Purškiamojo džiovinimo įrangos taikymas ir tobulinimas pieno gamyboje
Palik žinutę
Mano šalies pieno produktų gamyboje pieno milteliai sudaro apie 80 % visos produkcijos, nes juos lengva laikyti ir transportuoti. Džiovinimo procesas yra vienas iš svarbiausių pieno miltelių gamybos etapų; vien džiovinimo metu išgaravęs vandens kiekis beveik prilygsta pagamintų pieno miltelių kokybei. Paprastai gamybos procesas nustato gamybos įrangą ir valdymo sistemą, tačiau pažangios įrangos ir valdymo sistemų taikymas taip pat gali pakeisti gamybos procesą. Tipiškas pavyzdys yra purškiamojo džiovinimo įrangos panaudojimas pieno miltelių gamyboje.
Purškiamasis džiovinimo procesas apima medžiagos pumpavimą į purškimo džiovintuvą, kur purkštuvas ją išsklaido į mažus lašelius. Tada į džiovinimo kamerą įleidžiamas pašildytas oras, kad jis susimaišytų ir kontaktuotų su medžiagos lašeliais. Po džiovinimo išdžiovintas produktas atskiriamas ir saugomas arba naudojamas tiesiogiai. Purškiamojo džiovinimo būdu pagaminti pieno milteliai yra vienodi miltelių gaminiai, todėl nereikia tolesnio džiovinimo, aušinimo ir smulkinimo procesų. Jis gali būti tiesiogiai supakuotas kaip gatavas produktas, leidžiantis mechanizuotai, nuolatinei ir didelio masto gamybai. Be to, žemesnė medžiagos paviršiaus temperatūra pagerina pieno miltelių produkto kokybę. Todėl pieno miltelių gamyboje didelį vaidmenį atlieka purškiamoji džiovinimo įranga, pastebima tendencija džiovinti produktus, kurių drėgnumas vis didesnis. Tačiau džiovinimas purškiant yra daug-energijos-naudojantis procesas. Dėl aukštų kokybės reikalavimų po džiovinimo ir būtinybės minimaliai svyruoti drėgmės kiekis, būtina griežta eksploatacinių parametrų, tokių kaip džiovinimo temperatūra, kontrolė. Todėl tinkamas purškiamojo džiovinimo įrangos parinkimas ir racionalus jos veikimo bei valdymo sistemos projektavimas yra itin svarbūs gaminių kokybei ir energijos taupymui užtikrinti. Tai ne tik prisideda prie technologinės pažangos ir mano šalies pieno pramonės plėtros, bet ir skatina technologinę pažangą bei kitų pramonės šakų plėtrą, taip prisidedant prie šalies ekonomikos kilimo{13}}.
1. Purškiamojo džiovinimo įrangos kūrimas pieno pramonės gamyboje
Purškiamoji džiovinimo įranga pirmą kartą buvo panaudota pieno miltelių pramonėje 1901 m., tačiau praktinis jos pritaikymas pieno miltelių gamyboje prasidėjo tik XX a. 20-ajame dešimtmetyje, o mano šalyje ji pradėta naudoti tik XX amžiaus ketvirtojo dešimtmečio pabaigoje. Ankstyviausia struktūra buvo slėgio dėžės tipo (horizontali), medžiaga purškiama naudojant dviejų-skysčių metodą, todėl sunaudota daug energijos. 1958 m. Lengvosios pramonės ministerija Heilongdziango provincijoje reklamavo mažą-slėginį purškiamąjį džiovinimą, skirtą pieno miltelių gamybai. 1955 m. Harbin Songhua upės pieno gamykla pirmą kartą panaudojo išcentrinį purškiamąjį džiovinimą pieno milteliams gaminti. Abiejų tipų purškiamojo džiovinimo įranga tuo metu turėjo plokščias{12}}dugno konstrukcijas, o milteliai buvo išleidžiami su pertrūkiais, todėl vieną kartą per pamainą reikėjo išvesti rankiniu būdu.
