Uporaba in razvoj opreme za sušenje z razprševanjem v proizvodnji mleka

V proizvodnji mleka v moji državi predstavlja mleko v prahu približno 80 % celotne proizvodnje zaradi enostavnega skladiščenja in transporta. Postopek sušenja je eden najpomembnejših korakov v proizvodnji mleka v prahu; količina vode, ki izhlapi samo med sušenjem, je skoraj enakovredna kakovosti proizvedenega mleka v prahu. Na splošno proizvodni proces določa proizvodno opremo in nadzorni sistem, vendar lahko uporaba napredne opreme in nadzornih sistemov tudi spremeni proizvodni proces. Tipičen primer je uporaba opreme za sušenje z razprševanjem pri proizvodnji mleka v prahu.

Postopek sušenja z razprševanjem vključuje črpanje materiala v razpršilni sušilnik, kjer ga razpršilec razprši v majhne kapljice. Ogret zrak se nato vnese v sušilno komoro, da se premeša in pride v stik s kapljicami materiala. Po sušenju se posušen produkt loči in shrani ali neposredno uporabi. Mleko v prahu, proizvedeno s sušenjem z razprševanjem, je enoten praškasti proizvod, ki odpravlja potrebo po nadaljnjih postopkih sušenja, hlajenja in drobljenja v prah. Lahko se neposredno zapakira kot končni izdelek, kar omogoča mehanizirano, neprekinjeno in veliko-serijsko proizvodnjo. Poleg tega nižja površinska temperatura materiala izboljša kakovost izdelka iz mleka v prahu. Zato ima oprema za sušenje z razprševanjem pomembno vlogo pri proizvodnji mleka v prahu in obstaja trend sušenja izdelkov z vedno večjo vsebnostjo vlage. Vendar je sušenje z razprševanjem visoko-energijsko-postopek. Zaradi visokih zahtev glede kakovosti po sušenju in potrebe po minimalnem nihanju vsebnosti vlage je nujen strog nadzor delovnih parametrov, kot je temperatura sušenja. Zato sta pravilna izbira opreme za sušenje z razprševanjem in racionalna zasnova njenega delovanja in krmilnega sistema ključnega pomena za zagotavljanje kakovosti izdelkov in varčevanje z energijo. To ne prispeva samo k tehnološkemu napredku in razvoju mlečne industrije moje države, temveč spodbuja tudi tehnološki napredek in razvoj v drugih panogah, kar daje večji prispevek h-gospodarskemu vzponu države.

1. Razvoj opreme za sušenje z razprševanjem v proizvodnji mlečne industrije

Oprema za sušenje z razprševanjem je bila prvič uporabljena v industriji mleka v prahu leta 1901, vendar se je njena praktična uporaba v proizvodnji mleka v prahu začela šele v dvajsetih letih 20. stoletja, v moji državi pa so jo začeli uporabljati šele v poznih štiridesetih letih prejšnjega stoletja. Najzgodnejša struktura je bila tlačna škatla (vodoravna), z atomizacijo materiala z uporabo metode dveh-tekočin, kar je povzročilo visoko porabo energije. Leta 1958 je Ministrstvo za lahko industrijo spodbujalo sušenje z razprševanjem na majhen{7}}živalski pogon-za proizvodnjo mleka v prahu v provinci Heilongjiang. Leta 1955 je tovarna mleka Harbin Songhua River prvič uporabila centrifugalno sušenje z razprševanjem za proizvodnjo mleka v prahu. Obe vrsti opreme za sušenje z razprševanjem v tistem času sta imeli strukture z ravnim-dnom in izločanje prahu je bilo občasno, kar je zahtevalo ročno oddajanje enkrat na izmeno.

