Aplicació i desenvolupament d'equips d'assecat per atomització en la producció de lactis

A la producció de lactis del meu país, la llet en pols representa aproximadament el 80% de la producció total a causa de la seva facilitat d'emmagatzematge i transport. El procés d'assecat és un dels passos més crucials en la producció de llet en pols; la quantitat d'aigua evaporada només durant l'assecat és gairebé equivalent a la qualitat de la llet en pols produïda. En general, el procés de producció determina l'equip de producció i el sistema de control, però l'aplicació d'equips avançats i sistemes de control també pot alterar el procés de producció. L'aplicació d'equips d'assecat per polvorització en la producció de llet en pols és un exemple típic.

El procés d'assecat per polvorització consisteix a bombejar material a un assecador de polvorització, on un atomitzador el dispersa en petites gotes. A continuació, s'introdueix aire escalfat a la cambra d'assecat per barrejar-se i entrar en contacte amb les gotes de material. Després de l'assecat, el producte sec es separa i s'emmagatzema o s'utilitza directament. La llet en pols produïda mitjançant l'assecat per aerosol és un producte en pols uniforme, eliminant la necessitat de processos d'assecat, refredament i polverització addicionals. Es pot empaquetar directament com a producte acabat, permetent una producció mecanitzada, contínua i a gran-escala. A més, la temperatura superficial més baixa del material millora la qualitat del producte de llet en pols. Per tant, els equips d'assecat per polvorització tenen un paper important en la producció de llet en pols i hi ha una tendència a assecar productes amb un contingut d'humitat cada cop més elevat. Tanmateix, l'assecat per polvorització és un procés-que consumeix-una gran quantitat d'energia. A causa dels requisits d'alta qualitat després de l'assecat i la necessitat de fluctuacions mínimes en el contingut d'humitat, és essencial un control estricte dels paràmetres de funcionament, com ara la temperatura d'assecat. Per tant, la selecció correcta dels equips d'assecat per polvorització i el disseny racional del seu sistema de funcionament i control són crucials per garantir la qualitat del producte i l'estalvi energètic. Això no només contribueix al progrés tecnològic i al desenvolupament de la indústria làctia del meu país, sinó que també impulsa el progrés tecnològic i el desenvolupament d'altres indústries, fent una contribució més gran a l'enlairament econòmic del país-.

1. Desenvolupament d'equips d'assecat per aspersió en la producció de la indústria làctia

L'equip d'assecat per aspersió es va utilitzar per primera vegada a la indústria de la llet en pols l'any 1901, però la seva aplicació pràctica en la producció de llet en pols no va començar fins als anys 20, i no va ser fins a finals dels anys quaranta que es va començar a utilitzar al meu país. L'estructura més antiga era un tipus de caixa de pressió (horitzontal), amb atomització del material mitjançant un mètode de dos-fluids, donant lloc a un alt consum d'energia. L'any 1958, el Ministeri d'Indústria Lleugera va promoure l'assecat per aspersió a petita-escala d'energia animal per a la producció de llet en pols a la província de Heilongjiang. El 1955, la fàbrica de productes lactis del riu Harbin Songhua va utilitzar per primera vegada l'assecat per aspersió centrífuga per produir llet en pols. En aquell moment, tots dos tipus d'equips d'assecat per polvorització tenien estructures de fons pla-, i la sortida de pols era intermitent, la qual cosa requeria una sortida manual una vegada per torn.

A mitjan-dècada de 1960, a l'equip d'assecat a pressió tipus caixa-va aparèixer una estructura de fons cònic amb un dispositiu de sortida de pols en espiral (sinfín). El primer assecador vertical multi-de broquet a pressió es va desenvolupar a principis dels anys setanta. La seva aparició va reduir el volum efectiu dels assecadors de polvorització gairebé a la meitat i va eliminar la necessitat d'una barrena, permetent una sortida contínua de pols. A la dècada de 1980, es va produir un assecador vertical d'esprai a pressió d'un sol broquet. La seva aplicació a la indústria de la llet en pols va ser un factor clau per promoure el progrés tecnològic en la indústria de la llet en pols del meu país, posant les bases del seu ràpid desenvolupament.

