張廣翌，于思圓

（黑龍江立高科技股份有限公司，哈爾濱 150000）

干燥機(jī)組在中國食品粉體生產(chǎn)中應(yīng)用較為普遍。南方地區(qū)多為高溫高濕環(huán)境，取風(fēng)含濕量大，易造成以下問題：首先，常規(guī)設(shè)計需加大塔體、風(fēng)機(jī)及附屬設(shè)備，造成設(shè)備投資、土建投入、運行成本均升高[1]；其次，粉體易在捕粉設(shè)備、固定流化床等位置吸潮粘掛。振動流化床對粉體有冷卻作用，如風(fēng)溫過低會有水分析出，造成粉體吸潮，如風(fēng)溫較高無法使出粉溫度達(dá)到要求，導(dǎo)致產(chǎn)品包裝后粉體的玻璃化轉(zhuǎn)化[2]，粉體結(jié)塊無法恢復(fù)。

因地制宜的除濕方案可以減小塔體、風(fēng)機(jī)及附屬設(shè)備，降低設(shè)備投資、土建投入、運行成本。達(dá)到粉體含水率要求的同時，防止粉體吸潮結(jié)塊，并降低出粉溫度，避免粉體的玻璃化轉(zhuǎn)化，保障產(chǎn)品質(zhì)量。

以下是從實驗、工藝、設(shè)備三個方面論述粉體吸潮的原因、解決的方案以及如何實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、節(jié)能的同時滿足生產(chǎn)需求，達(dá)到出粉標(biāo)準(zhǔn)。

1 粉體的吸潮實驗

粉體含水率為產(chǎn)品質(zhì)量的重要指標(biāo)，將影響粉體顆粒狀態(tài)、粉體沖調(diào)、粉體儲存和產(chǎn)品收益等。通過測定不同溫、濕度條件下，粉體的吸濕情況，測定粉體含水率的變化趨勢，為工藝設(shè)計提供理論支持。

實驗設(shè)備：恒溫恒濕箱、快速水分測定儀、培養(yǎng)皿、計時器。

實驗樣品：本次實驗樣品為乳粉，樣品普遍存在，實踐經(jīng)驗充足。

實驗方法：根據(jù)階段不同，將恒溫恒濕箱設(shè)定不同溫、濕度，取6個大小相同的培養(yǎng)皿，每個培養(yǎng)皿中加入10g乳粉，同時放入培養(yǎng)箱內(nèi)，每間隔5min拿出一個培養(yǎng)皿，用快速水分測定儀測定粉體含水率，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析。

（1）設(shè)定恒溫恒濕箱參數(shù)為45℃、30%相對濕度、18.3g（水）/kg（氣）含濕量。

圖1為乳粉含水率的變化曲線圖，粉體含水率在5min內(nèi)有明顯升高，并且達(dá)到峰值，此后含水率不再繼續(xù)升高。

圖1 乳粉含水率的變化曲線圖

（2）設(shè)定恒溫恒濕箱參數(shù)為20℃、50%相對濕度、7.3g（水）/kg（氣）含濕量。

圖2為，乳粉含水率的變化曲線圖，在整體實驗過程中粉體含水率持續(xù)升高，無穩(wěn)定趨勢。

圖2 乳粉含水率的變化曲線圖

實驗結(jié)論：上述為部分實驗數(shù)據(jù)，經(jīng)多次試驗證明：當(dāng)相對濕度在45%以上時，即使含濕量較低，粉體吸濕量也上升，所以防止粉體吸潮結(jié)塊的有效方法是降低空氣的相對濕度。

2 高溫高濕地區(qū)干燥機(jī)組工藝參數(shù)

經(jīng)上述實驗得出，空氣即使含濕量較低，但如果相對濕度較高時，將同樣造成粉體吸濕量較大，吸潮結(jié)塊。因此解決干燥機(jī)組粉體吸潮的方法為降低空氣相對濕度。

空氣相對濕度受溫度和含濕量兩方面影響[3]。生產(chǎn)參數(shù)（空氣溫度）的可調(diào)范圍有限，因此降低空氣含濕量為主要解決方案[4-5]。干燥系統(tǒng)中空氣的含濕量由兩部分組成，進(jìn)風(fēng)中的水和蒸發(fā)的水。為保證產(chǎn)能，蒸發(fā)的水量無法減少，只能通過降低進(jìn)風(fēng)中的水來防止粉體吸潮。

