奶粉噴霧干燥生產(chǎn)中應(yīng)注意的問(wèn)題

■ 劉殿宇 梁素梅 高偉 華禹乳品機(jī)械制造有限公司

我國(guó)用于奶粉噴霧干燥生產(chǎn)的設(shè)備主要形式為壓力噴霧干燥。噴霧干燥系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式、設(shè)計(jì)效果、操作參數(shù)的控制、操作者的責(zé)任心均會(huì)不同程度地影響奶粉的質(zhì)量，如奶粉的色澤、顆粒、沖調(diào)、雜質(zhì)，甚至蛋白質(zhì)的變性程度等。良好的產(chǎn)品質(zhì)量來(lái)自于先進(jìn)的設(shè)備。我國(guó)奶粉生產(chǎn)線自動(dòng)化程度還不高，大多數(shù)為人工操作控制，要生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品必須從每個(gè)細(xì)節(jié)做起。本文以RGYP01-1000型壓力噴霧干燥系統(tǒng)在奶粉中的設(shè)計(jì)應(yīng)用為例闡述應(yīng)注意的問(wèn)題。

1 噴霧干燥系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式的確定

用于奶粉生產(chǎn)的壓力噴霧干燥系統(tǒng)主要有下排風(fēng)與上排風(fēng)2種。近幾年，我國(guó)從國(guó)外引進(jìn)了上排風(fēng)塔，其特點(diǎn)是粉在塔中運(yùn)行路徑較短，粉的色澤、顆粒、沖調(diào)、溶解度較好。目前，干燥塔的捕粉結(jié)構(gòu)形式主要有旋風(fēng)捕粉、單機(jī)獨(dú)立布袋脈沖反吹捕粉和旋風(fēng)加濾袋2級(jí)捕粉。從效果上看，都能夠滿足現(xiàn)代乳品工業(yè)生產(chǎn)奶粉的需要。本文以旋風(fēng)加濾袋2級(jí)捕粉、下排風(fēng)塔為例進(jìn)行論述，其主要技術(shù)參數(shù)為：①生產(chǎn)能力：1000kg/h；②進(jìn)風(fēng)量：43000～48000m3/h；③進(jìn)風(fēng)溫度：150～160℃；④排風(fēng)量：43000～48000m3/h；⑤排風(fēng)溫度：75～85℃；⑥噴頭支數(shù)：3；⑦袋濾器過(guò)濾面積：373m2；⑧使用蒸汽壓力：0.8～0.9MPa。

牛奶屬于熱敏性物料，奶粉生產(chǎn)過(guò)程是熱加工處理過(guò)程，盡量縮短奶粉在干燥塔內(nèi)的停留時(shí)間是現(xiàn)代奶粉生產(chǎn)的需要?，F(xiàn)代奶粉生產(chǎn)與過(guò)去大不一樣，對(duì)粉的顆粒、沖調(diào)、溶解度，乃至色澤等理化指標(biāo)要求非常高，各個(gè)奶粉企業(yè)又有內(nèi)控指標(biāo)（比行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)還要嚴(yán)格），要生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)奶粉，優(yōu)質(zhì)牛奶是前提，其次是先進(jìn)的工藝設(shè)備。為了滿足現(xiàn)代奶粉生產(chǎn)的需要，干燥塔的結(jié)構(gòu)比過(guò)去復(fù)雜了，現(xiàn)代噴霧干燥系統(tǒng)都設(shè)有附聚造粒系統(tǒng)及二次附聚造粒系統(tǒng)。附聚造粒是指將排風(fēng)攜帶的粉塵捕集下來(lái)送回至干燥塔內(nèi)進(jìn)行再造粒；二次附聚造粒系統(tǒng)則是指從干燥塔出粉口接臥式振動(dòng)流化床或冷卻床，奶粉經(jīng)過(guò)振動(dòng)，團(tuán)粒整型后少部分細(xì)粉在負(fù)壓作用下進(jìn)入排風(fēng)捕集系統(tǒng)再次進(jìn)行造粒。這樣生產(chǎn)出的奶粉顆粒沖調(diào)、溶解度都比較好，現(xiàn)代奶粉生產(chǎn)的干燥塔必須具備這2部分功能。

