氨基酸固體顆粒制劑的高品質噴霧流化床制備方法
【摘要】對目前氨基酸鹽比如65與70賴氨酸硫酸鹽的噴霧流化床制備方法，從產品品質的影響因素進行分析，比如一次成品率、系統內粉塵量、色澤、物料顆粒形態(tài)，各項指標是相互影響的。指出高品質的噴霧流化床制備方法，具備一次成品率高、系統內粉塵量低、成品色澤較好、物料顆粒比較理想的綜合效果。
【關鍵詞】氨基酸 賴氨酸造粒 流化床造粒1 微觀機理2 設備原理3 產品品質5 成品率 粉塵量 色澤顆粒形態(tài)
序論
噴霧流化床顆粒制備方法屬于干燥作業(yè)，涉及國民經濟的廣泛領域，干燥技術的節(jié)能與環(huán)保問題十分重要。
生物發(fā)酵產品工廠大部份已轉移到了中國、東南亞等發(fā)展中國家，比如我國賴氨酸鹽類的總產量已占世界總產量的75%左右，生物發(fā)酵過程的節(jié)能減排、清潔生產和資源化利用在國家“十一五”和“十二五”規(guī)劃中均被列為技術進步的重要領域。
連續(xù)式流化床造粒特別適合L-賴氨酸、蘇氨酸、色氨酸等行業(yè)中的發(fā)酵液、尾液調配料的噴霧干燥造粒。
噴霧流化床制備技術，和國外同類廠家比，普遍存在產品品質控制性差、系統內粉塵大、排放污染嚴重、操作危險性比較高的各種缺陷。
發(fā)展方向是開發(fā)出產品品質可控、系統內粉塵小、運行安全、環(huán)保的綜合性流化床技術。
產品品質的影響因素
產品品質：體現在造粒床一次成品率、系統內粉塵量、色澤、物料顆粒形態(tài)。
1、一次成品率、系統內粉塵：
對于連續(xù)式噴霧流化床而言，一次成品率越高，需要返回造粒床的比例就越低，目標就是依靠造粒機自身產生足夠的晶種，不需要外部返料。一次成品率越高，最終成品才會更加均勻，成品中細粉量才會更低。
經筆者近千套設備的應用，底噴、側噴、頂噴三種技術對比，目前正常返料比例需要量的數據是，底噴返回量：成品量=1︰1.5，側噴返回量：成品量=1︰1，頂噴返回量︰成品量=1︰2.5
底噴原理：因為物料運動呈現環(huán)流狀的規(guī)則運動形態(tài)，分析發(fā)現，大小顆粒通過霧化區(qū)的機會均等，即大顆粒和小顆粒涂層成長機會均等，即系統內粉塵量中等。
側噴原理：特別是處于下部時，在連續(xù)生產過程中，因為顆粒會在團聚或包層的作用下越長越大，到一定粒徑時沸騰不起來停留在下方，更加靠近噴嘴霧化區(qū)，涂層長得更快，而越小的顆粒特別是粉塵，因為一進入床體就迅速上揚，甚至根本就進不了噴霧區(qū)，出現越大顆粒長的越快、越小顆粒長的越慢甚至不長的不利狀態(tài)，系統內粉塵也容易形成惡性循環(huán)。
頂噴原理：因為是頂噴，大顆粒沸騰不起來時，就不會停留在噴嘴的霧化區(qū)內，停止長大，越小的顆粒和粉塵在上揚過程中，經過噴霧區(qū)獲得長大機會越大，結合擴大流化室的應用效果越好，由此可見出現小顆粒生長加快、大顆粒生長變慢的智能化生長趨勢，系統內粉塵也大程度被壓制。
系統內粉塵量越低，生產線排入環(huán)境中污染就越低，產品收率越高，系統起火爆炸可能性越低，操作越穩(wěn)定，得到規(guī)則形態(tài)顆粒的可能性越高。
2、色澤：
對于發(fā)酵類物料而言，均表現出耐溫性不高的性質，不管采用那種噴霧方法，需要從三方面入手，一是料層溫度要低于物料耐溫溫度，二是造粒進風溫度要合適，三是開發(fā)出耐溫性能較高的菌種。