XX amžiaus šeštojo dešimtmečio viduryje-dėžės tipo slėgio džiovinimo įrangoje atsirado kūgio formos dugno konstrukcija su spiraliniu miltelių išvedimo įtaisu (sraigtu). Pirmoji vertikali kelių{8}}purkštukų slėgio purškimo džiovintuvas buvo sukurtas aštuntojo dešimtmečio pradžioje. Jo atsiradimas sumažino efektyvų purškiamųjų džiovyklių tūrį beveik perpus ir nereikėdavo sraigto, leidžiančio nuolat tiekti miltelius. Devintajame dešimtmetyje buvo pagaminta vieno purkštuko vertikalaus slėgio purškimo džiovintuvas. Jo taikymas pieno miltelių pramonėje buvo pagrindinis veiksnys skatinant technologinę pažangą mano šalies pieno miltelių pramonėje ir padėjo pagrindą jos sparčiai plėtrai.
2. Purškiamojo džiovinimo įrangos charakteristikos
Purškimo džiovinimo įranga paprastai būna trijų tipų: slėgio, išcentrinė ir oro srauto. Slėginės purškimo džiovyklos pasižymi dideliu džiovinimo intensyvumu, mažesniu dydžiu, mažesnėmis investicijomis į įrangą ir inžinerinėmis inžinerijomis, mažesnėmis produkto dalelėmis ir didesniu tūriniu tankiu. Pieno miltelių, kurių tūrinis tankis yra apytiksliai 0,165, džiovinimo laikas yra ypač trumpas – tik 10-30 sekundžių, todėl jie tinkami šilumai jautrių medžiagų gamybai. Todėl pieno miltelių ir kitose pramonės šakose daugelis išcentrinių purškiamųjų džiovyklių buvo paversti slėgio purškimo džiovintuvais. Slėginės purškimo džiovyklės taip pat sunaudoja mažiau energijos. Išcentrinės purškiamos džiovyklos paprastai yra didesnio skersmens ir mažesnio aukščio, todėl džiovinimo intensyvumas yra mažesnis, palyginti su slėgio purškimo džiovintuvais. Jie gamina didesnių dalelių dydžius ir yra pritaikomi įvairesnėms medžiagoms; Paprastai slėginėms purškiamoms džiovyklėms tinkamos medžiagos taip pat tinka išcentrinėms purškiamoms džiovykloms. Išcentriniai purškimo džiovintuvai tinka didesnio klampumo medžiagoms. Purškiant oro srautu, dar vadinamu dviejų skysčių purškimu, naudojamas didelis garų arba suspausto oro judėjimas (paprastai 200–300 m/s), kad būtų sukurtas didelis santykinis greitis tarp dujų ir skysčio. Skysta plėvelė sutraukiama į gijas, o tada suskaidoma į smulkius lašelius. Staigus paviršiaus ploto padidėjimas leidžia greitai keisti šilumą ir masę su karštu oru, išgarinti drėgmę ir gaminti miltelių pavidalo džiovintą medžiagą. Jis tinka ypač daugybei medžiagų, tačiau sunaudoja labai daug energijos. Paprastai šio metodo vengiama naudoti, kai galima naudoti kitus purškimo būdus. Purškiant oro srautu, medžiaga turi būti kaitinama iki tinkamos temperatūros, kad būtų sumažintas jos klampumas; todėl purškimas oro srautu tinka didesnio klampumo medžiagoms.
3. Purškiamojo džiovinimo įrangos plėtros tendencijos
Didelės{0}}pramoninės gamybos, energijos taupymo ir suvartojimo mažinimo požiūriu purškiamojo džiovinimo įranga turėtų būti vertikali, didelės apimties, nuolatinė ir automatizuota. Tokio tipo operacija yra labiausiai pagrįsta. Nepertraukiamas veikimas reiškia, kad purškimas yra nepertraukiamas, ty tiek maitinimas, tiek išleidimas yra nenutrūkstami. Kalbant apie mastą, tinkama įranga parenkama pagal skirtingus gamybos tipus. Paprastai maisto pramonėje krypstama į didelio-masto kelių-purkštukų sistemas, o farmacijos pramonėje mastas paprastai yra mažesnis. Kaip ir kitos įrangos, purškiamojo džiovinimo įrangos parinkimas ir vidinių jos komponentų derinimas turi būti pritaikytas prie apdirbamų medžiagų. Įrangos džiovinimo intensyvumas turi būti maksimalus, ty išdžiovinamos drėgmės kiekis tūrio vienete per laiko vienetą, taip sumažinant purškiamojo džiovinimo įrangos dydį ir minimalias investicijas į įrangą bei statybos inžineriją.
