DTDC蒸脫段設(shè)備結(jié)構(gòu)對(duì)工藝效果的影響
來源:環(huán)球糧機(jī)網(wǎng)發(fā)布時(shí)間:2015-06-18 11:52:54
DTDC是大豆加工常見的脫溶設(shè)備,是浸出工藝中最關(guān)鍵設(shè)備之一,正確的設(shè)計(jì)、操作有助于提升高溫豆粕質(zhì)量。最大限度地脫除物料中的溶劑,同時(shí)使抗?fàn)I養(yǎng)因子活性降低到合理范圍以內(nèi),控制豆粕熟化程度,抑制美拉德反應(yīng)對(duì)蛋白熱變性的影響,以及調(diào)節(jié)豆粕水分是DTDC最主要的工作目標(biāo)。DTDC的上半部分為DT段,一般由1~4層預(yù)脫盤、2—3層逆流盤、1層直接蒸汽盤從上到下依次構(gòu)成。本文著重分析DT段設(shè)備結(jié)構(gòu)特點(diǎn),闡述其對(duì)工藝效果的影響。
1預(yù)脫層
預(yù)脫盤最主要的作用是采取間接加熱提升物料溫度,同時(shí)還有均勻布料的作用。
預(yù)脫盤滯留時(shí)問對(duì)換熱效果影響不大,應(yīng)該最大限度地增加與物料的接觸面積。預(yù)脫盤料層不高,一般大型DTDC采用多層結(jié)構(gòu)?;旌险羝ǖ烙袃煞N方式:一種在設(shè)備中心為圓形,一種在接近設(shè)備內(nèi)壁為環(huán)形。后一種通常在下部簡(jiǎn)體外徑更大時(shí)使用,這樣有利于增加預(yù)脫盤的換熱面積,還可以降低出機(jī)混合蒸汽夾帶的粉末。兩種形式交替使用可進(jìn)一步降低混合蒸汽中的粉塵。
1.1預(yù)脫盤對(duì)DTDC產(chǎn)能的影響
DT段料層過高會(huì)使蒸汽穿透能力不足,限制了料位累計(jì)高度,一般料位累計(jì)高度不超過2500mm。增加預(yù)脫盤換熱面積能夠間接提升產(chǎn)能。在預(yù)脫盤,物料只能利用間接蒸汽的熱量脫除少部分溶劑,但它可以提升進(jìn)入逆流層的物料溫度,降低直接蒸汽消耗量的同時(shí)也減少物料水分的增加。水分升高會(huì)使物料透氣性下降,降低水分可降低物料對(duì)混合蒸汽的阻力,變相提升了可能的料位高度,也就達(dá)到了提升產(chǎn)能的目的。
1.2預(yù)脫盤對(duì)蒸汽消耗的影響
DT段直接蒸汽消耗占總蒸汽消耗比例越低,DTDC總的蒸汽消耗相對(duì)越低。預(yù)脫盤總換熱面積決定直接蒸汽占總蒸汽消耗的比例,換熱面積大,不僅可以節(jié)省DT段的直接蒸汽,而且還降低了進(jìn)人DC段物料的水分,使DC段熱風(fēng)加熱器蒸汽消耗同時(shí)降低。預(yù)脫盤換熱面積增加降低的蒸汽消耗累計(jì)起來遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于增加間接蒸汽帶來的消耗。DTDC預(yù)脫盤層數(shù)對(duì)蒸汽消耗的影響見圖1。
處理量較大的DTDC,必須有更多的預(yù)脫盤,必要時(shí)可以采用獨(dú)立的預(yù)脫溶設(shè)備與DTDC組合使用,這樣不僅提升產(chǎn)量,而且可以用直徑相對(duì)較小的設(shè)備,具備了使用較大密度蒸汽的可能,以獲得殘溶較低的豆粕。
2逆流層
逆流盤是由蒸汽夾層和夾層中間均勻分布的柱狀透氣孔構(gòu)成的。其作用是使物料接受間接蒸汽熱量的同時(shí)與底層逆流而上的水一溶劑混合蒸汽進(jìn)行充分接觸,使直接蒸汽的熱能得到充分利用,降低能源消耗。同時(shí)還可以使物料保持較長(zhǎng)的汽提時(shí)間。
絕大部分的溶劑是在該層脫除的,并且在脫溶的同時(shí),有利于抑制美拉德反應(yīng),控制豆粕過熟。
2.1逆流層水分的變化
逆流層物料水分會(huì)升高,水分升高可以抑制尿素酶活性及抗?fàn)I養(yǎng)因子,而對(duì)豆粕蛋白質(zhì)消化利用率影響不大,但會(huì)增加脫溶難度。
2.2蒸汽與料層高度的動(dòng)態(tài)平衡
