Aplikácia a vývoj zariadení na sušenie rozprašovaním v mliekarenskej výrobe
Zanechajte správu
V produkcii mlieka v mojej krajine tvorí sušené mlieko približne 80 % celkovej produkcie z dôvodu ľahkého skladovania a prepravy. Proces sušenia je jedným z najdôležitejších krokov pri výrobe sušeného mlieka; množstvo vody odparenej počas samotného sušenia je takmer ekvivalentné kvalite vyrobeného sušeného mlieka. Vo všeobecnosti výrobný proces určuje výrobné zariadenie a riadiaci systém, ale použitie pokročilých zariadení a riadiacich systémov môže tiež zmeniť výrobný proces. Typickým príkladom je aplikácia zariadenia na sušenie rozprašovaním pri výrobe sušeného mlieka.
Proces sušenia rozprašovaním zahŕňa čerpanie materiálu do rozprašovacej sušičky, kde ho rozprašovač rozptýli na malé kvapôčky. Ohriaty vzduch sa potom zavádza do sušiacej komory, aby sa premiešal a dostal do kontaktu s kvapôčkami materiálu. Po vysušení sa vysušený produkt oddelí a uskladní alebo priamo použije. Sušené mlieko vyrobené sušením rozprašovaním je jednotný práškový produkt, ktorý eliminuje potrebu ďalších procesov sušenia, chladenia a práškovania. Dá sa priamo zabaliť ako hotový výrobok, čo umožňuje mechanizovanú, kontinuálnu a veľkosériovú-výrobu. Okrem toho nižšia povrchová teplota materiálu zlepšuje kvalitu sušeného mlieka. Preto zariadenia na sušenie rozprašovaním zohrávajú významnú úlohu pri výrobe sušeného mlieka a existuje trend smerom k sušeniu produktov s čoraz vyšším obsahom vlhkosti. Sušenie rozprašovaním je však proces s vysokou-spotrebou energie-. Kvôli vysokým požiadavkám na kvalitu po sušení a potrebe minimálnych výkyvov obsahu vlhkosti je nevyhnutná prísna kontrola prevádzkových parametrov, ako je teplota sušenia. Preto je správny výber zariadenia na sušenie rozprašovaním a racionálny návrh jeho prevádzky a riadiaceho systému rozhodujúci pre zabezpečenie kvality produktu a úspory energie. Prispieva to nielen k technologickému pokroku a rozvoju mliekarenského priemyslu v mojej krajine, ale tiež podnecuje technologický pokrok a rozvoj v iných odvetviach, čím viac prispieva k hospodárskemu rozmachu krajiny{13}}.
1. Vývoj zariadení na sušenie rozprašovaním vo výrobe mliekarenského priemyslu
Zariadenie na sušenie rozprašovaním sa prvýkrát použilo v priemysle sušeného mlieka v roku 1901, ale jeho praktické využitie pri výrobe sušeného mlieka sa začalo až v 20. rokoch 20. storočia a v mojej krajine sa začalo používať až koncom 40. rokov 20. storočia. Najstaršia konštrukcia bola typu tlakovej skrine (horizontálna), s atomizáciou materiálu pomocou metódy dvoch-kvapalín, čo viedlo k vysokej spotrebe energie. V roku 1958 ministerstvo ľahkého priemyslu propagovalo zvieracie-malé{8}}tlakové sušenie rozprašovaním na výrobu sušeného mlieka v provincii Heilongjiang. V roku 1955 továreň Harbin Songhua River Dairy Factory prvýkrát použila odstredivé sušenie rozprašovaním na výrobu sušeného mlieka. Oba tieto typy zariadení na sušenie rozprašovaním mali v tom čase ploché{12}}spodné štruktúry a výstup prášku bol prerušovaný, čo si vyžadovalo manuálny výstup raz za zmenu.
