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氨基酸固體顆粒制劑的高品質噴霧流化床制備方法
來源:揚州日發干燥工程有限公司  |  日期: 2014-11-27 10:16:40

干燥設備【摘要】   對目前氨基酸鹽比如65與70賴氨酸硫酸鹽的噴霧流化床制備方法,從產品品質的影響因素進行分析,比如一次成品率、系統內粉塵量、色澤、物料顆粒形態,各項指標是相互影響的。指出高品質的噴霧流化床制備方法,具備一次成品率高、系統內粉塵量低、成品色澤較好、物料顆粒比較理想的綜合效果。
【關鍵詞】氨基酸  賴氨酸造粒  流化床造粒1 微觀機理2  設備原理3  產品品質5  成品率  粉塵量  色澤顆粒形態  專利    
序論
    噴霧流化床顆粒制備方法屬于干燥作業,涉及國民經濟的廣泛領域,干燥技術的節能與環保問題十分重要。
    生物發酵產品工廠大部份已轉移到了中國、東南亞等發展中國家,比如我國賴氨酸鹽類的總產量已占世界總產量的75%左右,生物發酵過程的節能減排、清潔生產和資源化利用在國家“十一五”和“十二五”規劃中均被列為技術進步的重要領域。
    連續式流化床造粒特別適合L-賴氨酸、蘇氨酸、色氨酸等行業中的發酵液、尾液調配料的噴霧干燥造粒。
噴霧流化床制備技術,和國外同類廠家比,普遍存在產品品質控制性差、系統內粉塵大、排放污染嚴重、操作危險性比較高的各種缺陷。
發展方向是開發出產品品質可控、系統內粉塵小、運行安全、環保的綜合性流化床技術。

產品品質的影響因素
產品品質:體現在造粒床一次成品率、系統內粉塵量、色澤、物料顆粒形態。
1、一次成品率、系統內粉塵:
對于連續式噴霧流化床而言,一次成品率越高,需要返回造粒床的比例就越低,終級目標就是依靠造粒機自身產生足夠的晶種,不需要外部返料。一次成品率越高,最終成品才會更加均勻,成品中細粉量才會更低。
經筆者近千套設備的應用,底噴、側噴、頂噴三種技術對比,目前正常返料比例需要量的數據是,底噴返回量:成品量=1︰1.5,側噴返回量:成品量=1︰1,頂噴返回量︰成品量=1︰2.5
底噴原理:因為物料運動呈現環流狀的規則運動形態,比如Wurster系統,分析發現,大小顆粒通過霧化區的機會均等,即大顆粒和小顆粒涂層成長機會均等,即系統內粉塵量中等。
側噴原理:特別是處于下部時,在連續生產過程中,因為顆粒會在團聚或包層的作用下越長越大,到一定粒徑時沸騰不起來停留在下方,更加靠近噴嘴霧化區,涂層長得更快,而越小的顆粒特別是粉塵,因為一進入床體就迅速上揚,甚至根本就進不了噴霧區,出現越大顆粒長的越快、越小顆粒長的越慢甚至不長的最不利狀態,系統內粉塵也最容易形成惡性循環。
頂噴原理:因為是頂噴,大顆粒沸騰不起來時,就不會停留在噴嘴的霧化區內,停止長大,越小的顆粒和粉塵在上揚過程中,經過噴霧區獲得長大機會越大,結合擴大流化室的應用效果越好,由此可見出現小顆粒生長加快、大顆粒生長變慢的智能化生長趨勢,系統內粉塵也最大程度被壓制。
系統內粉塵量越低,生產線排入環境中污染就越低,產品收率越高,系統起火爆炸可能性越低,操作越穩定,得到規則形態顆粒的可能性越高。
2、色澤:
對于發酵類物料而言,均表現出耐溫性不高的性質,不管采用那種噴霧方法,需要從三方面入手,一是料層溫度要低于物料耐溫溫度,二是造粒進風溫度要合適,三是開發出耐溫性能較高的菌種。
在之前,很多產品為了提高產量,采用了高進風溫度直接導致料層溫度超過物料耐溫溫度,出現產品色澤較深、花料、運行易起火爆炸的問題。
三種噴霧方式,頂噴因為霧化區在上方,具備同樣進風溫度條件下,出風溫度更低的可能性。
為進風溫度更高提高產量,降低能耗,要求床內結構任何部位特別是加熱部位,不得出現流化死角。
3、物料顆粒形態:
物料的顆粒形態比如堆密度、表面光滑度、微觀結構、顆粒大小均勻度,決定了物料顆粒的溶解性、可包裝性、混合性、吸潮性、美觀性。
顆粒越密實、堆密度越大,出現傾向有,溶解性變慢、包裝體積小、吸潮性小,但太密實會現混合性變低的不良現象,即最好不超過最大混合料密度。底噴技術易出現太密實現象,頂噴技術易出現太疏松現象,側噴技術易出現偏密實度大的顆粒。
表面越光滑,出現傾向有:流動性好、溶解性變慢、美觀,但太光滑加上堆密度過大,直接出現混合分層的不良現象。側噴或底噴帶打刀技術易出現這種現象。
微觀結構,發現在微觀狀態下,毛細孔越多,在顆粒密實堆密度比較大帶來好處同時、可以加快溶解速度。頂噴和底噴技術易實現這種現象,側噴技術最不易實現這種現象。
顆粒大小均勻度,從一次成品率分析結果可知,大小均勻度從好到壞排列依次是頂噴技術、底噴技術、側噴技術。
從而得知,理想的顆粒形態是,堆密度大但最好不超過最大混合料密度、表面光滑但有棱角、顆粒毛細孔多一些、顆粒大小合適同時均勻。
對比分析可知,頂噴技術最具有可能性,但要解決頂噴技術易出現太疏松顆粒的不良現象。