Sredi -60. let 20. stoletja se je v opremi za tlačno sušenje tipa box- pojavila stožčasta struktura dna s spiralno napravo za izločanje prahu (polž). Prvi vertikalni razpršilni sušilnik z več-šobami je bil razvit v zgodnjih sedemdesetih letih prejšnjega stoletja. Njegov pojav je zmanjšal efektivno prostornino razpršilnih sušilnikov za skoraj polovico in odpravil potrebo po polžu, kar je omogočilo neprekinjeno izločanje prahu. V osemdesetih letih prejšnjega stoletja so izdelali vertikalni tlačni razpršilni sušilnik z eno šobo. Njegova uporaba v industriji mleka v prahu je bila ključni dejavnik pri spodbujanju tehnološkega napredka v industriji mleka v prahu v moji državi in ​​postavila temelje za njen hiter razvoj.

2. Značilnosti opreme za sušenje z razprševanjem

Oprema za sušenje z razprševanjem je na splošno na voljo v treh vrstah: tlačna, centrifugalna in zračna. Tlačni razpršilni sušilniki ponujajo visoko intenzivnost sušenja, manjšo velikost, manjše naložbe v opremo in gradbeništvo, manjše delce izdelka in večjo nasipno gostoto. Pri mleku v prahu z nasipno gostoto približno 0,165 je čas sušenja posebej kratek, le 10-30 sekund, zaradi česar je primeren za proizvodnjo toplotno-občutljivih materialov. Zato so v industriji mleka v prahu in drugih industrijah številni centrifugalni razpršilni sušilniki spremenjeni v tlačne razpršilne sušilnike. Tlačni razpršilni sušilniki prav tako porabijo manj energije. Centrifugalni razpršilni sušilniki imajo na splošno večji premer in manjšo višino, kar ima za posledico manjšo intenzivnost sušenja v primerjavi s tlačnimi razpršilnimi sušilniki. Proizvajajo večje velikosti delcev in so prilagodljivi širšemu naboru materialov; na splošno so materiali, primerni za tlačne razpršilne sušilnike, primerni tudi za centrifugalne razpršilne sušilnike. Centrifugalni razpršilni sušilniki so primerni za materiale z višjo viskoznostjo. Razprševanje z zračnim tokom, znano tudi kot razprševanje z dvema-tekočinama, uporablja visoko hitrost gibanja pare ali stisnjenega zraka (običajno 200–300 m/s), da ustvari visoko relativno hitrost med plinom in tekočino. Tekoči film se vleče v filamente in nato razpade na drobne kapljice. Nenadno povečanje površine omogoča hitro izmenjavo toplote in mase z vročim zrakom, izhlapevanje vlage in proizvodnjo praškastega posušenega materiala. Primeren je za zelo široko paleto materialov, vendar porabi zelo veliko energije. Na splošno se tej metodi izogibamo, kadar je mogoče uporabiti druge metode škropljenja. Za atomizacijo z zračnim tokom je treba material segreti na ustrezno temperaturo, da se zmanjša njegova viskoznost; zato je pršenje z zračnim tokom primerno za materiale z večjo viskoznostjo.

3. Razvojni trendi opreme za sušenje z razprševanjem

Z vidika velike-industrijske proizvodnje, varčevanja z energijo in zmanjšanja porabe bi morala biti oprema za sušenje z razprševanjem navpična,-obsežna, neprekinjena in avtomatizirana. Ta vrsta operacije je najbolj razumna. Neprekinjeno delovanje pomeni, da je škropljenje neprekinjeno, tj. dovajanje in odvajanje sta neprekinjena. V smislu obsega je ustrezna oprema sprejeta glede na različne vrste proizvodnje. Na splošno je v živilski industriji trend k-velikoserijskih sistemov z več-šobami, medtem ko je v farmacevtski industriji obseg na splošno manjši. Tako kot drugo opremo je treba tudi izbiro opreme za sušenje z razprševanjem in ujemanje njenih notranjih komponent prilagoditi materialom, ki se obdelujejo. Intenzivnost sušenja opreme mora biti čim večja, tj. količina posušene vlage na enoto prostornine na enoto časa, s čimer se zmanjša velikost opreme za sušenje z razprševanjem in zmanjša naložbe v opremo in gradbeništvo.

