關于提高TPG調味料噴霧干燥機科技含量的設想

徐 劍，周友來，朱向華

（常州力馬干燥工程有限公司，江蘇常州213000）

關于提高TPG調味料噴霧干燥機科技含量的設想

徐 劍，周友來，朱向華

（常州力馬干燥工程有限公司，江蘇常州213000）

TPG調味料噴霧干燥機是目前干燥行業主要生產企業的重點產品，廣泛適用于食品添加劑提取液、濃縮液，懸浮液稠狀、粘狀且熱敏液態物料的干燥，同時適應制藥、化工，生物制品行業與上述形態相似性質物料的干燥。產品應用領域之廣，孕育的商機促使各干燥設備生產企業爭相生產。然而，因技術水平、生產水平所限，產品質量也參差不齊。本文從源頭上剖析傳統噴霧技術粘壁焦化嚴重等技術難題，為克服食品添加劑原生產使用真空干燥設備能力低、生產周期長、能耗大、物料交叉污染嚴重等技術缺陷，而提出關于提高TPG調味料噴霧干燥機科技含量的設想。

調味料，粘壁，焦化，二次進風，智能

Abstract：TPG Flavoring spray dryer is the drying industry，the focus of the major manufacturers products，widely used in food additives，extracts，concentrates，suspension thick-like，viscous liquid-like materials and thermal drying.While adapting to the pharmaceutical，chemical，biological products industry and the nature of the form was similar to the dry materials.Breadth of product applications，nurture business opportunities promote the drying equipment manufacturers competing production.However，due to a technical level，the limited production levels，product quality is also uneven.This paper analyzed the source of traditional stick wall coking spray technology and serious technical problems，to overcome the use of food additives of the original production capacity of lowvacuum drying equipment，long production cycle，energy consumption，material cross-contamination and serious technical defects，but assumption on the increasing TPG flavoring spray dryer technology was put forward.

Key words：seasoning；sticky wall；coking；second inlet；intelligent

1 TPG噴霧干燥機的技術背景

我國已頻有噴霧干燥技術的研究，噴霧干燥技術由于干燥速度快，料液經霧化后表面積大大增加在熱風氣流中，瞬間就可傳質換熱90%～98%的水分，生產過程簡化，操作控制方便，對于含濕量60%～70%的液體物料能一次性干燥成粉粒產品，產品具有良好的均勻度、流動性和溶解性，產品純度高、質量好，為此，噴霧干燥技術在制藥、化工工業生產中占有重要地位。同時噴霧干燥技術在我國目前食品添加劑生產應用工業中亦是較為先進的方法之一，通過先進噴霧技術生產的食品添加劑，可保持或提高食品本身的營養價值，可改進其感官特征［1］。噴霧干燥的霧化方式有離心式和壓力式，即被干燥液態物料通過霧化器或壓力式噴槍，將液體料霧化成液滴，隨進風熱氣流進行熱交換，以達到水分蒸發、物料干燥的目的。然而，由于被干燥液態物料在霧化過程中，其霧化液滴與進入干燥塔的熱空氣進行同步接觸，在熱交換的瞬間液滴或已經干燥的粉料，隨進入塔內的熱空氣向干燥塔壁附著，塔內處于高溫狀態，附著的粉料隨即會粘壁焦化。對于低熔點熱敏性的物料而言，其粘壁焦化問題就更為嚴重。為此，噴霧干燥技術粘壁焦化技術難題，至今仍為世界性技術難題。

