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乳制品生产必要的设备(精)

2020年03月03日字体:
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  乳制品生产必要的设备(精)_其它_职业教育_教育专区。乳制品生产必要的设备(精)   乳制品生产必要的设备 乳品是我国食品行业首要发展的食品。乳制品工业对提高国民的营养水平和身体素质, 促进农牧业生产,加速国民经济发展,都具有重要意义。目前,我国的乳制品生产与消费 水平同世界发达国家相比,还处于起步阶段,人均奶及奶制品占有量远远低于世界平均水 平。国务院根据有关专家提出的“一杯奶,强壮一个民族”的方针,在当前国家重点鼓励 发展的产业、产品和技术项目中把乳品的生产作为主要发展项目,为乳制品工业的发展开 辟了广阔的前景。 乳制品工业采用的原料乳主要是牛奶,乳制品也多指以牛乳为原料,加工制成的成品 或半成品。本章主要讲述乳制品生产中常用机械设备的工作原理、结构、特点及使用和维 护。 第一章 乳品生产设备及流程举例 乳制品种类很多,其生产设备流程也各不相同,下面介绍两种主要乳制品的生产设备 流程。 一、全脂乳粉生产设备流程 全脂乳粉生产设备流程如图 3-1-1 所示,鲜乳验收后,必须经过过滤机和净乳机进行预 处理,以去除原料乳中的机械杂质并减少微生物的数量。随后,鲜乳进入贮料罐,再经杀 菌器杀菌后,进入浓缩设备,使乳中水分蒸发,以提高乳固体的含量,达到所要求的浓度。 接着经过滤器过滤后,进入喷雾干燥设备,干燥成乳粉,再经分离器分离,进入贮粉器, 送往包装机完成产品的包装。 图 3-1-1 全脂乳粉生产设备流程 1-鲜乳进口 2-过滤器 3-净乳机 4-贮料罐 5-杀菌器 6-浓缩设备 7-过滤器 8-喷雾干燥设备 9-旋风分离器 10-贮粉器 11-包装机 二、甜炼乳生产设备流程 炼乳的品种主要有甜炼乳和淡炼乳,其中,甜炼乳是在原料乳中加入约 16%的蔗糖, 1 并浓缩到原体积的 40%左右的一种乳制品。炼乳有均匀的流动性和很好的保存性,可用作 饮料和食品加工的原料。 图 3-1-2 是甜炼乳的生产设备流程图。 图 3-1-2 甜炼乳生产设备流程 1-鲜乳进口 2-过滤器 3-净乳机 4-贮料罐 5-标准化机 6-杀菌器 7-浓缩设备 8-溶糖设备 9-冷却结晶机 10-包装机 鲜乳先经过滤、净化后,再经贮罐进入标准化机,使乳中脂肪和乳固体的比率达到产 品要求,然后进行预热杀菌和浓缩。经过浓缩的浓缩乳及时送入冷却结晶机迅速冷却,使 处于过饱和状态的乳糖形成微结晶,以保证炼乳具有细腻的感官品质,并减少成品在贮存 期的变稠与褐变的倾向,最后进行成品的包装。 2 第二章 牛乳的净化和分离技术装备 净化是指除去鲜乳中的机械杂质和乳腺中脱落的细胞组织,以及附着于这些杂质上的 一些微生物的操作。 分离是对鲜乳中的脱脂乳和稀奶油二组分进行分离,以便后续工序对产品进行标准化 处理,或生产脱脂乳粉、半脱脂乳粉、奶油、乳酪等产品。 一、牛乳的分离原理 牛乳主要由脂肪和脱脂乳组成,其中乳脂肪的相对密度为 0.93,脱脂乳的相对密度为 1.035。如果把新鲜牛乳放置在容器中,静置一段时间后,由于密度不同,乳脂肪会上浮, 在上部形成一层稀奶油层,牛乳靠重力分离的速度遵循斯托克斯定律。 νg = d 2 (ρ1 ? 18η ρ2) g 式中 vg——重力作用下的脂肪球上浮速度,m/s d——脂肪球直径,m; ρ1、ρ2——脂肪球密度、脱脂乳密度,kg/m3 g——重力加速度,m/s2 η——液体黏度,kg/(m·s) 由上式可知,重力作用下脂肪球上浮速度与脂肪球直径的平方、脱脂乳和脂肪的相对 密度差成正比,与液体介质的黏度成反比。 设:鲜奶放置在一容器中,在重力条件下静置,则脂肪球将开始向表面聚集,其上升 速度可用上述方程计算。设室温在 35℃左右时测得以下各值: d=3μm=3×10-6m (ρ1-ρ2)=(980-1028)=-48kg/m3 η=1.42cp=1.42×10-3kg/(m·s) 取 g=9.81m/s2 计算得: νg = (3 ×10?6 )2 18 ×1.42 × (?48) × 10 ?3 × 9.81 =-0.166×10-6(m/s)=-0.166×10-3(mm/s) =-0.597(mm/h) 由计算可知,在重力作用下,脂肪球上升速度是非常慢的。根据斯托克斯定律,如果 用离心加速度来代替重力加速度,就可以提高脂肪球上浮速度。现代乳品工业中使用的离 3 心分离机就是依据这一原理工作的。图 3-1-3 所示,为最简单的离心分离机,牛乳随转鼓高 速旋转,使得密度不同的稀奶油和脱脂乳分层,稀奶油在分离转鼓中心较近出口流出,脱 脂乳在距转鼓中心较远出口流出,杂质颗粒则沉于四周底部。又因为缩短沉降距离,可以 缩短沉降时间,为此在转鼓中加入一组圆锥碟片,以提高分离能力。 (1)简单的离心机 (2)-带碟片的离心分离机 图 3-1-3 离心分离原理 离心分离时的沉降速度计算公式为: ν = d 2 (ρ1 ? ρ2 ) a 18η = d 2 (ρ 2 ? ρ1 ) rω 2 18η = d 2 (ρ1 ? ρ 2 ) r(2πn)2 18η 式中 ν——离心力作用下的脂肪球沉降速度,m/s; d——脂肪球直径,m; ρ1、ρ2——脂肪球密度,液体(连续相)密度,kg/m3; a——离心加速度,m/s2; ω——角加速度,rad/s; r——旋转半径;m; η——液体黏度;Pa·s; n——转速,m/s。 以上式对前述采用重力静置分离的鲜奶进行重新计算,取旋转半径为 0.2m、转速 n=5400r/min,其余参数不变。 计算得: 4 ν = (3 ×10?6 )2 × (?48) 18 ×1.42 ×10?3 × 0.2 × ( 2 × 3.14 × 5400)2 60 =-0.108×10-2(m/s)=-1.08(mm/s)=-3896.0(mm/h) 用离心沉降速度与重力沉降速度的比值,可以得出与重力分离相比较的离心分离效果, 比值称为离心分离的分离因素,以 f 表示,即: f = ν = a = rω 2 νg g g 在上例中,f=3896.0/0.597≈6500,即离心分离速度约为重力分离速度的 6500 倍。 分离因素越大,离心力越大,凡分离因素在 5000~10000 之间的离心分离机属于高速 离心机。用于净乳及牛奶分离的离心机都是高速离心机, 二、牛乳净化设备 乳制品生产中,牛乳的净化常采用过滤器和离心净乳机。 (一)过滤器 用过滤器除去牛乳中的杂质是一种最简单的净化方法。它是采用铜质或不锈钢金属细 丝,制成各种形状的筛子,并覆盖多层纱布,形成滤层。当牛乳通过滤层时,杂质就会被 截留,从而达到净化牛乳的目的。 连续生产中可采用管式过滤器,它安装在牛乳输送管道中,较牛乳管路稍粗。过滤管 内有两重金属套管,均为不锈钢制造,内管管壁钻满直径 0.5mm 的小孔,牛乳在内外管之 间流过即可达到净化的目的。 在使用过滤器进行过滤净化时,应注意下面几点: (1)牛乳的含脂率在 4%以上时,应将牛乳温度提高到 40℃以上,但不要超过 70℃, 以降低其黏度,加快过滤速度。 (2)在正常操作时,过滤压力不可过大,一般控制过滤器过滤前后的压差在 0.07MPa 以内,以避免杂质穿过滤布,影响净乳质量。 (3)在使用过程中,必须定时拆洗,并严格消毒。 用过滤器净化牛乳,设备简单,操作容易,但只能除去肉眼可见的机械杂质。因此, 一般用于鲜乳的预过滤。 (二)离心净乳机 1.离心净乳机的工作原理和结构 离心净乳机是利用高速旋转的转鼓产生的离心力,将牛乳中密度较大的杂质甩向离心 5 机转鼓的周壁,并在周壁上沉积下来,从而达到净化牛乳的目的。 离心净乳机主要由转鼓、排渣机构、驱动机构和控制系统等组成,如图 3-1-4 所示。 图 3-1-4 离心净乳机 1-转鼓 2-碟片 3-环形间隙 4-活动底 5-密封圈 6-压力水室 7-压力水管道 8-阀门 9-转轴 10-转鼓底 转鼓由呈锥形的转鼓盖 1 和转鼓底 10 组成,并安装在转轴 9 上,电动机经驱动装置可 带动转鼓高速回转。转鼓中间直径最大,结合处有一环形间隙 3,活动底 4 可作少量的轴 向移动。当压力水进入活动底下面的压力室 6 时,活动底在压力水作用下上升,与转鼓盖 闭合,整个转鼓成为一个封闭体。切断压力水后,活动底受牛乳的重力作用下降,即可闪 出环状间隙。压力水按工艺要求定期自动地进入和排出,使活动底上升和下降,就可定时 地将分离出的沉渣从环状间隙中排出转鼓外。转鼓内有许多呈倒锥形放置的碟片 2,其作 用是减小沉降距离,增加沉降面积,以提高分离效率。 2.离心净乳机的工作过程 过滤后的鲜乳由上方中央管道进入转鼓,并从转鼓的底部充满碟片间隙和整个转鼓。 由于转鼓的高速回转,密度较大的杂质在离心力的作用下由碟片锥面滑出并甩向四周。