wchodzącego do kanału wynosi około 9 m/s. W przypadku suszarek przeciwprądowych lub-z górnym wywiewem prędkość powietrza wchodzącego do kanału powinna być odpowiednio większa. W suszarniach odśrodkowych rozpyłowych zazwyczaj stosuje się dystrybutory gorącego powietrza. Gorące powietrze dostaje się do głównego korpusu suszarki rozpyłowej przez spiralny dystrybutor powietrza i płytę prowadzącą, przy czym gorące powietrze wiruje w tym samym kierunku, co atomizer odśrodkowy. Główne funkcje dystrybutora gorącego powietrza w suszarniach odśrodkowych są trojakie: wprowadzanie czynnika suszącego (gorącego powietrza) do wieży suszącej tak, aby stykał się on z suszonym materiałem, kończąc zadanie suszenia; dobrać idealną strukturę zapewniającą dokładne wymieszanie wprowadzonego gorącego czynnika z suszonym materiałem, uzyskując wysoką sprawność wymiany ciepła; oraz aby zmniejszyć lub uniknąć zjawiska przyklejania się niektórych materiałów do ścian lub blatu. Wraz z rozwojem technologii suszenia rozpyłowego, dystrybutory gorącego powietrza są stale udoskonalane.

312. Formularz wydechowy wieży

We-współprądowych suszarkach rozpyłowych zazwyczaj stosuje się dolny wylot powietrza. W ciśnieniowych suszarkach rozpyłowych średnica urządzenia jest zwiększana w górnej części stożkowej sekcji wieży, a cztery kanały wylotowe są równomiernie rozmieszczone w strefie pierścieniowej, a następnie zbiegają się w kolektorze proszku. Alternatywnie można zamontować cztery filtry workowe bezpośrednio w górnej części strefy pierścieniowej, a wówczas kanały wyciągowe zbiegają się na wlocie wentylatora wyciągowego. Obecnie w ciśnieniowych suszarkach rozpyłowych powszechnie stosuje się-górne układy wydechowe. Gorące powietrze wchodzi do wieży od góry, a materiał jest również natryskiwany do wieży od góry. Cztery rury wydechowe są równomiernie rozmieszczone wokół okrągłej części wieży, a następnie gazy spalinowe są zbierane i odprowadzane przez odpylacz. Ten typ suszarki rozpyłowej charakteryzuje się stosunkowo wysoką temperaturą ogrzewania gorącym powietrzem, dużą intensywnością suszenia, mniejszą objętością wieży oraz niższymi kosztami sprzętu i inżynierii lądowej.

Wirowe suszarki rozpyłowe mają zazwyczaj rury wydechowe wyprowadzone ze stożkowej części wieży, a następnie do kolektora pyłu. Maksymalizuje to efektywną objętość wieży suszarki rozpyłowej bez wpływu na normalną wydajność proszku, minimalizując całkowitą objętość.

313. Czyszczenie sprzętu

Importowane suszarki rozpyłowe na ogół nie są wyposażone w to urządzenie i zamiast tego stosują metody czyszczenia. Domowe suszarki rozpyłowe zazwyczaj uwzględniają ten problem. Ściany wieży ciśnieniowej suszarki rozpyłowej są zazwyczaj czyszczone przy użyciu wiszącego-odpylacza, który jest bezpieczny, niezawodny i zapewnia dokładne czyszczenie. Jednakże stożkowa część wieży powinna posiadać drzwiczki wyczystkowe do czyszczenia zewnętrznego. Wieżę odśrodkowej suszarki rozpyłowej czyści się zazwyczaj za pomocą-pchanego zamiatarki do kurzu, która zapewnia dokładne czyszczenie. Po zamiataniu odkurzacz można wyprowadzić na zewnątrz wieży przez drzwi wieży.

