噴霧干燥過程是物料由泵送至噴霧干燥器內(nèi),由霧化器將其分散為小霧滴;空氣經(jīng)加熱后送入干燥室內(nèi)與料霧混和、接觸;完成干燥過程后,干燥產(chǎn)品經(jīng)分離后入庫(kù)貯藏或直接投入使用。經(jīng)噴霧干燥法生產(chǎn)的奶粉是均勻粉狀產(chǎn)品,不需再烘干、涼粉、粉碎等工藝過程,可直接進(jìn)行包裝為成品,使奶粉的生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化、連續(xù)化和大型化,并因物料表面溫度不會(huì)太高而提高了奶粉產(chǎn)品的質(zhì)量,因此噴霧干燥設(shè)備在奶粉工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮了巨大的作用,并且有干燥水分量越來越大的趨勢(shì)。但噴霧干燥是一個(gè)高能耗過程,而且由于干燥后產(chǎn)品質(zhì)量要求較高,濕含量不能波動(dòng)很大,就要求對(duì)干燥溫度等操作參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格控制,因此噴霧干燥設(shè)備的正確選型和操作及控制系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)對(duì)確保產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)能降耗至關(guān)重要,不僅為推動(dòng)和促進(jìn)我國(guó)乳品工業(yè)的科技進(jìn)步和發(fā)展做出應(yīng)有的貢獻(xiàn),而且能帶動(dòng)和促進(jìn)其他行業(yè)的科技進(jìn)步與發(fā)展,為祖國(guó)的經(jīng)濟(jì)騰飛做出更大的貢獻(xiàn)。
噴霧干燥設(shè)備一般有壓力式、離心式和氣流式3種。壓力式噴霧干燥設(shè)備干燥強(qiáng)度較高,體積較小,設(shè)備自身及土建投資都比較小,產(chǎn)品顆粒較小,堆密度較大。對(duì)于奶粉堆密度為0165左右,干燥時(shí)間特別短,僅用10～30s即可完成,適用于熱敏性物料的生產(chǎn),所以在奶粉及其他行業(yè),有許多離心式噴霧干燥設(shè)備改為壓力式噴霧設(shè)備。壓力噴霧干燥設(shè)備的動(dòng)力消耗較小。離心式噴霧干燥設(shè)備一般直徑較大,高度較小,干燥強(qiáng)度較壓力式噴霧干燥設(shè)備低。產(chǎn)品顆粒粒徑較大,物料適應(yīng)性廣,一般壓力式噴霧干燥設(shè)備適應(yīng)的物料均適應(yīng)于離心式噴霧干燥設(shè)備。離心式噴霧干燥設(shè)備適應(yīng)物料粘度較高。氣流式噴霧又稱二流體噴霧,它是利用蒸汽或壓縮空氣的高速運(yùn)動(dòng)(一般為200～300m/ s) ,使氣液之間存在著相當(dāng)高的相對(duì)速度,液膜被拉成絲狀,然后分裂成細(xì)小的霧滴液體,表面積突然增大與熱空氣迅速進(jìn)行熱質(zhì)交換,水分被汽化,得到粉狀干燥物料。適應(yīng)的物料特別*,但動(dòng)力消耗特別大,一般只要能采用其他方法噴霧霧化的就盡量不采用這種方法。用氣流式霧化應(yīng)將物料加熱至適當(dāng)?shù)臏囟?使其粘度盡可能降低,因此,氣流式噴霧可適用于粘度較大的物料。
噴霧干燥過程的快速性對(duì)于實(shí)施有效控制顯得尤為重要。目前,國(guó)內(nèi)外對(duì)干燥控制理論與實(shí)踐的研究尚處于剛剛起步階段,缺乏全面、系統(tǒng)的研究。通過對(duì)生產(chǎn)工藝分析,提出自動(dòng)化控制技術(shù)在奶粉干燥過程中應(yīng)用的目的在于:(1)避免人工間隙操作所帶來的設(shè)備工作過程的不穩(wěn)定性,從而實(shí)現(xiàn)連續(xù)化的生產(chǎn),使噴霧干燥過程這種多變量、高度非線性的系統(tǒng)工作過程趨于穩(wěn)定;(2)通過引入自動(dòng)化控制系統(tǒng),在保證產(chǎn)品質(zhì)量及產(chǎn)量的前提下,使控制系統(tǒng)在線信號(hào)采集點(diǎn)盡量減少,減少各變量之間不必要的影響;(3)節(jié)省人力,減少人為因素造成的誤工,縮短工作周期;(4)通過自動(dòng)化控制系統(tǒng)中各變量參數(shù)的正確預(yù)設(shè),使整個(gè)系統(tǒng)在*佳狀態(tài)下工作,發(fā)揮設(shè)備本身的*大效能,達(dá)到節(jié)能降耗的目的;(5)提高產(chǎn)品質(zhì)量,并使操作管理成本*小化。
衡量干燥設(shè)備應(yīng)用在特定工藝條件下成功與否的主要指標(biāo)是干燥產(chǎn)品的產(chǎn)量、質(zhì)量,還包括產(chǎn)品的粒徑分布、外觀及產(chǎn)品*終含水量等。產(chǎn)品的產(chǎn)量由生產(chǎn)負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)性能及熱空氣發(fā)生器所提供的熱量、干燥器的干燥強(qiáng)度、熱空氣流量、料漿中固形物的含量等條件決定;影響產(chǎn)品質(zhì)量的因素很多:產(chǎn)品的粒徑及外觀由干燥設(shè)備的工藝性能及料漿配制工藝參數(shù)決定,而產(chǎn)品的*終含水量與干燥塔熱風(fēng)進(jìn)口溫度、尾氣出口溫度及干燥塔內(nèi)負(fù)壓等參數(shù)的選取有直接關(guān)系。
噴霧干燥設(shè)備推動(dòng)了奶粉工業(yè)生產(chǎn)的一次革命,但噴霧干燥設(shè)備并不是一種通用設(shè)備,它的霧化結(jié)構(gòu)和形式、塔體結(jié)構(gòu)、均風(fēng)、排風(fēng)、撲粉、出粉形式、與其他工藝設(shè)備組合情況、自動(dòng)控制系統(tǒng)等的設(shè)計(jì)均必須與所處理物料相適用。只有這樣,隨著時(shí)代的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,噴霧干燥設(shè)備才能適應(yīng)更*的物料干燥要求,為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和建設(shè)作出越來越大的貢獻(xiàn)。