V polovici-60-tych rokov 20. storočia sa v zariadení na tlakové sušenie skriňového -typu objavila kónická spodná konštrukcia so špirálovým zariadením na výstup prášku (šnek). Prvý vertikálny viacdýzový tlakový rozprašovač-sušič bol vyvinutý na začiatku 70. rokov 20. storočia. Jeho vznik znížil účinný objem rozprašovacích sušičiek takmer o polovicu a eliminoval potrebu šneku, čo umožnilo nepretržitý výstup prášku. V 80. rokoch minulého storočia bola vyrobená jednodýzová vertikálna tlaková rozprašovacia sušička. Jeho aplikácia v priemysle sušeného mlieka bola kľúčovým faktorom pri podpore technologického pokroku v odvetví sušeného mlieka v mojej krajine, čím sa položil základ pre jeho rýchly rozvoj.
2. Charakteristika zariadenia na sušenie rozprašovaním
Zariadenia na sušenie rozprašovaním sa vo všeobecnosti dodávajú v troch typoch: tlakové, odstredivé a s prietokom vzduchu. Tlakové rozprašovacie sušičky ponúkajú vysokú intenzitu sušenia, menšie rozmery, nižšie investície do vybavenia a stavebného inžinierstva, menšie častice produktu a vyššiu objemovú hmotnosť. V prípade sušeného mlieka so sypnou hustotou približne 0,165 je čas sušenia obzvlášť krátky, iba 10-30 sekúnd, vďaka čomu je vhodný na výrobu materiálov citlivých na teplo{11}}. Preto sa v sušenom mlieku a iných priemyselných odvetviach mnohé odstredivé rozprašovacie sušičky zmenili na tlakové rozprašovacie sušičky. Sušičky s tlakovým rozprašovaním tiež spotrebujú menej energie. Odstredivé rozprašovacie sušičky majú vo všeobecnosti väčší priemer a menšiu výšku, čo má za následok nižšiu intenzitu sušenia v porovnaní s tlakovými rozprašovacími sušičmi. Produkujú väčšie veľkosti častíc a sú prispôsobiteľné širšej škále materiálov; vo všeobecnosti sú materiály vhodné pre tlakové rozprašovacie sušiarne tiež vhodné pre odstredivé rozprašovacie sušiarne. Odstredivé rozprašovacie sušičky sú vhodné pre materiály s vyššou viskozitou. Striekanie prúdom vzduchu, známe aj ako rozprašovanie dvoch tekutín, využíva vysokorýchlostný pohyb pary alebo stlačeného vzduchu (zvyčajne 200 – 300 m/s) na vytvorenie vysokej relatívnej rýchlosti medzi plynom a kvapalinou. Kvapalný film sa natiahne na vlákna a potom sa rozpadne na jemné kvapôčky. Náhle zväčšenie plochy povrchu umožňuje rýchlu výmenu tepla a hmoty s horúcim vzduchom, odparovanie vlhkosti a vytváranie práškovo vysušeného materiálu. Je vhodný pre obzvlášť širokú škálu materiálov, ale spotrebuje veľmi veľké množstvo energie. Vo všeobecnosti sa tejto metóde vyhýbame vždy, keď je možné použiť iné metódy striekania. Na atomizáciu prúdom vzduchu by sa mal materiál zahriať na vhodnú teplotu, aby sa minimalizovala jeho viskozita; preto je striekanie prúdením vzduchu vhodné pre materiály s vyššou viskozitou.
3. Vývojové trendy zariadení na sušenie rozprašovaním
Z hľadiska-veľkej priemyselnej výroby, úspory energie a znižovania spotreby by malo byť zariadenie na sušenie rozprašovaním vertikálne,{1}}veľké, nepretržité a automatizované. Tento typ operácie je najrozumnejší. Nepretržitá prevádzka znamená, že rozprašovanie je nepretržité, tj kŕmenie aj vypúšťanie sú nepretržité. Pokiaľ ide o rozsah, vhodné vybavenie sa prijíma podľa rôznych typov výroby. Vo všeobecnosti je v potravinárskom priemysle trend smerom k veľkorozmerným-systémom s viacerými dýzami-, zatiaľ čo vo farmaceutickom priemysle je rozsah vo všeobecnosti menší. Rovnako ako ostatné zariadenia, aj výber zariadenia na sušenie rozprašovaním a prispôsobenie jeho vnútorných komponentov je potrebné prispôsobiť spracovávaným materiálom. Intenzita sušenia zariadenia by mala byť maximalizovaná, tj množstvo vysušenej vlhkosti na jednotku objemu za jednotku času, čím sa minimalizuje veľkosť zariadenia na sušenie rozprašovaním a minimalizujú sa investície do vybavenia a stavebného inžinierstva.
