RU2377779C1 - Facility and method of drying liquids with high contents of carbohydrates - Google Patents
Facility and method of drying liquids with high contents of carbohydrates Download PDFInfo
- Publication number
- RU2377779C1 RU2377779C1 RU2008117146/13A RU2008117146A RU2377779C1 RU 2377779 C1 RU2377779 C1 RU 2377779C1 RU 2008117146/13 A RU2008117146/13 A RU 2008117146/13A RU 2008117146 A RU2008117146 A RU 2008117146A RU 2377779 C1 RU2377779 C1 RU 2377779C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- drying
- crystallization
- drying chamber
- liquid
- particles
- Prior art date
Links
Landscapes
- Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к устройству, подходящему для сушки жидкости, содержащей преимущественно сухие вещества углеводов, с получением нелипкого порошка. Также настоящее изобретение относится к способу получения нелипкого порошка, по существу, из углеводов, изначально содержащихся в виде сухого вещества в жидкости, такой как молочная сыворотка или пермеат молочной сыворотки.The present invention relates to a device suitable for drying a liquid containing predominantly carbohydrate solids to obtain a non-sticky powder. The present invention also relates to a method for producing a non-sticky powder, essentially from carbohydrates initially contained as a dry substance in a liquid, such as whey or whey permeate.
Жидкости с высоким содержанием углеводов, как правило, трудны для перевода в сухую форму, которую легко транспортировать, поскольку продукт становится липким при определенных температурах и определенном влажностном режиме. Липкость может являться результатом спекания в сушильных аппаратах.High carbohydrate fluids are generally difficult to dry form, which is easy to transport since the product becomes sticky at certain temperatures and in certain humidity conditions. Stickiness may result from sintering in dryers.
Типичный процесс включает стадию начального концентрирования жидкости, которая может представлять собой молочную сыворотку или пермеат молочной сыворотки, для увеличения содержания сухих веществ до максимально возможного высокого уровня с обеспечением достаточно низкой вязкости для того, чтобы распылить жидкость на последующей стадии распылительной сушки. Как правило, на стадии концентрирования содержание сухих веществ в жидкости может быть увеличено до концентрации выше насыщенного раствора, что в результате ведет к кристаллизации углеводов. Возможно, перед стадией распылительной сушки проводят стадию кристаллизации. Как правило, стадию кристаллизации проводят в емкости с контролем температуры. Затем концентрированную жидкость подвергают обработке в режиме, способствующем росту кристаллов. Время выдержки и температурный режим зависят от различных факторов, включая тип углеводов, концентрацию ингибиторов или стимуляторов кристаллизации и наличие перемешивания.A typical process involves the stage of initial concentration of the liquid, which may be whey or whey permeate, to increase the solids content to the highest possible level while ensuring a sufficiently low viscosity to spray the liquid in the subsequent spray drying step. As a rule, at the stage of concentration, the solids content in the liquid can be increased to a concentration above the saturated solution, which as a result leads to the crystallization of carbohydrates. It is possible that a crystallization step is carried out before the spray drying step. As a rule, the crystallization stage is carried out in a vessel with temperature control. Then the concentrated liquid is subjected to processing in a mode that promotes crystal growth. The exposure time and temperature conditions depend on various factors, including the type of carbohydrate, the concentration of crystallization inhibitors or stimulants, and the presence of mixing.
В предшествующем уровне техники были предложены альтернативы распылительной сушки жидкостей с высоким содержанием углеводов. В WO 97/35486 описывается способ перевода жидкой молочной сыворотки или пермеата молочной сыворотки, по существу, в легкосыпучие, не спекающиеся порошковые продукты с использованием сушки воздухом. Процесс включает стадию вакуумного выпаривания сыворотки до содержания сухих веществ 65-80%, кристаллизацию сывороточного концентрата и сушку воздухом сыворотки, где основной поток изначально охлажденного сывороточного концентрата проходит через стадии кристаллизации, с подачей второго или третьего потока, смешивающегося с основным потоком.In the prior art, alternatives to spray drying high carbohydrate fluids have been proposed. WO 97/35486 describes a method for converting liquid whey or whey permeate into substantially free-flowing, non-sintering powder products using air drying. The process includes the stage of vacuum evaporation of whey to a solids content of 65-80%, crystallization of whey concentrate and air-drying of whey, where the main stream of initially cooled whey concentrate passes through crystallization stages, with a second or third stream mixed with the main stream.
Более прогрессивная технология приведена в патенте США 6790288 (Niro A/S), где кристаллический моногидрат альфа-лактозы восстановлен из вязкого лактозосодержащего водного раствора обработкой указанной жидкости одновременно нагреванием, удалением пара и механическим перемешиванием с высоким усилием сдвига с обеспечением кристаллизации, стимулирующей снижение вязкости жидкости за счет образованных и суспендированных в ней кристаллов, что увеличивает концентрацию перемешанной жидкости и одновременно кристаллизацию лактозы из нее. Последующее охлаждение, сушка и измельчение дают выход готового продукта в виде частиц моногидрата альфа-лактозы.A more advanced technology is described in US Pat. No. 6,790,288 (Niro A / S), where crystalline alpha-lactose monohydrate is recovered from a viscous lactose-containing aqueous solution by simultaneously treating said liquid with heating, steam removal and high shear mechanical stirring to provide crystallization that stimulates a decrease in fluid viscosity due to the crystals formed and suspended in it, which increases the concentration of the mixed liquid and at the same time crystallization of lactose from it. Subsequent cooling, drying and grinding give the finished product in the form of particles of alpha-lactose monohydrate.
Обычно стадию кристаллизации проводят перед распылительной сушкой, как описывается в WO 02/087348 и WO 2004/057973. Заявитель предлагает обработку жидкого продукта при температуре выше температуры кристаллизации любого из компонентов жидкого продукта в теплообменнике, мгновенное отделение летучих компонентов из указанного жидкого продукта с получением пастообразного концентрата, предварительное охлаждение фракции указанного пастообразного концентрата и сушку указанного комбинированного продукта. На стадии предварительного охлаждения, очевидно, происходит кристаллизация лактозы за счет быстрого прямого предварительного охлаждения без какого-либо значительного увеличения вязкости, что могло бы привести к неперекачиваемости пасты. В последней публикации предложен способ, в котором сывороточный концентрат нагревают выше температуры кристаллизации и затем проводят кристаллизацию перед распылительной сушкой. На последующей стадии распылительной сушки кристаллизацию проводят с помощью сушильного газа.Typically, the crystallization step is carried out before spray drying, as described in WO 02/087348 and WO 2004/057973. The applicant proposes processing a liquid product at a temperature above the crystallization temperature of any of the components of the liquid product in a heat exchanger, instantly separating the volatile components from said liquid product to obtain a paste-like concentrate, pre-cooling a fraction of said paste-like concentrate, and drying said combined product. At the pre-cooling stage, obviously, lactose crystallizes due to quick direct pre-cooling without any significant increase in viscosity, which could lead to non-pumpability of the paste. The latest publication provides a method in which whey concentrate is heated above the crystallization temperature and then crystallized before spray drying. In a subsequent spray drying step, crystallization is carried out using a drying gas.
Распылительная сушка является хорошо известной технологией для получения высушенных, агломерированных порошков для детского питания, цельного молока, обезжиренного молока и аналогичных продуктов, которые могут быть высушены до низкого уровня содержания влаги в сушильной камере. Жидкости с высоким содержанием кристаллизуемых углеводов не могут быть легко высушены распылительной сушкой до частиц с низким содержанием влаги. Например, пермеат молочной сыворотки, обычно включающий сухие вещества, состоящие на 80-85% из углеводов, не может быть нормально концентрирован до содержания сухих веществ 78-75%, потому что частицы, высушенные распылительной сушкой, становятся слишком липкими и агломерируют. Этот феномен назван здесь спеканием.Spray drying is a well-known technology for producing dried, agglomerated powders for baby food, whole milk, skim milk and similar products that can be dried to a low moisture content in the drying chamber. High crystallizable carbohydrate fluids cannot be easily spray dried to low moisture particles. For example, whey permeate, usually comprising solids composed of 80-85% carbohydrates, cannot be normally concentrated to a solids content of 78-75% because spray dried particles become too sticky and agglomerate. This phenomenon is called sintering here.
