離心式乾燥混合工藝用於維生素B12食品新增劑的生產研究論文
離心式乾燥混合工藝用於維生素B12食品新增劑的生產研究論文
摘要：本文采用噴霧乾燥代替原有高速混合機生產工藝, 利用霧化器將液體物料進行霧化乾燥成顆粒狀產品, 當顆粒大小、形狀、水分含量、堆積密度符合精確標準時, 噴霧乾燥是十分理想的工藝。
關鍵詞：噴霧乾燥; 收率; 堆密度; 粒度; 含水率;
現有工藝中裝置侷限性:維生素B12液體和載體, 在高速混合機內每次裝料量50~100 kg混合, 混合完成放料, 不能連續、密閉操作, 導致產量低、勞動強度高、產品收率低。噴霧乾燥機組則改為密閉連續混合乾燥, 可改善現有工藝的不足。
1 乾燥裝置選型
噴霧乾燥器優點在於液滴直徑小, 氣液兩相接觸面積大, 乾燥過程極快。缺點為乾燥器體積大, 單位產品熱量消耗高, 機械能耗大。綜合全球維生素B12食品新增劑的需求情況, 設計食品新增劑生產線噴霧乾燥機組配套裝置基本引數:蒸發量≥350 L/h, 電器裝置防爆, 噴霧造粒過程電腦控制引數調整, 氣流輸送至振動篩、粉碎機並能自動卸料至二維混合機, 接觸物料的裝置內表面為不鏽鋼, 尾氣排放符合國家標準, 生產過程實現自動化、流水線操作。
2 最佳化生產工藝
噴霧乾燥機組主要控制指標有:送風量、噴液量、料液固含量、產品含水率、排風溫度、蒸發量、霧化器轉速等。噴霧乾燥機組生產VB12食品新增劑的核心為物料乾燥。受熱面積越大, 乾燥速率越高。在乾燥過程中, 物料溼分從固體物料內部向表面遷移, 再從物料表面向乾燥介質汽化。乾燥速率為單位時間內在乾燥面積上的水分量, 用U表示, 單位為kg/ (m2·s) 。
式中:U為乾燥速率, kg/ (m2·s) ;A為乾燥面積, m2;W為汽化的水分量, kg;t為乾燥時間, s。
影響乾燥因素主要有:乾燥介質條件和物料尺寸及與空氣接觸面積。
2.1 料液固含量與產品含水率關係
當進風風量、進風溫度、排風溫度、排風風量保持不變, 噴霧料液固含量越高、霧化造粒越大, 物料乾燥接觸比表面積減小, 相同乾燥時間, 乾燥後成品含水率越高。磷酸輕鈣載體:進風頻率29 Hz, 進風溫度160℃, 抽風頻率48 Hz, 抽風溫度68~72℃, 固液比分別為1∶1.0、1∶1.1、1∶1.2、1∶1.3時, 對應含水率 (%) 分別為2.34、2.32、2.10、2.02, 120目篩透過率 (%) 分別為63.19、67.20、72.90、76.33。甘露醇載體:進風頻率21 Hz, 進風溫度140℃, 抽風頻率36 Hz, 抽風溫度68~71℃, 固液比分別取為1∶0.5、1∶0.6、1∶0.7、1∶0.8時, 對應含水率 (%) 分別為1.14、0.83、0.58、0.41, 120目篩透過率 (%) 分別為44.16、48.53、51.90、56.87。
2.2 進風溫度、進風風量、蒸發量關係
進風風量一定, 溫度越高、蒸發量越大。送風機頻率35 Hz, 進風溫度分別為140、160、180℃, 對應進料頻率分別為29、31、33 Hz。進風溫度一定, 送風機頻率越高 (送風風量越大) , 蒸發量越大。進風溫度230℃, 風機頻率分別為20、23、26 Hz, 對應進料頻率為22、27、32 Hz。
2.3 料液固含量、霧化器轉速、顆粒度、水分
當料液固含量一定, 霧化器轉速越高, 離心力越大, 經霧化盤造粒後顆粒越小, 乾燥比表面積增大, 運動路徑變長, 乾燥時間相對延長, 所以成品水分越低。固含量1∶1, 霧化器頻率為35、40、45、50 Hz, 水分分別為9.02%、8.39%、8.01%、7.72%, 120目篩網透過率為69.26%、75.67%、78.39%、84.87%。霧化器轉速一定, 料液固含量越低, 顆粒越小, 水分越低。霧化器頻率45 Hz, 固含量分別為1∶1、1∶1.1、1∶1.2、1∶1.3時, 水分為9.05%、8.79%、8.62%、8.21%, 120目篩網透過率為65.23%、67.38%、72.81%、76.34%。
2.4 最低排風溫度確認
含水率的.高低取決於噴霧乾燥機組的排風溫度, 排風溫度過高, 浪費裝置動能和蒸汽, 成品含水率低, 造成生產成本過高;排風溫度過低, 物料容易粘塔壁, 且含水率過高, 導致成品水分不合格。
噴霧乾燥系統安裝完成後, 投入生產執行。經過生產實踐, 共生產不同載體的維生素B12食品新增劑35 t。分別採取了產品批號為S180401A和S180402A的磷酸氫鈣, 以及產品批號為S180404A和S180405A的甘露醇, 重量均為1 t, 結果都顯示裝置執行正常, 產品質量符合標準。依據生產資料統計證明:本套噴霧乾燥機組能適用於不同載體維生素B12食品新增劑的生產過程, 執行穩定, 生產產品質量合格。
3 結語
對現有的生產裝置進行改造, 優化了生產工藝, 基本實現生產過程的自動化、高效、成本低的執行模式。離心式噴霧乾燥機組較高速混合機的乾燥混合工藝, 更適用於維生素B12食品新增劑的生產過程。