热敏性物料喷雾干燥生产应注意的几个问题

刘殿宇 陈丽

（华禹乳品机械制造有限公司，黑龙江安达 151400）

喷雾干燥在食品、制药、化工及玉米深加工等领域都有广泛的应用，物料从耐热的程度可分为热敏性与非热敏性物料两种。如用于医疗保健的胶原蛋白、茶多酚等属于热敏性物料，奶粉也是热敏性物料。我国用于奶粉喷雾干燥生产的设备主要形式为：压力喷雾干燥，喷雾干燥系统的结构形式、设计效果操作参数的控制、操作者的责任心均会不同程度的影响奶粉的质量。如：粉的色泽、颗粒、冲调、杂质，甚至蛋白质的变性程度等。良好的产品质量来自于优质奶及先进的工艺设备。我国奶粉生产线自动化程度还不高，大多数为人工操作控制，要生产出优质产品必须从操作每个细节做起。仅以RGYP03-1000型压力喷雾干燥系统在奶粉中的设计应用为例阐述热敏性物料喷雾干燥生产应注意的几个问题。

1 喷雾干燥系统结构形式的确定

近几年，我国引进国外几套上排风塔，其特点是粉在塔中运行路径较短，粉的色泽、颗粒、冲调、溶解度较好。目前干燥塔的捕粉结构形式主要有旋风捕粉，独立布袋脉冲反吹捕粉及旋风加滤袋两级捕粉三种，从效果上看都能够满足现代乳品工业生产奶粉的需要。本例为旋风加滤袋两级捕粉，下排风塔，其主要技术参数为：

（1）介质：浓缩牛奶

（2）生产能力：1000 kg/h

（3）进风量：43000 ～ 48000 m3/h

（4）进风温度：150 ～ 160℃

（5）排风量: 43000 ～ 48000 m3/h

（6）排风温度：75 ～ 85℃

（7）喷头支数：3

（8）袋滤器过滤面积：373 m2

（9）使用蒸汽压力：0.8 ～ 0.9 MPa

牛奶属于热敏性物料，奶粉生产过程是热加工处理过程，尽量缩短奶粉在干燥塔内的停留时间是现代奶粉生产的需要，现代奶粉生产与过去大不一样，对粉的颗粒、冲调、溶解度、乃至色泽等理化指标要求都非常高，各自生产企业又有内控指标（比行业标准控制还要严格），要生产出优质奶粉，优质牛奶是前提，其次是先进的工艺及设备。为了满足现代奶粉生产的需要喷雾干燥系统的结构比过去复杂了，现代喷雾干燥系统都设有附聚造粒系统及二次附聚造粒系统，附聚造粒是指将排风携带的粉尘捕集下来送回至干燥塔内进行再造粒过程；二次附聚造粒系统则是指从干燥塔出粉口接卧式振动流化床或冷却床，奶粉经过振动，团粒化整型后少部分细粉在负压作用下则进入排风捕集系统再次进行造粒，这样生产出的奶粉颗粒、分散性、冲调都比较好，因此，现代奶粉生产的喷雾干燥系统这两部分功能都要求必须具备。

2 影响产品杂质的几个因素

在喷雾干燥段奶粉杂质超标的主要原因来自进风系统，即进风过滤器的影响，加热器，进风管道及热风分布器的影响。现代乳品厂生产乳品的车间均执行GMP规范，对进风的含尘度也有明确的要求，空气过滤器必须具有足够的过滤面积，面积过小即会影响进风量也会使进风携带灰尘量增多，空气过滤器面积按下式计算：

式中：F－过滤面积，m2

L－需要通过滤层的空气量，m3/s

M－过滤强度，即单位时间单位过滤面积通过的空气量m3/m2· s，一般不超过2 m3/m2· s

滤布的形式较多，比较常用的有光面棉纶、光面纤维等，效果都比较好，其次是过滤器滤布要经常进行检查，发现灰尘附着必须及时进行清洗更换。喷雾干燥塔所使用的加热器都是叠加串联在一起的，加热器材料有碳钢管缠绕铝翅片结构也有完全的不锈钢结构。从传热效果及价格上看前者应用较为普遍，长时间使用这种加热器易生锈，易挂垢，锈蚀碎片或垢层一经脱落即随风进入干燥塔内，从而影响塔内粉的质量，清理相当困难。为了清理加热器表面的锈蚀及灰尘可将加热器中部或片与片之间预留方门(片与片之间人可从侧面进入)，人可从侧面进入加热器中进行定期清理或清洗加热器，采用这种结构灰尘、污垢易清理效果较好。进风管道及热风分布器对奶粉质量的影响也是内表面有垢层，这些垢层脱落后就会不定期的进入奶粉中，因此，进风管道、热风分布器都应设置人孔或手孔对内表面做定期检查并做清理或清洗。需要特别说明的是进入进风机空气过滤器前的空气至少要经过一道或两道粗过滤。