В патенте США 5006204 (Niro) предлагается обрабатывать влажный, высушенный распылительной сушкой порошок с содержанием влаги обычно 8-12% на стадии выдержки, предшествующей обработке в подвижном (псевдоожиженном) слое. На стадии выдержки используют диск, расположенный между распылительной сушилкой и подвижным слоем, указанный диск имеет конусообразную верхнюю поверхность, вал, поддерживающий диск для вращения в горизонтальной плоскости и механизм для вращения диска, в результате чего на поверхность диска поступает частично высушенная в распылительной сушилке молочная сыворотка, которая доставляется в подвижный слой, при этом происходит кристаллизация сыворотки в виде осадка на поверхности диска. Во время выдержки большое количество лактозы кристаллизуется, и обычно конечный продукт выходит со степенью кристаллизации более чем 92%. После стадии выдержки порошок может быть высушен в подвижном слое до конечного уровня содержания свободной влаги, обычно 1,5-2,5%.US Pat. No. 5,006,204 (Niro) proposes to process wet, spray-dried powder with a moisture content of typically 8-12% in the holding step prior to processing in a moving (fluidized) bed. At the holding stage, a disk is used located between the spray dryer and the movable layer, the specified disk has a conical upper surface, a shaft supporting the disk for horizontal rotation and a mechanism for rotating the disk, as a result of which whey partially dried in the spray dryer comes to the surface of the disk , which is delivered to the mobile layer, and whey crystallizes in the form of a precipitate on the surface of the disk. During aging, a large amount of lactose crystallizes, and usually the final product leaves with a degree of crystallization of more than 92%. After the holding step, the powder can be dried in a moving bed to a final level of free moisture, typically 1.5-2.5%.
Отработанный сушильный газ, покидая сушильную камеру, содержит мелкие частицы, называемые здесь мелкие частицы или мелочь, которую необходимо отделить от газа. В предшествующем уровне техники для распылительных сушилок предложены различные варианты способов отделения, которые могут быть отнесены к категории как внешних, так и внутренних средств отделения. Внутренние средства отделения обычно представляют собой фильтры, расположенные внутри сушильной камеры, а внешние средства отделения обычно включают фильтры и/или циклоны, следующие за влажными скрубберами, для окончательного отделения захваченных воздухом частиц.Exhaust drying gas, leaving the drying chamber, contains small particles, here called fine particles or fines, which must be separated from the gas. In the prior art, various variants of separation methods are proposed for spray dryers, which can be categorized as both external and internal separation means. The internal separation means are usually filters located inside the drying chamber, and the external separation means usually include filters and / or cyclones following wet scrubbers to finally separate particles trapped in the air.
Удаление мелочи средствами внутреннего отделения дает возможность получения нелипких порошков, которые могут быть высушены до низкого содержания влаги без спекания. В патенте США 4741803 описывается распылительная сушка, включающая зону фильтрации, расположенную по всей ширине верхней секции распылительной сушилки, где сепаратор содержит пористые фильтрующие элементы в форме трубок, закрытых со стороны дна, расположенных таким образом, что весь поток сушильного газа проходит через пористые фильтрующие элементы, ударяясь о частицы продукта, захваченные сушильным газом, и таким образом отделяя их. Распылительная сушка из предшествующего уровня также включает средства введения потока сжатого газа через пористые фильтрующие элементы для удаления адгезированных им частиц продукта; указанные средства располагают таким образом, что поток указанного сжатого воздуха проходит наружу через пористые фильтрующие элементы в направлении, противоположном сушильному газу.Removing fines by means of internal separation makes it possible to obtain non-sticky powders that can be dried to a low moisture content without sintering. US Pat. No. 4,741,803 describes spray drying, including a filtration zone located across the entire width of the upper section of the spray dryer, where the separator contains porous filter elements in the form of tubes closed from the bottom, arranged so that the entire flow of drying gas passes through the porous filter elements by hitting product particles trapped in the drying gas, and thus separating them. Spray drying from a prior art also includes means for introducing a stream of compressed gas through the porous filter elements to remove product particles adhered to it; these means are arranged in such a way that the flow of said compressed air passes outward through the porous filter elements in the opposite direction to the drying gas.
В патенте ЕР 1227732 (Niro A/S) описывается способ, предусматривающий стадию удаления потока отработанного сушильного газа и газа из встроенного устройства для сушки в подвижном (псевдоожиженном) слое при температуре 60-95°С из камеры через гибкие фильтрующие элементы в указанной камере, улавливая таким образом мелкие частицы, захваченные указанным потоком на поверхности элементов фильтра. Мелкие частицы, осажденные на гибкие фильтрующие элементы, высвобождаются за счет коротких, умеренных противопотоков, что является причиной их падения на стенку усеченного конуса сушильной камеры и последующего попадания во встроенное устройство для сушки в подвижном слое. В патенте США 6058624 (Niro A/S) описывается применение, по существу, негибких фильтров, фильтрующие элементы могут быть очищены на месте средствами, описанными в патенте США 6332902 (Niro A/S).EP 1227732 (Niro A / S) describes a method comprising the step of removing the flow of spent drying gas and gas from an integrated drying device in a moving (fluidized) bed at a temperature of 60-95 ° C. from a chamber through flexible filter elements in said chamber thus capturing the fine particles captured by the specified stream on the surface of the filter elements. Small particles deposited on flexible filter elements are released due to short, moderate counterflows, which causes them to fall on the wall of the truncated cone of the drying chamber and then falling into the built-in device for drying in the moving layer. US Pat. No. 6,056,824 (Niro A / S) describes the use of substantially inflexible filters, filter elements can be cleaned in place by the means described in US Pat. No. 6,332,902 (Niro A / S).
В предшествующем уровне техники представлены средства внешнего отделения мелочи, полученной в результате распылительной сушки жидкости с высоким содержанием кристаллизуемых углеводов. Для специалиста в данной области техники должно быть очевидно, что фильтрующие устройства внутри сушильной камеры не должны удерживать мелкие частицы, так как они могут слипаться или проникать в матрицу фильтра и забивать фильтрующее устройство.The prior art provides means for external separation of fines obtained by spray drying a liquid with a high content of crystallizable carbohydrates. It should be obvious to a person skilled in the art that the filtering devices inside the drying chamber should not contain small particles, since they can stick together or penetrate the filter matrix and clog the filtering device.
Таким образом, в WO 02/087348 и США 5006204, приведенных выше, использованы внешние устройства для отделения. В WO 04/057973, также приведенном выше, описывается возможность использования внешних фильтрующих мешков для удаления мелких частиц из потока отработанного сушильного газа. Перед фильтрацией вспомогательный газ подают в отработанный сушильный газ в таком количестве при такой температуре и относительной атмосферной влажности, при которых в смеси отработанного газа с уловленными мелкими частицами и вспомогательного газа не происходит слипание уловленных мелких частиц. Кроме того, сухие частицы преимущественно подают в отработанный сушильный газ. Эти сухие частицы служат в качестве носителей для все еще влажных мелких частиц в отработанном сушильном газе.Thus, in WO 02/087348 and US 5006204 above, external separation devices are used. WO 04/057973, also cited above, describes the possibility of using external filter bags to remove fine particles from the exhaust drying gas stream. Before filtration, the auxiliary gas is supplied to the exhaust drying gas in such an amount at such a temperature and relative atmospheric humidity that, in the mixture of exhaust gas with captured fine particles and auxiliary gas, no adhesion of captured small particles occurs. In addition, the dry particles are preferably fed into the exhaust drying gas. These dry particles serve as carriers for still wet small particles in the exhaust drying gas.
