RU2647745C1

RU2647745C1 - Method of automatic control of the process of spray drying and agglomeration

Info

Publication number: RU2647745C1
Application number: RU2017114111A
Authority: RU
Inventors: Сергей Васильевич Шахов; Игорь Александрович Саранов; Газибег Омарович Магомедов; Магомед Гасанович Магомедов
Priority date: 2017-04-24
Filing date: 2017-04-24
Publication date: 2018-03-19

Abstract

FIELD: control systems.

SUBSTANCE: invention relates to methods and systems of controlling the process of spray drying and agglomeration of food media and may be used in brewing, confectionery and other industries. Method of spray drying automatic control and agglomeration process consist in maintaining the prescribed modes of temperature of the drying agent at the inlet and outlet of the dryer, the viscosity in the supply line of the material, the bulk density of the dried product, the humidity and the temperature of the drying agent are measured while maintaining the moisture content of the dried product at a constant level. Bulk density to a predetermined value is first adjusted by changing the ratio of liquid and recycled dry products, fed to the dryer, and then by changing the humidity of the steam-air mixture fed to the additional agglomerator.

EFFECT: invention should provide an increase in the efficiency of the spray drying and agglomeration process and higher quality of the resulting finished products.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к способам и системам управления процессом распылительной сушки и агломерации пищевых сред и может быть использовано в пивоваренной, кондитерской и других отраслях промышленности.The invention relates to methods and systems for controlling the process of spray drying and agglomeration of food media and can be used in brewing, confectionery and other industries.

Известен способ автоматического управления процессом распылительной сушки [Авторское свидетельство СССР № 731240, кл. F 26B 25/22, 1980] путем поддержания заданного температурного режима по температуре сушильного агента, давлению в линии подачи материала и вязкости последнего, воздействием на расход материала, при этом с целью повышения точности управления и повышения КПД процесса, осуществляемого в сушилке, оборудованной скруббером, дополнительно измеряют концентрацию, расходы подскрубберной жидкости и материала, воздействуют на расход оросительной жидкости в скруббере по соотношению этих расходов с коррекцией по концентрации подскрубберной жидкости, причем материал перед распылом подогревают с помощью теплового потока, регулируемого в зависимости от величины вязкости материала.A known method of automatic control of the spray drying process [USSR Author's Certificate No. 731240, class. F 26B 25/22, 1980] by maintaining a predetermined temperature regime for the temperature of the drying agent, the pressure in the supply line of the material and the viscosity of the latter, affecting the consumption of the material, while in order to improve the accuracy of control and increase the efficiency of the process carried out in a dryer equipped with a scrubber additionally measure the concentration, flow rates of the scrubbing liquid and material, affect the flow rate of irrigation fluid in the scrubber according to the ratio of these costs with a correction in the concentration of the scrubbing liquid, at than the material is heated before spraying using a heat flow, which is regulated depending on the viscosity of the material.

Однако известный способ автоматического управления недостаточно точен, не позволяет управлять структурой и дисперсным составом высушенного продукта. При применении данного способа в производстве порошкообразных продуктов получаемый продукт обладает низкой насыпной плотностью, гранулы порошкообразного продукта сильно деформированы и частично разрушены, так как при интенсивном обезвоживании в среде сухого сушильного агента на поверхности капли композиции кристаллизуется твердая корка, замедляющая дальнейшее удаление влаги. Когда температура капли превысит 100^оС, раствор под коркой вскипает, что приводит к увеличению объема капли почти в 2 раза, деформации корки и частичному разрушению высушенных гранул в процессе сушки, что вызывает образование значительного количества пылевидной фракции.However, the known automatic control method is not accurate enough, it does not allow to control the structure and dispersed composition of the dried product. When using this method in the production of powdered products, the resulting product has a low bulk density, the granules of the powdered product are severely deformed and partially destroyed, since during intensive dehydration in the medium of a dry drying agent, a hard crust crystallizes on the surface of the droplet of the composition, slowing down further removal of moisture. When the temperature drops to exceed 100 ^{° C,} the solution boils under the crust, resulting in increased drop almost 2 times, peel deformation and partial destruction of the dried granules in the drying process, which causes a significant amount of dust-like fraction.