2. Característiques dels equips d'assecat per aspersió

L'equip d'assecat per aspersió generalment es presenta en tres tipus: a pressió, centrífug i de flux d'aire. Els assecadors de polvorització a pressió ofereixen una alta intensitat d'assecat, una mida més petita, una inversió més baixa en equips i enginyeria civil, partícules de producte més petites i una densitat a granel més alta. Per a la llet en pols amb una densitat aparent d'aproximadament 0,165, el temps d'assecat és particularment curt, només 10-30 segons, el que la fa apta per a la producció de materials-sensibles a la calor. Per tant, a la llet en pols i altres indústries, molts assecadors centrífugs s'han convertit en assecadors a pressió. Els assecadors de polvorització a pressió també consumeixen menys energia. Els assecadors centrífugs per aspersió generalment tenen un diàmetre més gran i una alçada més petita, el que resulta en una menor intensitat d'assecat en comparació amb els assecadors per aspersió a pressió. Produeixen mides de partícules més grans i són adaptables a una gamma més àmplia de materials; En general, els materials adequats per a assecadors de polvorització a pressió també són adequats per a assecadors de polvorització centrífugs. Els assecadors centrífugs per polvorització són adequats per a materials amb més viscositat. La polvorització de flux d'aire, també coneguda com a polvorització de dos-fluids, utilitza el moviment d'alta velocitat del vapor o l'aire comprimit (normalment de 200 a 300 m/s) per crear una velocitat relativa elevada entre el gas i el líquid. La pel·lícula líquida es dibuixa en filaments i després es trenca en fines gotes. L'augment sobtat de la superfície permet un ràpid intercanvi de calor i massa amb l'aire calent, vaporitzant la humitat i produint un material sec en pols. És adequat per a una àmplia gamma de materials, però consumeix una quantitat molt gran d'energia. En general, aquest mètode s'evita sempre que es puguin utilitzar altres mètodes de polvorització. Per a l'atomització del flux d'aire, el material s'ha d'escalfar a una temperatura adequada per minimitzar la seva viscositat; per tant, la polvorització de flux d'aire és adequada per a materials amb una viscositat més alta.

3. Tendències de desenvolupament d'equips d'assecat per aspersió

Des de la perspectiva de la producció industrial a gran-escala, la conservació d'energia i la reducció del consum, els equips d'assecat per polvorització haurien de ser verticals,-a gran escala, continus i automatitzats. Aquest tipus d'operació és la més raonable. El funcionament continu significa que la polvorització és contínua, és a dir, tant l'alimentació com la descàrrega són contínues. Pel que fa a l'escala, s'adopten equips adequats segons els diferents tipus de producció. En general, a la indústria alimentària, la tendència és cap a sistemes a gran-escala i multi-broquets, mentre que a la indústria farmacèutica, l'escala és generalment més petita. Com altres equips, la selecció dels equips d'assecat per aspersió i l'adequació dels seus components interns s'han d'adaptar als materials que s'estan processant. S'ha de maximitzar la intensitat d'assecat de l'equip, és a dir, la quantitat d'humitat assecada per unitat de volum per unitat de temps, minimitzant així la mida de l'equip d'assecat per polvorització i minimitzant la inversió en equips i enginyeria civil.

311. Mètode de distribució d'aire calent

La distribució de l'aire calent als equips d'assecat per polvorització és un aspecte crucial. El mètode d'introducció d'aire calent afecta significativament el rendiment global de l'equip d'assecat. Un mètode d'introducció d'aire calent adequat no només garanteix una mescla més completa i eficaç de les gotes i l'aire calent, millorant així l'eficiència de l'intercanvi de calor, sinó que també aborda eficaçment l'assecat de determinats materials especials, evitant que el material s'enganxi a les parets i al sostre. Els assecadors de polvorització a pressió tradicionals sovint empraven una estructura de regulació d'aire tipus màniga-. L'aire calent es va regular a través de la màniga i després es va distribuir al cilindre interior de l'assecador de polvorització. Aquest tipus d'equip era relativament gran. Ara, la distribució d'aire de plaques de tamís multi-capes s'utilitza més habitualment, ja que és més petita i, per tant, s'aplica més àmpliament. En els assecadors de polvorització a pressió que funcionen amb un flux de co-corrent, la velocitat de l'aire de l'aire calent que entra al conducte és d'aproximadament 9 m/s. En els assecadors d'esprai d'escapament a contra-corrent-superior, la velocitat de l'aire que entra al conducte hauria de ser adequadament més alta. Els assecadors centrífugs per polvorització utilitzen generalment distribuïdors d'aire calent. L'aire calent entra al cos principal de l'assecador de polvorització a través d'un distribuïdor d'aire volutejat i una placa de guia, amb l'aire calent arremolinant en la mateixa direcció que l'atomitzador centrífug. Les principals funcions del distribuïdor d'aire calent en els assecadors centrífugs per polvorització són tres: introduir el medi d'assecat (aire calent) a la torre d'assecat perquè contacti amb el material que s'està assecant, completant la tasca d'assecat; seleccionar una estructura ideal per assegurar una barreja completa del medi calent introduït i el material que s'està assecant, aconseguint una alta eficiència d'intercanvi de calor; i reduir o evitar el fenomen de certs materials enganxats a les parets o a la part superior. Amb el desenvolupament de la tecnologia d'assecat per polvorització, els distribuïdors d'aire calent es milloren constantment.