При обработке отработанного газа, полученного при распылительной сушке жидкости с высоким содержанием углеводов, традиционно используют способы наружного отделения по отношению к сушильной камере для удаления мелких липких частиц из отработанного газа. Способы удаления из предшествующего уровня техники обычно включают использование циклонов с последующими влажными скрубберами для окончательного отделения захваченных воздухом частиц. Известные способы имеют некоторые недостатки при обработке продуктов, которые заключаются в трудности при транспортировке. Частицы адгезируются в переходном канале между сушильной камерой и устройством для отделения частиц, и необходимо их удалять. Такое удаление часто проводится вручную и требует остановки производственного процесса. Для уменьшения адгезии частиц на канале в канал часто инжектируют теплый сухой воздух, что повышает общие энергозатраты. Кроме того, использование устройств для удаления частиц из сушильного газа усложняет процесс производства.When treating the exhaust gas obtained by spray drying a liquid with a high carbohydrate content, the methods of external separation with respect to the drying chamber are traditionally used to remove small sticky particles from the exhaust gas. Methods for removing from the prior art typically include the use of cyclones followed by wet scrubbers for the final separation of airborne particles. Known methods have some disadvantages in the processing of products, which are difficulties in transportation. Particles adhere in the transition channel between the drying chamber and the particle separation device, and must be removed. Such removal is often carried out manually and requires a shutdown of the production process. To reduce the adhesion of particles on the channel, warm dry air is often injected into the channel, which increases the overall energy consumption. In addition, the use of devices for removing particles from the drying gas complicates the production process.
Целью настоящего изобретения является устройство для получения нелипких порошков, которое в то же самое время транспортирует отработанный газ, включающий мелкие частицы, экономичным и оптимизирующим процесс способом.The aim of the present invention is a device for producing non-sticky powders, which at the same time conveys the exhaust gas, including fine particles, in an economical and process-optimizing way.
Настоящее изобретение относится к устройству для сушки жидкости, преимущественно содержащей сухие вещества углеводов, с получением нелипкого порошка, включающему сушильную камеру (5), в верхней части которой расположен распыляющий элемент (4), способный распылять каплями жидкость, содержащую преимущественно сухие вещества углеводов, средства подачи сушильного газа к распыленным каплям для их частичной сушки до влажных частиц и устройство для выдержки (9) для последующей кристаллизации ("посткристаллизации") влажных частиц, полученных из сушильной камеры, в нелипкий порошок, где фильтрующий элемент (7), расположенный внутри сушильной камеры, обеспечен средством для удаления отработанного сушильного газа через фильтрующий элемент.The present invention relates to a device for drying a liquid, mainly containing carbohydrate solids, to obtain a non-sticky powder, including a drying chamber (5), in the upper part of which there is a spray element (4), capable of dropping a liquid containing mainly carbohydrate solids by drops, means supplying drying gas to the sprayed droplets for partial drying to wet particles and a holding device (9) for subsequent crystallization ("post-crystallization") of wet particles obtained from the drying chamber into non-sticky powder, where the filter element (7) located inside the drying chamber is provided with means for removing exhausted drying gas through the filter element.
Предполагалось, что из-за липкой природы частиц, присутствующих в отработанном сушильном газе, расположенный внутри фильтр будет забиваться при проведении производственного процесса через небольшой промежуток времени. В результате забивания фильтрующего элемента должно возникать быстрое увеличение перепада давления. Неожиданно было обнаружено, что быстрого увеличения перепада давления не наблюдалось.It was assumed that due to the sticky nature of the particles present in the exhaust drying gas, the filter located inside will become clogged during the production process after a short period of time. Clogging of the filter element should result in a rapid increase in pressure drop. It was unexpectedly found that a rapid increase in pressure drop was not observed.
Дополнительные преимущества изобретения включают компактное размещение оборудования и уменьшение числа поверхностей, контактирующих с продуктом. При компактном размещении оборудования уменьшается занимаемая площадь поверхности пола и уменьшается число поверхностей, контактирующих с продуктом, что упрощает мойку устройства.Additional advantages of the invention include a compact arrangement of equipment and a reduction in the number of surfaces in contact with the product. With a compact arrangement of the equipment, the occupied floor surface area is reduced and the number of surfaces in contact with the product is reduced, which simplifies washing the device.
Используемый здесь термин «нелипкий» описывает свойства порошка с практической точки зрения. Соответственно, нелипкий порошок представляет собой продукт, который может быть транспортирован без слипания отдельных частиц, по существу препятствующего дальнейшей обработке порошка. Отсутствие липкости свойственно определенным порошкам при определенной комбинации температуры, концентрации свободной влаги и степени кристаллизации. В определенных вариантах воплощения настоящего изобретения нелипкий порошок состоит из легкосыпучих частиц.The term “non-sticky” as used herein describes the properties of the powder from a practical point of view. Accordingly, non-sticky powder is a product that can be transported without sticking of individual particles, essentially preventing further processing of the powder. Lack of stickiness is characteristic of certain powders at a certain combination of temperature, concentration of free moisture and degree of crystallization. In certain embodiments of the present invention, the non-sticky powder consists of loose particles.
В зависимости от конструкции устройства по настоящему изобретению распыляющий элемент может быть выбран из центробежного распылителя, пневмораспылителя или форсуночного распылителя под давлением. Средства подачи сушильного газа к распыленным каплям для их частичной сушки до влажных частиц обычно включают вентилятор и калорифер. Скорость потока и температура газа, подаваемого в распылительную камеру, в норме может контролироваться для получения требуемых показателей сушки. Сушильный газ обычно подается в сушильную камеру через кольцевой канал, расположенный вокруг распыляющего элемента.Depending on the design of the device of the present invention, the atomizing element may be selected from a centrifugal atomizer, a pneumatic atomizer or a nozzle atomizer under pressure. Means for supplying drying gas to the atomized droplets for partial drying to wet particles typically include a fan and air heater. The flow rate and temperature of the gas supplied to the spray chamber can normally be controlled to obtain the required drying values. The drying gas is usually supplied to the drying chamber through an annular channel located around the spray element.
Сушильная камера может быть любой подходящей формы при условии, что влажные частицы могут собираться и транспортироваться в устройство для выдержки. Обычно сушильная камера включает верхнюю часть и нижнюю части, указанная верхняя часть представляет собой, по существу, цилиндр, закрытый наверху потолком, а указанная нижняя часть представляет собой сужающуюся вниз стенку в виде усеченного конуса.The drying chamber may be of any suitable shape, provided that wet particles can be collected and transported to the holding device. Typically, the drying chamber includes an upper part and a lower part, said upper part being essentially a cylinder closed at the top by a ceiling, and said lower part is a truncated cone tapering downwards.
Сужающийся вниз усеченный конус соединен с выходным патрубком для сбора влажных частиц после процесса распылительной сушки. Традиционно сушильная камера не включает встроенное устройство для сушки в подвижном слое, если обработанные продукты высушены до низкого содержания влаги. Влажный продукт может быть собран в контейнер и затем транспортирован в устройство для выдержки. Желательно, чтобы выходной патрубок сушильной камеры был соединен с устройством для выдержки для непосредственной доставки частично высушенных влажных частиц. Устройство для выдержки может иметь любую форму, которая позволяет проводить посткристаллизацию влажных частиц. В некоторых патентных заявках используют движущуюся конвейерную ленту. Движущаяся конвейерная лента может быть влагопроницаемой или влагонепроницаемой, и влажные частицы могут кристаллизоваться на ленте или сетчатых поддонах. В других патентных заявках устройство для выдержки представляет собой диск с конусообразной верхней поверхностью, вал, поддерживающий диск для вращения в горизонтальной плоскости, и механизм для вращения диска. Последнее устройство описано в патенте США 5006204 (Niro), приведенном здесь ссылкой.A truncated downwardly truncated cone is connected to an outlet pipe for collecting wet particles after the spray drying process. Traditionally, the drying chamber does not include an integrated device for drying in the moving bed if the processed products are dried to a low moisture content. The wet product can be collected in a container and then transported to a holding device. Desirably, the outlet of the drying chamber is connected to a holding device for the direct delivery of partially dried wet particles. The holding device may be of any shape that allows for post-crystallization of wet particles. Some patent applications use a moving conveyor belt. The moving conveyor belt may be moisture permeable or waterproof, and wet particles may crystallize on the belt or mesh pallets. In other patent applications, the holding device is a disk with a cone-shaped top surface, a shaft supporting the disk for rotation in a horizontal plane, and a mechanism for rotating the disk. The latter device is described in US Pat. No. 5,006,204 (Niro), incorporated herein by reference.