311. Spôsob distribúcie horúceho vzduchu
Distribúcia horúceho vzduchu v zariadení na sušenie rozprašovaním je kľúčovým aspektom. Spôsob prívodu horúceho vzduchu výrazne ovplyvňuje celkový výkon sušiaceho zariadenia. Správna metóda zavádzania horúceho vzduchu nielenže zaisťuje dôkladnejšie a efektívnejšie premiešanie kvapiek a horúceho vzduchu, čím sa zlepší účinnosť výmeny tepla, ale tiež účinne rieši sušenie určitých špeciálnych materiálov, čím sa zabráni prilepeniu materiálu na steny a strop. Tradičné tlakové rozprašovacie sušičky často používali štruktúru na reguláciu vzduchu -objímkového typu. Horúci vzduch bol regulovaný cez manžetu a potom distribuovaný do vnútorného valca rozprašovacej sušičky. Tento typ zariadenia bol pomerne veľký. V súčasnosti sa častejšie používa viacvrstvový rozvod vzduchu sitovými doskami, pretože je menší, a preto sa používa častejšie. V tlakových rozprašovacích sušičkách pracujúcich v súbežnom-prúde je rýchlosť horúceho vzduchu vstupujúceho do potrubia približne 9 m/s. V protiprúdových alebo horných{13}}sušičoch s rozprašovaním výfukových plynov by mala byť rýchlosť vzduchu vstupujúceho do potrubia primerane vyššia. Odstredivé rozprašovacie sušičky vo všeobecnosti využívajú rozvádzače horúceho vzduchu. Horúci vzduch vstupuje do hlavného telesa rozprašovacieho sušiča cez špirálový rozdeľovač vzduchu a vodiacu dosku, pričom horúci vzduch víri v rovnakom smere ako odstredivý atomizér. Hlavné funkcie rozdeľovača horúceho vzduchu v odstredivých rozprašovacích sušičkách sú tri: zavedenie sušiaceho média (horúci vzduch) do sušiacej veže tak, aby sa dostalo do kontaktu so sušeným materiálom, čím sa dokončí úloha sušenia; zvoliť ideálnu štruktúru, aby sa zabezpečilo dôkladné premiešanie privádzaného horúceho média a sušeného materiálu, čím sa dosiahne vysoká účinnosť výmeny tepla; a na zníženie alebo zamedzenie javu lepenia určitých materiálov na steny alebo vrch. S rozvojom technológie sušenia rozprašovaním sa rozdeľovače horúceho vzduchu neustále zdokonaľujú.
312. Forma výfuku veže
V súčasných{0} rozprašovacích sušičkách sa zvyčajne používa spodný výfuk. V tlakových rozprašovacích sušiarňach sa priemer zariadenia zväčší v hornej časti kužeľovej časti veže a štyri výfukové kanály sú rovnomerne usporiadané v prstencovej zóne, potom sa zbiehajú do zberača prášku. Alternatívne môžu byť štyri vreckové filtre inštalované priamo v hornej časti prstencovej zóny a potom sa výfukové kanály zbiehajú na vstupe odsávacieho ventilátora. V súčasnosti tlakové rozprašovacie sušičky bežne používajú horné-výfukové systémy. Horúci vzduch vstupuje do veže zhora a materiál je do veže tiež striekaný zhora. Štyri výfukové potrubia sú rovnomerne rozmiestnené okolo kruhovej časti veže a výfukové plyny sa potom zhromažďujú a odvádzajú cez zberač prachu. Tento typ rozprašovacej sušičky má relatívne vysokú teplotu ohrevu horúceho vzduchu, vysokú intenzitu sušenia, menší objem veže a nižšie náklady na vybavenie a stavebné inžinierstvo.
Odstredivé rozprašovacie sušičky majú zvyčajne výfukové potrubie vyvedené z kužeľovej časti veže a potom do zberača prachu. Tým sa maximalizuje efektívny objem rozprašovacej sušiacej veže bez ovplyvnenia normálneho výstupu prášku, čím sa minimalizuje celkový objem.
