噴霧干燥技術(shù)在維生素B12食品添加劑生產(chǎn)過程中的應(yīng)用

□ 趙利雪 楊軍林 韓玉霞 河北玉星生物工程股份有限公司

現(xiàn)有工藝中設(shè)備局限性：維生素B12液體和載體，在高速混合機內(nèi)每次裝料量50～100 kg混合，混合完成放料，不能連續(xù)、密閉操作，導(dǎo)致產(chǎn)量低、勞動強度高、產(chǎn)品收率低。噴霧干燥機組則改為密閉連續(xù)混合干燥，可改善現(xiàn)有工藝的不足。

1 干燥設(shè)備選型

噴霧干燥器優(yōu)點在于液滴直徑小，氣液兩相接觸面積大，干燥過程極快。缺點為干燥器體積大，單位產(chǎn)品熱量消耗高，機械能耗大。綜合全球維生素B12食品添加劑的需求情況，設(shè)計食品添加劑生產(chǎn)線噴霧干燥機組配套設(shè)備基本參數(shù)：蒸發(fā)量≥350 L/h，電器設(shè)備防爆，噴霧造粒過程電腦控制參數(shù)調(diào)整，氣流輸送至振動篩、粉碎機并能自動卸料至二維混合機，接觸物料的設(shè)備內(nèi)表面為不銹鋼，尾氣排放符合國家標準，生產(chǎn)過程實現(xiàn)自動化、流水線操作。

2 優(yōu)化生產(chǎn)工藝

噴霧干燥機組主要控制指標有：送風(fēng)量、噴液量、料液固含量、產(chǎn)品含水率、排風(fēng)溫度、蒸發(fā)量、霧化器轉(zhuǎn)速等。噴霧干燥機組生產(chǎn)VB12食品添加劑的核心為物料干燥。受熱面積越大，干燥速率越高。在干燥過程中，物料濕分從固體物料內(nèi)部向表面遷移，再從物料表面向干燥介質(zhì)汽化。干燥速率為單位時間內(nèi)在干燥面積上的水分量，用U表示，單位為kg/（m2·s）。

U=dw/Adt

式中：U為干燥速率，kg/（m2·s）；A為干燥面積，m2；W為汽化的水分量，kg；t為干燥時間，s。

影響干燥因素主要有：干燥介質(zhì)條件和物料尺寸及與空氣接觸面積。

2.1 料液固含量與產(chǎn)品含水率關(guān)系

當進風(fēng)風(fēng)量、進風(fēng)溫度、排風(fēng)溫度、排風(fēng)風(fēng)量保持不變，噴霧料液固含量越高、霧化造粒越大，物料干燥接觸比表面積減小，相同干燥時間，干燥后成品含水率越高。磷酸輕鈣載體：進風(fēng)頻率29 Hz，進風(fēng)溫度160 ℃，抽風(fēng)頻率48 Hz，抽風(fēng)溫度68～72℃，固液比分別為1∶1.0、1∶1.1、1∶1.2、1∶1.3時，對應(yīng)含水率（%）分別為2.34、2.32、2.10、2.02，120目篩通過率（%）分別為63.19、67.20、72.90、76.33。甘露醇載體：進風(fēng)頻率21 Hz，進風(fēng)溫度140 ℃，抽風(fēng)頻率36 Hz，抽風(fēng)溫度68～71 ℃，固液比分別取為1∶0.5、1∶0.6、1∶0.7、1∶0.8時，對應(yīng)含水率（%）分別為1.14、0.83、0.58、0.41，120目篩通過率（%）分別為44.16、48.53、51.90、56.87。

2.2 進風(fēng)溫度、進風(fēng)風(fēng)量、蒸發(fā)量關(guān)系

進風(fēng)風(fēng)量一定，溫度越高、蒸發(fā)量越大。送風(fēng)機頻率35 Hz，進風(fēng)溫度分別為140、160、180 ℃，對應(yīng)進料頻率分別為29、31、33 Hz。進風(fēng)溫度一定，送風(fēng)機頻率越高（送風(fēng)風(fēng)量越大），蒸發(fā)量越大。進風(fēng)溫度230 ℃，風(fēng)機頻率分別為20、23、26 Hz，對應(yīng)進料頻率為22、27、32 Hz。

2.3 料液固含量、霧化器轉(zhuǎn)速、顆粒度、水分

當料液固含量一定，霧化器轉(zhuǎn)速越高，離心力越大，經(jīng)霧化盤造粒后顆粒越小，干燥比表面積增大，運動路徑變長，干燥時間相對延長，所以成品水分越低。固含量1∶1，霧化器頻率為35、40、45、50 Hz，水分分別為9.02%、8.39%、8.01%、7.72%，120目篩網(wǎng)通過率為69.26%、75.67%、78.39%、84.87%。霧化器轉(zhuǎn)速一定，料液固含量越低，顆粒越小，水分越低。霧化器頻率45 Hz，固含量分別為1∶1、1∶1.1、1∶1.2、1∶1.3時，水分為9.05%、8.79%、8.62%、8.21%，120目篩網(wǎng)通過率為65.23%、67.38%、72.81%、76.34%。

2.4 最低排風(fēng)溫度確認

含水率的高低取決于噴霧干燥機組的排風(fēng)溫度，排風(fēng)溫度過高，浪費設(shè)備動能和蒸汽，成品含水率低，造成生產(chǎn)成本過高；排風(fēng)溫度過低，物料容易粘塔壁，且含水率過高，導(dǎo)致成品水分不合格。

噴霧干燥系統(tǒng)安裝完成后，投入生產(chǎn)運行。經(jīng)過生產(chǎn)實踐，共生產(chǎn)不同載體的維生素B12食品添加劑35 t。分別采取了產(chǎn)品批號為S180401A和S180402A的磷酸氫鈣，以及產(chǎn)品批號為S180404A和S180405A的甘露醇，重量均為1 t，結(jié)果都顯示設(shè)備運行正常，產(chǎn)品質(zhì)量符合標準。依據(jù)生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計證明：本套噴霧干燥機組能適用于不同載體維生素B12食品添加劑的生產(chǎn)過程，運行穩(wěn)定，生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量合格。

3 結(jié)語

對現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)備進行改造，優(yōu)化了生產(chǎn)工藝，基本實現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動化、高效、成本低的運行模式。離心式噴霧干燥機組較高速混合機的干燥混合工藝，更適用于維生素B12食品添加劑的生產(chǎn)過程。