據《查新報告》顯示，專利申請號2208605.6曾公開了一種噴霧干燥器的風冷防粘壁尾氣回收裝置，其主要技術措施包括有離心霧化器、罐體、熱風進口，其特征在于在罐體外包一夾套，在夾套內設有螺旋風道，在夾套頂部的螺旋風道裝有一冷卻空氣進口，在夾套下部的螺旋風道上裝有一冷空氣出口，同時裝有搖桿機構總成和減速器。該技術措施是通過冷卻空氣對罐體（塔體）的冷卻，達到解決粉料粘壁焦化問題，然而，干燥塔壁是維護塔內干燥溫度的唯一保障，對塔體的冷卻，這就意味著對塔內干燥溫度降溫，其最終結果只會增加能源消耗和噴霧干燥的生產能力的下降，因此該技術的實用性有待于進一步探討。為了解決噴霧干燥低熔點粘壁焦化的技術難度，專利申請號01263461.1曾公開了一種帶有回旋風的高速離心噴霧干燥機，其特征在于：在干燥塔的內壁上設有二根以上的噴射管，噴射管之間呈中心對稱方式安裝，噴射管與干燥塔的內壁母線之間有一夾角，噴射管上端開口于干燥塔外，下端封閉，置于干燥塔內，在噴射管壁的一條線上設有多個噴射小孔，該技術措施是以塔外的空氣補給，而實現對已粘于塔壁上的物料進行吹掃，然而該技術對噴射管的設置依然安裝于干燥塔壁上，其噴射管的本身依然有粉料附著的可能性，且噴射管的進風方式以及噴射風的流量確定，和對工藝生產的穩定性的影響還有待于探討。

解決噴霧干燥粘壁嚴重的技術問題，還有振動法（間歇手動）、轉動刮刀連續清除法、轉動鏈條連續清除法、氣動刷間歇清除法［2］，然而收效都甚微。為此，噴霧干燥粘壁嚴重仍為當前世界性技術難題，特別對食品添加劑含多種活性成分，且對于多糖、粘稠等低熔熱敏性物質而言，其粘壁焦化問題就更為突出，其革新之處，就在于解決問題的關鍵。

2 調味料噴霧干燥機技術革新的創新點

TPG調味料噴霧干燥機作為常州力馬干燥工程有限公司的主打產品，已歷經十余年市場檢驗，通過反饋回來的客戶意見，作過數十次技術升級。目前在由企業綜合辦負責申請國家重點新產品的科技計劃。關于綜合提高TPG調味料噴霧干燥機科技含量的內容包括以下方面：

2.1 蝸殼旋切進風與防粘掃壁二次進風技術

總結食品添加劑低熔熱敏性技術特征，正視常規噴霧存在的物料粘壁嚴重焦化的技術難題，TPG調味料噴霧干燥機可研究設計蝸殼旋切進風與防粘掃壁二次進風技術。旋切進風是使進入干燥室熱空氣，沿設定的風量分配器與導風板呈螺旋狀進入干燥室，在干燥室中心保持一般呈旋切狀的熱氣流，將霧化了的液滴裹覆于熱氣流之中，與傳熱介質同步，近距離接觸傳熱熱交換。水分被蒸發氣化，干燥成品隨旋氣流向干燥塔底部沉降。熱風蝸殼漸縮式通道截面隨著風量的減少而變小，這樣可以使風道中的風速和動壓基本一致［3］。而防粘掃壁二次進風技術，是由另一股熱空氣隨環狀分風器，沿干燥塔壁進入干燥塔，使干燥塔壁與干燥室形成一道風膜墻，在干燥過程中液滴或粉塵物料由于風膜墻的阻隔無法接近塔壁，借此從根本上解決了常規噴霧干燥粘壁焦化嚴重的技術難題?？朔鹘y設備采用氣錘敲打，氣刷吹掃與塔壁夾套冷卻等被動技術措施。本技術的實施，不僅能有效地解決低熔點熱敏性物料噴霧干燥技術難的技術問題，而且可提高物料收得率，使食品添加劑工業生產采用噴霧干燥技術真正地完美運用。

2.2 大容量霧化器結構設計

霧化器作為噴霧干燥技術的關鍵部件之一，其工作原理在于將液態物料隨離心力作用使其成為微小的液滴。噴霧干燥生產能力的確定，關鍵在于霧化器工作能力的大小（在確定加熱溫度的前提下），而常規噴霧所采用的霧化器其最關鍵的部位，即分離盤為單套式的。為此，在生產過程中其霧化的液態物料的固含量最高僅為28%～32%。如果固含量超過其規定的范圍，霧化過程即會出現堵塞等生產故障。為提高生產能力，又確保生產安全，TPG調味料噴霧干燥機應采用雙套式霧化盤技術設計，使進入霧化器的液料先經第一道分離器進行預分配，然后進入第二道霧化盤，避免常規霧化器提高液料固含量而產生堵機現象。為使潤滑部分充分潤滑，本霧化器還應設計齒輪泵潤滑結構，只需霧化器在運轉，其潤滑系統就可得到充分的潤滑，克服傳統霧化器油路潤滑難出現斷油現象而引發故障的現象。另外，本霧化器還可考慮設計冷卻水循環技術，通過循環冷卻作用，使潤滑油保持常溫，克服霧化器在18000～25000r/min的高速運行下，因高速運轉產熱而導致故障。新型霧化器的技術設計，使液態物料的固含量可提高至50%～55%，由此提高生產能力。

