噴霧干燥過程是物料由泵送至噴霧干燥器內,由霧化器將其分散為小霧滴;空氣經加熱后送入干燥室內與料霧混和、接觸;完成干燥過程后,干燥產品經分離后入庫貯藏或直接投入使用。經噴霧干燥法生產的奶粉是均勻粉狀產品,不需再烘干、涼粉、粉碎等工藝過程,可直接進行包裝為成品,使奶粉的生產過程實現了機械化、連續化和大型化,并因物料表面溫度不會太高而提高了奶粉產品的質量,因此噴霧干燥設備在奶粉工業生產中發揮了巨大的作用,并且有干燥水分量越來越大的趨勢。但噴霧干燥是一個高能耗過程,而且由于干燥后產品質量要求較高,濕含量不能波動很大,就要求對干燥溫度等操作參數進行嚴格控制,因此噴霧干燥設備的正確選型和操作及控制系統的合理設計對確保產品質量、節能降耗至關重要,不僅為推動和促進我國乳品工業的科技進步和發展做出應有的貢獻,而且能帶動和促進其他行業的科技進步與發展,為祖國的經濟騰飛做出更大的貢獻。
噴霧干燥設備一般有壓力式、離心式和氣流式3種。壓力式噴霧干燥設備干燥強度較高,體積較小,設備自身及土建投資都比較小,產品顆粒較小,堆密度較大。對于奶粉堆密度為0165左右,干燥時間特別短,僅用10～30s即可完成,適用于熱敏性物料的生產,所以在奶粉及其他行業,有許多離心式噴霧干燥設備改為壓力式噴霧設備。壓力噴霧干燥設備的動力消耗較小。離心式噴霧干燥設備一般直徑較大,高度較小,干燥強度較壓力式噴霧干燥設備低。產品顆粒粒徑較大,物料適應性廣,一般壓力式噴霧干燥設備適應的物料均適應于離心式噴霧干燥設備。離心式噴霧干燥設備適應物料粘度較高。氣流式噴霧又稱二流體噴霧,它是利用蒸汽或壓縮空氣的高速運動(一般為200～300m/ s) ,使氣液之間存在著相當高的相對速度,液膜被拉成絲狀,然后分裂成細小的霧滴液體,表面積突然增大與熱空氣迅速進行熱質交換,水分被汽化,得到粉狀干燥物料。適應的物料特別*,但動力消耗特別大,一般只要能采用其他方法噴霧霧化的就盡量不采用這種方法。用氣流式霧化應將物料加熱至適當的溫度,使其粘度盡可能降低,因此,氣流式噴霧可適用于粘度較大的物料。
噴霧干燥過程的快速性對于實施有效控制顯得尤為重要。目前,國內外對干燥控制理論與實踐的研究尚處于剛剛起步階段,缺乏全面、系統的研究。通過對生產工藝分析,提出自動化控制技術在奶粉干燥過程中應用的目的在于:(1)避免人工間隙操作所帶來的設備工作過程的不穩定性,從而實現連續化的生產,使噴霧干燥過程這種多變量、高度非線性的系統工作過程趨于穩定;(2)通過引入自動化控制系統,在保證產品質量及產量的前提下,使控制系統在線信號采集點盡量減少,減少各變量之間不必要的影響;(3)節省人力,減少人為因素造成的誤工,縮短工作周期;(4)通過自動化控制系統中各變量參數的正確預設,使整個系統在*佳狀態下工作,發揮設備本身的*大效能,達到節能降耗的目的;(5)提高產品質量,并使操作管理成本*小化。
衡量干燥設備應用在特定工藝條件下成功與否的主要指標是干燥產品的產量、質量,還包括產品的粒徑分布、外觀及產品*終含水量等。產品的產量由生產負荷的經濟性能及熱空氣發生器所提供的熱量、干燥器的干燥強度、熱空氣流量、料漿中固形物的含量等條件決定;影響產品質量的因素很多:產品的粒徑及外觀由干燥設備的工藝性能及料漿配制工藝參數決定,而產品的*終含水量與干燥塔熱風進口溫度、尾氣出口溫度及干燥塔內負壓等參數的選取有直接關系。
噴霧干燥設備推動了奶粉工業生產的一次革命,但噴霧干燥設備并不是一種通用設備,它的霧化結構和形式、塔體結構、均風、排風、撲粉、出粉形式、與其他工藝設備組合情況、自動控制系統等的設計均必須與所處理物料相適用。只有這樣,隨著時代的發展和科學技術的不斷進步,噴霧干燥設備才能適應更*的物料干燥要求,為國民經濟的發展和建設作出越來越大的貢獻。
