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氨基酸固体颗粒制剂的高品质喷雾流化床制备方法
来源:扬州日发干燥工程有限公司  |  日期: 2014-11-27 10:16:40

干燥设备【摘要】   对目前氨基酸盐比如65与70赖氨酸硫酸盐的喷雾流化床制备方法,从产品品质的影响因素进行分析,比如一次成品率、系统内粉尘量、色泽、物料颗粒形态,各项指标是相互影响的。指出高品质的喷雾流化床制备方法,具备一次成品率高、系统内粉尘量低、成品色泽较好、物料颗粒比较理想的综合效果。
【关键词】氨基酸  赖氨酸造粒  流化床造粒1 微观机理2  设备原理3  产品品质5  成品率  粉尘量  色泽颗粒形态  专利    
序论
    喷雾流化床颗粒制备方法属于干燥作业,涉及国民经济的广泛领域,干燥技术的节能与环保问题十分重要。
    生物发酵产品工厂大部份已转移到了中国、东南亚等发展中国家,比如我国赖氨酸盐类的总产量已占世界总产量的75%左右,生物发酵过程的节能减排、清洁生产和资源化利用在国家“十一五”和“十二五”规划中均被列为技术进步的重要领域。
    连续式流化床造粒特别适合L-赖氨酸、苏氨酸、色氨酸等行业中的发酵液、尾液调配料的喷雾干燥造粒。
喷雾流化床制备技术,和国外同类厂家比,普遍存在产品品质控制性差、系统内粉尘大、排放污染严重、操作危险性比较高的各种缺陷。
发展方向是开发出产品品质可控、系统内粉尘小、运行安全、环保的综合性流化床技术。

产品品质的影响因素
产品品质:体现在造粒床一次成品率、系统内粉尘量、色泽、物料颗粒形态。
1、一次成品率、系统内粉尘:
对于连续式喷雾流化床而言,一次成品率越高,需要返回造粒床的比例就越低,终级目标就是依靠造粒机自身产生足够的晶种,不需要外部返料。一次成品率越高,最终成品才会更加均匀,成品中细粉量才会更低。
经笔者近千套设备的应用,底喷、侧喷、顶喷三种技术对比,目前正常返料比例需要量的数据是,底喷返回量:成品量=1︰1.5,侧喷返回量:成品量=1︰1,顶喷返回量︰成品量=1︰2.5
底喷原理:因为物料运动呈现环流状的规则运动形态,比如Wurster系统,分析发现,大小颗粒通过雾化区的机会均等,即大颗粒和小颗粒涂层成长机会均等,即系统内粉尘量中等。
侧喷原理:特别是处于下部时,在连续生产过程中,因为颗粒会在团聚或包层的作用下越长越大,到一定粒径时沸腾不起来停留在下方,更加靠近喷嘴雾化区,涂层长得更快,而越小的颗粒特别是粉尘,因为一进入床体就迅速上扬,甚至根本就进不了喷雾区,出现越大颗粒长的越快、越小颗粒长的越慢甚至不长的最不利状态,系统内粉尘也最容易形成恶性循环。
顶喷原理:因为是顶喷,大颗粒沸腾不起来时,就不会停留在喷嘴的雾化区内,停止长大,越小的颗粒和粉尘在上扬过程中,经过喷雾区获得长大机会越大,结合扩大流化室的应用效果越好,由此可见出现小颗粒生长加快、大颗粒生长变慢的智能化生长趋势,系统内粉尘也最大程度被压制。
系统内粉尘量越低,生产线排入环境中污染就越低,产品收率越高,系统起火爆炸可能性越低,操作越稳定,得到规则形态颗粒的可能性越高。
2、色泽:
对于发酵类物料而言,均表现出耐温性不高的性质,不管采用那种喷雾方法,需要从三方面入手,一是料层温度要低于物料耐温温度,二是造粒进风温度要合适,三是开发出耐温性能较高的菌种。
在之前,很多产品为了提高产量,采用了高进风温度直接导致料层温度超过物料耐温温度,出现产品色泽较深、花料、运行易起火爆炸的问题。
三种喷雾方式,顶喷因为雾化区在上方,具备同样进风温度条件下,出风温度更低的可能性。
为进风温度更高提高产量,降低能耗,要求床内结构任何部位特别是加热部位,不得出现流化死角。
3、物料颗粒形态:
物料的颗粒形态比如堆密度、表面光滑度、微观结构、颗粒大小均匀度,决定了物料颗粒的溶解性、可包装性、混合性、吸潮性、美观性。
颗粒越密实、堆密度越大,出现倾向有,溶解性变慢、包装体积小、吸潮性小,但太密实会现混合性变低的不良现象,即最好不超过最大混合料密度。底喷技术易出现太密实现象,顶喷技术易出现太疏松现象,侧喷技术易出现偏密实度大的颗粒。
表面越光滑,出现倾向有:流动性好、溶解性变慢、美观,但太光滑加上堆密度过大,直接出现混合分层的不良现象。侧喷或底喷带打刀技术易出现这种现象。
微观结构,发现在微观状态下,毛细孔越多,在颗粒密实堆密度比较大带来好处同时、可以加快溶解速度。顶喷和底喷技术易实现这种现象,侧喷技术最不易实现这种现象。
颗粒大小均匀度,从一次成品率分析结果可知,大小均匀度从好到坏排列依次是顶喷技术、底喷技术、侧喷技术。
从而得知,理想的颗粒形态是,堆密度大但最好不超过最大混合料密度、表面光滑但有棱角、颗粒毛细孔多一些、颗粒大小合适同时均匀。
对比分析可知,顶喷技术最具有可能性,但要解决顶喷技术易出现太疏松颗粒的不良现象。