312. Formulari d'escapament de la torre

En els assecadors de polvorització co-actuals, generalment s'utilitza l'escapament inferior. En els assecadors de polvorització a pressió, el diàmetre de l'equip s'incrementa a la part superior de la secció cònica de la torre i quatre conductes d'escapament estan disposats uniformement a la zona anular i després convergeixen en un col·lector de pols. Alternativament, es poden instal·lar directament quatre filtres de bossa a la part superior de la zona anular, i després els conductes d'escapament convergeixen a l'entrada del ventilador d'escapament. Actualment, els assecadors per polvorització a pressió utilitzen habitualment sistemes d'escapament-superior. L'aire calent entra a la torre des de la part superior i el material també es ruixa a la torre des de la part superior. Quatre tubs d'escapament es distribueixen uniformement al voltant de la secció circular de la torre, i el gas d'escapament es recull i es descarrega a través d'un col·lector de pols. Aquest tipus d'assecador de polvorització té una temperatura d'escalfament d'aire calent relativament alta, una alta intensitat d'assecat, un volum de torre més petit i uns costos d'equipament i enginyeria civil més baixos.

Els assecadors de polvorització centrífugs solen portar els tubs d'escapament des de la secció cònica de la torre i després cap al col·lector de pols. Això maximitza el volum efectiu de la torre de l'assecador de polvorització sense afectar la producció normal de pols, minimitzant el volum total.

313. Neteja d'equips

Els assecadors de polvorització importats generalment no tenen aquest dispositiu i, en canvi, utilitzen mètodes de neteja. Els assecadors domèstics per aspersió generalment consideren aquest problema. Les parets de la torre de l'assecador de polvorització a pressió es netegen generalment amb un col·lector de pols tipus placa-penjant, que és segur, fiable i proporciona una neteja a fons. Tanmateix, la secció cònica de la torre hauria de tenir una porta de neteja per a la neteja exterior. La torre d'un assecador centrífug per polvorització es neteja normalment amb una escombradora de pols elevador-de tipus empenta, que proporciona una neteja a fons. Després d'escombrar, l'escombradora de pols es pot moure fora de la torre a través de la porta de la torre.

La torre d'un assecador de polvorització generalment està equipada amb un dispositiu de torre vibrant per evitar que el material sec s'adhereixi a la paret de la torre. Normalment, s'utilitzen diversos martells-aeri o elèctrics, programats amb una seqüència de vibració específica. Els martells-accionats per aire són millors que els martells elèctrics, però requereixen aire comprimit.

314. Eliminació de pols de l'equip

Els assecadors per aspersió generalment utilitzen un procés d'eliminació de pols en dues-etapes. La primera etapa utilitza la separació ciclònica per eliminar la pols, i la segona etapa utilitza un filtre de bossa. En la producció de llet en pols, el drap de filtre del filtre de bossa és generalment de 130 malles, mentre que en la producció de proteïnes en pols, generalment es requereix 200-240 malles. L'eliminació de pols en una-etapa també s'utilitza de vegades en la producció de llet en pols. En la producció d'assecat per polvorització de proteïnes de soja i proteïnes aïllades, l'aire calent s'envia generalment a la torre d'assecat des de la part superior i el material també s'hi ruixa des de la part superior. La descàrrega de pols i l'aire d'escapament entren al separador del col·lector de pols-des de la sortida de pols. Després que el material s'hagi descarregat del separador de cicló, és transportat a la sitja de pols mitjançant un bufador Roots. El gas d'escapament entra a un filtre de bossa per a la recollida de pols abans de ser descarregat a l'atmosfera. La pols fina s'envia a la sitja de pols juntament amb la pols descarregada del cicló. La pressió de l'aire dels ventiladors d'entrada i d'escapament en els equips d'assecat per aspersió utilitzats per a la producció de proteïnes en pols és generalment superior a la dels ventiladors d'entrada i d'escapament dels equips d'assecat per aspersió utilitzats per a la producció de llet en pols. La concordança del volum d'aire és la mateixa que la de l'equip d'assecat per polvorització utilitzat per a la producció de llet en pols, amb el volum d'aire del ventilador d'escapament un 30% més gran que el volum d'aire del ventilador d'entrada. Hi ha tres raons per això: en primer lloc, el ventilador d'entrada bufa aire a temperatura ambient, mentre que el ventilador d'escapament descarrega aire calent, donant lloc a una tensió de volum d'aire més gran. En segon lloc, durant l'assecat per polvorització, s'utilitza un buit de 0,1147 kPa a la torre d'assecat, que facilita la baixada suau del material i redueix les esquitxades. En tercer lloc, la humitat es vaporitza durant l'assecat per polvorització, que també ocupa un cert volum.