2.3 除濕冷卻與潔凈集中收料技術

除濕冷卻與潔凈集中收料技術，是針對食品添加劑含熱敏性和遵循食品生產衛生許可的技術要求而設計。除濕是經除濕冷卻工藝將過濾空氣先冷卻至露點，然后冷卻空氣達到小于40%的濕度，以零度的冷卻空氣其濕度為40%的干燥空氣與成品換熱，使成品出料帶熱溫度大大降低，以致不高于環境溫度15℃。除濕冷卻技術的實施，在很大層面上解決了低熔熱敏物料經干燥后因帶熱過高而產生返潮粘結現象。潔凈集中收料是由除濕冷卻空氣經輸送管道將成品送至潔凈室或凈化車間設置的收料器，實現潔凈集中收料。經除濕冷卻工藝過程，可使產品直接進入包裝工序，形成產業化生產作業，同時為潔凈生產提供環境條件。

2.4 過熱空氣二次利用技術

為遵循國家節能減耗的生產要求，本機組可以設計過熱空氣二次利用技術，即將成品換熱的過熱空氣，經過濾再次進入干燥塔進行第二次循環利用，以此達到節能生產的目的，實現設備運行低成本化。

2.5 出料防堵技術

出料防堵技術是在成品出料前設置的運轉破碎裝置，因熱敏品質的緣故，成品出料前往往會形成架橋或假團聚現象。據此，經防堵裝置的運轉，將成品料經輕輕地拍打即會被分散，由此解決成品因粘結架橋而影響正常出料。

2.6 多級噴淋洗滌技術

多級噴淋洗滌技術是為提高物料回收率和減少環境污染而設計，噴淋洗滌是將清潔水設計為塔狀多級噴灑，使夾帶于濕熱空氣中的微塵物料經噴淋洗滌作用被沉淀回收，經多級噴淋洗滌回收，物料回收率可達到99.5%，基本無污染排放，實現零排放生產。

2.7 智能化自動操作控制

隨著時代的進步和科技的發展，設備的自動化技術已越來越被生產企業所關注，為便于現代化生產管理與提高設備操作控制精度，TPG調味料噴霧干燥機可設計智能控制系統，采用計算機技術將工藝參數輸入控制系統，實現手動與自動操作功能，具備快捷、正確、方便技術基礎，為提高設備工藝參數輸入控制精度，本機在進風溫度、出口溫度及出料溫度的關鍵部位，設置紅外線遠控測量，使在線溫度監測精度提高至±0.5℃。并通過測量數據的反饋，自動調節物料進料流量，霧化器變頻轉速，與進風和出風的風量、風壓。自動控制系統同時具備設定、補正、修改、貯存、打印等操作功能和工藝動態圖象顯示，為現代生產管理和用戶新產品開發提供記錄和驗證數據。