由 于转鼓中间的结合处直径最大,流速最小,沉降速度就最大,因此杂质便沉积于环形间隙 3 处。当环形间隙处的杂质达到预定数量时,由机电联合控制,压力水进口阀门关闭,压 力水排出,活动底便在重力作用下下降,从而闪出一条狭窄的环状缝隙,杂质便在离心力 作用下迅速甩出,随即压力水马上进入压力室,使活动底上升压紧密封圈,整个转鼓又成 为一个封闭体,从而开始下一个工作循环。 3.离心净乳机的特点 离心净乳机的生产能力大,分离效果好,排渣速度快(仅需几秒钟),全机由自动程序 6 控制,操作管理方便,工人劳动强度低。但它的控制系统和设备结构较复杂,对安装、调 整和维护的技术水平要求较高,且在排渣时会损失一部分鲜乳,需另设回收装置。 离心净乳机的连续运转时间与牛乳温度有关,一般净化低温牛乳(4℃~10℃)时可运 转 8h,净化高温牛乳(57℃左右)时可运转 4h。若需连续生产,通常设置两台交换使用。 三、牛乳分离设备 对原料乳进行部分或全部分离,是乳制品加工中的重要操作。牛乳分离有重力分离和 离心分离两种方法。由于离心分离具有分离速度高,分离效果好,便于实现自动控制和连 续生产等特点,生产中均使用离心分离机进行牛乳的分离。 (一)碟式分离机的分类 牛乳分离中使用的分离机为碟式分离机,按其进料和排液操作中的压力状态不同,可 以分为开放式、半封闭式和封闭式 3 种类型。开放式也称敞开式,进料和出料均在常压重 力条件下进行;半封闭式一般采用常压重力进料,封闭式压力出料;封闭式是指在分离过 程中,牛乳的进入以及分离的稀奶油和脱脂乳的排出均在封闭条件下形成一定压力排出。 一般应尽可能选用封闭式离心分离机,以适应食品加工的卫生要求和实现连续化生产。 (二)碟式分离机的结构和工作原理 碟式分离机的转鼓如图 3-1-5 所示,转鼓内装有许多互相保持一定间距的锥形碟片,使 液体在碟片间形成薄层流动而进行分离。在碟片中部开有一些小孔,称为“中性孔”。物料 从中心管加入,由底部分配到碟片层的“中性孔”位置,分别进入各碟片之间,形成薄层 分离。密度小的稀奶油在内侧,沿碟片上表面向中心流动,由稀奶油出口排出;重的脱脂 乳则在外侧,沿碟片下表面流向四周,经脱脂乳出口排出。少量的杂质颗粒沉积于转鼓内 壁,定期排出。 7 图 3-1-5 封闭式离心分离机碟片组合示意图 l-通过空心轴进料 2-转筒主体 3-沉积物的空间 4-锁定环 5-转筒上罩 6-分布器 7-转盘塔 8-顶部转盘 9-脱脂牛奶出口 10-奶油出口 (三)影响牛乳分离效果的因素 1.转速 分离机转速越快,则分离效果越好。但转速的提高受到分离机械结构和材料强度的限 制,一般控制在 7000r/min 以下。 2.牛乳流量 进入分离机中牛乳的流量应低于分离机的生产能力。若流量过大,分离效果差,造成 脱脂不完全,影响稀奶油的得率。 3.脂肪球大小 脂肪球直径越大,分离效果越好,但设计或选用分离机时应考虑需要分离的大量的小 脂肪球。目前可以分离出的最小脂肪球直径为 1μm 左右。 4.牛乳的清洁度 牛乳中的杂质会在分离时沉积在转鼓的四周内壁上,使转鼓的有效容积减小,影响分 离效果。因此,应注意分离前的净化和分离中的定时清洗, 5.牛乳的温度 8 牛乳的温度提高,黏度降低,脂肪球和脱脂乳的密度差增大,有利于提高分离效果。 但温度过高,会引起蛋白质凝固或起泡。一般,乳温控制在 35℃~40℃,有时封闭式分离 机可高达 50℃。 6.碟片的结构 碟片的最大直径与最小直径之差和碟片的仰角,对分离效果影响很大。一般碟片平均 半径与高度的比值为 0.45~0.70,仰角以 45°~60°为佳。 7.稀奶油含脂率 稀奶油含脂率根据生产质量要求可以调节。稀奶油含脂率低时,密度大,易分离获得; 含脂率高时,密度小,分离难度大一些。 (四)牛乳分离机的操作要点 (1)要严格控制进料量,进料量不能超过生产能力,否则将影响分离效果。 (2)采用空载启动,即在分离机达到规定转速后,再开始进料,以减少启动负荷。 (3)牛乳分离前应预热,并经过滤净化,避免碟片堵塞,影响分离。 (4)分离过程中应注意观察脱脂乳和稀奶油的质量,及时取样测定。一般脱脂乳中残 留的脂肪含量应在 0.01%~0.05%以下。 (5)在分离机的稀奶油出口处,有一调节器,内有一细小的调节螺钉,向里旋入,减 少稀奶油回转内侧半径,可得密度小,含脂率高的稀奶油;向外旋,则得密度大,含脂率 低的稀奶油。 9 第三章 牛乳的标准化与均质技术装备 一、牛乳的标准化及其设备 标准化是指乳品厂为了使不同含脂率的原料奶,加工成为含规定脂肪量的成品市售乳 及乳制品,而进行的一类使乳制品含脂率标准化的操作。如果原料乳中的脂肪含量不足, 应添加稀奶油或分离一部分脱脂乳;当原料乳中脂肪含量过高时,则可添加脱脂乳或提取 一部分稀奶油。 (一)牛乳标准化的基本方法 常用的标准化方法有预标准化、后标准化、直接标准化。这三种方法的共同点是:标 准化之前的第一步必须把全脂乳分离成稀奶油和脱脂乳。 预标准化是指在杀菌前进行标准化。为了调高或降低含脂率,将分离出来的稀奶油或 脱脂乳,与全脂乳在奶罐中混合。经分析和调整后,再对标准化的乳进行杀菌。 后标准化是指在巴氏杀菌后进行标准化,而含脂率的调整方法与预标准法相同。由于 后标准化是在杀菌后对乳进行混合,因此会有多次污染的危险。 上述两种方法都需要使用大型的混合罐,分析和调整也很费工,因此,近年来越来越 多地使用第三种方法,即直接标准化。直接标准化是把从分离机来的稀奶油,按照计算的 比例直接混合到脱脂乳生产线中,使含脂率达到要求。这一方法的缺点是,由于不易获得 具有精确含脂率的稀奶油,常常还需要在混合后,对标准化乳进行分析,并通过罐内混合 来进行最后调整。近年来研制的新型的测脂仪,对提高含脂率测定的准确度,改善标准化 系统的自动控制有很大帮助。 (二)自动直接标准化系统 牛乳进行自动直接标准化时,先将预热原料乳分离成含脂率恒定的稀奶油和脱脂乳, 然后,把来自分离机的定量稀奶油立刻在管道系统内重新与脱脂乳定量混合,得到所需含 脂率的标准乳。图 3-3-6 是一种自动标准化系统示意图。 10 图 3-1-6 阿法-拉伐自动标准化系统图解 该系统由 3 条线路组成: 第一条线路调节分离机脱脂乳出口的外压,使之在流量的改变或后序设备压力降低的 情况下,保持外压不变。 第二条线路调节分离机稀奶油出口的流量,不论原料乳的流量或含脂率发生任何变化, 稀奶油的含脂率都能保持稳定。 第三条线路调节稀奶油数量,实现稀奶油与脱脂乳重新定量混合,生成含脂率符合要 求的标准乳,并排出多余的稀奶油。这条线路能按一定的稀奶油和脱脂乳比率,连续地调 节稀奶油的混合量。 1.脱脂乳出口外压调节线 所示,该线路包括安装在脱脂乳出口的压力发射器,安装在标准化控制盘中 的控制器和安装在脱脂乳管道上的调节阀。 图 3-l-7 脱脂乳出口外压调节线路组件 发射器测定在分离机和阀门之间线路中的压力,并以气动形式将压力读数连续发射到 控制盘中的控制器,信号的强度与线路中的压力成正比。控制器把收到的信号(与实际压 力相对应的实际值)与预调信号(与所需外压相对应的参考值)相比较。当实际值与参考 值相等时,控制器向调节阀发出不变的信号,并保持调节阀不变。如果脱脂乳的压力上升, 控制器能根据实际值与参考值之间的差异,迅速向调节阀发出相应的信号,控制调节阀打 开到一定位置,以保持压力稳定。 2.稀奶油含脂率的调节线 所示,这条线路包括能连续测量稀奶油密度的密度计(间接测定稀奶油的含 脂率)、装在标准化控制盘内的控制器和装在稀奶油管道中的调节阀,以及一台记录仪。 11 图 3-1-8 稀奶油含脂率的调节线路 密度计连续测定稀奶油的密度,并以气动信号的形式连续地把密度读数传递给控制器。 控制器收到的信号强度与稀奶油的密度成正比,而稀奶油的密度与其含脂率成反比,因此, 若密度增加,说明稀奶油中的脂肪含量少了,则信号增加。 控制器将收到的信号与参考信号相比较,并根据实际值与参考值之间的差异,修改发 送到调节阀的输出信号,指示调节阀改变打开位置,以调节奶油的含脂率,使其恢复到正 常值。 双笔记录仪安装在标准化盘中,记录标准化工艺中的稀奶油含脂率和阀门调节情况。 3.稀奶油重新混合的调节线路 自动直接标准化过程中,分离出的稀奶油必须再连续地定量混合到脱脂乳中去,以获 得所需含脂率的标准乳。图 3-1-9 所示为控制稀奶油量的调节线路。该线路包括比率控制器 和两台涡轮型流量计。两台流量计分别安装在重新混合稀奶油的管路中和重新混合后的标 准化乳的输出管路中。 图 3-1-9 控制稀奶油量的调节线路 来自流量计的信号送至比率控制器,比率控制器将其与参考值相比较,并向安装在稀 奶油管路中的调节阀发出信号,使调节阀开启度减小或增大,以迫使更多的稀奶油流向重 新混合管路或释放更多的多余稀奶油。 由于比率控制器输出的是电信号,因此在控制器和气动控制的调节阀之间安装有一台 12 电气转换器。 在牛乳自动直接标准化过程中,上述三个调节系统独立地执行各自的任务。图 3-1-10 是一条用于牛乳自动直接标准化的完整的工艺系统。