Внутренний фильтрующий элемент может быть изготовлен из любого подходящего материала с размером пор, подходящим для задержки интересующих мелких частиц. В одном варианте воплощения настоящего изобретения фильтр изготавливают из жесткого материала, как описано в WO 97/14288 (Niro). Жесткий материал может представлять собой керамику, металлокерамику или полимер. Однако обычно предпочтительно, чтобы фильтрующий элемент был гибким фильтрующим элементом. Предпочтительным материалом для гибкого фильтрующего элемента является материал, пробиваемый иглой. Предпочтительный гибкий фильтр изготавливают из двухслойного пробиваемого полиэстра (этилен политерефталат). Объем пор должен быть достаточным для удержания частиц и обеспечивать высокую газопроницаемость. В подходящем материале объем пор составляет около 78%, толщина материала составляет 1,5-2 мм и газопроницаемость составляет околоThe inner filter element may be made of any suitable material with a pore size suitable for trapping small particles of interest. In one embodiment of the present invention, the filter is made of a rigid material as described in WO 97/14288 (Niro). The rigid material may be ceramic, cermet, or polymer. However, it is usually preferred that the filter element is a flexible filter element. A preferred material for a flexible filter element is needle pierced material. A preferred flexible filter is made from a two-layer punchable polyester (ethylene polyterephthalate). The pore volume should be sufficient to retain particles and provide high gas permeability. In a suitable material, the pore volume is about 78%, the thickness of the material is 1.5-2 mm and the gas permeability is about
150 л/м3. Подходящий материал фильтрующего элемента выбирают таким образом, чтобы он удерживал частицы с размером 1-10 мкм или более.150 l / m 3 . Suitable material for the filter element is chosen so that it retains particles with a size of 1-10 microns or more.
Гибкий фильтрующий элемент служит для удержания частиц и удаления отработанного осушающего воздуха. Форма фильтра не имеет значения. Подходящий вариант воплощения включает гибкий фильтрующий элемент в форме фильтрующего мешка, расположенного вертикально в сушильной камере. Фильтрующий мешок имеет закрытое дно и в верхней части связан со средствами удаления отработанного осушающего воздуха. Ряд фильтрующих мешков может быть расположен по кругу внутри сушильной камеры в верхней цилиндрической части для уменьшения занимаемого пространства. Подходящими средствами для удаления отработанного сушильного газа являются вентиляторы, но могут быть использованы любые устройства, способные создавать перепад давлений в фильтре, достаточный для удаления отработанного сушильного газа.A flexible filter element serves to retain particles and remove exhausted drying air. The shape of the filter does not matter. A suitable embodiment includes a flexible filter element in the form of a filter bag located vertically in a drying chamber. The filter bag has a closed bottom and in the upper part is connected with means for removing exhausted drying air. A number of filter bags can be arranged in a circle inside the drying chamber in the upper cylindrical part to reduce the occupied space. Suitable means for removing the exhaust drying gas are fans, but any device capable of creating a pressure difference in the filter sufficient to remove the exhaust drying gas can be used.
Для предотвращения забивания фильтрующий мешок может иметь сопло, создающее короткие, умеренные противопотоки газа под давлением, что вызывает падение мелких частиц, осевших на гибком фильтрующем элементе, в нижнюю часть сушильной камеры. С помощью подходящего регулирования частицы могут быть освобождены из гибких фильтрующих мешков минимальным противотоком при низком давлении, которое не распространяет частицы по всей площади внутри сушильной камеры, но позволяет им падать непосредственно вниз в коническую секцию. Обычно сопло активируется каждые 3 минуты. Могут быть выбраны более длинные или более короткие периоды между отдельными противотоками исходя из необходимости предотвращения забивания. Сопло обычно представляет собой насадку с обратной воздушной тягой, например, как описано в патенте США 6332902 (Niro), который включен сюда путем ссылки.To prevent clogging, the filter bag may have a nozzle that creates short, moderate counterflows of gas under pressure, which causes small particles deposited on the flexible filter element to fall into the lower part of the drying chamber. With the help of suitable regulation, particles can be released from the flexible filter bags with minimal countercurrent at low pressure, which does not spread particles over the entire area inside the drying chamber, but allows them to fall directly down into the conical section. Typically, the nozzle is activated every 3 minutes. Longer or shorter periods between individual countercurrents may be selected based on the need to prevent clogging. The nozzle is typically a reverse air nozzle, for example, as described in US Pat. No. 6,332,902 (Niro), which is incorporated herein by reference.
В одном из аспектов настоящего изобретения устройство по настоящему изобретению включает вторую сушку частиц, кристаллизованных в устройстве для выдержки. Устройство для сушки может быть выбрано из различных устройств, известных специалисту в данной области техники, например устройство для сушки может быть движущейся бесконечной лентой для свободного или принудительного выпаривания остаточной влаги или в устройстве для сушки в подвижном слое. Обычно предпочтительным для лучшего контроля влаги является устройство для сушки в подвижном слое. Предпочтительным устройством для сушки в подвижном слое является Niro VIBRO-FLUIDIZER®.In one aspect of the present invention, the device of the present invention includes a second drying of particles crystallized in the holding device. The drying device can be selected from various devices known to a person skilled in the art, for example, the drying device can be a moving endless belt for free or forced evaporation of residual moisture, or in a drying device in a moving layer. Generally preferred for better moisture control is a moving bed drying device. The preferred moving bed dryer is Niro VIBRO-FLUIDIZER ® .
Также может быть желательно охлаждение частиц после стадии постсушки. Желательно, чтобы устройство для сушки в подвижном слое было разделено на сушильное отделение и охлаждающее отделение для синхронизированной сушки и охлаждения частиц.It may also be desirable to cool the particles after the post-drying step. It is desirable that the drying device in the movable layer is divided into a drying compartment and a cooling compartment for synchronized drying and cooling of the particles.
Устройство для распылительной сушки по настоящему изобретению может принимать исходное сырье из любого внешнего или внутреннего источника. Если исходное сырье получают на месте, то устройство по настоящему изобретению дополнительно включает выпарное устройство и кристаллизатор, расположенные перед распыляющим элементом. Выпарное устройство удаляет воду с увеличением содержания сухих веществ. Различные устройства, предназначенные для этого, включают паровой выпарной аппарат, выпарной аппарат с падающей пленкой и ультрафильтрационную установку, каждое из которых по настоящему изобретению может быть использовано по отдельности или в комбинации.The spray drying apparatus of the present invention may receive feed from any external or internal source. If the feedstock is obtained in situ, the device of the present invention further includes an evaporation device and a mold located in front of the spray element. The evaporation device removes water with an increase in the solids content. Various devices for this purpose include a steam evaporator, a falling film evaporator and an ultrafiltration unit, each of which according to the present invention can be used individually or in combination.
Кристаллизатор включает емкость со средством для контроля температуры. Выбор начальной и конечной температуры, как и температурного режима последующего охлаждения, зависит от исходного сырья. Жидкость, полученную при концентрировании, возможно, вводят в малом количестве в качестве кристаллической затравки для инициации кристаллизации. Время достижения максимальной степени кристаллизации зависит от типа углеводов, содержания ингибиторов или стимуляторов кристаллизации и от вида перемешивания в емкости.The mold includes a container with means for controlling the temperature. The choice of the initial and final temperature, as well as the temperature of the subsequent cooling, depends on the feedstock. The concentration obtained liquid may be added in small quantities as a crystalline seed to initiate crystallization. The time to reach the maximum degree of crystallization depends on the type of carbohydrate, the content of inhibitors or crystallization stimulants and the type of mixing in the container.