3 經過技術改進的TPG調味料噴霧干燥機工作原理

本機組主機設計為立式干燥塔，干燥塔的上部為干燥室，下部的錐形部位為收料部，經干燥的成品經錐體部位沉降于干燥塔下端設置的收料器，收料器由管道連接至成品輸送管，至二級旋風分離器，實現潔凈集中收料。收料器的上方設有防堵裝置，裝置由電機帶動而運轉，在干燥塔的錐形部位同時設計有收料管，收料管連接一級旋風分離器，經固氣分離后，成品沉降于分離器下端的下料閥。同時輸入成品輸送管實行集中收料，濕熱空氣由引風機的引風抽入水膜除塵噴淋塔，夾帶于濕熱空氣中的微塵物料被洗滌回收。成品物料輸送管的前端設計冷卻除濕機，經過濾的潔凈空氣經除濕機冷卻，冷卻空氣進入成品輸送管，實現冷卻空氣輸送與換熱，收料成品經冷卻空氣輸送至集中收料的二級分離器。干燥塔的頂部中心位置安裝有霧化器，霧化器的前端為數顯蠕動泵，蠕動泵前端分別由管道連接均質機，工作時液態物料經均質機，由蠕動泵輸入至霧化器。傳熱介質由過濾器過濾凈化進加熱裝置，再經高溫過濾進入干燥塔頂部中心位置周圍設置的蝸殼式風道，進入干燥塔的熱空氣因蝸殼式風道的特定設計，使進入干燥室的熱空風呈螺旋狀。二次掃壁熱空氣同樣經過濾凈化，由風機輸入干燥塔頂部設置的環狀分風器，使熱空氣沿干燥塔壁進入干燥塔，使干燥塔壁與干燥室之間形成一道風膜墻，使霧化液滴或已干燥的物料因風膜墻的阻隔，無法接近塔壁，從而從根本上解決了噴霧干燥粘壁嚴重的技術問題。機組設計有數控自動控制，為達到高效控制精度，機組在熱風進口處，出口溫度處及成品出料處設置紅外線在線測溫裝置，實現對物料進料量、風量、風壓、霧化器變頻調速的自動檢測與調節，提高控制精度。經冷卻空氣與成品換熱的過熱空氣，經過濾再次進入干燥塔二次循環利用，達到節能效果。

4 進行技術升級后所面臨的風險及應對措施

所面臨的風險主要有以下方面：一是經濟周期的風險，我國目前的經濟發展呈快速發展勢頭，固定資產投資過熱，生產與消費不夠平衡，外匯儲備量增設，當國家實現宏觀調控，如經濟發展處于較低水平時，制造業將會出現市場供大于求，企業生產經營可能會受到影響；二是市場環境的變化，如果項目在銷售策略上失誤或技術更新跟不上市場發展的需求，將會造成產品銷售不暢，增加經營難度，或銷售費用增加，企業經濟效益將會有下降的經營局面；三是符合國家產業政策的高技術產品，在利益的驅動下，將會出多個生產仿制者，這些仿制者的手段和策略是無法預料和低估的，這必然會增加市場競爭風險，內耗慘重，經濟收益下滑；四是企業內部管理混亂、資金運行處于惡性循環，中長期借款增多，企業職工情緒低落，缺乏凝聚力和技術創新能力損傷。面臨上述風險，企業將采用以下措施來抵御抗風險能力：

a.加強市場調研，及時掌握市場變化，縮短回報周期。在進行新產品的新技術升級時，必須以市場為導向，加大科研經費的有效投入，研發符合市場需求的新產品，克服市場風險，縮短回報周期。b.在進行產品技術升級的同時，注重自有技術的保護，對自行研究設計的核心技術，申請專利，通過知識產權保護來維護自有技術的所有權，克服仿制者對企業自主開發創新技術的侵犯。

5 結論

今后應該考慮如何將積壓的創新技術變為可持續發展的創新技術，爭取實現研究和開發應用相結合。關于提高TPG調味料噴霧干燥機的設想已經存有豐富的理論依據，并伴隨國民經濟的發展得到了各食品添加劑生產企業的實踐運用。技術的成熟度、綜合性仍舊需要進行凝練和提升，要真正使得單機匯聚所有創新點，使該型設備真正全面、智能地服務于社會主義經濟建設。

［1］趙同剛.食品添加劑的作用與安全性控制［J］.食品工業科技，2010（5）：17.

［2］王喜忠.噴霧干燥［M］.化學工業出版社，1982：265.

［3］劉廣文.噴霧干燥實用技術大全［M］.中國輕工業出版社，2001：266.

Assumption of improving the scientific and technological content of TPG flavoring spray dryer

XU Jian，ZHOU You-lai，ZHU Xiang-hua
（Changzhou Lemar Drying Engineering Co.，Ltd.，Changzhou 213000，China）

TS203

A

1002-0306（2010）10-0325-03

2010-04-13

徐劍（1982-），男，本科，主要從事離心噴霧干燥機的設計工作。