La pols fina del separador de cicló i la cambra del filtre de bosses es torna a enviar a la torre per un bufador Roots per a l'aglomeració de pols fina, augmentant la mida de les partícules i la solubilitat.

Les bosses de filtre del filtre de bosses es fan vibrar generalment mitjançant un mètode de retroflux per pols, que és més car i consumeix més aire comprimit. Actualment, s'utilitza generalment un mecanisme de vibració alternatiu que utilitza un cilindre, amb la vibració entrellaçada amb el tancament de la vàlvula de papallona reguladora de l'aire. Això permet la vibració instantània de la bossa del filtre sense escapament, el que resulta en un baix cost i un bon rendiment.

315. Descàrrega de pólvora de l'equip

La descàrrega de pols de l'equip d'assecat per polvorització és contínua, connectada a un llit fluiditzat vibrant a la sortida de la torre d'assecat. Això permet un assecat secundari del material en pols, seguit de l'aplicació de lecitina o altres aromatitzants. Això amplia la capacitat de l'equip d'assecat per polvorització, millora la qualitat del producte i permet un refredament oportú del material després de l'assecat secundari, portant el producte a un estat preparat per a l'envasat directe, reduint així significativament el risc de contaminació abans de l'envasat.

4. Sistema de control del procés d'assecat

La naturalesa ràpida del procés d'assecat per polvorització és crucial per a un control efectiu. Actualment, la investigació sobre la teoria i la pràctica del control de l'assecat tant a nivell nacional com internacional es troba encara en les seves primeres etapes, mancant estudis exhaustius i sistemàtics. A partir de l'anàlisi del procés productiu, l'objectiu d'aplicar la tecnologia de control automatitzat en el procés d'assecat de la llet en pols és:

(1) Eviteu la inestabilitat del funcionament de l'equip causada pel funcionament intermitent manual, aconseguint així una producció contínua i estabilitzant el procés d'operació del sistema multivariable i altament no lineal d'assecat per polvorització;

(2) Mitjançant la introducció d'un sistema de control automatitzat, alhora que garanteix la qualitat i la sortida del producte, minimitza el nombre de punts d'adquisició de senyal en línia del sistema de control i redueix la influència innecessària entre les variables;

(3) Estalviar mà d'obra, reduir el temps d'inactivitat causat per factors humans i escurçar el cicle de treball;

(4) Mitjançant el preajust correcte dels paràmetres de cada variable del sistema de control automatitzat, permetre que tot el sistema funcioni en l'estat òptim, maximitzar l'eficiència del propi equip i assolir el propòsit d'estalvi d'energia i reducció del consum;

(5) Millorar la qualitat del producte i minimitzar els costos d'operació i gestió.

Els principals indicadors per avaluar l'èxit de l'aplicació d'equips d'assecat en condicions de procés específiques són la producció i la qualitat del producte assecat, així com la distribució de la mida de les partícules, l'aspecte i el contingut d'humitat final del producte. La producció del producte està determinada pel rendiment econòmic de la càrrega de producció, la calor proporcionada pel generador d'aire calent, la intensitat d'assecat de l'assecador, el cabal d'aire calent i el contingut sòlid de la purina. Molts factors influeixen en la qualitat del producte: la mida i l'aspecte de les partícules estan determinats pel rendiment del procés de l'equip d'assecat i els paràmetres de preparació de purins, mentre que el contingut d'humitat final està directament relacionat amb la selecció de paràmetres com ara la temperatura d'entrada d'aire calent, la temperatura de sortida del gas d'escapament i la pressió negativa dins de la torre d'assecat.

L'equip d'assecat per aspersió ha revolucionat la producció de llet en pols. Tanmateix, l'equip d'assecat per polvorització no és una solució universal. La seva estructura i forma d'atomització, l'estructura de la torre, la distribució de l'aire, l'escapament, el recobriment en pols, el mètode de descàrrega de pols, la combinació amb altres equips de procés i el disseny del sistema de control automàtic han de ser adequats per als materials que es processen. Només d'aquesta manera, amb el desenvolupament dels temps i el continu progrés de la ciència i la tecnologia, els equips d'assecat per polvorització poden adaptar-se a una gamma més àmplia de requisits d'assecat de materials i fer una contribució cada cop més gran al desenvolupament i la construcció de l'economia nacional.