311. Metoda distribucije vročega zraka

Porazdelitev vročega zraka v opremi za sušenje z razprševanjem je ključni vidik. Metoda dovajanja vročega zraka bistveno vpliva na splošno delovanje sušilne opreme. Ustrezen način dovajanja vročega zraka ne zagotavlja le temeljitejšega in učinkovitejšega mešanja kapljic in vročega zraka, s čimer se izboljša učinkovitost izmenjave toplote, temveč tudi učinkovito obravnava sušenje določenih posebnih materialov, kar preprečuje oprijem materiala na stene in strop. Tradicionalni tlačni razpršilni sušilniki so pogosto uporabljali strukturo za uravnavanje zraka-. Vroč zrak je bil reguliran skozi tulec in nato porazdeljen v notranji valj razpršilnega sušilnika. Ta vrsta opreme je bila relativno velika. Zdaj se pogosteje uporablja porazdelitev zraka z več-plastno sitasto ploščo, saj je manjša in zato bolj razširjena. Pri tlačnih razpršilnih sušilnikih, ki delujejo v istotočnem toku, je hitrost vročega zraka, ki vstopa v kanal, približno 9 m/s. Pri proti{12}}sušilnikih z razprševanjem z zgornjim-izpušnim tokom mora biti hitrost zraka, ki vstopa v kanal, ustrezno višja. Centrifugalni razpršilni sušilniki običajno uporabljajo razdelilnike vročega zraka. Vroč zrak vstopa v glavno telo razpršilnega sušilnika skozi spiralni razdelilnik zraka in vodilno ploščo, pri čemer se vroč zrak vrtinči v isti smeri kot centrifugalni razpršilnik. Glavne funkcije razdelilnika vročega zraka v centrifugalnih razpršilnih sušilnikih so tri: vnašanje sušilnega medija (vroč zrak) v sušilni stolp, tako da pride v stik z materialom, ki se suši, s čimer se zaključi naloga sušenja; izbrati idealno strukturo, ki zagotavlja temeljito mešanje vnesenega vročega medija in materiala, ki se suši, s čimer se doseže visoka učinkovitost izmenjave toplote; in zmanjšati ali preprečiti pojav lepljenja določenih materialov na stene ali vrh. Z razvojem tehnologije sušenja z razprševanjem se razdelilniki toplega zraka nenehno izboljšujejo.

312. Oblika izpušnega stolpa

Pri istotočnih razpršilnih sušilnikih se običajno uporablja spodnji izpuh. Pri tlačnih razpršilnih sušilnikih se premer opreme poveča na vrhu stožčastega odseka stolpa, štirje izpušni kanali pa so enakomerno razporejeni v obročastem območju, nato pa se združijo v zbiralnik prahu. Alternativno se lahko štiri vrečaste filtre vgradi neposredno v zgornji del obročaste cone, nato pa se izpušni kanali konvergirajo na vstopu izpušnega ventilatorja. Trenutno tlačni razpršilni sušilniki običajno uporabljajo zgornje-izpušne sisteme. Vroč zrak vstopa v stolp z vrha, material pa se prav tako razprši v stolp z vrha. Štiri izpušne cevi so enakomerno razporejene po krožnem delu stolpa, izpušni plini pa se nato zbirajo in odvajajo skozi zbiralnik prahu. Ta vrsta razpršilnega sušilnika ima relativno visoko temperaturo ogrevanja vročega zraka, visoko intenzivnost sušenja, manjši volumen stolpa ter nižje stroške opreme in nizke gradnje.

Centrifugalni razpršilni sušilniki imajo običajno izpušne cevi speljane iz stožčastega dela stolpa in nato v zbiralnik prahu. To maksimira efektivno prostornino stolpa razpršilnega sušilnika, ne da bi vplivalo na normalno količino prahu, s čimer se zmanjša celotna prostornina.