Известен способ автоматизации технологии получения порошкообразного продукта из фильтрата спиртовой барды [Пат. РФ № 2546214, A23K 1/06, A23K 1/00, опубл. 10.04.2015, бюл.№10], характеризующийся тем, что сначала осуществляют механический отжим спиртовой барды, затем грубое и тонкое разделение соответственно в двух установленных параллельно сепараторах и фильтрах тонкой очистки, каждый из которых периодически работает в режиме разделения с отводом кека и выводом фильтрата и в режиме противоточной водной регенерации фильтрующих элементов, полученный фильтрат после фильтра тонкой очистки, работающего в режиме разделения, направляют в накопительную емкость для поддержания постоянного расхода фильтрата, затем фильтрат с концентрацией сухих веществ 4-5% выпаривают в вакуум-выпарном аппарате под разрежением 0,3-0,5 атм с получением сгущенного раствора с концентрацией сухих веществ 30-40%, полученный сгущенный раствор направляют в распылительную сушилку с получением порошкообразного продукта с влажностью 8-10% и дисперсностью 70-80 мкм, причем разрежение в вакуум-аппарате создается с помощью пароэжекторной установки, включающей парогенератор, эжектор, конденсатор, сборник конденсата и насос, работающие в замкнутом термодинамическом цикле, при этом полученный в парогенераторе рабочий пар с давлением 3-3,2 атм разделяют на две части, одну из которых после снижения давления до 1-1,2 атм направляют в греющую камеру вакуум-выпарного аппарата, а другую часть рабочего пара с давлением 3-3,2 атм направляют в сопло эжектора; эжектируемые пары из вакуум-аппарата создают в нем разрежение 0,3-0,5 атм, смесь отработанного рабочего и эжектируемого паров с температурой 110-120°C направляют в конденсатор, в котором за счет рекуперативного теплообмена осуществляют подогрев воздуха до температуры 75-80°C с последующей подачей его в распылительную сушилку, из которой отработанный воздух отводят в теплообменник-рекуператор, где снижают его температуру до точки росы и конденсируют содержащуюся в нем капельную жидкость в количестве испаряемой из продукта влаги на охлаждающей поверхности теплообменника-рекуператора, а затем вновь направляют сначала в конденсатор, и далее в распылительную сушилку с образованием замкнутого цикла, а образовавшийся конденсат после теплообменника-рекуператора вместе с конденсатом после греющей камеры вакуум-выпарного аппарата и конденсатора отводят в сборник конденсата, при этом одну часть конденсата насосом направляют в парогенератор для пополнения в нем уровня воды, а другую подают в сепараторы и фильтры тонкой очистки, работающие в режиме противоточной водной регенерации для восстановления пропускной способности фильтрующих элементов; по измеренному текущему расходу исходной барды устанавливается частота вращения сепараторов, по расходу барды после сепараторов и фильтров тонкой очистки устанавливается необходимость в их регенерации, при этом подача барды переключается на другую пару сепаратора и фильтра, конденсат подают из сборника для регенерации фильтрующих элементов; фильтрат после сепараторов и фильтров собирается в накопительной емкости, в которой поддерживается уровень фильтрата; при выпаривании и сушке фильтрата спиртовой барды измеряют влажность и расход фильтрата барды перед подачей его на выпаривание и затем на сушку, при этом регулируют скорость вращения диска распылительной сушилки воздействием на мощность привода распылителя, после сушки снова измеряют влажность готового порошкообразного продукта, причем по влажности фильтрата барды устанавливают расход пара в вакуум-выпарной аппарат, а по влажности сгущенного фильтрата барды устанавливают расход подогретого воздуха перед подачей в распылительную сушилку воздействием на мощность регулируемых приводов вентиляторов, при этом при отклонении температуры воздуха от заданного интервала значений в сторону уменьшения увеличивают коэффициент эжекции воздействием на увеличение расхода рабочего пара, а при отклонении температуры воздуха от заданного интервала значений в сторону увеличения проводят смешивание осушенного воздуха после теплообменника-рекуператора с воздухом после конденсатора воздействием на регулировку их расходов, а по влагосодержанию осушенного воздуха после теплообменника-рекуператора устанавливают расход холодной воды на входе в теплообменник; частоту вращения привода сепаратора поддерживают путем изменения расхода исходной барды; при превышении уровня конденсата в сборнике конденсата выполняется его аварийный сброс; расход насыщенного пара после парогенератора, давление пара и уровень конденсата в парогенераторе, по давлению насыщенного пара в парогенераторе устанавливают заданную производительность парогенератора воздействием на мощность электронагревательных элементов, при уменьшении уровня конденсата в парогенераторе ниже заданного значения осуществляют подачу конденсата из сборника конденсата, а при достижении давления пара в парогенераторе верхнего предельного значения осуществляют сброс давления пара через предохранительный клапан.A known method of automation of the technology of obtaining a powdery product from the filtrate of alcohol stillage [Pat. RF number 2546214, A23K 1/06, A23K 1/00, publ. 04/10/2015, bull.№10], characterized in that the mechanical spin of the distillery stillage is first carried out, then coarse and fine separation, respectively, in two separators and fine filters installed in parallel, each of which periodically operates in the separation mode with cake removal and output of the filtrate and in the countercurrent water regeneration of the filter elements, the obtained filtrate after the fine filter operating in the separation mode is sent to the storage tank to maintain a constant flow rate liter, then the filtrate with a solids concentration of 4-5% is evaporated in a vacuum evaporator under a vacuum of 0.3-0.5 atm to obtain a condensed solution with a solids concentration of 30-40%, the resulting condensed solution is sent to a spray dryer to obtain a powdered product with a moisture content of 8-10% and a dispersion of 70-80 microns, and the vacuum in the vacuum apparatus is created using a steam ejector installation including a steam generator, ejector, condenser, condensate collector and a pump operating in a closed thermodynamic cycle at the same time, the working steam obtained in the steam generator with a pressure of 3-3.2 atm is divided into two parts, one of which, after reducing the pressure to 1-1.2 atm, is sent to the heating chamber of the vacuum evaporator, and the other part of the working steam with pressure 3-3.2 atm sent to the ejector nozzle; ejected vapors from a vacuum apparatus create a negative pressure of 0.3-0.5 atm in it, a mixture of spent working and ejected vapors with a temperature of 110-120 ° C is sent to a condenser, in which air is heated to a temperature of 75-80 due to regenerative heat exchange ° C followed by feeding it into a spray dryer, from which the exhaust air is taken off to a heat exchanger-recuperator, where it is lowered to the dew point and the droplet liquid contained in it is condensed in the amount of moisture evaporated from the product on the cooling the surfaces of the heat exchanger-recuperator, and then again sent first to the condenser, and then to the spray dryer with the formation of a closed cycle, and the condensate formed after the heat exchanger-recuperator together with the condensate after the heating chamber of the vacuum evaporator and condenser is discharged into the condensate collector, with one part of the condensate is sent by a pump to the steam generator to replenish the water level in it, and the other is fed to separators and fine filters operating in countercurrent water regeneration mode I restore the capacity of the filter elements; according to the measured current flow rate of the initial bard, the speed of the separators is established, according to the bard flow after separators and fine filters, the need for their regeneration is established, while the bard flow is switched to another pair of separator and filter, condensate is supplied from the collection unit for the regeneration of filter elements; the filtrate after separators and filters is collected in a storage tank in which the level of the filtrate is maintained; during evaporation and drying of the distillery stillage filtrate, the moisture and flow rate of the distillery stillage filtrate is measured before feeding it to evaporation and then to drying, while the rotation speed of the spray dryer disk is controlled by affecting the drive power of the atomizer, after drying, the moisture content of the finished powdery product is measured again, and the humidity of the filtrate bards set the flow rate of steam in a vacuum evaporator, and according to the moisture content of the condensed filtrate, bards set the flow rate of heated air before being fed to the spray vessel ilku by influencing the power of the adjustable fan drives, in this case, when the air temperature deviates from the specified range of values in the direction of decreasing, the ejection coefficient is increased by influencing the increase in the flow rate of the working steam, and when the air temperature deviates from the specified range of values in the direction of increasing, the drying of the dried air is mixed after recuperator with air after the condenser by affecting the regulation of their flow rates, and by the moisture content of the dried air after heat ennika-flow heat exchanger mounted on the cold water entering the heat exchanger; the speed of the separator drive is maintained by changing the flow rate of the original stillage; when the condensate level is exceeded in the condensate collector, its emergency discharge is performed; saturated steam flow after the steam generator, steam pressure and condensate level in the steam generator, by setting saturated steam pressure in the steam generator, set the given steam generator output by affecting the power of electric heating elements, when the condensate level in the steam generator decreases below a predetermined value, condensate is supplied from the condensate collector, and when pressure is reached steam in the steam generator of the upper limit value discharge the steam pressure through the safety valve.

