关于提高TPG调味料喷雾干燥机科技含量的设想

徐 剑，周友来，朱向华

（常州力马干燥工程有限公司，江苏常州213000）

关于提高TPG调味料喷雾干燥机科技含量的设想

徐 剑，周友来，朱向华

（常州力马干燥工程有限公司，江苏常州213000）

TPG调味料喷雾干燥机是目前干燥行业主要生产企业的重点产品，广泛适用于食品添加剂提取液、浓缩液，悬浮液稠状、粘状且热敏液态物料的干燥，同时适应制药、化工，生物制品行业与上述形态相似性质物料的干燥。产品应用领域之广，孕育的商机促使各干燥设备生产企业争相生产。然而，因技术水平、生产水平所限，产品质量也参差不齐。本文从源头上剖析传统喷雾技术粘壁焦化严重等技术难题，为克服食品添加剂原生产使用真空干燥设备能力低、生产周期长、能耗大、物料交叉污染严重等技术缺陷，而提出关于提高TPG调味料喷雾干燥机科技含量的设想。

调味料，粘壁，焦化，二次进风，智能

Abstract：TPG Flavoring spray dryer is the drying industry，the focus of the major manufacturers products，widely used in food additives，extracts，concentrates，suspension thick-like，viscous liquid-like materials and thermal drying.While adapting to the pharmaceutical，chemical，biological products industry and the nature of the form was similar to the dry materials.Breadth of product applications，nurture business opportunities promote the drying equipment manufacturers competing production.However，due to a technical level，the limited production levels，product quality is also uneven.This paper analyzed the source of traditional stick wall coking spray technology and serious technical problems，to overcome the use of food additives of the original production capacity of lowvacuum drying equipment，long production cycle，energy consumption，material cross-contamination and serious technical defects，but assumption on the increasing TPG flavoring spray dryer technology was put forward.

Key words：seasoning；sticky wall；coking；second inlet；intelligent

1 TPG喷雾干燥机的技术背景

我国已频有喷雾干燥技术的研究，喷雾干燥技术由于干燥速度快，料液经雾化后表面积大大增加在热风气流中，瞬间就可传质换热90%～98%的水分，生产过程简化，操作控制方便，对于含湿量60%～70%的液体物料能一次性干燥成粉粒产品，产品具有良好的均匀度、流动性和溶解性，产品纯度高、质量好，为此，喷雾干燥技术在制药、化工工业生产中占有重要地位。同时喷雾干燥技术在我国目前食品添加剂生产应用工业中亦是较为先进的方法之一，通过先进喷雾技术生产的食品添加剂，可保持或提高食品本身的营养价值，可改进其感官特征［1］。喷雾干燥的雾化方式有离心式和压力式，即被干燥液态物料通过雾化器或压力式喷枪，将液体料雾化成液滴，随进风热气流进行热交换，以达到水分蒸发、物料干燥的目的。然而，由于被干燥液态物料在雾化过程中，其雾化液滴与进入干燥塔的热空气进行同步接触，在热交换的瞬间液滴或已经干燥的粉料，随进入塔内的热空气向干燥塔壁附着，塔内处于高温状态，附着的粉料随即会粘壁焦化。对于低熔点热敏性的物料而言，其粘壁焦化问题就更为严重。为此，喷雾干燥技术粘壁焦化技术难题，至今仍为世界性技术难题。