313. Čiščenje opreme

Uvoženi razpršilni sušilniki običajno nimajo te naprave in namesto tega uporabljajo metode čiščenja. Domači razpršilni sušilniki na splošno upoštevajo to težavo. Stene stolpa tlačnega razpršilnega sušilnika se na splošno čistijo z zbiralnikom prahu tipa-viseče plošče, ki je varen, zanesljiv in zagotavlja temeljito čiščenje. Vendar pa mora stožčasti del stolpa imeti čistilna vrata za zunanje čiščenje. Stolp centrifugalnega razpršilnega sušilnika se običajno čisti s potisno-dvižno napravo za pometanje prahu, ki zagotavlja temeljito čiščenje. Po pometanju lahko pometalec prahu premaknete izven stolpa skozi vrata stolpa.

Stolp razpršilnega sušilnika je na splošno opremljen z vibrirajočo stolpno napravo, ki preprečuje oprijem posušenega materiala na steno stolpa. To običajno uporablja več zračnih-ali električnih kladiv, programiranih z določenim zaporedjem vibriranja. Pne{3}}kladiva so boljša od električnih, vendar potrebujejo stisnjen zrak.

314. Odstranjevanje prahu z opreme

Sušilniki z razpršilom običajno uporabljajo dvo{0}}stopenjski postopek odstranjevanja prahu. Prva stopnja uporablja ciklonsko ločevanje za odstranjevanje prahu, druga stopnja pa uporablja vrečasti filter. Pri proizvodnji mleka v prahu je filtrirna tkanina vrečastega filtra običajno 130 mesh, medtem ko je pri proizvodnji beljakovin v prahu običajno potrebna 200-240 mesh. Eno{9}}stopenjsko odstranjevanje prahu se včasih uporablja tudi pri proizvodnji mleka v prahu. Pri proizvodnji sojinih beljakovin in izoliranih beljakovin s sušenjem z razprševanjem se vroč zrak običajno pošlje v sušilni stolp z vrha, material pa se prav tako razprši z vrha. Izpust prahu in izpušni zrak vstopita v zbiralnik prahu-ciklonski separator-iz izhoda prahu. Ko je material izpuščen iz ciklonskega separatorja, se s puhalom Roots transportira v silos za prah. Izpušni plini vstopijo v vrečasti filter za zbiranje prahu, preden se izpustijo v ozračje. Drobni prah se pošlje v silos za prah skupaj s prahom, izpuščenim iz ciklona. Zračni tlak vstopnih in izpušnih ventilatorjev v opremi za sušenje z razprševanjem, ki se uporablja za proizvodnjo beljakovin v prahu, je na splošno višji od tlaka vstopnih in izpušnih ventilatorjev v opremi za sušenje z razprševanjem, ki se uporablja za proizvodnjo mleka v prahu. Ujemanje prostornine zraka je enako kot pri opremi za sušenje z razprševanjem, ki se uporablja za proizvodnjo mleka v prahu, pri čemer je prostornina zraka izpušnega ventilatorja 30 % večja od prostornine zraka vstopnega ventilatorja. Za to obstajajo trije razlogi: Prvič, vstopni ventilator vpihuje zrak sobne temperature, medtem ko izpušni ventilator odvaja vroč zrak, kar povzroči večjo obremenitev volumna zraka. Drugič, med sušenjem z razprševanjem se v sušilnem stolpu uporablja vakuum 0,1147 kPa, kar olajša nemoteno spuščanje materiala in zmanjša škropljenje. Tretjič, med sušenjem z razprševanjem izhlapi vlaga, ki prav tako zasede določeno prostornino.

Fini prah iz ciklonskega separatorja in komore vrečastega filtra se s puhalom Roots pošlje nazaj v stolp za aglomeracijo finega prahu, povečanje velikosti in topnosti delcev.

Filtrirne vrečke v vrečastem filtru se običajno vibrirajo z metodo pulznega povratnega izpiranja, ki je dražja in porabi več stisnjenega zraka. Trenutno se na splošno uporablja izmenični vibracijski mehanizem, ki uporablja valj, pri čemer je vibracija povezana z zapiranjem lopute za regulacijo zraka. To omogoča trenutno vibriranje filtrirne vrečke brez izpuha, kar ima za posledico nizko ceno in dobro delovanje.