不管下道工序设备的压力如何波动, 脱脂乳出口的压力控制系统都保持着稳定的外压。稀奶油调节系统,通过调节稀奶油排出 量,使稀奶油保持稳定的含脂率。最后,比率控制器把已知的固定含脂率的稀奶油与脱脂 乳按所需比例混合成规定含脂率的标准乳。 图 3-1-10 完整的直接标准化工艺系统 1-牛乳分离机 2-压力指示器 3-压力调节器 4-调节阀 5-密度发射器 6-密度控制器 7-双笔记录仪 8-调节阀 9-重新混合稀奶油的流量计 10-标准化乳的流量计 11-比率控制器 12-电-气转换器 13-调节阀 二、牛乳的均质及其设备 均质就是通过把较大的脂肪球颗粒破碎至直径小于 2μm,并使之均匀一致地分散在乳 液中的过程,均质的目的在于: 减缓脂肪分离,有效防止产品中脂肪球上浮;获得稳定、均匀的液相混合物;均质后 理的牛乳,脂肪球质点很细小,有利于消化和吸收。 均质机按结构不同,可分为高压均质机、离心均质机、超声波均质机等。其均质原理 主要是 3 个方面,即剪切作用、撞击作用、空穴作用。目前乳制品生产常用的均质机为高 压均质机。 高压均质机是使物料在高压作用下通过非常狭小的间隙(一般不超过 0.1mm),使物料 受到缝隙强大的剪切作用,液流中的脂肪球或其它大粒子受到高速的撞击作用,高速液流 在通过缝隙时产生的空穴作用,在这三者的共同作用下,大粒子迅速破碎为 1μm 左右的微 粒,使物料均质化。 13 (一)高压均质机的基本结构 高压均质机是一种特殊形式的高压泵,图 3-1-11 是高压均质机基本结构图。从结构上 可分成两大部分:使料液产生高压能量的高压泵和产生均质效应的均质阀头。 图 3-1-ll 高压均质机基本结构 1-控制面板 2-传动机构 3-均质阀 4-气缸组 5-压力表 6-电机 7-机壳 高压泵一般采用三柱塞往复泵,图 3-1-12(1)所示为泵体和柱塞的结构。柱塞泵可以 产生高压,而使用 3 个柱塞泵等相位均布的目的则是为了获得稳定的排液量和恒定的输出 压力。泵体 5 为长方形,采用不锈钢制造,其中开有三个活塞孔,配有柱塞。柱塞 8 为不 锈钢制造的圆柱体,为防止液体泄漏和空气进入,采用填料密封,其材料可用石棉绳及聚 四氟乙烯。泵体内有三个泵腔,每个泵腔配有两个活阀,一个是吸入阀门,一个是压出阀 门,可在液体压力作用下自动开启或关闭。电动机通过皮带传动、齿轮传动、曲柄连杆机 构驱动泵体中的三个柱塞做往复运动,完成吸液和排液。 图 3-1-12 高压泵泵体与柱塞图 1-进料腔 2-吸入阀门 3-阀门座 4-排出阀门 5-泵体 6-冷却水管 7-轴封 8- 柱塞 14 均质阀安装在高压泵排料口处,一般采用双级均质阀,如图 3-1-13 所示,弹簧 4 将阀 芯紧压在均质阀门座 2 上,通过手柄 5 可调节均质压力。在第一级中,液体压力为 14.7~ 19.6MPa,主要使脂肪球破碎,第二级均质压力减到 2.9~4.9MPa,主要目的是使破碎的脂 肪球均匀分散。 图 3-1-13 双级均质阀工作示意图 1-压力表 2-阀门座 3-调节杆 4-弹簧 5-手柄 (二)高压均质机的使用 1.准备工作 均质机在使用前,应彻底进行清洗与消毒,在生产中每周至少消毒 1~2 次,以防止微 生物繁殖,其方法可按下列程序进行。 (1)将均质阀及相关管路全部拆下,用温水将污垢刷洗干净。 (2)将各零件用热碱水(65℃左右)刷洗一遍,再用温水冲洗除去碱渍。 (3)将洗净的零件及机身有关部分用蒸汽直接喷射一遍,然后将零件装妥。 (4)开动电动机,将沸水吸入均质阀,进行 10min 左右的循环灭菌,最后排除积液。 2.操作 (1)启动 启动前,检查运动部件是否有卡阻及松动现象,各紧固件是否紧固,油箱 内油位是否正常,并接通冷却水管。检查电气装置,无误后,可点动一下,核对大带轮的 转动方向。打开进出料管上的阀门,启动电动机,经进水放气后,调整各处压力至正常值, 运转一段时间,确认一切正常后,即可正式运行。 (2)停车 停车前,放松压力调节阀,降低压力,然后关闭电动机,待泵停止工作后, 再关闭进、出料阀门。停车后,应立即进行清洗,可用温水、碱水依次循环清洗,再用 90℃ 左右热水消毒 10min,长期不用时,应彻底清洗消毒。 3.维护与保养 15 均质机的维护与保养应做到以下几点: (1)每日检查油位、油压,若油压在 0.3MPa 以下,需检查零件是否过烫。随时注意 冷却是否正常、是否有泄漏及异常响动。 (2)在每日检查的基础上,每月检查所有的螺母是否拧紧,油液是否失效。皮带有松 动需调紧,更换已经损坏的零部件。 (4)在每月检查维修的基础上,每半年度更换润滑油,清洗曲轴箱及滤油器,将液力 端所有紧固件重新紧固及重新调试均质机。油液 1~2 个月更换一次。 (5)泵体拆装前一定要仔细查看泵体拆装示意图,泵体一经拆装后,应以净水为介质 运转一会,无异常情况方可投料工作。在装配过程中,零件一定要用力压到底,并且在压 力表座内加满机油,一般夏天用 19 号压缩机油或 HJ40~50 润滑油,冬季用 13 号压缩机油 或 HQ-6 润滑油。 (三)高压均质机常见故障及其排除方法 由于均质机的操作不当或机械制造过程疏漏等原因,易造成一些机械故障,其故障表 现、故障原因及排除方法见表 3-1-1。 表 3-1-1 均质机常见故障及其排除方法 序 号 故障表 现 故障原因 排除方法 停电或线路不通 检查电器或电闸 机器不启动 电机转向与规定方向 1 不符 三相进线换一相 启动异常 油箱油液不足 油箱内油液加到油标处 断料 保证进料充分 物料黏度大 用压力进料或稀释物料 不出料或出 2 料量不足 阀心或阀座粘住 用工具使其分离可继续工 作 旋紧调节螺母,如不行, 柱塞处泄漏 更换 V 形密封圈,属柱塞磨损 换之 阀心或阀座磨损 更换 16 传动皮带太松 调紧 3 各密封处漏 相关连接件未旋紧 密封件损坏 旋紧连接件 更换 压力选择不当 根据物料性能选择合适压 力 物料破损效 4 果不好 物料颗粒太大 对物料进行预处理,如粉 碎过胶体磨等 ,以达到进口物 料要求 所进物料配方不当 调整固体含量、脂肪量等 一级阀组件损坏 更换或修复 机械有负荷 压力表损坏 更换 5 声但压力表指针 不动 压力表座内机油漏完 加满机油 传动箱体过 未加冷水或冷却水流 热,即润滑油温 量不足或管路不通 6 过高,油液呈乳 传动部分出现咬合现 白色 象 保证冷却水系统正常工作 拆下修理 手柄旋松后 7 机器仍有负载声 并有压力显示 密封圈和一级压杆配 合过紧 拆下一级阀,刮削密封圈 内圈直至一级压杆伸缩自如, 配合适宜 17 第四章 预热及杀菌设备 预热、杀菌及灭菌是乳品生产中重要的工序。根据工艺需要,将牛乳升温至均质、浓 缩等工序所需温度的过程称为预热;以杀死存在于乳中的各种微生物为目的的过程称为杀 菌;而针对达到无菌要求所进行的热处理过程称为灭菌。乳品生产常用杀菌装置有以下几 种。 一、冷热缸 冷热缸是一种间歇式杀菌设备,每次杀菌都要经过进料-达到进料量-加热-保温-达到 加热要求-出料-排净-进料的循环过程。处理时间长,产量低。但结构简单,操作方便,价 格低。 1.冷热缸的结构 冷热缸为开启式圆柱形夹层压力容器,结构见图 3-1-14,由内胆、外壳、保温层、行 星减速器、锚式搅拌器和放料旋塞等组成,内胆与外壳间为传热夹层,当夹套 10 内通入载 热(冷)体,可对贮存在内胆 9 中的物料进行升降温或保温。传热夹层口与压力表 1 及安 全阀 2 连接,便于观察调节压力,并保证操作的安全性。内胆中装有锚式搅拌器 7 及挡板 6,可搅拌物料,以提高物料与器壁的热交换作用,达到均匀加热的目的。行星齿轮减速器 5 安装于中间盖板上,输出轴与搅拌轴的连接采用快卸式结构,以便于装拆清洗。放料旋 塞安装在容器最低位置,四只支脚能调节高度,以调整水平位置,保证缸内物料能全部放 尽。 图 3-1-14 冷热缸 l-压力表 2-弹簧安全阀 3-缸盖 4-电动机底座 5-电动机和行星减速器 6-挡板 18 7—锚式搅拌器 8-温度计 9-内胆 lO-夹套 1l-放料旋塞 二、BP2-J 系列板式热交换器 图 3-1-15 为 BP2-J 板式换热器的外形图,其传热板采用 YT-P2-m 型。该设备可用于牧 场、收奶站及乳品厂对牛乳进行加热或冷却。 三、BP2-d 系列板式换热器 该装置由传热板、平衡槽、离心奶泵、热水装置(包括热水器、热水泵)以及仪表控 制箱等部件组成,可用于牛乳的高温短时杀菌,图 3-1-16 为其流程图。 图 3-1-16 BP2-d-5 扳式换热器流程图 1-扳式换热器 2-带有浮球阀的平衡槽 3 离心奶泵 4—热水桶 5—热水泵 6-温度控制自动回流阀 7-仪表箱 牛奶进入平衡槽 2 后,由离心奶泵 3 泵入板式换热器 1,经过预热、杀菌、保温各段, 凡达到杀菌工艺要求的牛乳再经过热回收段和回流阀作为合格品送出,而未达到杀菌温度 的牛乳由仪表自动控制回流阀换向,使牛乳回到平衡槽。杀菌温度和热水温度均由仪表自 动控制,并进行自动记录。 