Однако известный способ автоматизации технологии получения порошкообразного продукта из фильтрата спиртовой барды недостаточно точен, не позволяет управлять структурой и дисперсным составом высушенного продукта. However, the known method of automation of the technology for producing a powdery product from the distillery stillage filtrate is not accurate enough, it does not allow controlling the structure and dispersed composition of the dried product.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предполагаемой является [Пат. РФ № 2023219, F26B25/22, опубл. 15.11.1994] способ управления процессом распылительной сушки путем поддержания заданных режимов по температуре сушильного агента, выходящего из сушилки, давлению в линии подачи материала и вязкости последнего воздействием на расход и температуру сушильного агента и расход материала, при этом измеряют насыпную плотность высушенного продукта и влажность сушильного агента, сушильный агент, подаваемый в сушилку, увлажняют водой, сконденсированной из отработанного сушильного агента, причем расход воды изменяют в зависимости от насыпной плотности высушенного продукта, влажности и температуры сушильного агента, выходящего из сушилки, поддерживая соотношение величин влажности высушенного материала и его количества на выходе из сушилки на постоянном уровне.The closest in technical essence and the achieved effect to the intended is [Pat. RF number 2023219, F26B25 / 22, publ. 11/15/1994] a method of controlling the spray drying process by maintaining predetermined conditions in terms of the temperature of the drying agent leaving the dryer, the pressure in the supply line of the material and the viscosity of the latter by affecting the flow rate and temperature of the drying agent and the flow rate of the material, and the bulk density of the dried product and humidity are measured drying agent, the drying agent supplied to the dryer is moistened with water condensed from the spent drying agent, and the water flow rate varies depending on the bulk density STI dried product, temperature and humidity of the drying agent emerging from the dryer, maintaining the ratio of the quantities of dried material and its moisture amount at the outlet of the dryer at a constant level.

Недостатком является низкая точность и надежность управления технологическими параметрами процесса распылительной сушки и агломерации пищевых сред, что не обеспечивает эффективность процесса получения высокого качества с улучшенной структурой и дисперсным составом готовой продукции с низкими материальными и энергетическими затратами ресурсов на единицу массы готового продукта.The disadvantage is the low accuracy and reliability of controlling the technological parameters of the spray drying and agglomeration of food media, which does not ensure the efficiency of the process of obtaining high quality with improved structure and dispersed composition of the finished product with low material and energy costs of resources per unit mass of the finished product.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности процесса распылительной сушки и агломерации пищевых сред, повышение качества получаемой готовой продукции, снижение материальных и энергетических ресурсов на единицу массы готового продукта, улучшение структуры и дисперсного состава конечного продукта за счет повышения точности и надежности управления технологическими параметрами процесса распылительной сушки и агломерации пищевых сред. An object of the invention is to increase the efficiency of the spray drying and agglomeration of food media, improve the quality of the finished product, reduce material and energy resources per unit mass of the finished product, improve the structure and dispersed composition of the final product by improving the accuracy and reliability of controlling the technological parameters of the spray drying process and agglomeration of food media.