Также настоящее изобретение относится к способу получения нелипкого порошка, по существу, из углеводов, изначально содержащихся в виде сухого вещества в жидкости, предусматривающему стадии:The present invention also relates to a method for producing a non-sticky powder, essentially from carbohydrates originally contained as dry matter in a liquid, comprising the steps of:
- капельного распыления в сушильной камере жидкости с содержанием, по меньшей мере, 50 вес.% углеводов,- drip spraying in a drying chamber of a liquid containing at least 50 wt.% carbohydrates,
- подачи к каплям сушильного газа для их частичной сушки с получением влажных частиц с содержанием свободной влаги 8-13 вес.%,- supplying droplets of drying gas for their partial drying to obtain wet particles with a free moisture content of 8-13 wt.%,
- удаления влажных частиц из сушильной камеры и- removal of wet particles from the drying chamber and
- кристаллизации в течение периода времени, достаточного для получения нелипкого порошка,- crystallization for a period of time sufficient to obtain a non-sticky powder,
где отработанный сушильный газ удаляют через фильтрующий элемент, расположенный внутри сушильной камеры.where the exhaust drying gas is removed through a filter element located inside the drying chamber.
Углеводы, по существу присутствующие в обрабатываемой жидкости, являются подходящими для обработки при температуре окружающей среды, чтобы избежать охлаждения устройства и окружающей среды. В предпочтительном варианте воплощения настоящего изобретения чистые углеводы представляют собой при температуре окружающей среды кристаллы. Более предпочтительно, чистые углеводы находятся в кристаллической форме при температуре 60°С. Содержание углеводов обычно составляет более 50 вес.% для повышения способности образовывать подходящие кристаллы посредством стадии кристаллизации. Желательно, чтобы углеводы составляли, по меньшей мере, 70 вес.% от общего содержания сухих веществ в жидкости. В предпочтительном варианте воплощения настоящего изобретения содержание углеводов от общего содержания сухих веществ в жидкости составляет, по меньшей мере, 80 вес.%.Carbohydrates substantially present in the fluid to be treated are suitable for processing at ambient temperature in order to avoid cooling the device and the environment. In a preferred embodiment of the present invention, the pure carbohydrates are crystals at ambient temperature. More preferably, pure carbohydrates are in crystalline form at a temperature of 60 ° C. The carbohydrate content is usually greater than 50% by weight to increase the ability to form suitable crystals through a crystallization step. It is desirable that carbohydrates comprise at least 70% by weight of the total solids content of the liquid. In a preferred embodiment of the present invention, the carbohydrate content of the total solids content of the liquid is at least 80% by weight.
Содержание свободной влаги должно быть достаточным для осуществления процесса кристаллизации, но не выше общего содержания влаги во влажных частицах. Предпочтительно содержание влаги во влажных частицах составляет 9-11 вес.%.The free moisture content should be sufficient for the crystallization process, but not higher than the total moisture content in the wet particles. Preferably, the moisture content of the wet particles is 9-11% by weight.
Обычно желательно использовать сушильный газ с как можно более высокой температурой, поскольку с повышением температуры повышается потенциал сушки сушильного газа. Однако по настоящему изобретению высокие температуры увеличивают липкость частиц. Обычно сушильный газ подают при температуре от 100°С до 180°С. Предпочтительно рабочая температура для продуктов, получаемых из молочной сыворотки, составляет от 150°С до 170°С.It is usually desirable to use a drying gas with a temperature as high as possible, since the drying potential of the drying gas increases with increasing temperature. However, in the present invention, high temperatures increase the stickiness of the particles. Typically, the drying gas is supplied at a temperature of from 100 ° C to 180 ° C. Preferably, the operating temperature for whey derived products is from 150 ° C to 170 ° C.
Отработанный сушильный газ обычно удаляют при температуре, как можно более низкой для усиления потенциала сушки. Предпочтительно отработанный сушильный газ удаляют при температуре от 45°С до 80°С. В предпочтительном аспекте настоящего изобретения отработанный сушильный газ удаляют при температуре от 50°С до 65°С.Exhaust drying gas is usually removed at a temperature as low as possible to enhance the drying potential. Preferably, the spent drying gas is removed at a temperature of from 45 ° C to 80 ° C. In a preferred aspect of the present invention, the spent drying gas is removed at a temperature of from 50 ° C to 65 ° C.
На стадии выдержки свойства влажных частиц изменяются от липких к нелипким благодаря посткристаллизации. В зависимости от требуемых свойств может быть получена высокая, средняя или низкая степень кристаллизации. В большинстве случаев требуется высокая степень кристаллизации. В одном из аспектов настоящего изобретения влажные частицы кристаллизуются в течение периода времени, достаточного для достижения степени кристаллизации 85% или более. В другом аспекте настоящего изобретения влажные частицы кристаллизуются в течение периода времени, достаточного для достижения степени кристаллизации 90%, предпочтительно 92% или более. Время, необходимое для достижения требуемой степени кристаллизации, зависит от содержания влаги, типа и степени чистоты углеводов. Обычно, однако, влажные частицы кристаллизуются в течение 5 минут или более.At the holding stage, the properties of the wet particles change from sticky to non-sticky due to post-crystallization. Depending on the desired properties, a high, medium or low degree of crystallization can be obtained. In most cases, a high degree of crystallization is required. In one aspect of the present invention, the wet particles crystallize over a period of time sufficient to achieve a crystallization degree of 85% or more. In another aspect of the present invention, the wet particles crystallize over a period of time sufficient to achieve a crystallization degree of 90%, preferably 92% or more. The time required to achieve the desired degree of crystallization depends on the moisture content, type and purity of the carbohydrates. Usually, however, wet particles crystallize within 5 minutes or more.
После стадии посткристаллизации частицы, по существу, не слипаются и могут быть транспортированы для дальнейшего использования. Однако эта стадия подходит для сушки влажных частиц. В одном из аспектов настоящее изобретение дополнительно включает стадию сушки кристаллизованных частиц до содержания свободной влаги 3% или менее, и наиболее предпочтительно уровень содержания свободной влаги составляет от 0,5 до 2,5%.After the post-crystallization step, the particles essentially do not stick together and can be transported for future use. However, this step is suitable for drying wet particles. In one aspect, the present invention further includes a step of drying the crystallized particles to a free moisture content of 3% or less, and most preferably, the free moisture content is from 0.5 to 2.5%.
Для очистки отработанного сушильного газа сушильную камеру оборудуют внутренними фильтрами, способными удерживать мелкие влажные частицы выше определенного размера. Как правило, фильтр сконструирован так, чтобы удерживать частицы более 1-10 микрон.To clean the exhaust drying gas, the drying chamber is equipped with internal filters capable of holding small moist particles above a certain size. Typically, the filter is designed to hold particles greater than 1-10 microns.
Влажные мелкие частицы осаждаются на фильтре, что приводит к перепаду давления. После определенного времени использования фильтр необходимо регенерировать. В определенном аспекте настоящего изобретения мелкие влажные частицы, осажденные на фильтрующий элемент, удаляют короткими, умеренными противопотоками, создаваемыми соплом, расположенным в чистой воздушной стороне фильтрующего элемента.Wet small particles are deposited on the filter, which leads to a pressure drop. After a certain time of use, the filter must be regenerated. In a specific aspect of the present invention, small wet particles deposited on the filter element are removed by short, moderate counterflows created by a nozzle located in the clean air side of the filter element.
В подходящем варианте давление противопотока воздуха составляет 2-6 бар, как правило, 4-5 бар, и время подачи составляет 0,1-0,3 секунды, как правило, 0,1-0,2. Подходящий интервал между подачей противопотоков в отдельные фильтры составляет как от 1 до 6 минут, так и от 2 до 4 минут. Если сушильная камера оборудована более чем одним фильтром, то противопотоки различных фильтров, как правило, активируют в различное время. В качестве альтернативы могут быть использованы импульсы низкого давления в течение более длительного периода времени.In a suitable embodiment, the air overflow pressure is 2-6 bar, typically 4-5 bar, and the feed time is 0.1-0.3 seconds, typically 0.1-0.2. A suitable interval between the supply of counterflows to the individual filters is from 1 to 6 minutes, and from 2 to 4 minutes. If the drying chamber is equipped with more than one filter, then the counterflows of various filters, as a rule, activate at different times. Alternatively, low pressure pulses can be used for a longer period of time.
