玉米粉料噴漿干燥設(shè)備的設(shè)計(jì)研究

公衍峰，張媛媛，趙舉文

(黑龍江省農(nóng)業(yè)機(jī)械工程科學(xué)研究院 綏化分院，黑龍江 綏化 152000)

0 引言

現(xiàn)有的噴霧干燥設(shè)備僅適用于無(wú)黏性和低黏性的液體物料干燥。玉米蛋白粉和高筋玉米粉等玉米粉料在干燥過(guò)程中具有黏性，玉米蛋白粉和高筋玉米粉生產(chǎn)采用熱風(fēng)提取料液中的粉料，所采用的方式是，在不斷通有熱風(fēng)的干燥容器內(nèi)噴入霧化的玉米蛋白粉或高筋玉米粉等粉料液，流動(dòng)的熱風(fēng)帶走霧化料液微粒中水分，但由于玉米蛋白粉和高筋玉米粉霧化料液在干燥過(guò)程中具有黏性，且玉米蛋白粉或高筋玉米粉等粉料在干燥脫水過(guò)程中易附著在干燥容器的內(nèi)壁上，并且不斷堆積，粘結(jié)成塊，粘結(jié)的粉料極難從干燥容器內(nèi)清理輸出[1]。而且，干燥容器的底部為漏斗形，內(nèi)部形成旋轉(zhuǎn)氣流，干燥的粉料在旋轉(zhuǎn)氣流中不斷旋轉(zhuǎn)，不能及時(shí)從出料口輸出，堆積的粘結(jié)塊和不斷旋轉(zhuǎn)的粉料不斷在熱風(fēng)的作用下，達(dá)到糊化，甚至起火?，F(xiàn)有的玉米蛋白粉和高筋玉米粉等玉米粉料生產(chǎn)率低，生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)難以控制，產(chǎn)品質(zhì)量難以保證，達(dá)不到工業(yè)化生產(chǎn)的目的。

為此，研究設(shè)計(jì)一種玉米粉料噴漿干燥設(shè)備，用于玉米蛋白粉或高筋玉米粉等黏性料液的烘干，迫在眉睫。

1 總體方案及工作原理

1.1 總體方案

玉米粉料噴漿干燥設(shè)備，如圖1所示，主要由主塔、熱風(fēng)風(fēng)道、漿料供料系統(tǒng)、主塔輸送風(fēng)道、送料風(fēng)道、送料風(fēng)機(jī)、分離系統(tǒng)和冷卻橫管等組成?？蓪?shí)現(xiàn)高壓送料、霧化噴漿、漿料烘干、粉料分離、冷卻及出料等功能，用于玉米蛋白粉或高筋玉米粉等黏性料漿的烘干，具有工作過(guò)程清潔無(wú)污染、能耗低、霧化烘干效果好等特點(diǎn)，該設(shè)備的研發(fā)和應(yīng)用填補(bǔ)國(guó)內(nèi)同類(lèi)機(jī)型空白。

1.主塔；2.熱風(fēng)風(fēng)道；3.漿料供料系統(tǒng)；4.主塔輸送風(fēng)道；5.送料風(fēng)道；6.送料風(fēng)機(jī)；7.分離系統(tǒng)；8.冷卻橫管圖1 玉米粉料噴漿干燥設(shè)備總體結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 工作原理

玉米粉料噴漿干燥設(shè)備采用玉米粉料噴漿烘干工藝，工作時(shí)，發(fā)酵磨漿后的玉米漿料經(jīng)輸料泵加壓后由漿料供料系統(tǒng)將玉米漿料輸送至主塔的漿料送料噴頭，漿料送料噴頭將玉米漿料霧化并噴灑；熱風(fēng)爐提供的熱風(fēng)由熱風(fēng)風(fēng)道送至主塔塔頭內(nèi)，再經(jīng)主塔內(nèi)的熱風(fēng)進(jìn)風(fēng)管進(jìn)入主塔對(duì)漿料送料噴頭將玉米漿料霧化并噴灑的霧狀漿料進(jìn)行烘干，烘干后玉米粉料在重力的作用下進(jìn)入到冷卻橫管，殘余的混有部分玉米粉料的熱風(fēng)在主塔引風(fēng)機(jī)的負(fù)壓下經(jīng)主塔輸送風(fēng)道進(jìn)入分離系統(tǒng)，分離系統(tǒng)將殘留在熱風(fēng)中的玉米粉料分離出來(lái)并送入冷卻橫管，冷卻橫管中的玉米粉料冷卻后由送料風(fēng)機(jī)經(jīng)送料風(fēng)道輸送至分裝包裝車(chē)間。