313. Čistenie zariadení
Dovážané rozprašovacie sušičky vo všeobecnosti nemajú toto zariadenie a namiesto toho používajú metódy čistenia. Domáce rozprašovacie sušičky vo všeobecnosti zvažujú tento problém. Steny veže tlakového rozprašovacieho sušiča sa vo všeobecnosti čistia pomocou závesného tanierového -lapača prachu, ktorý je bezpečný, spoľahlivý a poskytuje dôkladné čistenie. Kužeľová časť veže by však mala mať čistiace dvierka na vonkajšie čistenie. Veža odstredivej rozprašovacej sušičky sa zvyčajne čistí pomocou tlačného{5}}zdvíhacieho čističa prachu, ktorý poskytuje dôkladné čistenie. Po pozametaní sa dá zametač prachu presunúť von z veže cez dvere veže.
Veža rozprašovacej sušiarne je vo všeobecnosti vybavená vibračným vežovým zariadením, aby sa zabránilo priľnutiu vysušeného materiálu k stene veže. Zvyčajne sa používa niekoľko vzduchových{1}}alebo elektrických kladív naprogramovaných špecifickou sekvenciou vibrácií. Vzduchové-kladivá sú lepšie ako elektrické kladivá, ale vyžadujú stlačený vzduch.
314. Odstraňovanie prachu zo zariadenia
Rozprašovacie sušičky vo všeobecnosti používajú dvoj{0}}fázový proces odstraňovania prachu. Prvý stupeň využíva cyklónovú separáciu na odstraňovanie prachu a druhý stupeň využíva vreckový filter. Pri výrobe sušeného mlieka je filtračná tkanina vrecového filtra vo všeobecnosti 130 mesh, zatiaľ čo pri výrobe proteínového prášku sa vo všeobecnosti vyžaduje 200-240 mesh. Jedno-stupňové odstraňovanie prachu sa niekedy používa aj pri výrobe sušeného mlieka. Pri výrobe sójového proteínu a izolovaného proteínu sušením rozprašovaním sa horúci vzduch zvyčajne posiela do sušiacej veže zhora a materiál sa tiež rozprašuje zhora. Výstup prášku aj výfukový vzduch vstupujú do zberača prášku-cyklónového separátora – z výstupu prášku. Materiál je po vypustení z cyklónového separátora transportovaný Rootsovým dúchadlom do práškového sila. Výfukové plyny pred vypustením do atmosféry vstupujú do vrecového filtra na zber prášku. Jemný prášok sa posiela do práškového sila spolu s práškom vypúšťaným z cyklónu. Tlak vzduchu vstupných a výfukových ventilátorov v zariadení na sušenie rozprašovaním, ktoré sa používa na výrobu práškového proteínu, je vo všeobecnosti vyšší ako tlak vzduchu na prívodných a výfukových ventilátoroch v zariadeniach na sušenie rozprašovaním, ktoré sa používajú na výrobu sušeného mlieka. Prispôsobenie objemu vzduchu je rovnaké ako pri zariadení na sušenie rozprašovaním používanom na výrobu sušeného mlieka, pričom objem vzduchu odsávaného ventilátora je o 30 % väčší ako objem vzduchu nasávaného ventilátora. Sú na to tri dôvody: Po prvé, vstupný ventilátor vháňa vzduch izbovej teploty, zatiaľ čo výfukový ventilátor vypúšťa horúci vzduch, čo vedie k väčšiemu namáhaniu objemu vzduchu. Po druhé, počas sušenia rozprašovaním sa v sušiacej veži používa vákuum 0,1147 kPa, čo uľahčuje hladký zostup materiálu a znižuje rozstrekovanie. Po tretie, vlhkosť sa odparuje počas sušenia rozprašovaním, ktoré tiež zaberá určitý objem.
Jemný prášok z cyklónového separátora a komory vreckového filtra sa posiela späť do veže Rootsovým dúchadlom na aglomeráciu jemného prášku, čím sa zvyšuje veľkosť častíc a rozpustnosť.