据《查新报告》显示，专利申请号2208605.6曾公开了一种喷雾干燥器的风冷防粘壁尾气回收装置，其主要技术措施包括有离心雾化器、罐体、热风进口，其特征在于在罐体外包一夹套，在夹套内设有螺旋风道，在夹套顶部的螺旋风道装有一冷却空气进口，在夹套下部的螺旋风道上装有一冷空气出口，同时装有摇杆机构总成和减速器。该技术措施是通过冷却空气对罐体（塔体）的冷却，达到解决粉料粘壁焦化问题，然而，干燥塔壁是维护塔内干燥温度的唯一保障，对塔体的冷却，这就意味着对塔内干燥温度降温，其最终结果只会增加能源消耗和喷雾干燥的生产能力的下降，因此该技术的实用性有待于进一步探讨。为了解决喷雾干燥低熔点粘壁焦化的技术难度，专利申请号01263461.1曾公开了一种带有回旋风的高速离心喷雾干燥机，其特征在于：在干燥塔的内壁上设有二根以上的喷射管，喷射管之间呈中心对称方式安装，喷射管与干燥塔的内壁母线之间有一夹角，喷射管上端开口于干燥塔外，下端封闭，置于干燥塔内，在喷射管壁的一条线上设有多个喷射小孔，该技术措施是以塔外的空气补给，而实现对已粘于塔壁上的物料进行吹扫，然而该技术对喷射管的设置依然安装于干燥塔壁上，其喷射管的本身依然有粉料附着的可能性，且喷射管的进风方式以及喷射风的流量确定，和对工艺生产的稳定性的影响还有待于探讨。

解决喷雾干燥粘壁严重的技术问题，还有振动法（间歇手动）、转动刮刀连续清除法、转动链条连续清除法、气动刷间歇清除法［2］，然而收效都甚微。为此，喷雾干燥粘壁严重仍为当前世界性技术难题，特别对食品添加剂含多种活性成分，且对于多糖、粘稠等低熔热敏性物质而言，其粘壁焦化问题就更为突出，其革新之处，就在于解决问题的关键。

2 调味料喷雾干燥机技术革新的创新点

TPG调味料喷雾干燥机作为常州力马干燥工程有限公司的主打产品，已历经十余年市场检验，通过反馈回来的客户意见，作过数十次技术升级。目前在由企业综合办负责申请国家重点新产品的科技计划。关于综合提高TPG调味料喷雾干燥机科技含量的内容包括以下方面：

2.1 蜗壳旋切进风与防粘扫壁二次进风技术

总结食品添加剂低熔热敏性技术特征，正视常规喷雾存在的物料粘壁严重焦化的技术难题，TPG调味料喷雾干燥机可研究设计蜗壳旋切进风与防粘扫壁二次进风技术。旋切进风是使进入干燥室热空气，沿设定的风量分配器与导风板呈螺旋状进入干燥室，在干燥室中心保持一般呈旋切状的热气流，将雾化了的液滴裹覆于热气流之中，与传热介质同步，近距离接触传热热交换。水分被蒸发气化，干燥成品随旋气流向干燥塔底部沉降。热风蜗壳渐缩式通道截面随着风量的减少而变小，这样可以使风道中的风速和动压基本一致［3］。而防粘扫壁二次进风技术，是由另一股热空气随环状分风器，沿干燥塔壁进入干燥塔，使干燥塔壁与干燥室形成一道风膜墙，在干燥过程中液滴或粉尘物料由于风膜墙的阻隔无法接近塔壁，借此从根本上解决了常规喷雾干燥粘壁焦化严重的技术难题。克服传统设备采用气锤敲打，气刷吹扫与塔壁夹套冷却等被动技术措施。本技术的实施，不仅能有效地解决低熔点热敏性物料喷雾干燥技术难的技术问题，而且可提高物料收得率，使食品添加剂工业生产采用喷雾干燥技术真正地完美运用。

2.2 大容量雾化器结构设计

雾化器作为喷雾干燥技术的关键部件之一，其工作原理在于将液态物料随离心力作用使其成为微小的液滴。喷雾干燥生产能力的确定，关键在于雾化器工作能力的大小（在确定加热温度的前提下），而常规喷雾所采用的雾化器其最关键的部位，即分离盘为单套式的。为此，在生产过程中其雾化的液态物料的固含量最高仅为28%～32%。如果固含量超过其规定的范围，雾化过程即会出现堵塞等生产故障。为提高生产能力，又确保生产安全，TPG调味料喷雾干燥机应采用双套式雾化盘技术设计，使进入雾化器的液料先经第一道分离器进行预分配，然后进入第二道雾化盘，避免常规雾化器提高液料固含量而产生堵机现象。为使润滑部分充分润滑，本雾化器还应设计齿轮泵润滑结构，只需雾化器在运转，其润滑系统就可得到充分的润滑，克服传统雾化器油路润滑难出现断油现象而引发故障的现象。另外，本雾化器还可考虑设计冷却水循环技术，通过循环冷却作用，使润滑油保持常温，克服雾化器在18000～25000r/min的高速运行下，因高速运转产热而导致故障。新型雾化器的技术设计，使液态物料的固含量可提高至50%～55%，由此提高生产能力。