Wieża suszarki rozpyłowej jest zazwyczaj wyposażona w urządzenie wibracyjne, które zapobiega przyleganiu wysuszonego materiału do ściany wieży. Zwykle wykorzystuje się kilka młotów-pneumatycznych lub elektrycznych, zaprogramowanych na określoną sekwencję wibracji. Młoty pneumatyczne-są lepsze niż młoty elektryczne, ale wymagają sprężonego powietrza.

314. Odkurzanie Sprzętu

Suszarki rozpyłowe zazwyczaj wykorzystują-dwuetapowy proces usuwania kurzu. W pierwszym etapie do usuwania pyłu wykorzystuje się separację cyklonową, natomiast w drugim etapie wykorzystuje się filtr workowy. W produkcji mleka w proszku tkanina filtracyjna filtra workowego ma zazwyczaj grubość 130 mesh, podczas gdy przy produkcji białka w proszku zazwyczaj wymagane jest 200-240 mesh. Przy produkcji mleka w proszku czasami stosuje się także jednoetapowe-odpylanie. Podczas suszenia rozpyłowego podczas produkcji białka soi i izolowanego białka gorące powietrze jest zazwyczaj przesyłane do wieży suszącej od góry, a materiał jest również natryskiwany od góry. Zarówno strumień proszku, jak i powietrze wylotowe wchodzą do-separatora cyklonowego zbieracza proszku przez wylot proszku. Po wyładowaniu materiału z separatora cyklonowego transportowany jest on do silosu proszku za pomocą dmuchawy Rootsa. Spaliny przedostają się do filtra workowego, w którym zbierany jest proszek, a następnie są odprowadzane do atmosfery. Drobny proszek przesyłany jest do silosu proszku wraz z proszkiem odprowadzanym z cyklonu. Ciśnienie powietrza w wentylatorach wlotowych i wylotowych w urządzeniach do suszenia rozpyłowego stosowanych do produkcji białka w proszku jest na ogół wyższe niż ciśnienie powietrza w wentylatorach wlotowych i wylotowych w urządzeniach do suszenia rozpyłowego stosowanych do produkcji mleka w proszku. Dopasowanie objętości powietrza jest takie samo, jak w przypadku urządzeń do suszenia rozpyłowego stosowanych do produkcji mleka w proszku, przy czym objętość powietrza z wentylatora wyciągowego jest o 30% większa niż objętość powietrza z wentylatora wlotowego. Są ku temu trzy powody: Po pierwsze, wentylator wlotowy wdmuchuje powietrze o temperaturze pokojowej, podczas gdy wentylator wywiewny wyrzuca gorące powietrze, co powoduje większe naprężenie objętości powietrza. Po drugie, podczas suszenia rozpyłowego w wieży suszącej stosowana jest próżnia o wartości 0,1147 kPa, co ułatwia płynne opadanie materiału i ogranicza rozpryskiwanie. Po trzecie, wilgoć odparowuje podczas suszenia rozpyłowego, co również zajmuje pewną objętość.

Drobny proszek z separatora cyklonowego i komory filtra workowego jest przesyłany z powrotem do wieży za pomocą dmuchawy Rootsa w celu aglomeracji drobnego proszku, zwiększając rozmiar cząstek i rozpuszczalność.

Worki filtracyjne w filtrze workowym są zazwyczaj poddawane wibracjom przy użyciu metody pulsacyjnego płukania wstecznego, która jest droższa i zużywa więcej sprężonego powietrza. Obecnie powszechnie stosuje się mechanizm wibracyjny o ruchu posuwisto-zwrotnym wykorzystujący cylinder, przy czym wibracje są powiązane z zamknięciem przepustnicy regulującej powietrze. Pozwala to na natychmiastowe wibrowanie worka filtrującego bez spalin, co skutkuje niskim kosztem i dobrą wydajnością.