三、RP6L-20 超高温瞬时杀菌机 RP6L-20 型超高温瞬时杀菌机属套管式超高温杀菌设备,它是采用间壁热交换加热牛 19 乳以达到灭菌效果的装置。热交换的过程是在同心套管中进行,套管盘成螺旋状。该设备 结构紧凑,占地面积小,生产能力大,传热效率高,灭菌效果好,便于自动控制。该机的 工作原理如图 3-1-17(1)所示,主要由高温杀菌室、双套预热盘管、冷却降温盘管、进料 泵等组成。 图 3-1-17 RP6L20 工作原理图 1-进料三通阀 2-进料泵 3-双套盘管 4-高温盘管 5-高温桶 6、ll-温度表 7-压力表 8-截止阀 9、10-角式截止阀 12-出料三通阀 13-循环贮槽 14-节流阀 工作时,料液由进料泵 2 送入双套盘管 3 内先进行预热,然后通过高温桶 5 内的高温 盘管 4。由于高温桶内充满压力蒸汽,管内料液被迅速加热,使其保持 3s 以上即可达到灭 菌目的,此时的料液温度可从温度表 6 中显示出来。热料从高温桶出来后,再通过双套盘 管 3 与冷料进行热交换得到冷却,一般可使出料温度低于 65℃。若物料进入下道工序时需 要较高温度,可打开角式截止阀 10 补充加热;若需继续冷却,可接入冷水(1℃~20℃)。 出料是通过节流阀 14 调节,该阀能使物料维持一定的压力,使其沸点高于最高杀菌温度。 循环槽 13 可用来配制化学洗涤剂进行循环洗涤盘管。若运行中物料短时间供应不上,可以 在循环贮槽 13 中注满清水,当最后的物料用完的瞬间,立即将进料三通旋塞转换,使贮槽 中的清水代替物料流入并循环,待物料供上时,重新转入正常操作。但若物料较长时间供 应不上,则可按上述方法用清水循环数分钟后,将设备全部停止运行。 另外,当处理高黏度物料时,在Ⅰ处可加接高压均质机,当需要提高处理能力时,可 在Ⅰ处再加接一台中间泵,不加中间泵时,Ⅰ处用 U 形管连接。 20 在一般情况下,该设备连续使用 6~8h 必须清洗一次,清洗过程如下: (1)水洗 当操作行将结束时,用水清洗,以排除残余的物料,利于下一步洗涤。当 设备中流出的水变清时,水洗即可停止。 (2)碱洗 在循环槽中将苛性钠(NaOH)配制成 2%浓度的碱性洗涤剂,加热至 80℃, 循环约 30min。 (3)水洗 排除碱液后用清水冲洗约 15min。 (4)酸洗 将 HNO3 配成 2%浓度的酸性洗涤剂,加热到 80℃,循环约 30min。 (5)水洗 排除酸液后用水冲洗约 15min。 冲洗完毕后,应将清水充满于设备中,直至下次操作。洗涤时,清水要求含氯量小于 50mg/L。洗涤剂不能用氯化物(如食盐)配制。 四、利乐公司的管式超高温杀菌设备 图 3-1-19 为利乐公司管式超高温杀菌流程组合图,包括牛奶的预热、真空脱臭、均质, 超高温杀菌,冷却到无菌包装。利乐公司管式超高温杀菌器列管局部结构如图 3-1-19 所示。 图 3-1-18 利乐公司管式超高温杀菌器流程组合图 21 图 3-1-19 利乐公司管式超高温杀菌器列管局部结构示意图 五、蒸汽喷射式真空瞬时加热杀菌装置 蒸汽喷射式真空瞬时加热杀菌装置简称 VTIS,是一种直接加热法杀菌设备。图 3-1-20 为该装置的流程图,主要包括物料泵、蒸汽喷射器、真空罐及各种控制仪表等,其中最关 键的是加热介质与物料混合的装置。 图 3-1-20 真空瞬时加热杀菌装置流程图 1—平衡槽 2、14-泵 3-预热器 4-加热器 5-高压离心泵 6-蒸汽喷射杀菌器 7—保温管 8-转向阀 9、13-线-冷却器 原料乳从贮槽抽到有一定液位高度的平衡槽 1,再由离心泵 2 输送到两台片式加热器 3 和 4,预热到 75℃左右。在预热器 3 中,牛乳由来自线 的过热蒸汽加热,在加 22 热器 4 中,则由生蒸汽加热。然后,用高压离心泵 5 把牛乳抽送到蒸汽喷射杀菌器 6 中, 在不到 1s 的时间内,牛乳即由喷入的蒸汽加热到 140℃,其中一部分蒸汽放热冷凝,加热 到杀菌温度的牛乳通过保温管 7 约 4s 后,经转向阀 8 进入保持着一定线。 在真空罐内牛乳的压力突然降低,相当于进入喷射器 6 中的水蒸汽量的水分被急剧蒸发放 出,同时牛乳的温度下降到大约 77℃。经过超高温处理的灭菌牛乳用无菌泵 10 从线 中抽出,进入无菌均质机 11,最后在无菌冷却器 12 中冷却到 20℃,必要时可冷却到比 20℃ 更低的温度。至此,处理过程结束,灭菌牛乳可以进行无菌包装,也可以贮存在无菌贮罐 中。若由于某种原因,牛乳在转向阀 8 处没有达到 140℃的杀菌温度,则自动转向进入容 器 13 中,先在真空情况下冷却,再在冷却器 15 中进一步冷却,然后返回平衡槽 1 重新进 行处理。 蒸汽喷射器既要保证牛乳能在很短时间内加热到杀菌温度,又要使高热处理沉积物保 持在一最低限度。如图 3-1-21 所示,蒸汽喷射器外形是一不对称的 T 形三通,内管管壁四 周加工了许多直径小于 1mm 的细孔,蒸汽通过这些细孔与物料流动方向成直通方位,强制 喷射到物料中。喷射过程中,物料和蒸汽均处于一定压力之下。为了防止物料在喷射器内 发生沸腾,必须使物料保持一定压力。 图 31-21 直接加热式 UFT 杀菌蒸汽喷射器 喷射蒸汽必须是高纯度的,为了保证蒸汽纯度,通常让蒸汽通过一离心式过滤器,以 除去任何可能存在的固体颗粒和溶解的盐类。 23 第五章 真空浓缩技术装备 真空浓缩是在减压下加热物料,使水分迅速蒸发汽化,并将汽化产生的二次蒸汽不断 排除,从而使制品的浓度不断提高,直至达到产品浓度要求的一种工艺过程,用于完成这 一过程的设备称为真空浓缩设备。真空浓缩设备不仅是生产浓缩果汁、乳粉、炼乳等食品 的主要设备之一,也广泛应用于化工、医药等工业生产中。 一、真空浓缩的特点 真空浓缩设备与常压浓缩设备相比,它有许多独特的优点。 (1)真空浓缩降低了牛乳蒸发时的沸腾温度,避免了物料的高温处理,有利于保全物 料的营养成分,特别适宜牛乳等热敏性物料的浓缩。 (2)沸腾温度的降低,增加了加热蒸汽与物料之间的温度差,提高了传热速率,使蒸 发过程加快,生产能力提高。 (3)为利用二次蒸汽、节约能源创造了条件,如双效浓缩、多效浓缩及热泵等。 (4)真空浓缩操作是在低温下进行的,设备与室内温差小,减少了设备使用时的热量 损失。 二、真空浓缩设备的分类 真空浓缩设备的形式很多,可按下列几种方法进行分类: 1.按加热蒸汽被利用的次数分为单效、双效、多效浓缩设备。 2.按浓缩料液的流程分为单程式和循环式两类,其中循环式又有自然循环和强制循环 两种。 3.按加热器的结构形式分为盘管式、中央循环管式、升膜式、降膜式、刮板式、片式 浓缩设备等。 4.按操作的连续性分为间歇式和连续式两大类。 目前,乳品生产中常用升膜式真空浓缩设备和降膜式真空浓缩设备。 三、升膜式真空浓缩设备 升膜式浓缩设备常用的有单效式和双效式两种,它们的基本原理相同,只是加热方式 及具体结构有些不同。 (一)单效升膜式浓缩设备 该设备属液膜式浓缩设备,为外加热自然循环式,其结构如图 3-1-22 所示,主要由加 热器、分离器、雾沫捕集器、水力喷射器、循环管等部分组成。 24 图 3-1-22 升膜式单效浓缩装置 l-蒸汽进口 2-加热器 3-料液进口 4-冷凝水出口 5-循环管 6-浓缩液出口 7-分离器 8-二次蒸汽出口 加热器为一垂直竖立的圆筒形容器,内有许多垂直长管组成管束并胀按于上下管板上。 管径一般为 25~80mm,长径比为 100~150,合理的管径比利于形成足够成膜的气速。 工作时,牛乳自加热器的底部进入加热管内,其在加热管内的液位占全部管长的 1/5~ 1/4。加热蒸汽在管间,将热量传给管内牛乳。牛乳被加热沸腾,便迅速汽化,所产生的二 次蒸汽在管内高速上升(在减压真空状态下,管出口处二次蒸汽速度为 100~160m/s),浓 液被高速上升的二次蒸汽所带动,沿管内壁成膜状上升,并不断被加热蒸发。在二次蒸汽 的诱导及分离器高真空的吸力下,浓缩的牛乳及二次蒸汽以较高的速度沿切线方向进入分 离器,在分离器离心力作用下与二次蒸汽分离。二次蒸汽从分离器顶部排出,浓缩液一部 分通过循环管再进入加热器底部,与所进入的杀菌乳混合继续浓缩,另一部分达到浓度的 浓缩液,可从分离器底部放出。二次蒸汽及夹带的牛乳液滴,从分离器顶部进入雾沫捕集 器进一步分离后,二次蒸汽导入水力喷射器冷凝。 操作时,要注意控制好进料量,如果进液量过多,加热蒸汽不足,会造成管的下部积 液过多,形成液柱上升而不能形成液膜,使传热效果大大降低。如果进液量过少,则会发 生管壁结焦现象。一般经过一次浓缩的蒸发水分量不能大于进料量的 80%。另外,料液最 好预热到接近沸点状态再进入加热器,以增加液膜在管内的比例,从而提高沸腾和传热效 25 果。 该设备在工作时,料液沿加热管成膜状流动而进行连续传热和蒸发,其主要优点是传 热效率高,蒸发速度快,蒸发时间较短(10~20s),适合于热敏性料液的蒸发浓缩。由于 料液在管内速度较高,故特别适用于牛乳等易起泡的物料,同时还能防止结垢的形成。