Техническая задача изобретения достигается тем, что в способе автоматического управления процессом распылительной сушки и агломерации путем поддержания заданных режимов по температуре сушильного агента на входе и выходе из сушилки, вязкости в линии подачи материала, а также по расходу материала, при этом измеряют насыпную плотность высушенного продукта, влажность и температуру сушильного агента, поддерживая величину влажности высушенного продукта на постоянном уровне. Новым является то, что насыпную плотность до заданного значения регулируют сначала путем изменения соотношения жидкого и рециркулируемого сухого продуктов, подаваемых в сушилку, а затем путем изменения влажности паровоздушной смеси, подаваемой в дополнительный агломератор. The technical problem of the invention is achieved in that in a method for automatically controlling the process of spray drying and agglomeration by maintaining predetermined conditions by the temperature of the drying agent at the inlet and outlet of the dryer, the viscosity in the material supply line, and also by the flow rate of the material, the bulk density of the dried product is measured , humidity and temperature of the drying agent, maintaining the moisture content of the dried product at a constant level. What is new is that the bulk density is adjusted to a predetermined value first by changing the ratio of liquid and recycled dry products fed to the dryer, and then by changing the humidity of the steam-air mixture fed to the additional sinter.

На фиг.1 представлена схема, реализующая способ автоматического управления процессом распылительной сушки и агломерации. Figure 1 presents a diagram that implements a method for automatically controlling the process of spray drying and agglomeration.

Схема (фиг. 1), реализующая предлагаемый способ автоматического управления процессом распылительной сушки и агломерации включает линии: свежего воздуха 3.1, сушильного агента 3.2, горячего воздуха 3.3, 3.4 и 3.5, охлаждающего воздуха 3.6 паровоздушной смеси 3.7, подогретого воздуха 3.8, 3.9, отработанный теплоноситель с сухим продуктом высокодисперсной фракции 3.10, отработавшего очищенного воздуха 3.11, отработанный обеднённый теплоноситель 3.12, газовзвеси сухого продукта высокодисперсной фракции возвращаемой на обработку 3.13, 3.14, воды 4.1; пропана 5.1, подачи жидкого материала 9.1, высушенного агломерированного продукта 9.2, 9.3, сухого продукта высокодисперсной фракции 9.4. The scheme (Fig. 1) that implements the proposed method for automatic control of the spray drying and sintering process includes the lines of: fresh air 3.1, drying agent 3.2, hot air 3.3, 3.4 and 3.5, cooling air 3.6 of steam-air mixture 3.7, heated air 3.8, 3.9, exhaust air heat carrier with dry product of finely divided fraction 3.10, spent purified air 3.11, spent depleted heat carrier 3.12, gas suspension of dry product of finely divided fraction returned to processing 3.13, 3.14, water 4.1; propane 5.1, supply of liquid material 9.1, dried agglomerated product 9.2, 9.3, dry product of finely divided fraction 9.4.

Схема, реализующая способ автоматического управления процессом распылительной сушки и агломерации (фиг.1), также включает распылительную сушилку 1 с дисковым распылителем 2 и агломерационным узлом 3. Для подачи жидкого продукта из термостатируемой ёмкости 5 по линии 9.1.в дисковый распылитель 2 служит насос 4. Для отделения в линии 3.11 высушенной высокодисперсной фракции от отработанного теплоносителя в линиях 3.11 и 3.12 предназначены циклон 6 и скруббер 7. При этом сухой продукт высокодисперсной фракции по линиям 9.4 удаляется из циклона 6 и скруббера 7 в линию 3.13, где происходит его смешивание с потоком нагретого в калорифере 9 воздуха по линии 3.9 с образованием газовзвеси и подачи ее вентилятором 8 в агломерационный узел 3.The scheme that implements a method of automatic control of the spray drying and agglomeration process (Fig. 1) also includes a spray dryer 1 with a disk sprayer 2 and an agglomeration unit 3. A pump 4 is used to supply the liquid product from the thermostatically controlled tank 5 via line 9.1. To the disk sprayer 2. A cyclone 6 and a scrubber 7 are intended to separate the dried finely dispersed fraction from the spent coolant in lines 3.11 and lines 3.12. In this case, the dry product of the finely dispersed fraction along lines 9.4 is removed from cyclone 6 and scrub Era 7 to line 3.13, where it is mixed with the stream of air heated in the air heater 9 via line 3.9 with the formation of a gas suspension and its supply by fan 8 to the sinter unit 3.

Для прокачивания основного потока теплоносителя через всю систему предназначены вытяжной вентилятор 10 и нагнетательный 11, а для его нагрева служит газовый калорифер 12.To pump the main flow of the coolant through the entire system, an exhaust fan 10 and a discharge 11 are designed, and a gas air heater 12 is used to heat it.

