喷雾干燥技术在维生素B12食品添加剂生产过程中的应用

□ 赵利雪 杨军林 韩玉霞 河北玉星生物工程股份有限公司

现有工艺中设备局限性：维生素B12液体和载体，在高速混合机内每次装料量50～100 kg混合，混合完成放料，不能连续、密闭操作，导致产量低、劳动强度高、产品收率低。喷雾干燥机组则改为密闭连续混合干燥，可改善现有工艺的不足。

1 干燥设备选型

喷雾干燥器优点在于液滴直径小，气液两相接触面积大，干燥过程极快。缺点为干燥器体积大，单位产品热量消耗高，机械能耗大。综合全球维生素B12食品添加剂的需求情况，设计食品添加剂生产线喷雾干燥机组配套设备基本参数：蒸发量≥350 L/h，电器设备防爆，喷雾造粒过程电脑控制参数调整，气流输送至振动筛、粉碎机并能自动卸料至二维混合机，接触物料的设备内表面为不锈钢，尾气排放符合国家标准，生产过程实现自动化、流水线操作。

2 优化生产工艺

喷雾干燥机组主要控制指标有：送风量、喷液量、料液固含量、产品含水率、排风温度、蒸发量、雾化器转速等。喷雾干燥机组生产VB12食品添加剂的核心为物料干燥。受热面积越大，干燥速率越高。在干燥过程中，物料湿分从固体物料内部向表面迁移，再从物料表面向干燥介质汽化。干燥速率为单位时间内在干燥面积上的水分量，用U表示，单位为kg/（m2·s）。

U=dw/Adt

式中：U为干燥速率，kg/（m2·s）；A为干燥面积，m2；W为汽化的水分量，kg；t为干燥时间，s。

影响干燥因素主要有：干燥介质条件和物料尺寸及与空气接触面积。

2.1 料液固含量与产品含水率关系

当进风风量、进风温度、排风温度、排风风量保持不变，喷雾料液固含量越高、雾化造粒越大，物料干燥接触比表面积减小，相同干燥时间，干燥后成品含水率越高。磷酸轻钙载体：进风频率29 Hz，进风温度160 ℃，抽风频率48 Hz，抽风温度68～72℃，固液比分别为1∶1.0、1∶1.1、1∶1.2、1∶1.3时，对应含水率（%）分别为2.34、2.32、2.10、2.02，120目筛通过率（%）分别为63.19、67.20、72.90、76.33。甘露醇载体：进风频率21 Hz，进风温度140 ℃，抽风频率36 Hz，抽风温度68～71 ℃，固液比分别取为1∶0.5、1∶0.6、1∶0.7、1∶0.8时，对应含水率（%）分别为1.14、0.83、0.58、0.41，120目筛通过率（%）分别为44.16、48.53、51.90、56.87。

2.2 进风温度、进风风量、蒸发量关系

进风风量一定，温度越高、蒸发量越大。送风机频率35 Hz，进风温度分别为140、160、180 ℃，对应进料频率分别为29、31、33 Hz。进风温度一定，送风机频率越高（送风风量越大），蒸发量越大。进风温度230 ℃，风机频率分别为20、23、26 Hz，对应进料频率为22、27、32 Hz。

2.3 料液固含量、雾化器转速、颗粒度、水分

当料液固含量一定，雾化器转速越高，离心力越大，经雾化盘造粒后颗粒越小，干燥比表面积增大，运动路径变长，干燥时间相对延长，所以成品水分越低。固含量1∶1，雾化器频率为35、40、45、50 Hz，水分分别为9.02%、8.39%、8.01%、7.72%，120目筛网通过率为69.26%、75.67%、78.39%、84.87%。雾化器转速一定，料液固含量越低，颗粒越小，水分越低。雾化器频率45 Hz，固含量分别为1∶1、1∶1.1、1∶1.2、1∶1.3时，水分为9.05%、8.79%、8.62%、8.21%，120目筛网通过率为65.23%、67.38%、72.81%、76.34%。

2.4 最低排风温度确认

含水率的高低取决于喷雾干燥机组的排风温度，排风温度过高，浪费设备动能和蒸汽，成品含水率低，造成生产成本过高；排风温度过低，物料容易粘塔壁，且含水率过高，导致成品水分不合格。

喷雾干燥系统安装完成后，投入生产运行。经过生产实践，共生产不同载体的维生素B12食品添加剂35 t。分别采取了产品批号为S180401A和S180402A的磷酸氢钙，以及产品批号为S180404A和S180405A的甘露醇，重量均为1 t，结果都显示设备运行正常，产品质量符合标准。依据生产数据统计证明：本套喷雾干燥机组能适用于不同载体维生素B12食品添加剂的生产过程，运行稳定，生产产品质量合格。

3 结语

对现有的生产设备进行改造，优化了生产工艺，基本实现生产过程的自动化、高效、成本低的运行模式。离心式喷雾干燥机组较高速混合机的干燥混合工艺，更适用于维生素B12食品添加剂的生产过程。