3 卧式振动流化床结构形式及设置

从振源上划分卧式振动流化床有偏振电机与偏心轴振动两种，从使用效果上看后者较前者好，但结构较复杂易出故障，两种振动都能够满足需要。流化床床体有分体式与一体式结构，分体式结构能将气体分布板从床中移出以便于进行清理分布孔；一体式为焊接式结构为不可拆卸结构，从应用效果上看一体式结构死角少产生二次污染的机会少，因此，一体式结构应用较多。流化床在奶粉生产中的主要作用是接在喷雾干燥塔出粉口对粉进行流态化干燥或去湿、冷却降温。在偏振力及风的作用下奶粉在床中成沸腾状态，可对粉进行团粒化，整型并去除湿空气增加其分散性，流动性，同时，床内一部分细粉在负压作用下回到排风捕集系统实现二次附聚造粒，另外，还可使奶粉能及时冷却降温及时进行包装。因此，设置流化床是必要的。

4 细粉附聚造粒系统注意事项

细粉管道可切换式结构图

细粉附聚造粒系统为增大回收排风中的细粉的颗粒而设置，使奶粉的颗粒更加均匀一致，是比较成熟的技术。细粉管道一般是从塔顶热风分布器中心进入干燥塔内，由于进入干燥塔一段细粉管道受热温度较高因此应对其进行绝热处理，且夹层中要通入室内的空气进行冷却降温，防止产生焦粉。或者由热风分布器的结构来完成上述功能。细粉管大多数是由独立输粉管道送至塔内，生产结束后余下的粉往往容易产生循环，为防止循环生产结束后余下的粉可直接送入流化床内。如图所示，即细粉管道可设计成可切换式结构。其次是细粉附聚造粒系统堵塞问题。目前，细粉管道已由原来的不锈钢管改为可视的食用塑料管，在细粉管中出现堵塞的机会已经不多见，出现堵塞的部位大多为旋风分离器出粉口处或有振动出料器管中。旋风底部出现堵塞的主要原因：一是出料阀叶片与阀体间隙过大漏气所致，在输送粉的过程中粉不能完全输送导致旋风出粉口处粉尘堆积进而堵塞，其次是旋风出粉口与出料阀软连接处漏气也会导致旋风出粉困难，如果采用两级并联或串联旋风一种是二旋风出粉口接一斜振动出料器汇聚至出料阀入口，振动出料器斜度小，击振力小或封闭不严，振动出料器出粉困难就会形成堵塞。另一种连接方式则是每个旋风出粉口单独接出料阀，二者串联在一起进行风力输送。总之，旋风出粉口封闭要严，对颗粒特小，极易吸潮，流动性较差的粉尘旋风出粉口处应设置气锤进行定时击振，防止粉尘粘壁，最后形成粉桥堵塞出粉口。

5 进排风机的匹配

喷雾干燥设备属于非标设备，同一设备各家不尽相同效果也各异，进排风机的匹配差别较大，进排风机风量必须经过物料、热量衡算求得。一般的排风量按进风量的1.3倍选取，如本例进风机风量为43000 ～ 48000 m3/h，排风机风量为55900 ～ 62400 m3/h。且进风机风压选择应适当，不应过高，进入喷雾干燥塔内其压力在2000 ～ 2300 Pa之间即可，排风机的风压可根据捕粉结构形式确定，一般通过调风阀调整进排风机的流量来调整塔内的生产负压，这样调整功率消耗较大尤其是大生产能力的喷雾干燥系统其功率消耗更大，改调风阀控制为变频器控制电机转速调整进排风机风量的大小从而调整塔内的生产负压是现代乳品工业生产的发展需要。塔内负压及排风温度应根据产品品种进行调整，一般塔内负压在50 ～ 200 Pa之间，排风温度控制在75 ～ 85℃之间。

6 结束语

要生产出高质量的粉，除了原料要好、工艺及设备性能优良外，操作者的责任心也是关键，操作者必须严格遵守操作规程进行生产，特别是每班生产结束后设备内不得有残留粉存在，塔壁、布袋室、流化床、出料阀等必须清理彻底，不得转至下个生产班次继续进行生产。残留在塔内的粉一经转至下个班次就可能造成焦粉。其次是生产前应对设备重点部位如：空气过滤器、加热器、干燥塔、袋滤器、流化床等进行检查看其是否有异常现象，全部排除后方可进行生产，只有这样才能生产出合格的优质粉。

[1] 无锡轻工业大学编食品工厂机械与设备[M]. 北京：中国轻工业出版社，1999.8.10.