Filtračné vrecká vo vrecovom filtri sú vo všeobecnosti vibrované pomocou pulznej metódy spätného preplachovania, ktorá je drahšia a spotrebuje viac stlačeného vzduchu. V súčasnosti sa všeobecne používa vratný vibračný mechanizmus využívajúci valec, pričom vibrácie sú prepojené s uzatváraním vzduchového regulačného škrtiaceho ventilu. To umožňuje okamžitú vibráciu filtračného vrecka bez odsávania, čo má za následok nízku cenu a dobrý výkon.
315. Vypúšťanie prášku zo zariadenia
Vypúšťanie prášku zo zariadenia na sušenie rozprašovaním je kontinuálne, spojené s vibrujúcim fluidným lôžkom na výstupe zo sušiacej veže. To umožňuje sekundárne sušenie práškového materiálu, po ktorom nasleduje aplikácia lecitínu alebo iných dochucovadiel. To rozširuje kapacitu zariadenia na sušenie rozprašovaním, zlepšuje kvalitu produktu a umožňuje včasné ochladenie materiálu po sekundárnom sušení, čím sa produkt dostane do stavu pripraveného na priame balenie, čím sa výrazne znižuje riziko kontaminácie pred balením.
4. Systém riadenia procesu sušenia
Rýchla povaha procesu sušenia rozprašovaním je rozhodujúca pre účinnú kontrolu. V súčasnosti je výskum teórie a praxe riadenia sušenia na domácom aj medzinárodnom poli stále v počiatočnom štádiu a chýbajú mu komplexné a systematické štúdie. Na základe analýzy výrobného procesu je účelom aplikácie automatizovanej riadiacej technológie v procese sušenia mlieka:
(1) Vyhnite sa nestabilite prevádzky zariadenia spôsobenej manuálnou prerušovanou prevádzkou, čím sa dosiahne nepretržitá výroba a stabilizuje sa viacrozmerný a vysoko nelineárny proces prevádzky systému sušenia rozprašovaním;
(2) Zavedením automatizovaného riadiaceho systému pri zabezpečení kvality a výstupu produktu minimalizovať počet bodov online získavania signálu riadiaceho systému a znížiť zbytočný vplyv medzi premennými;
(3) Ušetrite pracovnú silu, znížte prestoje spôsobené ľudským faktorom a skráťte pracovný cyklus;
(4) Správnym prednastavením parametrov každej premennej v automatizovanom riadiacom systéme umožniť, aby celý systém pracoval v optimálnom stave, maximalizovať účinnosť samotného zariadenia a dosiahnuť účel úspory energie a zníženia spotreby;
(5) Zlepšiť kvalitu produktu a minimalizovať náklady na prevádzku a správu.
Hlavnými ukazovateľmi na hodnotenie úspešnosti aplikácie sušiaceho zariadenia za špecifických podmienok procesu sú výstup a kvalita sušeného produktu, ako aj distribúcia veľkosti častíc, vzhľad a konečný obsah vlhkosti produktu. Výkon produktu je určený ekonomickou výkonnosťou výrobnej záťaže, teplom poskytovaným teplovzdušným generátorom, intenzitou sušenia sušiča, prietokom horúceho vzduchu a obsahom pevných látok v kale. Mnoho faktorov ovplyvňuje kvalitu produktu: veľkosť častíc a vzhľad sú určené procesným výkonom sušiaceho zariadenia a parametrami prípravy kalu, zatiaľ čo konečný obsah vlhkosti priamo súvisí s výberom parametrov, ako je vstupná teplota horúceho vzduchu, výstupná teplota výfukových plynov a podtlak v sušiacej veži.
Zariadenie na sušenie rozprašovaním spôsobilo revolúciu vo výrobe sušeného mlieka. Zariadenie na sušenie rozprašovaním však nie je univerzálnym riešením. Jeho atomizačná štruktúra a forma, štruktúra veže, distribúcia vzduchu, výfuk, práškové lakovanie, metóda vypúšťania prášku, kombinácia s iným procesným zariadením a návrh automatického riadiaceho systému musia byť vhodné pre spracovávané materiály. Len tak sa s rozvojom doby a neustálym pokrokom vedy a techniky môžu zariadenia na sušenie rozprašovaním prispôsobovať širšiemu spektru požiadaviek na sušenie materiálov a čoraz viac prispievať k rozvoju a budovaniu národného hospodárstva.