但 料液薄膜在管内上升时要克服重力及与管壁的摩擦阻力,故不宜用于黏度较大的料液。在 食品工业中可用于果汁及乳制品的浓缩。 (二)双效升膜式浓缩设备 双效升膜式浓缩设备又为单程式和循环式两种形式。 单程式双效升膜浓缩设备的基本结构及工作原理与单效升膜浓缩设备相类似,仅多配 了一台热泵。料液自第一效加热器底部进入,受热蒸发,经第一效分离器分离后,便自行 进入第二效,经蒸发达到预定浓度时便可出料。在整个浓缩过程中,料液只经过加热管表 面一次,不进行循环。一效的二次蒸汽,一部分经热泵升温后作第一效的热源,另一部分 直接进入二效加热器作为热源。 循环双效浓缩设备属内循环式,其结构如图 3-1-23 所示。该设备主要由一效和二效加 热器、一效和二效分离器、混合式冷凝器、中间冷凝器、热泵、蒸汽喷射泵及各种液体输 送泵组成。 图 3-1-23 升膜式双效浓缩设备 1-一效加热器 2-一效分离器 3-二效加热器 4-二效分离器 5-混合式冷凝器 6-中间冷凝器 料液自第一效加热器 1 的下部进入加热管中,由管外蒸汽加热蒸发,并沿加热管上升, 随二次蒸汽一起进入一效分离器 2,一效分离器分离的料液由回流管仍返回一效加热器的 底部,再行循环蒸发,当一效的料液达到预定的浓度时,部分地进入二效加热器 3 的底部, 26 再进行循环蒸发。当达到出料浓度时,即可连续不断地将其从二效分离器 4 底部抽出。正 常操作形成后,进料量必须等于各效蒸发量与出料量之和。 一效的二次蒸汽一部分作为二效的热源,其余将通过 2 台热泵升温后作为一效的热源。 二效的二次蒸汽则由混合式冷凝器 5 冷凝。抽真空系统采用双级蒸汽喷射装置。 双效升膜式浓缩设备充分利用了二次蒸汽,不仅降低了能量的消耗,还降低了冷却水 的消耗量,目前,牛乳浓缩常用双效浓缩设备。 四、降膜式真空浓缩设备 降膜式真空浓缩设备与升膜式真空浓缩设备都属于液膜式浓缩设备,具有传热效率高 和受热时间短的特点,同样适用于果汁及乳制品生产。 (一)单效降膜式真空浓缩设备 降膜式真空浓缩设备的结构与升膜式浓缩设备相似,只是在加热器顶部有降膜分配器, 如图 3-1-24 所示。料液从加热器的顶部加入,经分配器导流管分配进入加热管,沿管壁呈 膜状向下流动,故称降膜式, 图 3-1-24 降膜式单效浓缩装置 1-料液进口 2-蒸汽进口 3-加热器 4-二次蒸汽出口 5-分离器 6-浓缩液出口 7-冷凝水出口 降膜分配器的作用是使料液均匀地分布在每个加热管中,其结构形式有多种,常见的 有锯齿式、导流棒式、螺纹导流管、切线 种,后两种也称为旋液导流式,见 图 3-1-25。其中锯齿和导流棒式比较简单,但分配效果受液位变化影响比较大。旋液导流 27 式能使料液沿管壁四周旋转向下流动,可减少管内各向物料的不均匀性,同时又可增加流 速,减薄加热表面的边界层,降低热阻,提高传热系数。降膜分配器对提高设备的传热效 果有很大作用,但同时也增加了清洗设备的困难。 图 3-1-25 降膜式浓缩设备分配器 工作时,牛乳自加热器的顶部进入,在降膜分配器的作用下,均匀地进入各加热管中, 液膜受生成的二次蒸汽的快速流动的诱导,以及本身重力的作用,沿管内壁呈液膜状向下 流动。由于向下加速,克服的压头阻力比升膜式小,沸点升高也小,加热蒸汽与料液的温 差大,所以传热效果更好。浓缩的物料连同二次蒸汽进入分离室分离后,二次蒸汽由分离 室顶部排出,浓缩液则由底部抽出。 (二)双效降膜式真空浓缩设备 双效降膜式浓缩设备属单程式设备,其结构如图 3-1-26 所示。主要由一效与二效的加 热器和分离器、牛乳预热器、牛乳杀菌器、混合式冷凝器、中间冷凝器、热泵、蒸汽喷射 泵及料泵、水泵等组成。 图 3-1-26 降膜式双效真空浓缩设备 l-保温管 2-杀菌器 3、5--奴、二效加热器 4、6--效、二效分离室 7-冷凝器 8-中间冷凝器 9、10-一级、二级蒸汽泵 11-启动蒸汽泵 12-进料泵 13-平衡槽 28 14-冷却水泵 15-出料泵 16-冷凝水泵 17-物料泵 18-热泵 该设备工作时,牛乳自平衡槽 13 经牛乳进料泵 12 送至位于混合式冷凝器 7 内的螺旋 管预热,再经置于一效及二效加热器蒸汽夹层内的螺旋管进一步预热,然后进入列管式杀 菌器 2 和保温管 1 进行杀菌、保温。杀菌后的料液从顶部进入一效加热器,经蒸发达到预 定浓度后,由料泵 17 送至二效加热器 5 顶部,再行受热蒸发,达到浓度后由出料泵 15 从 二效分离器的底部抽出,若浓度不符合要求,则送回至二效加热器顶部,继续加热蒸发。 五、真空浓缩装置的辅助设备 真空浓缩装置的主要设备是蒸发器本体,而辅助设备主要包括冷凝器、抽真空装置、 捕集器等。 (一)冷凝器 冷凝器的作用是将真空浓缩产生的二次蒸汽进行冷凝,并将其中的不凝性气体(如空 气、二氧化碳等)分离,以减轻真空系统的容积负荷,保证达到所需的真空度。常用的冷 凝器有以下几种: 1.表面式冷凝器 表面式冷凝器系管式热交换器。按其安放形式,可分为立式和卧式两种,以立式为多, 其结构如图 3-1-27 所示。它是通过管壁间接传热,二次蒸汽在管内流动,冷却水在壳管夹 层内流动,呈逆流。 图 3-1-27 表面式冷凝器 2.大气式冷凝器 l-壳体 2-列管 3-冷凝液贮槽 大气式冷凝器属混合式冷凝器,其结构如图 3-1-28 所示。冷凝器体是一个用钢板制成 的圆筒,内部装有 3~8 个淋水板,每块淋水板的面积为冷凝器断面积的 60%~75%。工作 29 时,二次蒸汽由冷凝器的下侧进入,向上通过隔板间隙,与从冷凝器上部进入的冷水逆流 接触冷凝,冷却水及冷凝液借液位差由气压腿自行排于系统之外。不凝气体由上端排出, 进入汽液分离器,将液滴分离后,再被抽线-气液分离器 3-分离水回流管 4-气压腿气压腿的安装高度,应足以克 服一个大气压水柱的高度,一般安装高度为 11m 左右,多架于室外。 3.低位冷凝器 如图 3-1-29 所示,低位冷凝器的结构与大气式冷凝器相似,只是为了降低大气式冷凝 器的高度,其冷凝水的排出依靠抽水泵完成,抽吸压头相当于气压腿降低的高度。这种冷 凝器由于降低了安装高度,故可装设在室内,但它要求配置的抽水泵具有较高的允许真空 吸头,管路严密,以免发生冷凝水倒灌。 图 3-1-29 低位冷凝器 1-淋水板 2-气液分离器 3-分离水回流管 4—贮液槽 4.水力喷射器 水力喷射器兼有冷凝和抽真空两种作用,其结构如图 3-1-30 所示,由喷嘴、吸气室、 30 混合室、扩散室等部分组成。工作时,借助离心泵的动力将水压入喷嘴,水流以高速(达 15~30m/s)射入混合室及扩散室,这样,在喷嘴出口处便形成低压区,使二次蒸汽不断被 吸入,并与冷水进行热交换。二次蒸汽凝结成水,同时夹带不凝气体,随冷却水一起排出, 即达到冷凝和抽线-喷嘴座扳 3-喷嘴 4-器体 5-导向盘 6-喉管 7-吸气室 8-扩散室 9-混合室 操作时,要求供水泵的压力稳定。操作停止时,必须先破坏锅内的真空度,然后再关 闭水泵,避免冷水倒灌至浓缩锅内。 (二)捕集器 捕集器的作用是将二次蒸汽与所挟带的细微液滴分离,这样即可以将分离的液滴聚集 回收,以减少损失,又可防止污染管道及浓缩器的加热面,还可提高冷凝水的纯度,为利 用余热奠定了一定的基础。 捕集器的类型很多,一般分为惯性型捕集器、离心型捕集器和表面型捕集器三类。分 别利用惯性、离心作用、多层金属滤网或磁圈分离回收二次蒸汽流中的液滴。 31 (三)抽真空装置 抽真空装置的类型较多,在乳制品生产中可采用干式真空泵、水环真空泵和蒸汽喷射 泵。这方面资料可参考有关书籍和资料,此处不再赘述。 六、浓缩设备常见故障 由于操作条件、使用方法等因素的变化,常导致浓缩设备不能正常运行,甚至使浓缩 过程中断,实际操作中,应引起重视。 1.真空度过低 真空度过低,使浓缩液的沸点和二次蒸汽的温度随之升高,从而降低了加热蒸汽与浓 缩液之间的有效温度差,既减少了传热量,减缓了蒸汽蒸发速度,又使料液加热温度升高, 影响了有效成分的保存。真空度过低,除影响浓缩质量外,还降低了设备的生产能力。造 成真空度过低的原因如下: (1)浓缩设备各部件泄漏渗入空气,使真空设备增加了额外负担,严重时甚至导致无 法抽空。 (2)冷却水量不足,金贝棋牌最新下载地址使二次蒸汽不能及时得到冷凝,严重影响真空设备操作,特别是 使用水力喷射器产生真空的,由于水量不足而不能形成正常的射流速度,将使浓缩设备的 真空度大大降低。冷却水量不足,除了水泵设备方面的原因,主要是由于管道堵塞、阀门 损坏造成的。 (3)冷却水温过高,使浓缩加热产生的大量二次蒸汽不能及时得到冷凝,浓缩设备的 真空度便迅速降低,这在使用水力喷射器兼作冷凝设备的浓缩设备中,反映特别明显。由 于设备安装、设计方面的缺陷,水力喷射器出水未经冷却而直接使用,促使冷却水温迅速 上升,也是真空度降低的原因之一。 (4)使用加热蒸汽压力过高,使浓缩设备蒸发速率迅速升高,大量二次蒸汽的产生加 重了冷却设备的负荷,使线)真空设备有故障,会使抽气速率下降,如:用于浓缩设备的水力喷射嘴阻塞,使 冷却水的流量下降,出口处冷却水射流受到影响,使浓缩设备真空度无法达到工艺要求。 