部份專利分析
1、 一種流化床造粒機ZL2010201836361,科學技術要點:
一種流化床造粒機,包括床體上設有的噴嘴和出料口,床體由下向上依次設有分風室、分風網板、內加熱流化室、噴霧流化室和分離室,床體頂部設有排塵管,床體外部設有旋風分離器,其特征是內加熱流化室設有內換熱器,所述噴嘴設置在噴霧流化室或分離室內,所述排塵管的出風口與旋風分離器的進口相連,旋風分離器的下端依次通過連接返料管上段、返料管下段和返料口相連,所述返料口設置在內加熱流化室或噴霧流化室的側面,且不高于最靠近的噴嘴所在的水平線。
特點分析:大顆粒不長。
因為采用了頂噴技術、結合內加熱器、擴大室的作用,流化床內顆粒出現大顆粒長的慢或根本不長,越小顆粒長的越快的智能化生長作用,同時可以實現堆密度高的顆粒生產,即解決了頂噴技術易出現太疏松顆粒的不良現象。
此專利進一步優化的方向是:
實現產品堆密度可調,以實現更佳的產品品質,更符合實際需求;
在連續生產過程中,讓成品顆粒及時排放出去,讓非成品顆粒停留在造粒床內繼續生長,以實現更高的成品率、連續化生產時間的更長,比如2個月;
提高熱能利用率,特別是提高內換熱器的熱能利用率,以實現更低的運行能耗,比如實現蒸發1噸水,在進風溫度160度的條件下,蒸汽耗量低于1.2噸。
結束語
在各種發酵液應用流化床造粒包衣設備迅速發展的今天,高品質的噴霧流化床制備方法是一種發展方向,具備一次成品率高、系統內粉塵量低、成品色澤較好、物料顆粒比較理想的綜合效果是必然,類似專利一種流化床造粒機ZL2010201836361的應用是發展方向之一。
參考文獻:
1陳林書  制粒(丸)技術原理、設備的研究總結         第十一屆全國干燥會議《論文集》
2陳林書  制粒、包衣的微觀粒子作用機理、及操作要點   第十一屆全國干燥會議《論文集》
3陳林書  流化制粒包衣設備的原理、組成及操作技術     第十一屆全國干燥會議《論文集》
4陳林書  王新月   噴霧流化床造粒方法在65與70賴氨酸硫酸鹽類產品上應用的分析展望
2012年10月《發酵科技通訊》
5陳林書 王新月 65與70 賴氨酸硫酸鹽類產品應用噴霧流化床造粒得到的顆粒形態分析展望
2012年第10期《中國飼料添加劑》
6陳林書 王新月  65與70賴氨酸硫酸鹽類產品應用連續噴霧流化床造粒技術的生產線配置
2012年第9期,《食品與發酵工業》
7陳林書  王新月 田保玉  楊波  劉合平  移昌民  連續流化床造粒包衣技術的開拓與發展
2013年第3期,《中國飼料添加劑》
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作者:陳林書  王新月  劉合平  移昌民  季久樹  楊波   田保玉        郵編211408

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