在之前，很多產品為了提高產量，采用了高進風溫度直接導致料層溫度超過物料耐溫溫度，出現產品色澤較深、花料、運行易起火爆炸的問題。
三種噴霧方式，頂噴因為霧化區(qū)在上方，具備同樣進風溫度條件下，出風溫度更低的可能性。
為進風溫度更高提高產量，降低能耗，要求床內結構任何部位特別是加熱部位，不得出現流化死角。
3、物料顆粒形態(tài)：
物料的顆粒形態(tài)比如堆密度、表面光滑度、微觀結構、顆粒大小均勻度，決定了物料顆粒的溶解性、可包裝性、混合性、吸潮性、美觀性。
顆粒越密實、堆密度越大，出現傾向有，溶解性變慢、包裝體積小、吸潮性小，但太密實會現混合性變低的不良現象，即以不超過大混合料密度為好。底噴技術易出現太密實現象，頂噴技術易出現太疏松現象，側噴技術易出現偏密實度大的顆粒。
表面越光滑，出現傾向有：流動性好、溶解性變慢、美觀，但太光滑加上堆密度過大，直接出現混合分層的不良現象。側噴或底噴帶打刀技術易出現這種現象。
微觀結構，發(fā)現在微觀狀態(tài)下，毛細孔越多，在顆粒密實堆密度比較大帶來好處同時、可以加快溶解速度。頂噴和底噴技術易實現這種現象，側噴技術不易實現這種現象。
顆粒大小均勻度，從一次成品率分析結果可知，大小均勻度從好到壞排列依次是頂噴技術、底噴技術、側噴技術。
從而得知，理想的顆粒形態(tài)是，堆密度大但以不超過大混合料密度為好、表面光滑但有棱角、顆粒毛細孔多一些、顆粒大小合適同時均勻。
對比分析可知，頂噴技術具有可能性，但要解決頂噴技術易出現太疏松顆粒的不良現象。
部份專利分析
1、 一種流化床造粒機申請?zhí)?010201836361，科學技術要點：
一種流化床造粒機，包括床體上設有的噴嘴和出料口，床體由下向上依次設有分風室、分風網板、內加熱流化室、噴霧流化室和分離室，床體頂部設有排塵管，床體外部設有旋風分離器，其特征是內加熱流化室設有內換熱器，所述噴嘴設置在噴霧流化室或分離室內，所述排塵管的出風口與旋風分離器的進口相連，旋風分離器的下端依次通過連接返料管上段、返料管下段和返料口相連，所述返料口設置在內加熱流化室或噴霧流化室的側面，且不高于最靠近的噴嘴所在的水平線。
特點分析：大顆粒不長。
因為采用了頂噴技術、結合內加熱器、擴大室的作用，流化床內顆粒出現大顆粒長的慢或根本不長，越小顆粒長的越快的智能化生長作用，同時可以實現堆密度高的顆粒生產，即解決了頂噴技術易出現太疏松顆粒的不良現象。
此專利進一步優(yōu)化的方向是：
實現產品堆密度可調，以實現更佳的產品品質，更符合實際需求；
在連續(xù)生產過程中，讓成品顆粒及時排放出去，讓非成品顆粒停留在造粒床內繼續(xù)生長，以實現更高的成品率、連續(xù)化生產時間的更長，比如2個月；
提高熱能利用率，特別是提高內換熱器的熱能利用率，以實現更低的運行能耗，比如實現蒸發(fā)1噸水，在進風溫度160度的條件下，蒸汽耗量低于1.2噸。
結束語
在各種發(fā)酵液應用流化床造粒包衣設備迅速發(fā)展的今天，高品質的噴霧流化床制備方法是一種發(fā)展方向，具備一次成品率高、系統內粉塵量低、成品色澤較好、物料顆粒比較理想的綜合效果是必然。
參考文獻：
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