Для создания потока теплоносителя по линии 3.3, предназначенного для обдува внутренней поверхности обечайки распылительной сушилки 1 предусмотрен вентилятор 13, а для нагрева теплоносителя - калорифер 14.To create a coolant flow along line 3.3, designed to blow the inner surface of the shell of the spray dryer 1, a fan 13 is provided, and for heating the coolant - a heater 14.

Для удаления из нижней части камеры распылительной сушилки крупных частиц – агломератов, осевших из-за своих аэродинамических характеристик и не удаленных из камеры в циклон, потоком теплоносителя по линии 3.4. служит вентилятор 15 и калорифер 16. Для дополнительного агломерирования, подсушки и охлаждения продукта предназначен агломератор в виде виброжелоба 17, в котором создается виброкипящий слой с помощью вибропривода 18 и потоками воздуха с помощью вентиляторов 19, 20 и 21 соответственно в линиях 3.7, 3.5 и 3.6.To remove large particles from the lower part of the chamber of the spray dryer — agglomerates, which have settled due to their aerodynamic characteristics and are not removed from the chamber into the cyclone, by the flow of coolant along line 3.4. serves as a fan 15 and air heater 16. For additional agglomeration, drying and cooling of the product, an agglomerator is designed in the form of a vibratory chute 17, in which a vibro-boiling layer is created using a vibro drive 18 and air flows using fans 19, 20 and 21, respectively, in lines 3.7, 3.5 and 3.6 .

Для увлажнения воздуха в линии 3.7 для обеспечения процесса дополнительного агломерирования служит генератор влаги 22, а для его нагрева - калорифер 23.To humidify the air in line 3.7, to ensure the process of additional agglomeration, a moisture generator 22 is used, and for heating it is a heater 23.

Для передачи части тепловой энергии свежему воздуху от отработанного теплоносителя служит рекуперативный теплообменник 24. To transfer part of the thermal energy to fresh air from the spent heat carrier, a regenerative heat exchanger 24 is used.

Схема также содержит электродвигатели 25 - 37; датчики: расхода 38 – 50, температуры 51 - 60, влажности 61 - 63, насыпной плотности 64, 65, вязкости 66, частоты колебаний 67, вторичные приборы (аналого-цифровые АЦП) 68-82, микропроцессор 83 (А, Б, В, Г, Д, Е, Ж, З, И, К, Л, M, H, О, П, - входные каналы управления, а, б, в, г, д, е, ж, з, и - выходные каналы управления), локальные регуляторы 84-98, исполнительные механизмы 99 – 115. The circuit also contains electric motors 25 - 37; sensors: flow rate 38 - 50, temperature 51 - 60, humidity 61 - 63, bulk density 64, 65, viscosity 66, vibration frequency 67, secondary devices (analog-digital ADCs) 68-82, microprocessor 83 (A, B, C , G, D, E, F, Z, I, K, L, M, H, O, P, - input control channels, a, b, c, d, e, e, w, s, and - output channels control), local controllers 84-98, actuators 99 - 115.

Способ автоматического управления процессом распылительной сушки и агломерации осуществляется следующим образом.A method for automatically controlling the process of spray drying and agglomeration is as follows.

Информация о ходе процесса распылительной сушки и агломерации, подготовки воздуха, паровоздушной смеси а и исходного продукта с помощью датчиков 38-67 передается в микропроцессор 83, который по заложенному в него программно-логическому алгоритму осуществляет оперативное управление технологическими параметрами с учетом накладываемых на них двухсторонних ограничений, обусловленных как получением готового продукта высокого качества, так и экономической целесообразностью. Information on the course of the spray drying and agglomeration process, the preparation of air, steam-air mixture a and the initial product using sensors 38-67 is transmitted to the microprocessor 83, which, according to the program-logic algorithm, implements operational control of technological parameters taking into account the two-sided restrictions imposed on them due to both obtaining a finished product of high quality and economic feasibility.

Управление ведётся в супервизорном режиме. При этом стабилизация значений технологических параметров производится локальными регуляторами, задание которым устанавливает микропроцессор 83. Это позволяет существенно повысить надёжность работы системы управления, т.к. в случае возникновения сбоя в программе или аппаратного отказа самого контроллера локальные регуляторы будут продолжать работать с последними установленными настройками. Применение микропроцессора 83 позволяет производить анализ поведения объектов управления и выбирать оптимальные настроечные параметры регуляторов исходя из определённых критериев, таких как минимизация затрат энергоресурсов, скорость регулирования (время переходных процессов в системе) и др.Management is in supervisor mode. At the same time, stabilization of the values of technological parameters is carried out by local regulators, the task of which is set by the microprocessor 83. This can significantly increase the reliability of the control system, in the event of a malfunction in the program or a hardware failure of the controller itself, the local controllers will continue to work with the latest settings. The use of microprocessor 83 allows you to analyze the behavior of control objects and select the optimal tuning parameters of the regulators based on certain criteria, such as minimizing the cost of energy resources, the speed of regulation (time of transient processes in the system), etc.