Жидкость, обрабатываемая способом по настоящему изобретению, может быть получена из различных источников. В одном аспекте настоящего изобретения жидкость выбирают из группы, состоящей из молочной сыворотки, кислой сыворотки, пермеата молочной сыворотки, пермеата молока, фруктов или овощей, содержащих углеводы и мед. Пермеат молочной сыворотки обычно содержит более 80% углеводов и, следовательно, подходит для способа по настоящему изобретению.The fluid processed by the method of the present invention can be obtained from various sources. In one aspect of the present invention, the liquid is selected from the group consisting of whey, acid whey, whey permeate, milk permeate, fruits or vegetables containing carbohydrates and honey. Whey permeate usually contains more than 80% carbohydrates and, therefore, is suitable for the method of the present invention.
Овощами с высоким содержанием углеводов в сухом веществе, например, являются томатная паста или концентрат.Vegetables that are high in carbohydrates in dry matter, for example, are tomato paste or concentrate.
Как правило, способ по настоящему изобретению может быть использован для большинства жидкостей, включающих раствор сахара или сахарных спиртов. Например, растворы, содержащие сорбит, ксилит и декстрозу, могут быть обработаны способом, описанным здесь.Typically, the method of the present invention can be used for most liquids, including a solution of sugar or sugar alcohols. For example, solutions containing sorbitol, xylitol, and dextrose can be processed by the method described here.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
На чертеже приведена схема установки, включающей устройство по настоящему изобретению.The drawing shows a diagram of an installation comprising the device of the present invention.
Детальное описание изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Сыпучие пищевые и молочные продукты можно охарактеризовать характерной для них кривой липкости. Под кривой липкости продукта здесь понимается комбинация содержания влаги в продукте и температуры, при которой продукт демонстрирует липкость. Комбинации влажности и температуры ниже кривой липкости в результате дают нелипкий продукт. Комбинации влажности и температуры выше кривой липкости в результате дают липкий продукт.Bulk food and dairy products can be characterized by their characteristic stickiness curve. A product’s stickiness curve refers to a combination of the moisture content of a product and the temperature at which the product exhibits stickiness. Combinations of humidity and temperature below the stickiness curve result in a non-sticky product. Combinations of humidity and temperature above the stickiness curve result in a sticky product.
Продукты с относительно высоким содержанием влаги, при относительно высокой температуре не становящиеся липкими, могут быть охарактеризованы как легкие для распылительной сушки, и такие продукты, как правило, могут быть высушены распылительной сушкой с эффективными энергозатратами, поскольку может быть использована высокая температура сушки. Примерами таких продуктов являются белки и углеводы с высокой молекулярной массой, которые могут быть высушены при температуре на входе 270°С и температуре на выходе 100°С, с потенциалом сушки 170°С.Products with a relatively high moisture content, which do not become sticky at a relatively high temperature, can be characterized as easy to spray dry, and such products can usually be spray dried with energy-efficient, since a high drying temperature can be used. Examples of such products are high molecular weight proteins and carbohydrates, which can be dried at an inlet temperature of 270 ° C. and an outlet temperature of 100 ° C., with a drying potential of 170 ° C.
Продукты, нелипкие только при относительно низком содержании влаги и низкой температуре, можно охарактеризовать как трудные для распылительной сушки, такие продукты предполагают использование устройства с сильными потоками воздуха, поскольку такие продукты могут быть высушены только при низких температурах сушки. Примерами таких продуктов являются продукты с высоким содержанием компонентов с низкой температурой плавления или с высоким содержанием некристаллизованных низкомолекулярных углеводов, например мед, фруктовые соки, кислая сыворотка и молочный или сывороточный пермеат. Для сушки таких продуктов требуются температура на входе 130°С и температура на выходе 85°С с потенциалом сушки только 45°С. Для липкости в дополнение к содержанию влаги и температуре важной является степень кристаллизации. Как правило, частицы, имеющие высокую степень кристаллизации, имеют меньшую тенденцию к липкости по сравнению с более аморфными частицами.Products that are non-sticky only at a relatively low moisture content and low temperature can be described as difficult to spray dry, such products require the use of a device with strong air flows, since such products can only be dried at low drying temperatures. Examples of such products are products with a high content of components with a low melting point or with a high content of non-crystallized low molecular weight carbohydrates, such as honey, fruit juices, acid whey and milk or whey permeate. For drying such products, an inlet temperature of 130 ° C and an outlet temperature of 85 ° C with a drying potential of only 45 ° C are required. For stickiness, in addition to the moisture content and temperature, the degree of crystallization is important. As a rule, particles having a high degree of crystallization have a less tendency to stickiness compared to more amorphous particles.
Настоящее изобретение относится к распылительной сушке таких жидкостей, которые могут быть охарактеризованы как трудные для распылительной сушки.The present invention relates to spray drying of such liquids, which may be characterized as difficult to spray drying.
Вариант воплощения установки включает устройство, приведенное на чертеже. Жидкость 1 с высоким содержанием углеводов и относительно низким содержанием сухих веществ входит в установку. Как правило, количество углеводов составляет, по меньшей мере, 50% от общего содержания сухих веществ, предпочтительно более 70% и более предпочтительно более 80%. В выпарном устройстве 2 жидкость концентрируют, то есть удаляют воду из сырья. Подходящие примеры выпарных устройств включают выпарные аппараты с падающей пленкой и выпарные аппараты с принудительной циркуляцией. Жидкость выходит из выпарного аппарата, как правило, с содержанием сухих веществ в пределах, равных 55-85%. Концентрированная жидкость входит в кристаллизатор 3. Кристаллизатор 3 оборудован устройством для контроля температуры и средствами перемешивания. В процессе гомогенной кристаллизации кристаллизация начинается при снижении температуры ниже температуры растворимости. Для определенных видов сырья предпочтительно использовать гетерогенную кристаллизацию, то есть введение небольшого количества, такого как около 0,1%, сухих веществ кристаллов для инициирования или стимулирования кристаллизации перенасыщенной жидкости. Например, в концентрат для стимуляции кристаллизации может быть введен тонко размолотый моногидрат альфа-лактозы, когда сырьем является сывороточный пермеат или другой продукт, полученный из молока.An embodiment of the installation includes the device shown in the drawing. A liquid 1 with a high carbohydrate content and relatively low solids content is included. Typically, the amount of carbohydrates is at least 50% of the total solids content, preferably more than 70% and more preferably more than 80%. In evaporator 2, the liquid is concentrated, that is, water is removed from the feed. Suitable examples of evaporators include falling film evaporators and forced circulation evaporators. The liquid leaves the evaporator, as a rule, with a solids content in the range of 55-85%. Concentrated liquid enters the crystallizer 3. The crystallizer 3 is equipped with a temperature control device and mixing means. In the process of homogeneous crystallization, crystallization begins when the temperature drops below the solubility temperature. For certain types of raw materials, it is preferable to use heterogeneous crystallization, that is, the introduction of a small amount, such as about 0.1%, of crystalline solids to initiate or stimulate crystallization of a supersaturated liquid. For example, finely ground alpha-lactose monohydrate may be added to the concentrate to stimulate crystallization when the feed is whey permeate or another product derived from milk.
В одном из аспектов настоящее изобретение относится к жидкости или ее части, мгновенно охлажденной для получения большого числа мелких кристаллов. Если мгновенному охлаждению подвергают только часть жидкости, то эту часть возвращают, и она становится источником стимулирования кристаллизации.In one aspect, the present invention relates to a liquid or part thereof, instantly cooled to obtain a large number of small crystals. If only part of the liquid is subjected to instant cooling, then this part is returned, and it becomes a source of crystallization stimulation.
Время достижения оптимальной степени кристаллизации зависит от скорости охлаждения емкости, конечной температуры, типа углевода, содержания ингибиторов или стимуляторов кристаллизации и типа перемешивания в емкости. При достижении минимальной выбранной температуры жидкость оставляют на период времени, равный от 20 минут до 12 часов, для прохождения процесса кристаллизации. Степень кристаллизации зависит от фактического содержания лактозы в концентрированной жидкости, конечной температуры на стадии кристаллизации и времени кристаллизации.The time to reach the optimum degree of crystallization depends on the cooling rate of the vessel, the final temperature, the type of carbohydrate, the content of crystallization inhibitors or stimulants, and the type of mixing in the vessel. Upon reaching the minimum selected temperature, the liquid is left for a period of time equal to from 20 minutes to 12 hours to undergo the crystallization process. The degree of crystallization depends on the actual lactose content in the concentrated liquid, the final temperature at the crystallization stage, and the crystallization time.