2 產(chǎn)生產(chǎn)品雜質(zhì)的幾個(gè)因素

在噴霧干燥段，奶粉雜質(zhì)超標(biāo)的主要原因來(lái)自進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)，即進(jìn)風(fēng)過(guò)濾器的影響，還有加熱器、進(jìn)風(fēng)管道及熱風(fēng)分布器的影響。現(xiàn)代乳品廠生產(chǎn)乳品的車間均執(zhí)行GMP標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)進(jìn)風(fēng)的含塵度也有明確的要求，空氣過(guò)濾器必須具有足夠的過(guò)濾面積，面積過(guò)小既會(huì)影響進(jìn)風(fēng)量也會(huì)使進(jìn)風(fēng)攜帶灰塵量增多，空氣過(guò)濾器面積按下式計(jì)算：F=L/M。式中，F(xiàn)為過(guò)濾面積（m2）；L為需要通過(guò)濾層的空氣量（m3/s）； M為過(guò)濾強(qiáng)度，即單位時(shí)間單位過(guò)濾面積通過(guò)的空氣量（m3/m2·s），一般不超過(guò)2m3/m2·s。

濾布的形式較多，比較常用的有光面棉綸和光面纖維，它們的效果都比較好；過(guò)濾器濾布要經(jīng)常進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)灰塵附著必須及時(shí)進(jìn)行清洗更換。噴霧干燥塔所使用的加熱器都是疊加串聯(lián)在一起的，加熱器材料有碳鋼管纏繞鋁翅片結(jié)構(gòu)，也有完全的不銹鋼結(jié)構(gòu)。從傳熱效果及價(jià)格上看，前者應(yīng)用較為普遍，但長(zhǎng)時(shí)間使用這種加熱器易生銹和掛垢，銹蝕碎片或垢層一經(jīng)脫落即隨風(fēng)進(jìn)入干燥塔內(nèi)，從而影響塔內(nèi)粉的質(zhì)量，清理相當(dāng)困難。為了清理加熱器表面的銹蝕及灰塵，可將加熱器中部或片與片之間預(yù)留方門(mén)，人可以從側(cè)面進(jìn)入加熱器中進(jìn)行定期清理或清洗，這種結(jié)構(gòu)應(yīng)用效果較好。進(jìn)風(fēng)管道及熱風(fēng)分布器對(duì)奶粉質(zhì)量的影響主要是內(nèi)表面有垢層，這些垢層脫落后就會(huì)不定期的進(jìn)入奶粉中。因此，進(jìn)風(fēng)管道、熱風(fēng)分布器都應(yīng)該設(shè)置人孔或手孔，便于日后對(duì)內(nèi)表面做定期檢查并做清理或清洗。需要特別說(shuō)明的是，進(jìn)入進(jìn)風(fēng)機(jī)空氣過(guò)濾器前的空氣至少要經(jīng)過(guò)1道或2道粗過(guò)濾。

3 臥式振動(dòng)流化床結(jié)構(gòu)形式及設(shè)置

從振源上劃分，臥式振動(dòng)流化床有偏振電機(jī)與偏心軸振動(dòng)2種；從使用效果上看，后者較前者好但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，但2種振動(dòng)都能夠滿足需要。流化床床體有分體式與一體式結(jié)構(gòu)，分體式結(jié)構(gòu)能將氣體分布板從床中移出，以便于清理分布孔；一體式是焊接式結(jié)構(gòu)，不可拆卸。從應(yīng)用效果上看，一體式結(jié)構(gòu)死角少，產(chǎn)生二次污染的機(jī)會(huì)少，因此一體式結(jié)構(gòu)應(yīng)用較多。

流化床在奶粉生產(chǎn)中的主要作用是接在噴霧干燥塔出粉口，將粉加熱或冷卻，奶粉在偏振力及風(fēng)的作用下成沸騰狀態(tài)，可對(duì)粉進(jìn)行團(tuán)?；筒⒃黾悠浞稚⑿院土鲃?dòng)性，同時(shí)，床內(nèi)一部分細(xì)粉在負(fù)壓作用下回到排風(fēng)捕集系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)二次附聚造粒，因此，為了提高奶粉的沖調(diào)性及冷卻降溫，及時(shí)對(duì)奶粉進(jìn)行包裝，設(shè)置流化床是必要的。

圖1 細(xì)粉管道的成可切換式結(jié)構(gòu)

4 細(xì)粉附聚造粒系統(tǒng)注意事項(xiàng)

細(xì)粉附聚造粒系統(tǒng)是為增大回收排風(fēng)中的細(xì)粉的顆粒而設(shè)置的，是比較成熟的技術(shù)。細(xì)粉管道一般是從塔頂熱風(fēng)分布器中心進(jìn)入干燥塔內(nèi)，由于進(jìn)入干燥塔一段細(xì)粉管道受熱溫度較高，因此應(yīng)進(jìn)行絕熱處理，且?jiàn)A層中要通入室內(nèi)的空氣進(jìn)行冷卻降溫，防止產(chǎn)生焦粉；或者由熱風(fēng)分布器的結(jié)構(gòu)來(lái)完成上述功能。