2 主要技術(shù)指標(biāo)

主塔外形尺寸(直徑×高)：φ5.6 m×28 m；

配套動(dòng)力：250 kW；

生產(chǎn)率：0.5 t·h-1；

蒸發(fā)量：1 000 kg·h-1；

熱風(fēng)量：45 000 m3·h-1。

3 主要組成設(shè)備結(jié)構(gòu)及作用

3.1 主塔

主塔結(jié)構(gòu)如圖2所示，主要由固定架、下錐斗、震動(dòng)氣錘、塔筒、上錐斗、熱風(fēng)主進(jìn)風(fēng)口、熱風(fēng)進(jìn)風(fēng)管、漿料送料噴頭、漿料送料管、塔頭、主塔引風(fēng)管防集料擋板、主塔引風(fēng)機(jī)和主塔引風(fēng)入風(fēng)管等組成。下錐斗、塔筒和上錐斗共同構(gòu)成主塔的主體腔體結(jié)構(gòu)，漿料烘干就是在這里完成的。熱風(fēng)進(jìn)風(fēng)管、漿料送料噴頭、漿料送料管都安裝在塔頭內(nèi)，熱風(fēng)爐提供的熱風(fēng)由熱風(fēng)主進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入塔頭，再經(jīng)熱風(fēng)進(jìn)風(fēng)管進(jìn)入主塔的主體腔體，漿料則由漿料送料噴頭霧化噴灑在主塔的主體腔體內(nèi)，熱風(fēng)和霧化后的漿料在主塔的主體腔體混合完成漿料的烘干。烘干后玉米粉料在重力的作用下進(jìn)入到冷卻橫管，殘余的混有部分玉米粉料的熱風(fēng)在主塔引風(fēng)機(jī)的負(fù)壓下經(jīng)主塔輸送風(fēng)道進(jìn)入玉米粉料分離系統(tǒng)。下錐斗上安裝有震動(dòng)氣錘，防止玉米粉料粘貼在主體腔體的內(nèi)壁上。

1.固定架；2.下錐斗；3.震動(dòng)氣錘；4.塔筒；5.上錐斗；6.熱風(fēng)主進(jìn)風(fēng)口；7.熱風(fēng)進(jìn)風(fēng)管；8.漿料送料噴頭；9.漿料送料管；10.塔頭；11.主塔引風(fēng)管防集料擋板；12.主塔引風(fēng)機(jī)；13.主塔引風(fēng)入風(fēng)管圖2 玉米粉料噴漿干燥設(shè)備主塔結(jié)構(gòu)示意圖

3.1.1 震動(dòng)氣錘

震動(dòng)氣錘安裝在下錐斗外壁上，工作震動(dòng)使部分落在下錐斗內(nèi)壁的粉料加速落向主塔下方的出料口。保證粉料在生產(chǎn)中不熟化，不糊化，提高了粉料的生產(chǎn)率并保證了產(chǎn)品質(zhì)量。

3.1.2 漿料送料噴頭

漿料送料噴頭是使?jié){料霧化噴灑的部件，玉米粉料噴漿干燥設(shè)備主塔供布置3個(gè)噴頭，沿圓周均勻布置，使霧化后的漿料細(xì)小粒滴均勻地分布于主塔的主體腔體內(nèi)。

3.2 冷卻橫管

冷卻橫管布置在玉米粉料噴漿干燥設(shè)備主塔和玉米粉料分離系統(tǒng)的下部，收集主塔烘干后的玉米粉料及分離系統(tǒng)在殘余熱風(fēng)中分離出來(lái)的玉米粉料，冷卻后由送料風(fēng)機(jī)經(jīng)送料風(fēng)道輸送至分裝包裝車(chē)間。