部份专利分析
1、 一种流化床造粒机ZL2010201836361,科学技术要点:
一种流化床造粒机,包括床体上设有的喷嘴和出料口,床体由下向上依次设有分风室、分风网板、内加热流化室、喷雾流化室和分离室,床体顶部设有排尘管,床体外部设有旋风分离器,其特征是内加热流化室设有内换热器,所述喷嘴设置在喷雾流化室或分离室内,所述排尘管的出风口与旋风分离器的进口相连,旋风分离器的下端依次通过连接返料管上段、返料管下段和返料口相连,所述返料口设置在内加热流化室或喷雾流化室的侧面,且不高于最靠近的喷嘴所在的水平线。
特点分析:大颗粒不长。
因为采用了顶喷技术、结合内加热器、扩大室的作用,流化床内颗粒出现大颗粒长的慢或根本不长,越小颗粒长的越快的智能化生长作用,同时可以实现堆密度高的颗粒生产,即解决了顶喷技术易出现太疏松颗粒的不良现象。
此专利进一步优化的方向是:
实现产品堆密度可调,以实现更佳的产品品质,更符合实际需求;
在连续生产过程中,让成品颗粒及时排放出去,让非成品颗粒停留在造粒床内继续生长,以实现更高的成品率、连续化生产时间的更长,比如2个月;
提高热能利用率,特别是提高内换热器的热能利用率,以实现更低的运行能耗,比如实现蒸发1吨水,在进风温度160度的条件下,蒸汽耗量低于1.2吨。
结束语
在各种发酵液应用流化床造粒包衣设备迅速发展的今天,高品质的喷雾流化床制备方法是一种发展方向,具备一次成品率高、系统内粉尘量低、成品色泽较好、物料颗粒比较理想的综合效果是必然,类似专利一种流化床造粒机ZL2010201836361的应用是发展方向之一。
参考文献:
1陈林书  制粒(丸)技术原理、设备的研究总结         第十一届全国干燥会议《论文集》
2陈林书  制粒、包衣的微观粒子作用机理、及操作要点   第十一届全国干燥会议《论文集》
3陈林书  流化制粒包衣设备的原理、组成及操作技术     第十一届全国干燥会议《论文集》
4陈林书  王新月   喷雾流化床造粒方法在65与70赖氨酸硫酸盐类产品上应用的分析展望
2012年10月《发酵科技通讯》
5陈林书 王新月 65与70 赖氨酸硫酸盐类产品应用喷雾流化床造粒得到的颗粒形态分析展望
2012年第10期《中国饲料添加剂》
6陈林书 王新月  65与70赖氨酸硫酸盐类产品应用连续喷雾流化床造粒技术的生产线配置
2012年第9期,《食品与发酵工业》
7陈林书  王新月 田保玉  杨波  刘合平  移昌民  连续流化床造粒包衣技术的开拓与发展
2013年第3期,《中国饲料添加剂》
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作者:陈林书  王新月  刘合平  移昌民  季久树  杨波   田保玉        邮编211408

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