干燥系統(tǒng)中的進(jìn)風(fēng)可分為三部分：高溫風(fēng)（主進(jìn)風(fēng)，170～190℃）、中溫風(fēng)（固床風(fēng)，60～70℃）、低溫風(fēng)（振動流化床風(fēng)，20～30℃）。按上述解決方案，應(yīng)對高、中、低溫風(fēng)進(jìn)行除濕。為節(jié)能考慮高、中、低溫風(fēng)除濕也分為三個等級。

除濕三個等級分別為半除濕、表冷除濕、轉(zhuǎn)輪除濕。

干燥機(jī)組主進(jìn)風(fēng)為高溫風(fēng)，溫度在170～190℃之間，同時排風(fēng)在75～93℃之間，在相同含濕量的空氣中較高的溫度可以維持較低的相對濕度，經(jīng)過計算，引入一種方法叫做半除濕，半除濕一般將風(fēng)溫降低至18～23℃，空氣含濕量降低至13～18g（水）/kg（氣），主進(jìn)風(fēng)風(fēng)量較大，如果采用常規(guī)表冷除濕冰水耗量較大，采用此辦法節(jié)約更多冰水耗量。

常規(guī)表冷除濕采用冰水對風(fēng)進(jìn)行降溫，一般采用0～2℃冰水進(jìn)，5～7℃冰水回，將風(fēng)降溫至10～14℃，空氣含濕量降低至8～10g（水）/kg（氣）。表冷除濕主要用于固定床用風(fēng)除濕。現(xiàn)干燥機(jī)組固定床主要用途并非干燥粉體，而是向干燥塔錐體底部進(jìn)行補(bǔ)風(fēng)，防止此處溫度降低，水汽沉積，塔壁粘掛粉體，或粉體在此位置吸潮，堵塞固定床鰓板。因此固定床用風(fēng)需較干燥塔主進(jìn)風(fēng)干燥。

轉(zhuǎn)輪除濕是通過干燥劑的吸濕和烘干完成空氣除濕，一般轉(zhuǎn)輪除濕設(shè)備可將風(fēng)中含濕量控制在<5g（水）/kg（氣）。轉(zhuǎn)輪除濕用于振動流化床進(jìn)風(fēng)除濕，振動流化床風(fēng)溫需在20～50℃范圍內(nèi)，階梯式對粉體進(jìn)行降溫，將粉體降溫至28～32℃的安全范圍內(nèi)，如包裝時粉溫過高，易出現(xiàn)不可逆的粉體的玻璃化轉(zhuǎn)化。

3 高溫高濕地區(qū)干燥機(jī)組設(shè)備匹配

食品粉生產(chǎn)企業(yè)對干燥機(jī)組的要求是好用，耐用。而作為干燥機(jī)組的設(shè)計者，團(tuán)隊的原則不僅僅是好用、耐用，更要追求最終產(chǎn)品（粉體）的質(zhì)量，粉體沖調(diào)下沉速度是否滿足要求，粉體是否全部溶解，粉體顆粒是否有毛細(xì)結(jié)構(gòu)等。滿足以上需求后，應(yīng)對干燥機(jī)組設(shè)備進(jìn)行完美的匹配。既要滿足設(shè)計工藝參數(shù)，又要節(jié)能降耗。

高溫高濕地區(qū)除濕需要三個等級，兩種除濕原理，半除濕和表冷除濕均為降溫除濕法。主進(jìn)風(fēng)和固定床進(jìn)風(fēng)加裝冰水換熱器，換熱器為抽屜式，便于維護(hù)和更換。換熱器需加裝壓差式排水裝置，排出除濕水的同時，保證潔凈風(fēng)不外露。轉(zhuǎn)輪除濕為吸收烘干法。振動流化床進(jìn)風(fēng)加裝轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)。根據(jù)運行參數(shù)，精確匹配除濕方法更好的為企業(yè)節(jié)省能耗。

以蒸發(fā)量1000kg/h干燥塔為例，使用冷量相同的冷媒（冰水），常規(guī)除濕方案需153t/h，而半除濕僅需要97t/h，按工業(yè)用電0.85元/度計算，每小時節(jié)約276元[6]。

4 結(jié)論

在我國南方地區(qū)，食品粉的生產(chǎn)如火如荼的進(jìn)行，干燥機(jī)組在高溫高濕地區(qū)也在不斷的應(yīng)用。通過試驗，確定生產(chǎn)工藝參數(shù)，通過設(shè)備匹配達(dá)到節(jié)能降耗的目的。將科學(xué)與實踐結(jié)合，為生產(chǎn)企業(yè)帶去經(jīng)濟(jì)收益，為行業(yè)進(jìn)步做出微薄貢獻(xiàn)。