315. Izpust prahu iz opreme

Izpust prahu iz opreme za sušenje z razprševanjem je neprekinjen, povezan z vibrirajočo fluidizirano plastjo na izhodu iz sušilnega stolpa. To omogoča sekundarno sušenje praškastega materiala, čemur sledi nanos lecitina ali drugih arom. S tem se poveča zmogljivost razpršilne sušilne opreme, izboljša kakovost izdelka in omogoči pravočasno hlajenje materiala po sekundarnem sušenju, s čimer se izdelek pripelje v stanje, pripravljeno za neposredno pakiranje, s čimer se bistveno zmanjša nevarnost kontaminacije pred pakiranjem.

4. Sistem za nadzor procesa sušenja

Hitra narava postopka sušenja z razprševanjem je ključnega pomena za učinkovit nadzor. Trenutno so raziskave teorije in prakse nadzora sušenja tako doma kot v tujini še vedno v zgodnjih fazah, manjkajo pa celovite in sistematične študije. Na podlagi analize proizvodnega procesa je namen uporabe tehnologije avtomatiziranega krmiljenja v procesu sušenja mleka v prahu:

(1) Izogibajte se nestabilnosti delovanja opreme, ki jo povzroča ročno prekinjeno delovanje, s čimer dosežete neprekinjeno proizvodnjo in stabilizirate večspremenljiv in zelo nelinearen proces delovanja sistema sušenja z razprševanjem;

(2) Z uvedbo avtomatiziranega nadzornega sistema, ob zagotavljanju kakovosti izdelkov in izhoda, čim bolj zmanjšati število spletnih točk za zajemanje signalov nadzornega sistema in zmanjšati nepotreben vpliv med spremenljivkami;

(3) Prihranite delovno silo, zmanjšajte izpade zaradi človeških dejavnikov in skrajšajte delovni cikel;

(4) S pravilno prednastavitvijo parametrov vsake spremenljivke v avtomatiziranem krmilnem sistemu omogočite celotnemu sistemu, da deluje v optimalnem stanju, povečate učinkovitost same opreme in dosežete namen varčevanja z energijo in zmanjšanja porabe;

(5) Izboljšajte kakovost izdelkov in zmanjšajte stroške delovanja in upravljanja.

Glavni kazalniki za ocenjevanje uspešnosti uporabe sušilne opreme v določenih procesnih pogojih so proizvodnja in kakovost posušenega proizvoda, kot tudi porazdelitev velikosti delcev, videz in končna vsebnost vlage v proizvodu. Proizvodnja izdelka je določena z ekonomsko učinkovitostjo proizvodne obremenitve, toploto, ki jo zagotavlja generator vročega zraka, intenzivnostjo sušenja sušilnika, hitrostjo pretoka vročega zraka in vsebnostjo trdnih snovi v gnojevki. Številni dejavniki vplivajo na kakovost izdelka: velikost in videz delcev sta določena s procesno zmogljivostjo sušilne opreme in parametri priprave gnojevke, medtem ko je končna vsebnost vlage neposredno povezana z izbiro parametrov, kot so vstopna temperatura vročega zraka, izstopna temperatura izpušnih plinov in podtlak v sušilnem stolpu.

Oprema za sušenje z razprševanjem je revolucionirala proizvodnjo mleka v prahu. Vendar oprema za sušenje z razprševanjem ni univerzalna rešitev. Njegova atomizacijska struktura in oblika, struktura stolpa, porazdelitev zraka, izpušni plini, prašno lakiranje, metoda odvajanja prahu, kombinacija z drugo procesno opremo in zasnova avtomatskega krmilnega sistema morajo biti primerni za materiale, ki se obdelujejo. Le tako se lahko z razvojem časa in nenehnim napredkom znanosti in tehnologije razpršilne sušilne naprave prilagajajo širšemu spektru zahtev sušenja materialov in vedno bolj prispevajo k razvoju in izgradnji nacionalnega gospodarstva.