2.真空度过高 虽然高真空增加了加热蒸汽与物料沸点之间的有效温度差,有利于提高传热量、加快 蒸发速率,但是由于二次蒸汽的汽化潜热是随着真空度的升高而增大,相应地增加了加热 蒸汽的消耗。造成真空度过高的原因有: (1)浓缩设备冷却水的进水温度过低,使设备的线)由于加热蒸汽使用压力过低或者蒸汽流量不足,使蒸发速率大大降低。 (3)在使用汽水分离器的浓缩设备中,由于汽水分离器阻塞,或者汽水分离器选择不 当造成冷凝水排水不畅,使加热器积水严重。此外,如果加热蒸汽品质差,或者冷天蒸汽 管道保温不良,也使加热器内积水严重,从而使热量传递发生困难,使线)加热器表面的严重结焦降低了加热面的传热系数,使蒸发速率降低而使锅内线.冷却水倒灌入浓缩设备 (1)突然停电使锅内真空度高于真空系统。此时若不及时关闭蒸汽,破坏锅内真空度, 真空系统的冷却水将会灌入浓缩设备。 (2)未按正常顺序进行操作(在设备停运时先关闭真空设备后破坏锅内真空),使锅 内真空瞬时高于真空系统,冷却水将会倒罐。 (3)真空设备的突然故障使真空系统抽气速率突然急剧下降,在此情况下,未及时采 取破坏锅内真空的措施,冷却水将倒灌。 4.加热器表面结焦 (1)进料时浓缩设备内物料量不多,加热表面未被物料全部浸没而打开蒸汽阀门,使 加热表面裸露而结焦。 (2)当运行中供料中断以及生产中加热蒸汽压力的突然升高或者操作条件的突然变 化,都可能使加热面严重结焦。 (3)不按停车顺序进行操作,在停车时未先关闭加热蒸汽阀门而先破坏真空,使物料 液位下跌,造成加热面裸露而结焦。 (4)在正常操作中,进料量小于出料量和蒸发水分之和,使正常操作液位不能维持, 从而使加热表面裸露结焦。 5.跑料 (1)启动操作时一次进料量过多,使分离器内料液位过高,造成压气操作困难而易产 生跑料。 (2)在正常操作中,进料量大于出料量和水分蒸发量之和,使分离器内料液位过高而 跑料。 (3)实际操作中真空度过高或者真空度突然升高,将产生跑料现象。 (4)浓缩设备底部泄漏,使料液跳动严重而外溢。 (5)连续浓缩设备中出料突然中断,会使液面上升而产生跑料。 33 第六章 喷雾干燥技术装备 一、喷雾干燥机理及其特点 浓缩乳中一般含有 50%~60%的水分,而乳粉等乳制品中含水量要求在 5%以下,因此, 必须进行干燥处理,将浓缩乳中的绝大部分水分除去。目前,广泛采用喷雾干燥法。 (一)喷雾干燥的机理 喷雾干燥是通过机械力的作用,使浓缩乳通过雾化器雾化成雾滴,其直径一般为 10~ 100μm,从而大大增加了表面积,一旦与干燥介质(热气流)接触,即在瞬间(0.01~0.04s) 进行强烈的热交换和质交换,使其中大部分水分不断被干燥介质带走而除去,经 10~30s 的干燥便可得到符合要求的产品。被干燥的乳粉颗粒在重力作用下,大部分沉降于底部, 少量微细粉末随废气进入粉尘回收装置得以回收。喷雾干燥的工作原理见图 3-1-31。 图 3-1-31 喷雾干燥工作原理图 (二)喷雾干燥的特点 喷雾干燥具有干燥速度快、产品质量好、营养损失少、产品纯度高、工艺较简单、生 产效率高等优点,但设备体积庞大,且有些机构较复杂,投资多,能量消耗大,热效率不 高,干燥室的内壁上易粘附产品颗粒,个别设备还较为严重,且清除困难,劳动强度大。 (三)喷雾干燥对设备的要求 (1)设备中凡与产品接触的部位,应采用不锈钢,必须便于清洗灭菌。 (2)必须配备理想的热风分配箱、导风器或均风板,使热风温度均匀,并与雾滴保持 良好的接触,防止产生涡流或逆流,减少焦粉。 (3)干燥室顶部或前壁应有绝热层,最好在热风口附近的壁面内设置水夹套冷却装置。 (4)粉尘回收装置应有较高的回收率,同时应便于清洗。 (5)干燥室内的温度及排风温度不允许超过 100℃,以保证产品质量,并防止粉尘爆 34 炸。 (6)设备应设置人孔、视孔以及温度、压力指示记录仪等。 (7)热风管路上,应根据不同要求,附设绝热层,减少热损失。 (8)干燥后的产品应能连续从干燥室中迅速卸出,并及时进行冷却。 二、料液的雾化 料液的雾化,即将料液稳定地喷洒成大小均匀的雾滴,并使其均匀地分布于干燥室的 有效部分,与热空气保持良好的接触。要求雾滴不能喷至干燥室壁面,也不能相互碰撞。 喷雾干燥中常见的料液雾化方法有压力喷雾法、离心喷雾法和气流喷雾法,乳制品工业中, 采用前两种,气流喷雾法在化工生产中应用较广。 (一)压力喷雾法 1.压力喷雾原理 压力喷雾又叫机械喷雾法,是利用高压泵以 7~20MPa 的压力下,将料液从喷头微小 的喷嘴(直径 0.5~1.5mm)喷出。喷头芯具有螺旋状小沟,当料液以高压送到时,会沿着 小沟形成旋转的螺旋式运动,以极高的速度通过小孔成 70°左右的锥角喷射出去,其速度 与旋转半径成反比,故越靠近轴心,速度越大,静压强越大,结果旋涡中央形成一股压力 等于大气压的空气旋流,而料液则呈绕空气中心旋转的环形薄膜从喷嘴喷出,然后液膜伸 长、变薄,并拉成细丝,再断裂成雾滴,由雾滴群形成了空心圆锥形的喷矩。雾滴的平均 直径与料液的表面张力、黏度及喷孔直径成正比,与流量成反比。一般喷雾压力越高,喷 嘴径越小,则喷出的雾滴越小,反之,雾滴越大。提高喷雾压力,喷射出去的锥角会有所 增大。 2.压力喷雾器 压力喷雾器也叫喷枪,主要由喷片与喷芯组成,喷芯上有螺旋状或斜槽形的小沟。目 前,我国使用最广泛的压力喷雾器有 M 形和 S 形两种。 M 型喷雾器的结构见图 3-1-32,主要由管接头、螺母、分配板、喷嘴组成。喷嘴内镶 有红色人造宝石喷头,喷嘴上有四条导沟组成的切向通道,导沟轴线垂直于喷头轴线,但 不相交于喷头轴线,其宽度和深度随流量的不同而异。分配板采用 45 号钢制成,经淬火具 有一定的硬度。有的喷嘴采用硬质合金制成,其内无需镶入宝石喷头。 35 图 3-1-32 M 型压力喷雾器 1-管接头 2-螺母 3-分配孔扳 4-喷嘴扳 5-人造宝石喷头 6-切向通道 M 型喷雾器的流量大,适用于生产能力较大的干燥设备。采用红宝石喷头,耐磨性能 好,喷孔内壁光滑,雾化状况一致,产品质量好,同时,红宝石喷头的喷孔直径大,不易 被堵塞,并在一定程度上改善了乳粉的色泽及冲调性。另外,它操作稳定,产品质量也易 于控制。 S 型喷雾器的结构如图 3-1-33 所示,它由螺母、管接头、喷头、喷芯组成,喷头和喷 芯均用不锈钢材料制成,在喷芯上有两条导沟,导沟的轴线与水平面成一定角度。喷头孔 径一般为 0.5~1.2mm。 图 3-1-33 S 型压力喷雾器 1-喷芯 2-沟槽(导沟) 3-喷嘴 4-喷嘴孔 S 型喷雾器由于采用的是不锈钢材料,耐磨性能差,喷头内孔易损,使雾化状态发生 36 变化,故也有用硬质合金材料制造,但制造工艺较难。 (二)离心喷雾法 1.离心喷雾原理 离心喷雾也叫离心转盘喷雾法,是利用在水平方向作高速旋转的圆盘,给料液以离心 力,使其被高速甩出,形成薄膜、细丝或液滴,同时又受到周围干燥介质的摩擦、阻碍与 撕裂等作用而形成雾滴。 当料液注入旋转圆盘上,就会随着圆盘旋转而产生切向速度,同时受离心力作用而产 生径向速度,结果以一合速度在圆盘上运动,其运动轨迹如图 3-1-34。料液沿着此螺旋线 自圆盘上甩出后,分散成很微小的液滴,同时液滴又受重力作用下落。由于雾滴大小不同, 飞行距离不一,因此在不同的距离落下的雾滴形成以转轴为中心的对称圆柱体。 图 3-1-34 离心喷雾液滴轨迹图 2.离心喷雾器 离心喷雾器是离心喷雾的关键部件。优良的离心喷雾器,能达到很高的转速,润湿周 边长,雾化均匀,且本身结构简单、坚固质轻、无死角、易拆洗,并有较高的生产能力。 目前,在生产中采用的离心雾化器型式很多,常见的类型见图 3-1-35。 图 3-1-35 离心雾化器型式 碟式、碗式、僧帽式离心盘结构简单,具有较大的润湿周边,料液易形成扁平薄膜, 有利于雾化。但因表面光滑,使料液在转盘内产生较大的滑动,不能得到较大的喷雾速度。 此外,碟式离心盘在加料时易发生液滴飞溅,碗式离心盘是由螺钉紧固,运行时易脱落, 37 造成危险。 叶板式(曲叶板式、辐射叶板式)、沟槽式离心盘在结构上做了某些改进,有效地防止 了料液的滑动,但沟槽式离心盘喷射出来的料液呈单独细流,液膜较厚,雾化不均匀,产 品颗粒较粗大,而叶板式离心盘耗能较大。 插板式离心盘在其外缘等距离地分布着许多不高的档板,当料液由中心向周边运动时, 受到档板的阻碍,可将料液中的团块打碎。 多层式离心盘由几个结构相同的离心盘叠合在一起而成,可在喷矩直径较小的情况下 得到较高的生产率。由于圆盘直径较小,故易取得较高的转速。另外,它还能实现两种以 上的料液同时进行喷雾后混合。 三、喷雾干燥室中热风与雾滴的运动形式 在干燥室中,热风与雾滴的运动形式有三种。 1.并流干燥 并流干燥的特点是在喷雾干燥室内,料液雾滴与热风的运动方向一致。按热风与雾滴 的运动方向,又分为水平并流和垂直并流。 并流喷雾干燥是食品工业中常用的基本型式。图 3-1-36 所示为垂直下降并流型。 (1)离心式 (2)压力式 图 3-1-36 垂直下降并流型喷雾干燥 垂直并流干燥使喷出的雾滴与刚进入干燥室的高温热气流同时由上向下运动进行热交 换干燥,干燥室上部温度高,雾化物料的水分也高,到下部,大量水分已蒸发而温度也下 降,不致造成焦粉等问题,所以,并流干燥特别适用于热敏性物料干燥,如牛奶、果汁、 鸡蛋液等。 2.逆流干燥 见图 3-1-37。逆流干燥的特点是在喷雾干燥室内,雾滴与热风的运动方向相反,通常 热风从下部吹入,雾滴从上往下喷,物料在干燥室内悬浮时间较长,适宜于含水量高的物 38 料干燥。由于干燥后的成品在下落过程中,仍与高温气流保持接触,易使产品过热而焦化, 故不适宜热敏性物料的干燥。 3.混合流干燥 图 3-1-37 垂直上升逆流型喷雾干燥(压力式) 见图 3-1-38,其特点是雾滴与热风的运动呈不规则的状况,液滴运动轨迹较长,热风 与雾滴在运动过程中发生交混,进行充分接触,适用于不易干燥的物料。但如果设计不好, 往往造成气流分布不均匀,有时会产生涡流,使产品易于粘壁而焦化。 图 3-1-38 混合流型喷雾干燥 四、喷雾干燥设备 (一)压力喷雾干燥设备 压力喷雾干燥具有操作简便、技术成熟、生产能力大等特点,是乳品工业上广泛使用 的干燥方法。 压力喷雾干燥设备有立式和卧式两种。目前,在乳品生产中以立式居多。 1.立式压力喷雾设备的主要结构和工作原理 见图 3-1-39,该设备的干燥室是圆柱体,又称干燥塔。塔底为圆锥体,锥体的夹角应 小于 60°,宜用 50°~55°,以便于自动卸料。塔身圆柱体部分的直径随生产能力或喷雾 器数量的增加而增加,圆柱体的高度一般在 5m 以上。目前趋向于增大圆柱体的高度至 15~ 39 20m,以适应大孔径、单喷头的干燥技术,生产大颗粒乳品的需要。雾化器置于塔顶平面 上,一般安装多个,各喷头处于等高状态。喷嘴采用 M 型,并镶入人造红宝石喷头,具有 很好的耐磨性。 图 3-1-39 立式压力喷雾干燥设备 1-排风机 2-袋滤器 3-螺旋输送器 4-喷雾器 5-热风分配器 6-空气加热器 7-空气过滤器 在干燥室圆锥体的下部,安装有出料阀门,可以连续出料。在圆柱体的侧壁上,有一 风管,风管接往布袋过滤器,以分离粉尘。 工作时,新鲜空气经空气过滤器 7,由通风机 8 送入空气加热器 6,提高温度至 130℃~ 160℃,再经热空气分配器 5 均匀进入干燥室。浓缩乳由高压泵送入干燥室顶部的压力喷雾 器 4,由于高压及喷嘴的作用而雾化。雾滴进入干燥室,与热空气相遇,以并流方式自上 而下运动,瞬间失去水分而干燥,较粗大的颗粒因重力落到干燥室底部,被鼓形阀 9 连续 送出。而另一部分密度较小的粉末,由干燥室侧壁的风管进入袋滤器 2。回收后的粉末, 由螺旋输送机 3 送回干燥室锥底部分,和原来落下的粗颗粒混合在一起,由鼓形阀排出干 燥室外,废气则由排风机 1 排入大气。 2.MD 型喷雾干燥设备简介 MD 型喷雾干燥设备是单喷头立式并流型压力喷雾干燥设备,塔高 30m,热风温度 150℃~160℃,喷雾压力可达 15~20MPa,其设备流程见图 3-1-40。 40 图 3-1-40 MD 型喷雾干燥设备流程 l-贮液桶 2-高压泵 3-粉末冷却器 4-干燥塔 5、12-冷风机 6-喷嘴 7-鼓风机 8-消音器 9-排风机 10-旋风分离器 11-旋转阀 塔内喷雾液滴和热风作柱状流动,同时用冷却空气向干燥塔内沿壁吹入,调整热风在 塔内的流动使之得到整流。因为在同心圆上的风速一定,分布无紊乱状况,使热风出口处 的焦粉和塔壁上的粘粉减少到最低程度。在干燥塔的下部有粉末和废气分离器,在干燥塔 内瞬时干燥的粉末,经过圆锥分离器,大部分因重力分离落入逆流式二段冷却器 3。开始 时为了使粉末冷却的热交换时间延长,一边回转一边用上升中冷却除湿后的空气使粉末冷 却近室温,然后再用特殊流化床进行充分冷却至室温。废气带走的细粉,由旋风分离器 10 回收,用气流输送到第一冷却段与主成品混合冷却,也可重新送入塔内使细粉末与喷雾液 滴接触,以增加粉的粒径,或将细粉送回原液进行重新喷雾干燥。 3.RGYP03-350 型立式压力喷雾干燥设备 该设备为我国开发设计制造,干燥系统采用 T 形干燥塔配合旋风分离器回收细粉及振 动流化床二级干燥冷却。 该干燥器由立式干燥塔、旋风分离器、空气过滤器、空气加热器、进风机、排风机、 高压均质泵、平衡槽、电气箱、流化床及加热系统、吹粉器、罗茨鼓风机、筛粉机、清洗 槽等组成,如图 3-1-41 所示。 41 图 3-1-41 RGYP03-350 型立式压力喷雾干燥设备流程图 经过浓缩后的料液,用奶泵从平衡槽内抽出,经过滤器,由高压均质泵送至喷雾塔顶 部通过喷嘴形成雾状,与进入塔内的热风进行热交换,水分迅速蒸发,干粉落入塔底,由 流化床进行二次干燥。干燥后的奶粉经筛粉机筛选,使成品粉与颗粒分开,含有微粉的热 风通过风管进入旋风分离器,回收的细粉落入锥体底部,再经过粉碎器、吹粉器,用罗茨 鼓风机吹入流化床,进行二次干燥。废气由排风机排至室外。 该装置操作与使用注意事项为: (1)进料前,将平衡槽内注入热水,开动高压均质泵,进行杀菌消毒,溶液进入平衡 槽后,温度应保持在 50℃~55℃,温度不够可以用蒸汽加热。 (2)关闭喷雾塔门及旋风分离器人孔盖,打开蒸汽阀门,启动鼓风机和引风机,使干 燥塔内空气加热,待进塔温度达到 155℃~165℃时,开动高压均质泵,开始喷雾,喷雾压 力调到 8~12MPa,流量应控制在技术参数中所规定的进料量内,调节进风量使塔内压力保 持在-200~-100Pa。 (3)喷雾完毕,应按顺序停机。停机顺序依次是:高压均质泵、进风机、排风机、流 化床、蒸汽阀门。每天工作完毕,必须彻底清扫干燥塔、流化床、旋风分离器。对平衡槽、 高压均质泵和管路用 2%的火碱溶液清洗,再用温水冲洗干净。 (二)离心喷雾干燥设备 42 此处以图 3-1-42 所示的尼罗式离心喷雾干燥设备为例,介绍离心喷雾干燥设备的主要 结构和工艺过程。 图 3-1-42 尼罗式离心喷雾干燥设备流程图 1-物料贮槽 2-五通阀双联过滤器 3-螺杆泵 4-离心喷雾机 5、18、22-空气过滤器 6-换热器进风机 7-换热器 8-蜗壳式热风盘 9-塔体 10-激振器 11-冷却沸腾床 12-出粉振动装置 13-集粉箱 14-旋风分离器 15、17—排风机 16-细粉回收旋风分离器 19、20-鼓形阀 21-细粉回收通风机 23—通风机 24-减湿冷却器 25-冷却风圈排风机 26-仓壁振荡器 27-仪表控制台 28-冷盐水进口 29-热交换后冷盐水出口 30、31、32-新鲜空气人口 33-冷却风圈进风 34-冷却风圈排风 1.主要结构及特点 (1)塔体 塔体内外壁均用不锈钢制造,并经抛光处理,绝热保温层达 60mm。在塔 身的下锥部装有 8 个电磁振荡器,由继电器控制,可以定期地振动塔壁,把黏附于塔锥体 部搭桥的粉末振散,及时送到出粉口。 (2)离心盘 采用多叶离心盘,圆盘直径 210mm,全盘共有 16 条弯曲状沟槽,如图 3-1-43 和图 3-1-44 所示。由于这种盘从直沟槽改为弯曲槽,可减少产品中的空气,减少了 氧化的可能性,提高了容重,有利于包装,同时还能提高生产能力。 43 图 3-1-43 经过改进的弯曲状沟槽 图 3-1-44 尼罗式离心盘结构 l-主轴 2-进料管 3-分液槽 4-转盘 5-喷孔 (3)粉尘回收装置 采用一台聚尘效率很高的旋风分离器,效率高,出粉方便,易清 扫和清洗。 (4)热风分配系统 在热风进入塔体之前,安置了蜗壳式热风分配盘,以使热风分配 均匀,尽量减少产品的粘壁和焦粉现象。 (5)出料装置 由振动输粉机、电磁振荡器、细粉回收装置、冷却沸腾床等组成,不 仅能连续出粉,还能及时冷却。进入冷却沸腾床的空气必须减湿,否则当干粉遇到湿空气 后会增加含水量,所以设置有空气减湿器。空气减湿器是壳式换热器,壳腔直接与空气过 滤器连接,进来的新鲜空气在壳腔内与通入冷盐水的换热管进行热交换,使空气温度降到 露点以下,所含湿气凝结而除去水分。 (6)控制系统 本系统中有许多设备是通过电器开关来控制和调节的,如螺杆泵的无 级变速调节,离心机、鼓风机、激振器、鼓形阀等,这些电器开关都集中在仪表控制台 27 上,便于操作。 2.工艺流程 (1)进料至出粉 浓缩液先入贮槽 1,再经五通阀双联过滤器 2 把机械杂质除去,由 螺杆泵 3 泵入喷雾塔顶的离心喷雾机 4,借离心机的高速旋转,将物料喷成雾状与送进来 44 的热风进行充分的热交换蒸发其水分,干燥后的颗粒落入塔底的锥体部分,在激振器 10 的 振动下将干粉输送到冷却沸腾床 11,干粉在偏心振动筛的振动下沸腾干燥和冷却,同时破 碎粉块,最后经振动装置 12,将粉输送到粉箱后去包装。 (2)进风至排风 新鲜的冷空气经空气过滤器 5 过滤后被进风机 6 送入换热器 7 内进 行加热,加热到 220℃左右,经蜗壳式热风盘 8 螺旋地吹入塔 9 内,与离心机喷出来的雾 状物料进行热交换。