細(xì)粉管大多數(shù)是由獨(dú)立輸粉管道送至塔內(nèi)，生產(chǎn)結(jié)束后余下的粉往往容易產(chǎn)生循環(huán)，使出料閥中粉送不盡。為防止循環(huán)，生產(chǎn)結(jié)束后余下的粉可直接送入流化床內(nèi)（圖1），可將細(xì)粉管道設(shè)計(jì)成可切換式結(jié)構(gòu)。細(xì)粉附聚造粒系統(tǒng)還易出現(xiàn)堵塞問(wèn)題。現(xiàn)在，細(xì)粉管道已由原來(lái)的不銹鋼管改為可視的食用塑料管，在細(xì)粉管中出現(xiàn)堵塞的機(jī)會(huì)已經(jīng)大為減少，出現(xiàn)堵塞的部位大多為旋風(fēng)分離器出粉口處或振動(dòng)出料器管中。旋風(fēng)底部出現(xiàn)堵塞的主要原因，一是旋轉(zhuǎn)出料閥葉片與閥體間隙過(guò)大漏氣所致，在輸送粉的過(guò)程中，粉不能完全輸送，導(dǎo)致旋風(fēng)出粉口處粉堆積進(jìn)而堵塞；二是旋風(fēng)出粉口與出料閥軟連接處漏氣，導(dǎo)致旋風(fēng)出粉困難。另一種連接方式是每個(gè)旋風(fēng)出粉口單獨(dú)接出料閥，二者串聯(lián)在一起進(jìn)行風(fēng)力輸送?？傊?，旋風(fēng)出粉口封閉要嚴(yán)，對(duì)顆粒特小、極易吸潮、流動(dòng)性較差的粉塵旋風(fēng)出粉口處應(yīng)設(shè)置氣錘進(jìn)行定時(shí)擊振，防止粉塵粘壁，最后形成粉橋堵塞出粉口。

5 進(jìn)排風(fēng)機(jī)的匹配

噴霧干燥設(shè)備屬于非標(biāo)設(shè)備，同一設(shè)備各家效果不盡相同，就是相同效果設(shè)備也各異。進(jìn)排風(fēng)機(jī)的匹配差別較大，進(jìn)排風(fēng)機(jī)風(fēng)量必須經(jīng)過(guò)物料、熱量衡算求得。一般排風(fēng)量按進(jìn)風(fēng)量的1.3倍選取，如本例，進(jìn)風(fēng)機(jī)風(fēng)量為43000～48000m3/h，排風(fēng)機(jī)風(fēng)量為55900～62400m3/h，且進(jìn)風(fēng)機(jī)風(fēng)壓選擇應(yīng)適當(dāng)，不應(yīng)過(guò)高，進(jìn)入噴霧干燥塔內(nèi)，其壓力在2000～2300Pa之間即可。排風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓可根據(jù)捕粉結(jié)構(gòu)形式確定，一般通過(guò)調(diào)風(fēng)閥調(diào)整進(jìn)排風(fēng)機(jī)的流量來(lái)調(diào)整塔內(nèi)的生產(chǎn)負(fù)壓，這樣調(diào)整功率消耗較大，尤其是大生產(chǎn)能力的噴霧干燥系統(tǒng)其功率消耗更大。改調(diào)風(fēng)閥控制為變頻器控制，控制電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)整進(jìn)排風(fēng)機(jī)風(fēng)量的大小從而調(diào)整塔內(nèi)的生產(chǎn)負(fù)壓是現(xiàn)代乳品工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展需要。

6 操作者的責(zé)任心

要生產(chǎn)出高質(zhì)量的奶粉，除了設(shè)備性能優(yōu)良外，操作者的責(zé)任心也是關(guān)鍵。操作者必須嚴(yán)格遵守操作規(guī)程進(jìn)行生產(chǎn)，特別是每班生產(chǎn)結(jié)束后，設(shè)備內(nèi)不得有殘留粉存在，塔壁、布袋室、流化床、出料閥等必須徹底清理。殘留在塔內(nèi)的粉一經(jīng)轉(zhuǎn)至下個(gè)班次就可能造成焦粉。其次是生產(chǎn)前應(yīng)對(duì)設(shè)備重點(diǎn)部位，如空氣過(guò)濾器、加熱器、干燥塔、袋濾器、流化床等進(jìn)行檢查，看其是否有異?，F(xiàn)象，全部排除后方可進(jìn)行生產(chǎn)，只有這樣才能生產(chǎn)出合格的優(yōu)質(zhì)奶粉。