玉米粉料噴漿干燥設備的設計研究

公衍峰，張媛媛，趙舉文

(黑龍江省農業機械工程科學研究院 綏化分院，黑龍江 綏化 152000)

0 引言

現有的噴霧干燥設備僅適用于無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程中具有黏性，玉米蛋白粉和高筋玉米粉生產采用熱風提取料液中的粉料，所采用的方式是，在不斷通有熱風的干燥容器內噴入霧化的玉米蛋白粉或高筋玉米粉等粉料液，流動的熱風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程中易附著在干燥容器的內壁上，并且不斷堆積，粘結成塊，粘結的粉料極難從干燥容器內清理輸出[1]。而且，干燥容器的底部為漏斗形，內部形成旋轉氣流，干燥的粉料在旋轉氣流中不斷旋轉，不能及時從出料口輸出，堆積的粘結塊和不斷旋轉的粉料不斷在熱風的作用下，達到糊化，甚至起火?，F有的玉米蛋白粉和高筋玉米粉等玉米粉料生產率低，生產技術指標難以控制，產品質量難以保證，達不到工業化生產的目的。

為此，研究設計一種玉米粉料噴漿干燥設備，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備，如圖1所示，主要由主塔、熱風風道、漿料供料系統、主塔輸送風道、送料風道、送料風機、分離系統和冷卻橫管等組成。可實現高壓送料、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，具有工作過程清潔無污染、能耗低、霧化烘干效果好等特點，該設備的研發和應用填補國內同類機型空白。

1.主塔；2.熱風風道；3.漿料供料系統；4.主塔輸送風道；5.送料風道；6.送料風機；7.分離系統；8.冷卻橫管圖1 玉米粉料噴漿干燥設備總體結構示意圖

1.2 工作原理

玉米粉料噴漿干燥設備采用玉米粉料噴漿烘干工藝，工作時，發酵磨漿后的玉米漿料經輸料泵加壓后由漿料供料系統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；熱風爐提供的熱風由熱風風道送至主塔塔頭內，再經主塔內的熱風進風管進入主塔對漿料送料噴頭將玉米漿料霧化并噴灑的霧狀漿料進行烘干，烘干后玉米粉料在重力的作用下進入到冷卻橫管，殘余的混有部分玉米粉料的熱風在主塔引風機的負壓下經主塔輸送風道進入分離系統，分離系統將殘留在熱風中的玉米粉料分離出來并送入冷卻橫管，冷卻橫管中的玉米粉料冷卻后由送料風機經送料風道輸送至分裝包裝車間。

2 主要技術指標

主塔外形尺寸(直徑×高)：φ5.6 m×28 m；

配套動力：250 kW；

生產率：0.5 t·h-1；

蒸發量：1 000 kg·h-1；

熱風量：45 000 m3·h-1。

3 主要組成設備結構及作用

3.1 主塔

主塔結構如圖2所示，主要由固定架、下錐斗、震動氣錘、塔筒、上錐斗、熱風主進風口、熱風進風管、漿料送料噴頭、漿料送料管、塔頭、主塔引風管防集料擋板、主塔引風機和主塔引風入風管等組成。下錐斗、塔筒和上錐斗共同構成主塔的主體腔體結構，漿料烘干就是在這里完成的。熱風進風管、漿料送料噴頭、漿料送料管都安裝在塔頭內，熱風爐提供的熱風由熱風主進風口進入塔頭，再經熱風進風管進入主塔的主體腔體，漿料則由漿料送料噴頭霧化噴灑在主塔的主體腔體內，熱風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入到冷卻橫管，殘余的混有部分玉米粉料的熱風在主塔引風機的負壓下經主塔輸送風道進入玉米粉料分離系統。下錐斗上安裝有震動氣錘，防止玉米粉料粘貼在主體腔體的內壁上。

1.固定架；2.下錐斗；3.震動氣錘；4.塔筒；5.上錐斗；6.熱風主進風口；7.熱風進風管；8.漿料送料噴頭；9.漿料送料管；10.塔頭；11.主塔引風管防集料擋板；12.主塔引風機；13.主塔引風入風管圖2 玉米粉料噴漿干燥設備主塔結構示意圖

3.1.1 震動氣錘

震動氣錘安裝在下錐斗外壁上，工作震動使部分落在下錐斗內壁的粉料加速落向主塔下方的出料口。保證粉料在生產中不熟化，不糊化，提高了粉料的生產率并保證了產品質量。

3.1.2 漿料送料噴頭

漿料送料噴頭是使漿料霧化噴灑的部件，玉米粉料噴漿干燥設備主塔供布置3個噴頭，沿圓周均勻布置，使霧化后的漿料細小粒滴均勻地分布于主塔的主體腔體內。

3.2 冷卻橫管

冷卻橫管布置在玉米粉料噴漿干燥設備主塔和玉米粉料分離系統的下部，收集主塔烘干后的玉米粉料及分離系統在殘余熱風中分離出來的玉米粉料，冷卻后由送料風機經送料風道輸送至分裝包裝車間。

3.3 分離系統

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

玉米粉料重量小，顆粒細，分離難度較大，玉米粉料噴漿干燥設備的玉米粉料分離系統設計為兩級旋風分離器。經過兩級旋風分離器的分類可以完全將玉米粉料分類出來。減少了加工過程中的損失，增加了用戶的收益。

4 性能試驗

4.1 試驗設備

為測定玉米粉料噴漿干燥設備的性能，在海倫市海興鎮建立生產試驗基地，試制設備如圖3所示，主要包括：主塔、漿料供料系統、供風系統、分離系統、冷卻系統。其中主塔為本設備的核心裝置，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，設計熱風量為45 000 m3·h-1，設計蒸發量1 000 kg·h-1。

圖3 玉米粉料噴漿干燥設備

圖4 玉米粉料噴漿干燥設備主塔

4.2 試驗材料

試驗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磨漿，篩分后獲得細度為100目以上的面漿，面漿加水調和成濃度在35%～40%的液料，浸泡、發酵、制漿過程在玉米粉料噴漿干燥設備漿料供料系統中完成。

4.3 試驗過程

試驗樣機應按使用說明書的要求進行安裝、調試，漿料按照4.2中要求提前制備，測試樣機的蒸發量和熱風量。

4.3.1 生產率

(1)

式中P1—生產率，t·h-1；

G2—出機干糧質量，t；

t—烘干時間，h。

4.3.2 蒸發量

(2)

式中W—蒸發量，kg·h-1；

M1—進機濕糧水分，%；

M2—出機干糧水分，%。

4.3.3 熱風量

N=v×S

(3)

式中N—熱風量，m3·h-1；

v—風速，m·s-1；

S—風管橫截面積，m2。

4.4 試驗結果及分析

通過試驗,對樣機設計參數進行測試，將測試結果填入到表1中。分析試驗數據可以得出，樣機各項性能指標均滿足設計要求。

表1 玉米粉料噴漿干燥設備試驗結果統計表

6 結語

玉米粉料噴漿干燥設備的研制成功，在技術上填補國內同類機型的空白。該設備完全滿足玉米粉料噴漿烘干工藝，加工全程無污染，能源消耗低，物料損失小；在實際應用過程中取得了顯著的社會效益和經濟效益。

玉米粉料噴漿干燥設備的推廣，形成新的玉米深加工產業模式，為我國玉米深加工產業的發展開辟了新的方向，促進了我國玉米粉料烘干行業機械化水平的進一步提高。

(05)