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干燥機的研制及新型微粉箱式干燥機工業(yè)應用
干燥是我國傳統(tǒng)的食品加工和保藏方式之一，應用廣泛，但目前食品干燥存在干燥時間長、產品質量較難控制、效率低等問題。這除了與干燥的工藝條件有關外還與干燥設備的可控參數、性能相關。為解決干制品生產中存在的問題，促使干制品的發(fā)展，提高干制品的品質，食品大分子結構與功能特性研究室設計了一款全自動食品干燥機，研制出基于PC機及PLC的干燥箱自動控制系統(tǒng)，實現了對溫度、濕度、風速、重量和除霜的自動控制，并開發(fā)了一套數據采集系統(tǒng)，可實時采集實驗數據及相關參數，繪制干燥曲線，基本實現人工智能化干燥手段。
新型微粉箱式干燥機的研制及工業(yè)應用
1 工作原理
微粉干燥機的工作原理與旋轉閃蒸干燥機基本相同，都是利用旋轉氣流與物料顆粒間產生很大的相對運動，從而強化傳熱傳質的原理來完成物料的干燥。所不同的是：微粉干燥機具有更強的破碎和分散能力，非常適合于超細物料的干燥；微粉干燥機具有可調式分好的器，可以方便地控制產品的粒徑；微粉干燥機的結構更加先進，檢修維護更加方便。微粉干燥機是集干燥、破碎和分好的為一體的多功能干燥機。
2 設備結構
微粉干燥機主要由喂料機、攪拌器、分好的器、傳動裝置和干燥室等組成。具體介紹如下。
2.1喂料機
微粉干燥機的進料一般采用螺旋輸送機。對于膏狀粘性物料，需對輸送機進行特殊設計以防止物料堵塞和架橋。對于漿狀物料，進料可以采用容積泵進行加料。
2.2 攪拌器
攪拌器的作用是將團狀的物料打散，在熱風的共同作用下將物料流化。針對如膏狀、粘性和散狀等不同物料，可以設計不同形式的攪拌器。與旋轉閃蒸干燥機不同的是，微粉干燥機的攪拌器可以設計成立式或臥式結構，分別適用于不同的場合。采用臥式結構可以大大降低設備高度，且便于維護和檢修。
2.3 分好的器
旋轉閃蒸干燥機一般用于對于產品粒度沒有嚴格要求的物料，其分好的結構為干燥機頂部的固定式淘析環(huán)。微粉干燥機的頂部設有分好的輪，其轉速可調，適用于超細和納米好的等粒徑有嚴格要求的物料。對于粒徑范圍要求非常嚴格的物料(如d90≥2μm)，必要時可以采用多個分好的輪。
2.4 傳動裝置
旋轉閃蒸干燥機一般采用皮帶立式傳動，電機一般固定在筒體底部的機架上以增加設備的穩(wěn)定性。微粉干燥機的傳動裝置固定在整體型的機架上，幾乎沒有振動。相應于立式和臥式攪拌器，傳動裝置也有立式和臥式兩種形式。
傳動裝置的設計對設備的穩(wěn)定性影響很大。蘭化公司采用的國內某廠家生產的10型旋轉閃蒸干燥機，由于傳動裝置設計不合理，設備運轉時振動非常大。
2.5干燥室
微粉干燥機和旋轉閃蒸干燥機的干燥室基本相同。不同點在于由于進風方式不同，所以筒體的進風段不同。微粉干燥機不需要復雜的進風蝸殼和分配器。
3 設計計算
微粉干燥機的工藝流程與旋轉閃蒸干燥機相似。筒體直徑一般參照旋轉閃蒸干燥機的計算方法來確定。這里主要介紹攪拌器和分好的器的設計方法。
3.1攪拌器的設計
攪拌器的形式和結構以及轉動速度對干燥過程的影響很大。旋轉閃蒸干燥機的攪拌器都采用立式結構如錨式、槳式和旋轉葉片式等)，其結構為多層形式以保證對物料的分散度。