Затем сырье подают в распыляющий элемент 4, выбранный из распылительных форсунок высокого давления, пневмораспылителей и вращающихся кольцевых распылителей. Распыляющий элемент распыляет сырье каплями. Сушильный газ 6 подают сверху вниз из секции сушильной камеры 5 к распыленным каплям. Температура сушильного газа, как правило, находится в пределах 100-180°С, но может быть повышена или понижена в зависимости от свойств сырья и требуемого продукта. Отработанный сушильный газ фильтруют во внутреннем фильтрующем элементе 7 в виде мешка для удержания мелких влажных частиц в сушильной камере и удаления отработанного сушильного газа. Как правило, при удалении отработанный сушильный газ имеет температуру от 45 до 80°С.Then the raw material is fed into the spray element 4, selected from high-pressure spray nozzles, pneumatic sprays and rotary annular sprays. The spray element atomizes the raw material in drops. The drying gas 6 is supplied from top to bottom from the section of the drying chamber 5 to the atomized droplets. The temperature of the drying gas, as a rule, is in the range of 100-180 ° C, but can be increased or decreased depending on the properties of the raw material and the desired product. Exhaust drying gas is filtered in an internal filter element 7 in the form of a bag to hold fine wet particles in the drying chamber and remove the exhaust drying gas. As a rule, when removed, the spent drying gas has a temperature of 45 to 80 ° C.
Частицы, высушенные распылительной сушкой, обычно имеют содержание свободной влаги 8-13 вес.%. Влажные частицы выходят из сушильной камеры через выходное отверстие для продукта 8 и подаются непосредственно на устройство 9 для посткристаллизации в виде вращающегося диска. Умеренное содержание свободной влаги позволяет молекулам быть достаточно подвижными для кристаллизации. Длительность посткристаллизации зависит от типа углевода и содержания свободной влаги. Обычно для достижения высокой степени кристаллизации достаточно обработки в течение от 5 до 12 минут, при этом достигая степени кристаллизации выше 85%, предпочтительно выше 90%. Устройство 9 снабжено средством 10 вращения диска, т.е. двигателем, который медленно поворачивает диск до места выгрузки 11, в котором кристаллизованный продукт соскребают в устройство 12 для вторичной сушки частиц в подвижном слое.Particles dried by spray drying typically have a free moisture content of 8-13 wt.%. Wet particles exit the drying chamber through the product outlet 8 and are fed directly to the post-crystallization device 9 in the form of a rotating disk. A moderate free moisture content allows the molecules to be sufficiently mobile to crystallize. The duration of post-crystallization depends on the type of carbohydrate and the free moisture content. Typically, to achieve a high degree of crystallization, processing for 5 to 12 minutes is sufficient, while achieving a degree of crystallization above 85%, preferably above 90%. The device 9 is provided with a means 10 of rotation of the disk, i.e. an engine that slowly rotates the disk to the discharge point 11, in which the crystallized product is scraped off into the device 12 for secondary drying of the particles in the moving layer.
Устройство 12 для вторичной сушки частиц может быть устройством для сушки в подвижном слое, например, таким как Niro VIBRO-FLUIDIZER®, включающим сушильное отделение и охлаждающее отделение. Осушающий воздух 13 подают в сушильное отделение устройства для сушки в подвижном слое на входе для вторичной сушки кристаллизованных частиц. Охлаждающий воздух 14 подают в охлаждающее отделение на выходе продукта. На выходе для продукта 17 частицы собирают с возможностью упаковки и отгрузки любым подходящим способом. Содержание свободной влаги в конечном продукте, как правило, составляет около 0,5-2,5%.The device 12 for secondary drying of particles can be a device for drying in a moving bed, for example, such as Niro VIBRO-FLUIDIZER ® , including a drying compartment and a cooling compartment. Drying air 13 is supplied to the drying compartment of the drying device in a movable layer at the inlet for secondary drying of crystallized particles. The cooling air 14 is supplied to the cooling compartment at the outlet of the product. At the outlet for the product 17, the particles are collected with the possibility of packing and shipment in any suitable way. The free moisture content in the final product, as a rule, is about 0.5-2.5%.
Отработанный сушильный газ и охлаждающий воздух возвращают через трубопровод 15 в сушильную камеру. Отработанный сушильный газ удаляют из сушильной камеры через трубопровод 16. Для большинства процессов отработанный сушильный газ может быть выпущен непосредственно в окружающую среду.Exhaust drying gas and cooling air is returned via line 15 to the drying chamber. Exhaust drying gas is removed from the drying chamber through line 16. For most processes, the exhaust drying gas can be released directly to the environment.
Воздух из устройства для сушки в подвижном слое и/или сушильной камеры можно подавать во внешний сепаратор, такой как фильтр или циклон, из которого отделенные мелкие частицы частично или полностью могут возвращаться на сушку или вторичную сушку для увеличения степени агломерации. Возвращение мелких частиц в распылительную сушилку может быть осуществлено известным образом, например, вокруг распылителя.Air from the drying device in the moving bed and / or the drying chamber can be supplied to an external separator, such as a filter or cyclone, from which the separated fine particles can be partially or completely returned to drying or secondary drying to increase the degree of agglomeration. The return of fine particles to the spray dryer can be carried out in a known manner, for example, around the spray gun.
ПримерыExamples
Пример 1Example 1
Распылительная сушка пермеата молочной сыворотки.Spray drying of whey permeate.
Использовали пермеат молочной сыворотки, полученный в результате ультрафильтрации. Сывороточный пермеат имел следующий состав:Used whey permeate obtained by ultrafiltration. Serum permeate had the following composition:
Лактоза 83%Lactose 83%
Минеральные вещества (зола) 9,3%Minerals (ash) 9.3%
Кислоты 3,0%Acids 3.0%
Другое 4,7%Other 4.7%
Минеральный состав:Mineral composition:
Натрий 0,7%Sodium 0.7%
Кальций 0,4%Calcium 0.4%
Калий 2,5%Potassium 2.5%
Магний 0,1%Magnesium 0.1%
Фосфат 1,0%Phosphate 1.0%
Хлорид 1,7%Chloride 1.7%
Сульфат 0,3%Sulfate 0.3%
Другое 2,6%.Another 2.6%.
Сывороточный пермеат концентрировали в выпарном аппарате с падающей пленкой, мгновенно охлаждали при общем содержании сухих веществ 60% до температуры 35°С. В концентрат вводили тонко размолотый моногидрат альфа-лактозы (0,1% от общего содержания сухих веществ) и охлаждали на 2°С в час до 20°С. При температуре 20°С концентрат кристаллизовали дополнительно в течение 10 часов.Serum permeate was concentrated in a falling film evaporator, instantly cooled at a total solids content of 60% to a temperature of 35 ° C. Finely ground alpha-lactose monohydrate (0.1% of the total solids content) was introduced into the concentrate and cooled at 2 ° C per hour to 20 ° C. At a temperature of 20 ° C, the concentrate crystallized an additional 10 hours.
Концентрат распыляли пневматическим распылением жидкости в распылительной сушильной камере со встроенными гибкими фильтрующими мешками при следующих условиях сушки:The concentrate was sprayed pneumatically by spraying liquid in a spray drying chamber with integrated flexible filter bags under the following drying conditions:
Температура основного осушающего воздуха: 158°СThe temperature of the main drying air: 158 ° C
Температура на выходе из сушилки: 55°СThe temperature at the outlet of the dryer: 55 ° C
Температура концентрата пермеата: 20°СPermeate Concentrate Temperature: 20 ° C
Давление в распыляющей форсунке: 120 бар.Spray nozzle pressure: 120 bar.