2.3 除湿冷却与洁净集中收料技术

除湿冷却与洁净集中收料技术，是针对食品添加剂含热敏性和遵循食品生产卫生许可的技术要求而设计。除湿是经除湿冷却工艺将过滤空气先冷却至露点，然后冷却空气达到小于40%的湿度，以零度的冷却空气其湿度为40%的干燥空气与成品换热，使成品出料带热温度大大降低，以致不高于环境温度15℃。除湿冷却技术的实施，在很大层面上解决了低熔热敏物料经干燥后因带热过高而产生返潮粘结现象。洁净集中收料是由除湿冷却空气经输送管道将成品送至洁净室或净化车间设置的收料器，实现洁净集中收料。经除湿冷却工艺过程，可使产品直接进入包装工序，形成产业化生产作业，同时为洁净生产提供环境条件。

2.4 过热空气二次利用技术

为遵循国家节能减耗的生产要求，本机组可以设计过热空气二次利用技术，即将成品换热的过热空气，经过滤再次进入干燥塔进行第二次循环利用，以此达到节能生产的目的，实现设备运行低成本化。

2.5 出料防堵技术

出料防堵技术是在成品出料前设置的运转破碎装置，因热敏品质的缘故，成品出料前往往会形成架桥或假团聚现象。据此，经防堵装置的运转，将成品料经轻轻地拍打即会被分散，由此解决成品因粘结架桥而影响正常出料。

2.6 多级喷淋洗涤技术

多级喷淋洗涤技术是为提高物料回收率和减少环境污染而设计，喷淋洗涤是将清洁水设计为塔状多级喷洒，使夹带于湿热空气中的微尘物料经喷淋洗涤作用被沉淀回收，经多级喷淋洗涤回收，物料回收率可达到99.5%，基本无污染排放，实现零排放生产。

2.7 智能化自动操作控制

随着时代的进步和科技的发展，设备的自动化技术已越来越被生产企业所关注，为便于现代化生产管理与提高设备操作控制精度，TPG调味料喷雾干燥机可设计智能控制系统，采用计算机技术将工艺参数输入控制系统，实现手动与自动操作功能，具备快捷、正确、方便技术基础，为提高设备工艺参数输入控制精度，本机在进风温度、出口温度及出料温度的关键部位，设置红外线远控测量，使在线温度监测精度提高至±0.5℃。并通过测量数据的反馈，自动调节物料进料流量，雾化器变频转速，与进风和出风的风量、风压。自动控制系统同时具备设定、补正、修改、贮存、打印等操作功能和工艺动态图象显示，为现代生产管理和用户新产品开发提供记录和验证数据。

