氨基酸固體顆粒制劑的高品質(zhì)噴霧流化床制備方法

【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(chǎn)品品質(zhì)的影響因素進行分析，比如一次成品率、系統(tǒng)內(nèi)粉塵量、色澤、物料顆粒形態(tài)，各項指標是相互影響的。指出高品質(zhì)的噴霧流化床制備方法，具備一次成品率高、系統(tǒng)內(nèi)粉塵量低、成品色澤較好、物料顆粒比較理想的綜合效果。
【關(guān)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(chǎn)品品質(zhì)5  成品率  粉塵量  色澤顆粒形態(tài) 
序論
      噴霧流化床顆粒制備方法屬于干燥作業(yè)，涉及國民經(jīng)濟的廣泛領(lǐng)域，干燥技術(shù)的節(jié)能與環(huán)保問題十分重要。
      生物發(fā)酵產(chǎn)品工廠大部份已轉(zhuǎn)移到了中國、東南亞等發(fā)展中國家，比如我國賴氨酸鹽類的總產(chǎn)量已占世界總產(chǎn)量的75%左右，生物發(fā)酵過程的節(jié)能減排、清潔生產(chǎn)和資源化利用在國家“十一五”和“十二五”規(guī)劃中均被列為技術(shù)進步的重要領(lǐng)域。
      連續(xù)式流化床造粒特別適合L-賴氨酸、蘇氨酸、色氨酸等行業(yè)中的發(fā)酵液、尾液調(diào)配料的噴霧干燥造粒。
      噴霧流化床制備技術(shù)，和國外同類廠家比，普遍存在產(chǎn)品品質(zhì)控制性差、系統(tǒng)內(nèi)粉塵大、排放污染嚴重、操作危險性比較高的各種缺陷。
      發(fā)展方向是開發(fā)出產(chǎn)品品質(zhì)可控、系統(tǒng)內(nèi)粉塵小、運行安全、環(huán)保的綜合性流化床技術(shù)。

產(chǎn)品品質(zhì)的影響因素
產(chǎn)品品質(zhì)：體現(xiàn)在造粒床一次成品率、系統(tǒng)內(nèi)粉塵量、色澤、物料顆粒形態(tài)。
1、一次成品率、系統(tǒng)內(nèi)粉塵：
      對于連續(xù)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，目標就是依靠造粒機自身產(chǎn)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(jīng)筆者近千套設備的應用，底噴、側(cè)噴、頂噴三種技術(shù)對比，目前正常返料比例需要量的數(shù)據(jù)是，底噴返回量：成品量=1︰1.5，側(cè)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(xiàn)環(huán)流狀的規(guī)則運動形態(tài)，分析發(fā)現(xiàn)，大小顆粒通過霧化區(qū)的機會均等，即大顆粒和小顆粒涂層成長機會均等，即系統(tǒng)內(nèi)粉塵量中等。
      側(cè)噴原理：特別是處于下部時，在連續(xù)生產(chǎn)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(qū)，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(qū)，出現(xiàn)越大顆粒長的越快、越小顆粒長的越慢甚至不長的不利狀態(tài)，系統(tǒng)內(nèi)粉塵也容易形成惡性循環(huán)。
      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(qū)內(nèi)，停止長大，越小的顆粒和粉塵在上揚過程中，經(jīng)過噴霧區(qū)獲得長大機會越大，結(jié)合擴大流化室的應用效果越好，由此可見出現(xiàn)小顆粒生長加快、大顆粒生長變慢的智能化生長趨勢，系統(tǒng)內(nèi)粉塵也大程度被壓制。
      系統(tǒng)內(nèi)粉塵量越低，生產(chǎn)線排入環(huán)境中污染就越低，產(chǎn)品收率越高，系統(tǒng)起火爆炸可能性越低，操作越穩(wěn)定，得到規(guī)則形態(tài)顆粒的可能性越高。
2、色澤：
      對于發(fā)酵類物料而言，均表現(xiàn)出耐溫性不高的性質(zhì)，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(fā)出耐溫性能較高的菌種。
      在之前，很多產(chǎn)品為了提高產(chǎn)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(xiàn)產(chǎn)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(qū)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(chǎn)量，降低能耗，要求床內(nèi)結(jié)構(gòu)任何部位特別是加熱部位，不得出現(xiàn)流化死角。
3、物料顆粒形態(tài)：
      物料的顆粒形態(tài)比如堆密度、表面光滑度、微觀結(jié)構(gòu)、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(xiàn)傾向有，溶解性變慢、包裝體積小、吸潮性小，但太密實會現(xiàn)混合性變低的不良現(xiàn)象，即以不超過大混合料密度為好。底噴技術(shù)易出現(xiàn)太密實現(xiàn)象，頂噴技術(shù)易出現(xiàn)太疏松現(xiàn)象，側(cè)噴技術(shù)易出現(xiàn)偏密實度大的顆粒。
      表面越光滑，出現(xiàn)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(xiàn)混合分層的不良現(xiàn)象。側(cè)噴或底噴帶打刀技術(shù)易出現(xiàn)這種現(xiàn)象。
      微觀結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)在微觀狀態(tài)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(shù)易實現(xiàn)這種現(xiàn)象，側(cè)噴技術(shù)不易實現(xiàn)這種現(xiàn)象。
      顆粒大小均勻度，從一次成品率分析結(jié)果可知，大小均勻度從好到壞排列依次是頂噴技術(shù)、底噴技術(shù)、側(cè)噴技術(shù)。
      從而得知，理想的顆粒形態(tài)是，堆密度大但以不超過大混合料密度為好、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(shù)具有可能性，但要解決頂噴技術(shù)易出現(xiàn)太疏松顆粒的不良現(xiàn)象。

部份專利分析
      1、 一種流化床造粒機申請?zhí)?010201836361，科學技術(shù)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(wǎng)板、內(nèi)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(nèi)加熱流化室設有內(nèi)換熱器，所述噴嘴設置在噴霧流化室或分離室內(nèi)，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(nèi)加熱流化室或噴霧流化室的側(cè)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(shù)、結(jié)合內(nèi)加熱器、擴大室的作用，流化床內(nèi)顆粒出現(xiàn)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(xiàn)堆密度高的顆粒生產(chǎn)，即解決了頂噴技術(shù)易出現(xiàn)太疏松顆粒的不良現(xiàn)象。
      此專利進一步優(yōu)化的方向是：
      實現(xiàn)產(chǎn)品堆密度可調(diào)，以實現(xiàn)更佳的產(chǎn)品品質(zhì)，更符合實際需求；
      在連續(xù)生產(chǎn)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(nèi)繼續(xù)生長，以實現(xiàn)更高的成品率、連續(xù)化生產(chǎn)時間的更長，比如2個月；
      提高熱能利用率，特別是提高內(nèi)換熱器的熱能利用率，以實現(xiàn)更低的運行能耗，比如實現(xiàn)蒸發(fā)1噸水，在進風溫度160度的條件下，蒸汽耗量低于1.2噸。
結(jié)束語
      在各種發(fā)酵液應用流化床造粒包衣設備迅速發(fā)展的今天，高品質(zhì)的噴霧流化床制備方法是一種發(fā)展方向，具備一次成品率高、系統(tǒng)內(nèi)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。
參考文獻：

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