311. Karšto oro paskirstymo būdas
Karšto oro paskirstymas purškiamoje džiovinimo įrangoje yra labai svarbus aspektas. Karšto oro tiekimo būdas daro didelę įtaką bendram džiovinimo įrangos veikimui. Tinkamas karšto oro įvedimo būdas ne tik užtikrina kruopštesnį ir efektyvesnį lašelių ir karšto oro maišymą, taip pagerindamas šilumos mainų efektyvumą, bet ir efektyviai sprendžia tam tikrų specialių medžiagų džiūvimą, neleidžiant medžiagoms prilipti prie sienų ir lubų. Tradiciniuose slėginiuose purškiamuosiuose džiovintuvuose dažnai buvo įvorė{3}}oro reguliavimo struktūra. Karštas oras buvo reguliuojamas per įvorę ir paskirstomas į purškimo džiovintuvo vidinį cilindrą. Šio tipo įranga buvo palyginti didelė. Dabar dažniau naudojamas kelių sluoksnių sietų plokščių oro paskirstymas, nes jis yra mažesnis ir todėl taikomas plačiau. Slėginėse purškiamose džiovyklose, veikiančiose tos{9} srovės srautu, į ortakį patenkančio karšto oro greitis yra maždaug 9 m/s. Prieš-srovės arba viršutinio{13}}išmetimo purškimo džiovintuvuose į kanalą patenkančio oro greitis turi būti atitinkamai didesnis. Išcentrinėse purškiamose džiovyklose paprastai naudojami karšto oro skirstytuvai. Karštas oras patenka į pagrindinį purškimo džiovintuvo korpusą per spiralinį oro skirstytuvą ir kreipiamąją plokštę, o karštas oras sukasi ta pačia kryptimi kaip ir išcentrinis purkštuvas. Pagrindinės karšto oro skirstytuvo funkcijos išcentrinėse purškiamose džiovyklose yra trys: įvesti džiovinimo terpę (karštą orą) į džiovinimo bokštą taip, kad ji liestųsi su džiovinama medžiaga, taip užbaigiant džiovinimo užduotį; parinkti idealią struktūrą, užtikrinančią kruopštų įvestos karštos terpės ir džiovinamos medžiagos susimaišymą, siekiant aukšto šilumos mainų efektyvumo; ir sumažinti arba išvengti tam tikrų medžiagų prilipimo prie sienų ar viršaus. Tobulėjant purškiamojo džiovinimo technologijai, karšto oro skirstytuvai nuolat tobulinami.
312. Bokšto išmetimo forma
Šiuolaikinėse purškiamosiose džiovyklose paprastai naudojamas apatinis išmetimas. Slėginėse purškiamose džiovyklose įrangos skersmuo padidinamas bokšto kūginės dalies viršuje, o keturi išmetimo kanalai yra tolygiai išdėstyti žiedinėje zonoje, tada sujungiami į miltelių rinktuvą. Arba keturi maišeliniai filtrai gali būti tiesiai sumontuoti viršutinėje žiedinės zonos dalyje, o tada išmetimo kanalai susilieja prie išmetimo ventiliatoriaus įleidimo angos. Šiuo metu slėginėse purškiamose džiovyklose dažniausiai naudojamos aukščiausios-išmetimo sistemos. Karštas oras į bokštą patenka iš viršaus, o medžiaga taip pat purškiama į bokštą iš viršaus. Apvalioje bokšto dalyje yra tolygiai paskirstyti keturi išmetimo vamzdžiai, o išmetamosios dujos surenkamos ir išleidžiamos per dulkių surinktuvą. Šio tipo purškiamieji džiovintuvai pasižymi santykinai aukšta karšto oro šildymo temperatūra, dideliu džiovinimo intensyvumu, mažesniu bokšto tūriu, mažesnėmis įrangos ir civilinės inžinerijos sąnaudomis.
Išcentrinių purškiamųjų džiovyklių išmetimo vamzdžiai paprastai išvedami iš kūginės bokšto dalies ir tada į dulkių surinktuvą. Tai maksimaliai padidina efektyvų purškimo džiovinimo bokšto tūrį nedarant įtakos normaliam miltelių išeigimui ir sumažina bendrą tūrį.