Исходный жидкий продукт из термостатируемой ёмкости 5 подаётся насосом 4 по линии подачи жидкого материала 9.1 в дисковый распылитель 2 и диспергируется в сушильную камеру 1. При этом в линии 9.1 стабилизируется значение требуемой, максимально допустимой вязкости продукта, измеряемой датчиком вязкости 66, с помощью локального регулятора 84, задание которому выдает микропроцессор 83, воздействуя на исполнительный механизм 99, изменяющий силу тока в ТЭН термостатируемой ёмкости 5 с учетом температуры, измеряемой датчиком 60, а также регулируется расход продукта, измеряемый датчиком 50, с помощью локального регулятора 85, задание которому выдает микропроцессор 83, воздействуя на исполнительный механизм 100, изменяющий частоту двигателя 25 насоса 4.The initial liquid product from a thermostatic tank 5 is pumped 4 through the liquid material supply line 9.1 to the disk sprayer 2 and dispersed into the drying chamber 1. At the same time, the value of the required, maximum allowable viscosity of the product, measured by the viscosity sensor 66, is stabilized using the local regulator 84, the task of which is issued by the microprocessor 83, acting on the actuator 99, which changes the current strength in the heater of the thermostatically controlled tank 5, taking into account the temperature measured by the sensor 60, and is also regulated by product gathering, measured by the sensor 50, using a local controller 85, the task of which is issued by the microprocessor 83, acting on the actuator 100, which changes the frequency of the motor 25 of the pump 4.

Подогретый с помощью рекуперативного теплообменника 24 воздух из линии 3.8 нагнетательным вентилятором 11 прокачивается через газовый калорифер 12, в котором происходит его нагрев за счет сгорания пропана, подаваемого из линии 5.1. Температура воздуха, измеряемая датчиком 53, для получения сушильного агента стабилизируется с помощью локального регулятора 86, задание которому выдает микропроцессор 83, воздействуя на исполнительный механизм 101, изменяющий подачу пропана в газовый калорифер 12.Heated with the help of a recuperative heat exchanger 24, air from line 3.8 is pumped by a blower 11 through a gas heater 12, in which it is heated by combustion of propane supplied from line 5.1. The air temperature measured by the sensor 53 to stabilize the drying agent is stabilized using a local controller 86, the task of which is issued by the microprocessor 83, acting on the actuator 101, which changes the flow of propane to the gas air heater 12.

Полученный сушильный агент по линии 3.2 тангенциально подаётся в сушильную камеру 1 с расходом, измеряемый датчиком 38 и регулируемым с помощью локального регулятора 87, задание которому выдает микропроцессор 83, воздействуя на исполнительный механизм 102. The resulting drying agent through line 3.2 is tangentially fed into the drying chamber 1 with a flow rate measured by the sensor 38 and regulated by the local controller 87, the task of which is issued by the microprocessor 83, acting on the actuator 102.

Таким образом, в сушильной камере 1, диспергированные дисковым распылителем 2 частицы исходного продукта смешиваются с потоком сушильного агента и, двигаясь по траектории спирали внутри сушильной камеры 1, высыхают. Для поддержания заданного режима движения данного потока и сдувания осевших сухих частиц высушенного продукта с внутренней поверхности обечайки сушильной камеры 1, в неё по линии 3.3 поступает поток горячего воздуха, образованный при прокачивании воздуха из линии 3.1 вентилятором 13 через калорифер 14. Расход воздуха, измеряемый датчиком 39, стабилизируется с помощью локального регулятора 88, задание которому выдает микропроцессор 83, воздействуя на исполнительный механизм 103, а его температура, измеряемая датчиком 54, стабилизируется с помощью локального регулятора 7, задание которому выдает микропроцессор 83, воздействуя на исполнительный механизм 112, изменяющий силу тока в ТЭН электрического калорифера 14.Thus, in the drying chamber 1, the particles of the initial product dispersed by the disk sprayer 2 are mixed with the flow of the drying agent and, moving along the spiral path inside the drying chamber 1, are dried. In order to maintain a given regime of movement of this flow and blow off the settled dry particles of the dried product from the inner surface of the shell of the drying chamber 1, it receives a stream of hot air through line 3.3 formed by pumping air from line 3.1 by fan 13 through the air heater 14. Air flow measured by the sensor 39, is stabilized by a local controller 88, the task of which is issued by the microprocessor 83, acting on the actuator 103, and its temperature, measured by the sensor 54, is stabilized by local controller 7, the task of which gives the microprocessor 83, acting on the actuator 112, which changes the current strength in the heater of the electric heater 14.

Сухие частицы высушенного продукта отводятся из сушильной камеры 1 вместе с потоком отработанного теплоносителя по линии 3.10 в циклон 6 и скруббер 7, в которых частицы высушенного продукта последовательно отделяются от отработанного теплоносителя. Очищенный, отработанный теплоноситель по линии 3.11 вытяжным вентилятором подается в рекуперативный теплообменник 24, в котором за счёт низкопотенциального тепла отработанного теплоносителя происходит подогрев свежего воздуха, поступающего из линии 3.1 в рекуперативный теплообменник 24, до температуры, измеряемой датчиком 51, и который затем поступает в линию подачи подогретого воздуха 3.8, а отработанный обеднённый теплоноситель из линии 3.12 выбрасывается в атмосферу.Dry particles of the dried product are discharged from the drying chamber 1 together with the waste heat carrier stream through line 3.10 to cyclone 6 and a scrubber 7, in which the dried product particles are sequentially separated from the spent heat carrier. The cleaned, waste heat carrier through line 3.11 is fed by an exhaust fan to a recuperative heat exchanger 24, in which, due to the low-potential heat of the waste heat carrier, fresh air is supplied from line 3.1 to the recuperative heat exchanger 24 to the temperature measured by the sensor 51, and which then enters the line heated air supply 3.8, and the spent depleted coolant from line 3.12 is released into the atmosphere.