Длительность технологического процесса составила около 2,5 дня, снижение давления носило линейный характер. Повышение перепада давления было высчитано как 0,1 мбар в час. Поведение фильтрующего мешка указывало, что поры не забивались, как предполагалось из-за липкой природы частиц. Фактически линейная форма схожа с формой диаграмм для жидкостей, распыленных до почти полного высушивания.The duration of the process was about 2.5 days, the pressure drop was linear. The differential pressure increase was calculated as 0.1 mbar per hour. The behavior of the filter bag indicated that the pores did not clog, as suggested due to the sticky nature of the particles. In fact, the linear shape is similar to the shape of the diagrams for liquids sprayed until almost completely dried.
Порошок пермеата, собранный на выходе из сушильной камеры, анализировали, и было установлено содержание свободной влаги 10,1%.The permeate powder collected at the outlet of the drying chamber was analyzed and a free moisture content of 10.1% was established.
Затем влажные частицы подвергали посткристаллизации на вращающемся диске в течение 8,5 минут. Затем частицы обрабатывали в устройстве для сушки в подвижном слое для вторичной сушки, и после грубого измельчения продукт имел следующие свойства:Then the wet particles were subjected to post-crystallization on a rotating disk for 8.5 minutes. Then the particles were processed in a device for drying in a movable layer for secondary drying, and after rough grinding the product had the following properties:
Общее содержание влаги: 4,67%Total moisture: 4.67%
Содержание свободной влаги: 1,01%Free moisture content: 1.01%
Насыпная плотность: 0,65 г/мл (повтор 100 раз)Bulk density: 0.65 g / ml (repeat 100 times)
Средний размер частиц: 267 микронAverage particle size: 267 microns
Гигроскопичность: 7,6 (метод NIRO № А 14 а)Hygroscopicity: 7.6 (NIRO Method No. A 14 a)
Спекаемость: 19 (метод NIRO № А 15 а).Sintering ability: 19 (NIRO method No. A 15 a).
Пример 2Example 2
Концентрировали сыворотку с содержанием лактозы 72% в выпарном аппарате с падающей пленкой и мгновенно охлаждали при общем содержании сухих веществ 55% до температуры 32°С. Концентрат охлаждали на 3,5°С в час до 12°С. При температуре 12°С концентрат кристаллизовали дополнительно в течение 20 часов.Concentrated whey with a lactose content of 72% in a falling film evaporator and instantly cooled at a total solids content of 55% to a temperature of 32 ° C. The concentrate was cooled at 3.5 ° C per hour to 12 ° C. At a temperature of 12 ° C, the concentrate crystallized an additional 20 hours.
Концентрат распыляли пневматическим распылением жидкости в распылительной сушильной камере со встроенными гибкими фильтрующими мешками при следующих условиях сушки:The concentrate was sprayed pneumatically by spraying liquid in a spray drying chamber with integrated flexible filter bags under the following drying conditions:
Температура основного осушающего воздуха: 152°СThe temperature of the main drying air: 152 ° C
Температура на выходе из сушилки: 58°СThe temperature at the outlet of the dryer: 58 ° C
Температура концентрата пермеата: 22°СPermeate Concentrate Temperature: 22 ° C
Давление в распыляющей форсунке: 120 бар.Spray nozzle pressure: 120 bar.
Во время технологического процесса снижение давления носило линейный характер, и повышение перепада давления было высчитано как 0,1 мбар за 7 часов. Поведение фильтрующего мешка указывало, что поры не забивались, как предполагалось из-за липкой природы частиц. Фактически линейная форма схожа с формой диаграмм для жидкостей, распыленных до почти полного высушивания.During the process, the pressure drop was linear, and the pressure drop increase was calculated as 0.1 mbar in 7 hours. The behavior of the filter bag indicated that the pores did not clog, as suggested due to the sticky nature of the particles. In fact, the linear shape is similar to the shape of the diagrams for liquids sprayed until almost completely dried.
Порошок сыворотки из сушильной камеры анализировали и установили, что содержание свободной влаги составляет 9,05-9,93%.The whey powder from the drying chamber was analyzed and the free moisture content was found to be 9.05-9.93%.
Длительность посткристаллизации на движущейся ленте составила 8, 5 минут.The duration of post-crystallization on a moving belt was 8, 5 minutes.
После конечной сушки в устройстве для сушки в подвижном слое и грубого измельчения проанализированный образец порошка имел следующие свойства:After final drying in a device for drying in a moving bed and coarse grinding, the analyzed powder sample had the following properties:
Общее содержание влаги: 3,75%Total moisture: 3.75%
Содержание свободной влаги: 0,61%Free moisture content: 0.61%
Насыпная плотность: 0,66 г/мл (повтор 100 раз)Bulk density: 0.66 g / ml (repeat 100 times)
Средний размер частиц: 210 микронAverage particle size: 210 microns
Гигроскопичность: 11 (метод NIRO № А 14 а)Hygroscopicity: 11 (NIRO method No. A 14 a)
Спекаемость: 6 (метод NIRO № А 15 а).Sintering ability: 6 (NIRO method No. A 15 a).
Claims (31)
распыления жидкости с общим содержанием сухих веществ, по меньшей мере, 50 вес.% углеводов в сушильной камере в виде капель,
подачи к каплям сушильного газа для их частичной сушки с получением влажных частиц с содержанием свободной влаги 8-13 вес.%,
удаления влажных частиц из сушильной камеры, и
кристаллизации в течение периода времени, достаточного, чтобы порошок стал нелипким,
причем отработанный сушильный газ удаляют через фильтрующий элемент, расположенный внутри сушильной камеры.11. A method of obtaining a non-sticky powder from a liquid predominantly containing carbohydrate solids, comprising the steps of:
spraying a liquid with a total solids content of at least 50 wt.% carbohydrates in the form of droplets in the drying chamber,
supplying droplets of drying gas for their partial drying to obtain wet particles with a free moisture content of 8-13 wt.%,
removing wet particles from the drying chamber, and
crystallization for a period of time sufficient for the powder to become non-sticky,
moreover, the exhaust drying gas is removed through a filter element located inside the drying chamber.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008117146/13A RU2377779C1 (en) | 2005-09-30 | 2005-09-30 | Facility and method of drying liquids with high contents of carbohydrates |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008117146/13A RU2377779C1 (en) | 2005-09-30 | 2005-09-30 | Facility and method of drying liquids with high contents of carbohydrates |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2008117146A RU2008117146A (en) | 2009-11-10 |
| RU2377779C1 true RU2377779C1 (en) | 2010-01-10 |
Family
ID=41354291
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008117146/13A RU2377779C1 (en) | 2005-09-30 | 2005-09-30 | Facility and method of drying liquids with high contents of carbohydrates |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2377779C1 (en) |
-
2005
- 2005-09-30 RU RU2008117146/13A patent/RU2377779C1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2008117146A (en) | 2009-11-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2005336834B2 (en) | An apparatus and a process for drying high carbohydrate content liquids | |
| US3615723A (en) | Spray-drying apparatus | |
| EP1488180B1 (en) | Process for drying high-lactose aqueous fluids | |
| KR101686901B1 (en) | Methods and apparatus for production of natural l-menthol | |
| US11096397B2 (en) | Method for highly concentrating aqueous solutions | |
| AU2003295282B2 (en) | Method and device for producing whey powder | |
| US4070766A (en) | Method and apparatus for preparing a so-called non-caking powder | |
| RU2377779C1 (en) | Facility and method of drying liquids with high contents of carbohydrates | |
| Goula | Implications of non-equilibrium state glass transitions in spray-dried sugar-rich foods | |
| AU5906386A (en) | Method and apparatus for removing volatiles from or dehydrating liquid products | |
| NZ567410A (en) | An apparatus and a process for drying high carbohydrate content liquids | |
| KR950006501B1 (en) | The spray drying apparatus | |
| RU2144086C1 (en) | Line for production of invert sugar from dried grape | |
| RU79383U1 (en) | PLANT FOR PRODUCING FOOD POWDER FROM BIOLOGICAL RAW MATERIALS | |
| DK200501370A (en) | An apparatus and a process for drying high carbohydrate content liquids | |
| Jeantet | DEHYDRATION PROCESSES AND THEIR INFLUENCE ON POWDER PROPERTIES |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20111001 |