313. Įrangos valymas
Importuotose purškiamose džiovyklose paprastai šio įrenginio nėra, o naudojami valymo metodai. Buitinės purškiamos džiovyklos paprastai atsižvelgia į šią problemą. Slėginio purškimo džiovintuvo bokšto sienos paprastai valomos naudojant pakabinamų plokščių{2}} tipo dulkių surinktuvą, kuris yra saugus, patikimas ir užtikrina kruopštų valymą. Tačiau kūginėje bokšto dalyje turėtų būti valymo durys, skirtos išoriniam valymui. Išcentrinės purškiamos džiovyklos bokštas paprastai valomas naudojant stumdomą -tipo pakeliamą dulkių šlavimo mašiną, kuri užtikrina kruopštų valymą. Po šlavimo dulkių valytuvą galima išstumti už bokšto pro bokšto duris.
Purškiamos džiovyklos bokšte paprastai yra sumontuotas vibracinis bokšto įtaisas, neleidžiantis džiovintai medžiagai prilipti prie bokšto sienelės. Paprastai tam naudojami keli oru{1}}ar elektriniai plaktukai, užprogramuoti pagal tam tikrą vibracijos seką. Pneumatiniai plaktukai yra geresni nei elektriniai plaktukai, tačiau jiems reikia suspausto oro.
314. Dulkių šalinimas iš įrangos
Purškiamieji džiovintuvai paprastai naudoja dviejų{0}}pakopų dulkių šalinimo procesą. Pirmajame etape dulkėms šalinti naudojamas cikloninis atskyrimas, o antrame etape naudojamas maišinis filtras. Gaminant pieno miltelius, maišelio filtro filtro audinys paprastai yra 130 akių, o gaminant baltymų miltelius paprastai reikia 200{6}}240 akių. Vieno{9}}pakopio dulkių šalinimas taip pat kartais naudojamas pieno miltelių gamyboje. Purškiant sojų pupelių baltymus ir izoliuotus baltymus, karštas oras paprastai siunčiamas į džiovinimo bokštą iš viršaus, o medžiaga taip pat purškiama iš viršaus. Miltelių išmetimas ir išmetamas oras patenka į miltelių rinktuvo{10}}ciklono separatorių iš miltelių išleidimo angos. Medžiagai išleidus iš ciklono separatoriaus, Roots pūstuvu ji transportuojama į miltelių silosą. Prieš išleidžiant į atmosferą išmetamosios dujos patenka į maišo filtrą milteliams surinkti. Smulkūs milteliai siunčiami į miltelių silosą kartu su milteliais, išleidžiamais iš ciklono. Baltymų miltelių gamybai naudojamų purškiamųjų džiovinimo įrenginių įleidimo ir išmetimo ventiliatorių oro slėgis paprastai yra didesnis nei pieno miltelių gamybai naudojamų purškiamųjų džiovinimo įrenginių įleidimo ir išmetimo ventiliatorių. Oro tūrio derinimas yra toks pat kaip ir purškiamoje džiovinimo įrangoje, naudojamoje pieno milteliams gaminti, o ištraukiamo ventiliatoriaus oro tūris yra 30 % didesnis nei įleidžiamo ventiliatoriaus oro tūris. Tam yra trys priežastys: Pirma, įleidimo ventiliatorius pučia kambario temperatūros orą, o išmetimo ventiliatorius išleidžia karštą orą, todėl susidaro didesnis oro srautas. Antra, džiovinant purškiant, džiovinimo bokšte naudojamas 0,1147 kPa vakuumas, kuris palengvina sklandų medžiagos nusileidimą ir sumažina purslų kiekį. Trečia, džiovinant purškiant išgaruoja drėgmė, kuri taip pat užima tam tikrą tūrį.
Smulkūs milteliai iš ciklono separatoriaus ir maišinio filtro kameros siunčiami atgal į bokštą Roots pūstuvu, kad būtų galima suburti smulkius miltelius, didinant dalelių dydį ir tirpumą.
Maišelio filtro filtrų maišeliai paprastai vibruojami naudojant impulsinį atgalinio praplovimo metodą, kuris yra brangesnis ir sunaudoja daugiau suspausto oro. Šiuo metu dažniausiai naudojamas stūmoklinis vibracijos mechanizmas, naudojant cilindrą, o vibracija yra užblokuota su oro reguliavimo droselinio vožtuvo uždarymu. Tai leidžia akimirksniu vibruoti filtro maišelį be išmetimo, todėl yra pigu ir geras veikimas.