3.3 分離系統(tǒng)

主塔出來(lái)的殘余熱風(fēng)中含有部分玉米粉料，分離系統(tǒng)就是將混在熱風(fēng)中的玉米粉料分離出來(lái)并送至冷卻橫管的裝置。

玉米粉料重量小，顆粒細(xì)，分離難度較大，玉米粉料噴漿干燥設(shè)備的玉米粉料分離系統(tǒng)設(shè)計(jì)為兩級(jí)旋風(fēng)分離器。經(jīng)過(guò)兩級(jí)旋風(fēng)分離器的分類(lèi)可以完全將玉米粉料分類(lèi)出來(lái)。減少了加工過(guò)程中的損失，增加了用戶(hù)的收益。

4 性能試驗(yàn)

4.1 試驗(yàn)設(shè)備

為測(cè)定玉米粉料噴漿干燥設(shè)備的性能，在海倫市海興鎮(zhèn)建立生產(chǎn)試驗(yàn)基地，試制設(shè)備如圖3所示，主要包括：主塔、漿料供料系統(tǒng)、供風(fēng)系統(tǒng)、分離系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)。其中主塔為本設(shè)備的核心裝置，漿料烘干就是在這里完成的，主塔外形如圖4所示。外形尺寸直徑φ5.6 m，高28 m，設(shè)計(jì)熱風(fēng)量為45 000 m3·h-1，設(shè)計(jì)蒸發(fā)量1 000 kg·h-1。

圖3 玉米粉料噴漿干燥設(shè)備

圖4 玉米粉料噴漿干燥設(shè)備主塔

4.2 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)原料為玉米碴與玉米粒的混合物(玉米粒含量小于30%)，清水洗滌后浸泡24～72 h，浸漿水溫保持在24～32 ℃，使其充分吸水膨脹飽合；泡好的玉米碴清水洗滌后送入磨漿機(jī)磨漿，篩分后獲得細(xì)度為100目以上的面漿，面漿加水調(diào)和成濃度在35%～40%的液料，浸泡、發(fā)酵、制漿過(guò)程在玉米粉料噴漿干燥設(shè)備漿料供料系統(tǒng)中完成。

4.3 試驗(yàn)過(guò)程

試驗(yàn)樣機(jī)應(yīng)按使用說(shuō)明書(shū)的要求進(jìn)行安裝、調(diào)試，漿料按照4.2中要求提前制備，測(cè)試樣機(jī)的蒸發(fā)量和熱風(fēng)量。

4.3.1 生產(chǎn)率

(1)

式中P1—生產(chǎn)率，t·h-1；

G2—出機(jī)干糧質(zhì)量，t；

t—烘干時(shí)間，h。

4.3.2 蒸發(fā)量

(2)

式中W—蒸發(fā)量，kg·h-1；

M1—進(jìn)機(jī)濕糧水分，%；

M2—出機(jī)干糧水分，%。

4.3.3 熱風(fēng)量

N=v×S

(3)

式中N—熱風(fēng)量，m3·h-1；

v—風(fēng)速，m·s-1；

S—風(fēng)管橫截面積，m2。

4.4 試驗(yàn)結(jié)果及分析

通過(guò)試驗(yàn),對(duì)樣機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行測(cè)試，將測(cè)試結(jié)果填入到表1中。分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以得出，樣機(jī)各項(xiàng)性能指標(biāo)均滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

表1 玉米粉料噴漿干燥設(shè)備試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

6 結(jié)語(yǔ)

玉米粉料噴漿干燥設(shè)備的研制成功，在技術(shù)上填補(bǔ)國(guó)內(nèi)同類(lèi)機(jī)型的空白。該設(shè)備完全滿(mǎn)足玉米粉料噴漿烘干工藝，加工全程無(wú)污染，能源消耗低，物料損失小；在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中取得了顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

玉米粉料噴漿干燥設(shè)備的推廣，形成新的玉米深加工產(chǎn)業(yè)模式，為我國(guó)玉米深加工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展開(kāi)辟了新的方向，促進(jìn)了我國(guó)玉米粉料烘干行業(yè)機(jī)械化水平的進(jìn)一步提高。

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