蒸发出来的水蒸汽与热交换后的热风及部分细粉,经排风管进入旋风 分离器 14,细粉被旋风分离器回收,废气由排风机 15 排至室外。 (3)冷却沸腾床的进风与排风 新鲜空气经过滤器 22 过滤后,由通风机 23 吹入空气 减温器 24 内进行降温和除湿,再进入冷却沸腾床 11 冷却从喷雾塔中输送来的干粉,经过 热交换的冷却空气经冷却沸腾床的排风口送至旋风分器 16 将细粉回收,废气则由排风机 17 排至室外。 (4)细粉回收系统 经旋风分离器 14、16 回收的细粉,由鼓形阀 19、20 卸至细粉回 收管道,新鲜空气通过空气过滤器 18,在细粉回收风机 21 的作用下,带着细粉一起进入 蜗壳式热风盘 8 内,吹入喷雾塔,与离心机喷出的雾滴混合,重新干燥。对乳粉生产来说, 可使乳粉颗粒增大,从而提高乳粉的速溶性和密度。 五、喷雾干燥设备的配套装置 (一)空气过滤器 空气过滤器的作用是对进入系统的空气进行净化处理,以除去空气中的杂质。 空气过滤一般采用油浸式滤层,滤层用不锈钢细丝形成绒团(采用铜丝绒、尼龙纤维、 泡沫塑料也可),喷以轻质锭子油、真空泵油或植物油(要求无味、无嗅、无毒、挥发性低、 稳定性高),制成 50cm×50cm,单体厚约 5~12cm 的滤块,将滤块安置在管中,当空气通 过滤块时,空气中的杂质即被油膜吸附于滤层中,从而达到过滤的目的。 滤块应定期清洗,清洗时,将滤块置于一定碱水浓度的容器内,加热清洗,再用热水 冲洗,置烘房内烘干,然后浸油、沥干后待用。 (二)空气加热器 空气加热器用于对新鲜空气进行加热,加热空气的热源有蒸汽、油、电力、煤气等, 乳品生产中常用蒸汽间接加热。 蒸汽加热器是由蒸汽与空气进行热交换的一种间接加热设备,由多块蒸汽散热排管组 成,排管由紫铜管或钢管制成,管外套有增加传热效果的散热翅片。加热时,管内通蒸汽, 管外翅片间走空气,通过管壁进行热交换,经热交换后,热空气温度可达 150℃~70℃。 45 (三)热风分配器 热风进入干燥室之前,应通过热风分配器,使热风均匀地分布,且不产生涡流。根据 喷雾方式的不同,热风分配器有多种形式。 1.压力喷雾干燥设备的热风分配器 (1)均风板 均风板能使干燥室内的气流形成直线或螺旋状的气流。形成直线 所示。在卧式压力喷雾干燥设备中,通常将气流成螺旋状,以增加热风 与雾滴的接触时间,这种均风板的型式如图 3-1-46 所示,可根据粉末粘壁的情况调节叶片 角度,叶片的倾斜角度越大,气流旋转越激烈。 图 3-1-45 直线—套简 5-叶片 (2)锥形气流调节装置 该装置的结构见图 3-1-47,由上锥体,下短锥台,中间短圆 柱体组成,上锥体高度较大,锥体夹角为 60°左右,下锥台的高度较短,锥体夹角为 45°。 该装置固定于分风筒内,下锥台的下平面应与干燥室的顶面处于同一平面内,也可以低于 顶平面而缩入分风筒内,但必须使沿下锥台 45°角的延长线的交点处于喷头雾滴的上方。 46 图 3-1-47 锥形气流调节装置 当热风自上方进入分风筒内,途经的截面积由大变小,气流速度由小变大,当空气达 到圆柱部位时,流速达到最大值,且均衡一致,继而进入下锥台部位,流通截面由小变大, 流速下降而且逐渐扩散。由于热风在一定程度上达到均衡,以及环隙处高速气流的双重作 用,减少和避免了热风口的涡流和逆流,达到均风的目的。 2.离心喷雾干燥设备的热风分配器 离心喷雾干燥设备的热风分配器主要由热风盘与风向调节板组成,见图 3-1-48。热风 盘由内、外骨架分别焊在其上的铺板上,一般为蜗壳形,中间是保温层,它在焊铺板时填 入,其外壁为花纹钢板,内壁为不锈钢板。在热风盘的进风圆筒内装有不锈钢丝制成的均 风网。 图 3-1-48 切线型不同截面风道热风分配器 风向调节板向下倾斜角度的改变,可以改变热风的方向。热风盘应与喷雾器配合安装, 以使热风进口与离心盘尽量靠近。由于离心盘的高速旋转,其中心形成负压,易使雾滴卷 47 起,沾在喷雾器上,可在其周围进入少量热风,避免此现象的产生。一般热风进入分配器 的风速为 6~10m/s,而出口风速为 8~12m/s。 (四)粉尘回收装置 粉尘回收装置的作用是回收废气中夹带的微细粉末。目前,在乳品生产中常用的回收 装置有布袋过滤器、旋风分离器等几种形式。因许多资料都已涉及,此处不再介绍。 (五)进风机与排风机 喷雾干燥所采用的进风机和排风机均为离心式通风机。在选择风机时,进风机的风量 应根据干燥设备的水分蒸发量来计算,并在此基础上增加 10%~20%的风量。排风机的风 量应为进风机的理论风量与水分蒸发量汽化后的体积之和,并在此基础上增加 15%~30% 的风量。一般要求排风机的风量应比进风机大 20%~40%,以使干燥室内维持一定的负压。 (六)卸料装置 1.鼓形阀 鼓形阀又称旋转阀、星形阀、锁气阀,具有锁气的作用,用于从有压差的设备中将粉 状物料连续排出。在喷雾干燥设备中可用于锥形塔底、旋风分离器的排料。 鼓形阀主要由阀体与叶轮组成,阀体上部是进料口,下部是出料口,叶轮安装在阀体 中心,与阀体内孔有良好的配合,以保证气密性。工作时,物料由阀体上部的进料口进入, 再随叶轮旋转至出料口,因重力而离开鼓形阀。 鼓形阀有多种型式,见图 3-1-49,它们结构大体相同,只是为了改进性能,在局部上 所不同。在乳品的生产中,由于物料与鼓形阀之间的温差较大,易产生结露现象,为防止 物料粘附叶轮,导致鼓形阀的阻塞,应对阀体进行保温或加热,以尽量缩小鼓形阀与物料 间的温度差。 2.涡旋气封阀 图 3-1-49 鼓形阀形式 48 涡旋气封阀是一个短圆筒,其结构如图 3-1-50 所示,它的形状与旋风分离器的圆柱部 分十分相似,不同之处是将圆筒底部密封,增加了一个切线方向的空气进、出口,样子是 蜗壳状。工作时,空气以切线方向进入和离开圆筒体时,由于流速大,在圆筒中心形成旋 转涡流,产生真空,当阀体内的真空度与需要卸料的设备(干燥室、旋风分离器等)内的 真空度一致时,产品即因重力而落入阀内,并和空气一起离开,若是空气流速较小,产生 的真空度比需卸料设备内的真空度小,产品则不会落入阀内,实现自行封住,故叫涡旋气 封闭。 图 3-1-50 涡旋气封阀 六、离心喷雾干燥常见故障及其排除方法 离心喷雾干燥常见故障及其排除方法见表 3-1-2 表 3-1-2 离心喷雾干燥常见故障及其排除方法 序号 故 障 表 现 故障原因 排除方法 干燥室 热风分配盘上叶轮(导板) 调节热风分配盘上叶轮(导板) 1 顶 部 乳 粉 粘 的角度不正确 的角度 壁 干燥室内负压不够或增压 调节风机风量 离心盘旋转太慢而产生过大 提高离心盘转速,但以该设备 喷雾室 颗粒 规定的最大转速为限 内上部周围 2 浓奶黏度过高,或者不够均 浓奶充分均质,加热浓奶,提 壁上有潮粉 匀 高离心盘转速 粘壁 塔径太小 改进设备 喷雾室 进料过多、过快,致使蒸发 3 周 围 四 处 有 水分不充分 降低进料泵流量 49 潮粉粘壁 干燥操作前,未能将喷雾室进行 未达到规定进风和排风温度以前不 充分加热 要进浓奶 喷 雾 室 壁 上 空气热风分布不均匀 调节热风盘上叶轮、导板、导锥 4 有 不 均 匀 的 离心盘有部分喷孔阻塞,致使喷 检查并清洗离心盘 潮粉粘附 雾不均匀 乳 粉 中 水 分 雾化程度不够充分 5 含量过高 排风中相对湿度过高 浓奶充分均质,加热浓奶,提高离 心盘转速 提高排风温度 离 心 机 转 速 进料速率过高,致使带动喷雾器 降低进料速率 6 降低,电流增 的电动机超负荷 高 离心机和电动机的机械故障 停机,仔细检查离心机和电动机 可能是传动电动机出现故障,使 喷雾离心机 7 速度不稳 离心机与电动机之间产生了共振 仔细检查电机 现象 调整鼓风机和排风机的转速,必要 时更换电机 喷雾系统中的空气流速低 调整碟形风挡(碟阀)不要偏离超 出其正确位置 8 蒸发量降低 检查空气过滤器、空气加热器和管 道,看有无阻塞现象 进风温度过低 开大加热器蒸汽阀,调整燃油热风 炉 设备泄漏引起热风流失和冷空气 检查设备,修理损坏部件,特别要 吸入 检查接头处是否严密 50金贝棋牌 金贝棋牌app 金贝棋牌手机版官网 金贝棋牌游戏大厅 金贝棋牌官方下载 金贝棋牌安卓免费下载 金贝棋牌手机版 金贝棋牌大全下载安装 金贝棋牌手机免费下载 金贝棋牌官网免费下载 手机版金贝棋牌 金贝棋牌安卓版下载安装 金贝棋牌官方正版下载 金贝棋牌app官网下载 金贝棋牌安卓版 金贝棋牌app最新版 金贝棋牌旧版本 金贝棋牌官网ios 金贝棋牌我下载过的 金贝棋牌官方最新 金贝棋牌安卓 金贝棋牌每个版本 金贝棋牌下载app 金贝棋牌手游官网下载 老版金贝棋牌下载app 金贝棋牌真人下载 金贝棋牌软件大全 金贝棋牌ios下载 金贝棋牌ios苹果版 金贝棋牌官网下载 金贝棋牌下载老版本 最新版金贝棋牌 金贝棋牌二维码 老版金贝棋牌 金贝棋牌推荐 金贝棋牌苹果版官方下载 金贝棋牌苹果手机版下载安装 金贝棋牌手机版 金贝棋牌怎么下载

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