Сухой продукт высокодисперсной фракции по линиям 9.4 удаляется из циклона 6 и скруббера 7 с в линию 3.13, где в результате смешивания с потоком нагретого в калорифере 9 воздуха образуется газовзвесь, которая и по линии 3.9 нагнетается вентилятором 8 в агломерационный узел 3, проходя через который твёрдые частицы газовзвеси сталкиваются с жидкими частицами диспергированного материала с образованием агломератов, которые смешиваются с потоком сушильного агента и, двигаясь по траектории спирали внутри сушильной камеры 1, высыхают. Сухие частицы, не учувствовавшие в образовании агломератов, удаляются из сушильной камеры вместе с отработанным теплоносителем и высохшими частицами, также не учувствовавшими в образовании агломератов по линии 3.10. Осевший из-за своих аэродинамических характеристик и не удаленный из камеры в циклон 6 агломерированный высохший продукт из нижней части сушильной камеры 1 удаляется в виброжелоб 17 по линии 9.2 потоком горячего воздуха, поступающего в сушильную камеру 1 по линии 3.4. The dry product of the finely dispersed fraction along lines 9.4 is removed from cyclone 6 and the scrubber 7 s to line 3.13, where as a result of mixing with the flow of air heated in the air heater 9, a gas suspension is formed, which is also pumped by fan 8 to sinter unit 3 through line 3.9, passing through which solid gas suspension particles collide with the liquid particles of the dispersed material with the formation of agglomerates, which mix with the flow of the drying agent and, moving along the spiral path inside the drying chamber 1, dry. Dry particles that did not participate in the formation of agglomerates are removed from the drying chamber together with waste heat carrier and dried particles, which also did not participate in the formation of agglomerates along line 3.10. The agglomerated dried-up product settled down due to its aerodynamic characteristics and not removed from the chamber into the cyclone 6 from the lower part of the drying chamber 1 is removed into the vibratory chute 17 via line 9.2 by the flow of hot air entering the drying chamber 1 through line 3.4.

Для поддержания заданного режима движения потока и удаления из нижней части камеры распылительной сушилки крупных частиц – агломератов, осевших из-за своих аэродинамических характеристик, расход воздуха, измеряемый датчиком 40, стабилизируется с помощью локального регулятора 89, задание которому выдает микропроцессор 83, воздействуя на исполнительный механизм 104, а его температура, измеряемая датчиком 55, стабилизируется с помощью локального регулятора 98, задание которому выдает микропроцессор 83, воздействуя на исполнительный механизм 113, изменяющий силу тока в ТЭН электрического калорифера 16.In order to maintain a predetermined flow pattern and remove large particles from the lower chamber of the spray dryer — agglomerates that have settled due to their aerodynamic characteristics, the air flow rate measured by the sensor 40 is stabilized by the local controller 89, the task of which is issued by the microprocessor 83, acting on the executive the mechanism 104, and its temperature, measured by the sensor 55, is stabilized using a local controller 98, the task of which is issued by the microprocessor 83, acting on the actuator 113 , changing the strength of the current in the heater electric heater 16.

Агломераты, поступающие в виброжелоб 17 приводятся в аэро-виброожиженное состояние из-за воздействия гармонических колебаний вибропривода 18, регистрируемых с помощью датчика 67 и потоков в линии паровоздушной смеси 3.7, линии подогретого воздуха 3.5 и линии охлаждающего воздуха 3.6.The agglomerates entering the vibratory chute 17 are brought into an aero-vibro-fluidized state due to the influence of harmonic vibrations of the vibro drive 18 detected by the sensor 67 and flows in the vapor-air mixture line 3.7, the heated air line 3.5 and the cooling air line 3.6.

Поток паровоздушной смеси 3.7 образуется при прохождении при помощи вентилятора 19 свежего воздуха из линии 3.1 через генератор влажности 22, в котором свежий воздух увлажняется водой из линии 4.1 с измерением влажности датчиком 61. При этом расход воздуха, измеряемый датчиком 41, стабилизируется с помощью локального регулятора 90, задание которому выдает микропроцессор 83, воздействуя на исполнительный механизм 105, а расход добавляемой в данный поток воды, измеряемый датчиком 44, стабилизируется с помощью локального регулятора 93, задание которому выдает микропроцессор 83, воздействуя на исполнительный механизм 108.The vapor-air mixture flow 3.7 is generated when fresh air passes from line 3.1 with a fan 19 through a humidity generator 22, in which fresh air is humidified by water from line 4.1 with humidity measurement by sensor 61. In this case, the air flow measured by sensor 41 is stabilized using a local controller 90, the task of which is issued by the microprocessor 83, acting on the actuator 105, and the flow rate of the water added to this stream, measured by the sensor 44, is stabilized by the local controller 93, the task of which ydaet microprocessor 83, acting on the actuator 108.