315. Miltelių išleidimas iš įrangos
Miltelių išmetimas iš purškiamojo džiovinimo įrangos yra nenutrūkstamas, prijungtas prie džiovinimo bokšto išleidimo angoje su vibruojančiu verdančiojo sluoksnio. Tai leidžia antriniu būdu išdžiovinti miltelių pavidalo medžiagą, po to užtepti lecitinu ar kitomis kvapiosiomis medžiagomis. Tai išplečia purškiamojo džiovinimo įrangos pajėgumus, pagerina gaminio kokybę, leidžia laiku atvėsinti medžiagą po antrinio džiovinimo, todėl produktas yra paruoštas tiesioginiam pakavimui, taip ženkliai sumažinant užteršimo riziką prieš pakavimą.
4. Džiovinimo proceso valdymo sistema
Greitas džiovinimo purškiamuoju būdu procesas yra labai svarbus veiksmingai kontrolei. Šiuo metu džiovinimo kontrolės teorijos ir praktikos tyrimai tiek šalies viduje, tiek tarptautiniu mastu vis dar yra ankstyvosiose stadijose, todėl trūksta išsamių ir sistemingų tyrimų. Remiantis gamybos proceso analize, automatizuoto valdymo technologijos taikymo pieno miltelių džiovinimo procese tikslas yra:
(1) Venkite įrangos veikimo nestabilumo, kurį sukelia rankinis su pertrūkiais valdomas veikimas, taip užtikrinant nuolatinę gamybą ir stabilizuojant daugialypį ir labai netiesinį sistemos veikimo purškiamojo džiovinimo procesą;
(2) Įdiegę automatizuotą valdymo sistemą, tuo pačiu užtikrindami gaminio kokybę ir išvestį, sumažinkite valdymo sistemos signalų gavimo internetu taškų skaičių ir sumažinkite nereikalingą įtaką tarp kintamųjų;
(3) Sutaupykite darbo jėgos, sumažinkite prastovas dėl žmogiškųjų veiksnių ir sutrumpinkite darbo ciklą;
(4) Teisingai iš anksto nustatydami kiekvieno kintamojo parametrus automatizuotoje valdymo sistemoje, leiskite visai sistemai veikti optimalioje būsenoje, maksimaliai padidinti pačios įrangos efektyvumą ir pasiekti energijos taupymo ir suvartojimo mažinimo tikslą;
(5) Pagerinti gaminio kokybę ir sumažinti veiklos bei valdymo išlaidas.
Pagrindiniai rodikliai, leidžiantys įvertinti džiovinimo įrangos panaudojimo sėkmę konkrečiomis proceso sąlygomis, yra išdžiovinto produkto išeiga ir kokybė, taip pat produkto dalelių dydžio pasiskirstymas, išvaizda ir galutinis drėgmės kiekis. Produkto našumą lemia gamybos apkrovos ekonominiai rodikliai, karšto oro generatoriaus tiekiama šiluma, džiovyklos džiovinimo intensyvumas, karšto oro srautas, kietųjų medžiagų kiekis srutose. Produkto kokybei įtakos turi daug veiksnių: dalelių dydį ir išvaizdą lemia džiovinimo įrangos našumas ir suspensijos ruošimo parametrai, o galutinis drėgmės kiekis yra tiesiogiai susijęs su parametrų, tokių kaip karšto oro įleidimo temperatūra, išmetamųjų dujų išleidimo temperatūra ir neigiamas slėgis džiovinimo bokšte, parinkimu.
Purškimo džiovinimo įranga padarė revoliuciją pieno miltelių gamyboje. Tačiau purškimo džiovinimo įranga nėra universalus sprendimas. Jo purškimo struktūra ir forma, bokšto struktūra, oro paskirstymas, išmetimas, miltelinis dažymas, miltelių išleidimo metodas, derinimas su kita proceso įranga ir automatinio valdymo sistemos dizainas turi būti tinkami apdorojamoms medžiagoms. Tik tokiu būdu, laikui bėgant ir nuolat tobulėjant mokslui bei technologijoms, purškiamoji džiovinimo įranga gali prisitaikyti prie įvairesnių medžiagų džiovinimo reikalavimų ir vis labiau prisidėti prie šalies ūkio plėtros ir statybos.