3 经过技术改进的TPG调味料喷雾干燥机工作原理

本机组主机设计为立式干燥塔，干燥塔的上部为干燥室，下部的锥形部位为收料部，经干燥的成品经锥体部位沉降于干燥塔下端设置的收料器，收料器由管道连接至成品输送管，至二级旋风分离器，实现洁净集中收料。收料器的上方设有防堵装置，装置由电机带动而运转，在干燥塔的锥形部位同时设计有收料管，收料管连接一级旋风分离器，经固气分离后，成品沉降于分离器下端的下料阀。同时输入成品输送管实行集中收料，湿热空气由引风机的引风抽入水膜除尘喷淋塔，夹带于湿热空气中的微尘物料被洗涤回收。成品物料输送管的前端设计冷却除湿机，经过滤的洁净空气经除湿机冷却，冷却空气进入成品输送管，实现冷却空气输送与换热，收料成品经冷却空气输送至集中收料的二级分离器。干燥塔的顶部中心位置安装有雾化器，雾化器的前端为数显蠕动泵，蠕动泵前端分别由管道连接均质机，工作时液态物料经均质机，由蠕动泵输入至雾化器。传热介质由过滤器过滤净化进加热装置，再经高温过滤进入干燥塔顶部中心位置周围设置的蜗壳式风道，进入干燥塔的热空气因蜗壳式风道的特定设计，使进入干燥室的热空风呈螺旋状。二次扫壁热空气同样经过滤净化，由风机输入干燥塔顶部设置的环状分风器，使热空气沿干燥塔壁进入干燥塔，使干燥塔壁与干燥室之间形成一道风膜墙，使雾化液滴或已干燥的物料因风膜墙的阻隔，无法接近塔壁，从而从根本上解决了喷雾干燥粘壁严重的技术问题。机组设计有数控自动控制，为达到高效控制精度，机组在热风进口处，出口温度处及成品出料处设置红外线在线测温装置，实现对物料进料量、风量、风压、雾化器变频调速的自动检测与调节，提高控制精度。经冷却空气与成品换热的过热空气，经过滤再次进入干燥塔二次循环利用，达到节能效果。

4 进行技术升级后所面临的风险及应对措施

所面临的风险主要有以下方面：一是经济周期的风险，我国目前的经济发展呈快速发展势头，固定资产投资过热，生产与消费不够平衡，外汇储备量增设，当国家实现宏观调控，如经济发展处于较低水平时，制造业将会出现市场供大于求，企业生产经营可能会受到影响；二是市场环境的变化，如果项目在销售策略上失误或技术更新跟不上市场发展的需求，将会造成产品销售不畅，增加经营难度，或销售费用增加，企业经济效益将会有下降的经营局面；三是符合国家产业政策的高技术产品，在利益的驱动下，将会出多个生产仿制者，这些仿制者的手段和策略是无法预料和低估的，这必然会增加市场竞争风险，内耗惨重，经济收益下滑；四是企业内部管理混乱、资金运行处于恶性循环，中长期借款增多，企业职工情绪低落，缺乏凝聚力和技术创新能力损伤。面临上述风险，企业将采用以下措施来抵御抗风险能力：

a.加强市场调研，及时掌握市场变化，缩短回报周期。在进行新产品的新技术升级时，必须以市场为导向，加大科研经费的有效投入，研发符合市场需求的新产品，克服市场风险，缩短回报周期。b.在进行产品技术升级的同时，注重自有技术的保护，对自行研究设计的核心技术，申请专利，通过知识产权保护来维护自有技术的所有权，克服仿制者对企业自主开发创新技术的侵犯。

5 结论

今后应该考虑如何将积压的创新技术变为可持续发展的创新技术，争取实现研究和开发应用相结合。关于提高TPG调味料喷雾干燥机的设想已经存有丰富的理论依据，并伴随国民经济的发展得到了各食品添加剂生产企业的实践运用。技术的成熟度、综合性仍旧需要进行凝练和提升，要真正使得单机汇聚所有创新点，使该型设备真正全面、智能地服务于社会主义经济建设。

［1］赵同刚.食品添加剂的作用与安全性控制［J］.食品工业科技，2010（5）：17.

［2］王喜忠.喷雾干燥［M］.化学工业出版社，1982：265.

［3］刘广文.喷雾干燥实用技术大全［M］.中国轻工业出版社，2001：266.

Assumption of improving the scientific and technological content of TPG flavoring spray dryer

XU Jian，ZHOU You-lai，ZHU Xiang-hua
（Changzhou Lemar Drying Engineering Co.，Ltd.，Changzhou 213000，China）

TS203

A

1002-0306（2010）10-0325-03

2010-04-13

徐剑（1982-），男，本科，主要从事离心喷雾干燥机的设计工作。