315. Wyrzut proszku z urządzenia

Wyładunek proszku z urządzenia do suszenia rozpyłowego jest ciągły i połączony z wibrującym złożem fluidalnym na wylocie wieży suszącej. Pozwala to na wtórne suszenie sproszkowanego materiału, a następnie nałożenie lecytyny lub innych środków aromatyzujących. Zwiększa to wydajność suszarki rozpyłowej, poprawia jakość produktu, a także umożliwia terminowe schłodzenie materiału po dosuszeniu, doprowadzając produkt do stanu gotowego do bezpośredniego pakowania, a tym samym znacznie zmniejszając ryzyko skażenia przed pakowaniem.

4. System kontroli procesu suszenia

Szybki charakter procesu suszenia rozpyłowego ma kluczowe znaczenie dla skutecznej kontroli. Obecnie badania nad teorią i praktyką kontroli suszenia, zarówno w kraju, jak i za granicą, są wciąż na wczesnym etapie i brakuje im kompleksowych i systematycznych badań. Na podstawie analizy procesu produkcyjnego celem zastosowania technologii zautomatyzowanego sterowania w procesie suszenia mleka w proszku jest:

(1) Unikaj niestabilności pracy sprzętu spowodowanej ręczną, przerywaną pracą, osiągając w ten sposób ciągłą produkcję i stabilizując wielozmienny i wysoce nieliniowy proces działania systemu suszenia rozpyłowego;

(2) Wprowadzając zautomatyzowany system kontroli, zapewniając jednocześnie jakość i wydajność produktu, zminimalizować liczbę punktów pozyskiwania sygnału online w systemie kontroli i zmniejszyć niepotrzebne wpływy między zmiennymi;

(3) Oszczędzaj siłę roboczą, skróć przestoje spowodowane czynnikami ludzkimi i skróć cykl pracy;

(4) Poprzez prawidłowe ustawienie parametrów każdej zmiennej w zautomatyzowanym systemie sterowania, należy umożliwić całemu systemowi pracę w optymalnym stanie, zmaksymalizować wydajność samego sprzętu i osiągnąć cel, jakim jest oszczędność energii i zmniejszenie zużycia;

(5) Popraw jakość produktów i zminimalizuj koszty operacyjne i koszty zarządzania.

Głównymi wskaźnikami oceny powodzenia zastosowania urządzeń suszących w określonych warunkach procesu są wydajność i jakość suszonego produktu, a także rozkład wielkości cząstek, wygląd i końcowa zawartość wilgoci w produkcie. Wydajność produktu zależy od wydajności ekonomicznej wsadu produkcyjnego, ciepła dostarczanego przez generator gorącego powietrza, intensywności suszenia suszarki, natężenia przepływu gorącego powietrza i zawartości substancji stałych w zawiesinie. Na jakość produktu wpływa wiele czynników: wielkość i wygląd cząstek zależy od wydajności procesu urządzeń suszących i parametrów przygotowania zawiesiny, podczas gdy końcowa zawartość wilgoci jest bezpośrednio związana z doborem parametrów, takich jak temperatura na wlocie gorącego powietrza, temperatura na wylocie gazów spalinowych i podciśnienie w wieży suszącej.

Urządzenia do suszenia rozpyłowego zrewolucjonizowały produkcję mleka w proszku. Urządzenia do suszenia rozpyłowego nie są jednak rozwiązaniem uniwersalnym. Struktura i forma atomizacji, konstrukcja wieży, dystrybucja powietrza, wydech, malowanie proszkowe, metoda wyładowywania proszku, połączenie z innym sprzętem procesowym oraz konstrukcja automatycznego systemu sterowania muszą być odpowiednie dla przetwarzanych materiałów. Tylko w ten sposób, wraz z rozwojem czasów i ciągłym postępem nauki i technologii, urządzenia do suszenia rozpyłowego mogą dostosować się do coraz szerszego zakresu wymagań suszenia materiałów i wnosić coraz większy wkład w rozwój i budowę gospodarki narodowej.