在逆流段,通入的蒸汽與物料下料達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡,各段料位保持相對(duì)穩(wěn)定的溫度。在合理產(chǎn)能范圍內(nèi),DTDC出口的混合蒸汽溫度與壓力在正常控制下也是恒定的。如果這種對(duì)應(yīng)關(guān)系發(fā)生變化,則意味著蒸汽通入量與逆流下料動(dòng)態(tài)平衡被打破,某一固定點(diǎn)的溫度將持續(xù)上升或下降,直到建立新的平衡。
3直接蒸汽層
水蒸汽通過蒸汽盤夾層表面密布的細(xì)孔直接均勻噴射到物料中。在大型DTDC設(shè)備中,為了保證蒸汽分布均勻,采用多點(diǎn)進(jìn)汽。
物料中大部分溶劑已經(jīng)在逆流層揮發(fā),殘留的溶劑大都是較難脫除的部分,直接蒸汽層溫度最高,蒸汽密度最大,適合完成這項(xiàng)工作。
3.1直接蒸汽層物料溫度變化特點(diǎn)
在直接蒸汽層,由于物料含溶大幅度下降,消耗的熱能減少,物料溫度出現(xiàn)明顯提升后趨于相對(duì)平緩,進(jìn)入緩慢上升階段。這一階段對(duì)高溫豆粕的抗?fàn)I養(yǎng)因子失活、豆粕的熟化程度影響較大,從而直接影響豆粕質(zhì)量。
3.2直接蒸汽通入量與料層高度匹配
直接蒸汽通人量要與料層高度相匹配是DTDC重要的工作原則。
有時(shí)DTDC出口氣相溫度已經(jīng)偏高,但尿素酶活性依然較高,豆粕含溶也很高,原因就在于料位過低、物料性狀或者蒸汽質(zhì)量不好,蒸汽沒有被很好利用,穿透料層比例偏大。反之,DTDC出口氣相溫度過低,意味著蒸汽通人量偏少,脫溶效果不好。伴生的另一個(gè)現(xiàn)象是物料水分抑制豆粕尿素酶活性。
3.3直接蒸汽密度
在滿足物料脫溶必須的熱量條件下,熱值小、蒸汽質(zhì)量大有助于分壓汽提效果,提升蒸發(fā)效率。原則上蒸汽密度越高越好,但是受蒸汽熱能限制,我們只能利用200—550kg/(h·m2)的蒸汽。另外過分提升蒸汽密度不但造成浪費(fèi)而且易引起豆粕過熟。
加大蒸汽密度可以通過增加預(yù)脫盤層數(shù)、縮小設(shè)備直徑達(dá)到。加大蒸汽密度有利于降低粕殘溶。但是加大蒸汽密度的方式不能簡(jiǎn)單地依賴提升直接蒸汽壓力。蒸汽密度與產(chǎn)能,預(yù)脫盤層數(shù)的關(guān)系見表1。
4結(jié)束語
(1)DTDC首要工作原則是確定蒸汽通入量與料位累計(jì)高度的對(duì)應(yīng)關(guān)系。這種匹配關(guān)系正確與否以及穩(wěn)定性直接關(guān)系到成品質(zhì)量、消耗指標(biāo)的變化。
(2)無論設(shè)備產(chǎn)能大小,結(jié)構(gòu)形式如何,最大累計(jì)料層高度都有限值。物料形態(tài)、蒸汽質(zhì)量等因素影響最大料層高度的限值,而最大的影響因素是預(yù)脫盤換熱面積。
(3)使用去除冷凝水的低壓飽和直接蒸汽,可提升蒸汽密度。
(4)增加預(yù)脫盤換熱面積是提高產(chǎn)能的重要途徑,同時(shí)還可降低蒸汽消耗。
(5)逆流層、直接蒸汽層料層之間空間不會(huì)對(duì)料層溫度梯度、混合蒸汽壓力梯度產(chǎn)生較大影響。不過空間結(jié)構(gòu)可以緩解因物料形態(tài)、攪拌方式、透氣孔堵塞程度造成的混合蒸汽分布不均的問題。
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(6)物料在100℃以上狀態(tài)下脫除溶劑量的多寡是DTDC與DT蒸脫機(jī)的明顯區(qū)別,這種區(qū)別不但決定了蒸汽消耗的差別,更重要的是對(duì)豆粕的品質(zhì)也產(chǎn)生影響。對(duì)比兩種豆粕,在相同殘溶與尿素酶活性前提下,外觀上DTDC豆粕顏色偏淺,KOH溶解試驗(yàn)表明,DTDC豆粕要高出DT產(chǎn)品1%~4%。烤粕層的設(shè)計(jì)使物料保持在較高溫度上脫溶,這種設(shè)計(jì)思想有一定的時(shí)代局限性,DTDC已經(jīng)摒棄了這種設(shè)計(jì)。