В результате дополнительного увлажнения агломератов паровоздушной смесью из линии 3.7 происходит дополнительное укрупнение агломерированных частиц.As a result of additional wetting of the agglomerates with a steam-air mixture from line 3.7, additional agglomeration of the agglomerated particles occurs.

Укрупнённые агломераты досушиваются, попадая в поток подогретого воздуха, подаваемого по линии 3.5 вентилятором 20 через калорифер 23. The aggregated agglomerates are dried out, falling into the stream of heated air supplied through line 3.5 by fan 20 through the air heater 23.

При этом расход воздуха, измеряемый датчиком 42, стабилизируется с помощью локального регулятора 91, задание которому выдает микропроцессор 83, воздействуя на исполнительный механизм 106, а его температура, измеряемая датчиком 56, стабилизируется с помощью локального регулятора 94, задание которому выдает микропроцессор 83, воздействуя на исполнительный механизм 109, изменяющий силу тока в ТЭН электрического калорифера 23.In this case, the air flow rate measured by the sensor 42 is stabilized using the local controller 91, the task of which is issued by the microprocessor 83, acting on the actuator 106, and its temperature, measured by the sensor 56, is stabilized by the local controller 94, the task of which is issued by the microprocessor 83, acting to the actuator 109, which changes the current strength in the heater electric heater 23.

Высушенные укрупнённые агломераты охлаждаются потоком воздуха, подаваемого по линии 3.6, который образуется при нагнетании вентилятором 21 свежего воздуха из линии 3.1. Высушенные охлаждённые и укрупнённые агломераты по линии 9.3 отправляются на фасовку (условно не показана), при этом осуществляют контроль расхода, влажности, плотности и температуры соответственно с помощью датчиков 47, 62, 64 и 57. The dried aggregated agglomerates are cooled by a stream of air supplied through line 3.6, which is formed when fresh air is injected by fan 21 from line 3.1. Dried chilled and enlarged agglomerates are sent for packaging (line not shown conventionally) along line 9.3, while controlling flow, humidity, density and temperature using sensors 47, 62, 64 and 57, respectively.

Унесённые потоками 3.7, 3.5, 3.6 частицы попадают в линию возврата газовзвеси сухого продукта высокодисперсной фракции 3.14 и далее в линию 3.10.The particles carried away by streams 3.7, 3.5, 3.6 fall into the gas suspension return line of the dry product of the finely divided fraction 3.14 and then to line 3.10.

При отклонении насыпной плотности от заданного значения регулируют сначала путем изменения соотношения жидкого, подаваемого по линии 9.1, и рециркулируемого сухого, подаваемого по линии 3.13, продуктов в сушилку, а затем путем изменения влажности паровоздушной смеси, подаваемой по линии 3.7 в дополнительный агломератор в виде виброжелоба 17.If the bulk density deviates from the set value, it is controlled first by changing the ratio of the liquid fed through line 9.1 and the recirculated dry fed through line 3.13 to the dryer, and then by changing the humidity of the steam-air mixture fed through line 3.7 to an additional agglomerator in the form of a vibratory chute 17.

Предлагаемый способ автоматического управления процессом распылительной сушки и агломерации имеет следующие преимущества:The proposed method for automatic control of the spray drying and sintering process has the following advantages:

- повышение эффективности процессом распылительной сушки и агломерации пищевых сред обеспечивается за счет точного поддержания влажности высушенного материала заданных режимов по температуре сушильного агента, на входе и выходе из сушилки, вязкости в линии подачи материала, а также расхода материала, при контроле насыпной плотности высушенного продукта, влажности и температуры сушильного агента. - improving the efficiency of the process of spray drying and agglomeration of food media is ensured by accurately maintaining the moisture content of the dried material in predetermined modes according to the temperature of the drying agent, at the inlet and outlet of the dryer, viscosity in the material supply line, as well as material flow, while controlling the bulk density of the dried product, humidity and temperature of the drying agent.

- повышение качества получаемой готовой продукции, снижение материальных и энергетических ресурсов на единицу массы готового продукта, улучшение структуры и дисперсного состава конечного продукта осуществляется за счет повышения точности и надежности управления технологическими параметрами процесса распылительной сушки и агломерации пищевых сред путем обеспечения заданного значения насыпной плотности, которую регулируют сначала путем изменения соотношения жидкого и рециркулируемого сухого продуктов, подаваемых в сушилку, а затем путем изменения влажности паровоздушной смеси, подаваемой в дополнительный агломератор.- improving the quality of the finished product, reducing material and energy resources per unit mass of the finished product, improving the structure and disperse composition of the final product is carried out by improving the accuracy and reliability of controlling the process parameters of the spray drying and agglomeration of food media by providing a given value of bulk density, which control first by changing the ratio of liquid and recycled dry products fed to the dryer, and then by changing moisture vapor-air mixture supplied to the additional agglomerator.

Claims

A method for automatically controlling the process of spray drying and agglomeration by maintaining predetermined conditions by the temperature of the drying agent at the inlet and outlet of the dryer, the viscosity in the material supply line, and also by the flow rate of the material, the bulk density of the dried product, humidity and temperature of the drying agent are measured, maintaining the moisture content of the dried product at a constant level, characterized in that the bulk density is adjusted to a predetermined value first by changing the ratio of liquid dry product recycle fed to the dryer, and then by changing the moisture vapor-air mixture supplied to the additional agglomerator.