微粉干燥機的攪拌器已由較初的立式結構發(fā)展到臥式。其轉子多參照粉碎機結構進行設計，破碎和分散能力很強。攪拌器的轉速可以在1000~4500rpm之間，具體數值根據干燥室的直徑和物性確定。干燥室直徑大時取小值，直徑大時取小值。攪拌器外緣的圓周速度約在50~80m/s之間。由于微粉干燥機的攪拌器轉速很高，加工后必須進行動平衡試驗。轉子的受力情況比較復雜，目前其所需功率主要憑經驗選取。
3.2分好的器的設計
微粉干燥機的分好的器為離心式氣流分好的器，它依靠葉輪高速旋轉而產生的離心力和氣流的向心力之間的作用把細粉與粗粉分開。分好的器的轉速可以在1000~2000rpm之間，葉輪外緣的圓周速度約在20~30m/s之間。 進行分好的器設計時，根據干燥所需的風量，確定筒體直徑對應的葉輪直徑和較大允許的葉輪轉速，以保證較大分好的能力。在生產過程中，可以對葉輪轉速和風量進行調節(jié)以滿足成品粉塵的粒徑要求。
4 應用情況
天華化工機械及自動化研究設計院經過多年的研制，于2000年開發(fā)成功φ350型和立式φ1100型立式微粉干燥機。2003年開發(fā)成功φ800型臥式和φ1100型臥式微粉干燥機。該干燥機已獲專利并成功應用于工業(yè)裝置。 微粉干燥機非常適合于膏狀粘性物料的干燥。在用于干燥高濕含量的粘性物料時，若較終產品的濕含量要求很低，則單單采用微粉干燥機時產量小且能耗很大，這時采用兩好的干燥很有優(yōu)勢。
對于散狀或粘性不大的物料，凡是可以用旋轉閃蒸干燥機的物料都可以采用微粉干燥機干燥。而且微粉干燥機應用于這些物料時效果更好。通過對轉子結構的改造，微粉干燥機可以應用于有機物如丁腈橡膠等的干燥。 納米物料在潮濕狀態(tài)下，由于強大的表面結合力使得物料具有好的大的粘性，導致物料結團，流動性差，輸送困難，給干燥帶來困難。在干燥過程中，這種結合力引起物料團聚，影響產品性能。因此干燥過程中應防止物料架橋，對團聚物料有效打散。另外，納米物料中一般都含有改性劑，無論是有機的還是無機的，受熱都易分解。因此，納米物料干燥時需考慮物料的熱敏性。
微粉干燥機的攪拌器具有很強的破碎能力和分散能力，可以將團聚的物料打散，再經分好的器分好的，完全能夠滿足粒度要求。同時，物料在微粉干燥機中的停留時間很短，物料不會變質。天華院開發(fā)的微粉干燥機已經成功應用于納米碳酸鈣、納米氫氧化鋁、微粉好的氫氧化鋁和納米氫氧化鎂等物料的干燥。
內蒙古某廠的納米碳酸鈣生產線由于使用了旋轉閃蒸干燥機，導致產品中有超標大顆粒，無法滿足要求。2002年1月，該廠家與我院聯(lián)系進行改造。后來，該廠家采用了我院研制的微粉干燥機，產品性能大大改善，完全滿足了廠家的要求。這充分說明微粉干燥機的優(yōu)越性。
另外，微粉干燥機還可以直接干燥對漿狀物料如分子篩等進行干燥。
5 結束語
微粉干燥機是在旋轉閃蒸干燥機的基礎上開發(fā)出來的一種新型干燥機。但微粉干燥機的結構型式更加先進，性能更優(yōu)越，尤其適合于超細物料的干燥。微粉干燥機的制造費用與旋轉閃蒸干燥機相比增加不多。在納米技術蓬勃發(fā)展的今天，微粉干燥機的應用范圍將會越來越廣闊。
干燥機占用空間小，結構緊湊，可對干燥過程中多參數進行控制，自動化程度高；采用的多種濕度調節(jié)相結合的方法和多段式干燥模型，縮短了干燥時間，提高了干制品品質，并節(jié)約能耗。為科學研究提供了方便的實驗平臺，使干制品的工業(yè)化生產有了設備保障，并且具有廣闊的市場前景和較好的經濟效益。
鑒定委員專家認真聽取了研究工作匯報，審閱了鑒定材料，經過質詢、討論，一致認為“全自動食品干燥機的研制及應用”成果達到國內先進水平
