氨基酸固体颗粒制剂的高品质喷雾流化床制备方法
【摘要】对目前氨基酸盐比如65与70赖氨酸硫酸盐的喷雾流化床制备方法，从产品品质的影响因素进行分析，比如一次成品率、系统内粉尘量、色泽、物料颗粒形态，各项指标是相互影响的。指出高品质的喷雾流化床制备方法，具备一次成品率高、系统内粉尘量低、成品色泽较好、物料颗粒比较理想的综合效果。
【关键词】氨基酸 赖氨酸造粒 流化床造粒1 微观机理2 设备原理3 产品品质5 成品率 粉尘量 色泽颗粒形态
序论
喷雾流化床颗粒制备方法属于干燥作业，涉及国民经济的广泛领域，干燥技术的节能与环保问题十分重要。
生物发酵产品工厂大部份已转移到了中国、东南亚等发展中国家，比如我国赖氨酸盐类的总产量已占世界总产量的75%左右，生物发酵过程的节能减排、清洁生产和资源化利用在国家“十一五”和“十二五”规划中均被列为技术进步的重要领域。
连续式流化床造粒特别适合L-赖氨酸、苏氨酸、色氨酸等行业中的发酵液、尾液调配料的喷雾干燥造粒。
喷雾流化床制备技术，和国外同类厂家比，普遍存在产品品质控制性差、系统内粉尘大、排放污染严重、操作危险性比较高的各种缺陷。
发展方向是开发出产品品质可控、系统内粉尘小、运行安全、环保的综合性流化床技术。
产品品质的影响因素
产品品质：体现在造粒床一次成品率、系统内粉尘量、色泽、物料颗粒形态。
1、一次成品率、系统内粉尘：
对于连续式喷雾流化床而言，一次成品率越高，需要返回造粒床的比例就越低，目标就是依靠造粒机自身产生足够的晶种，不需要外部返料。一次成品率越高，最终成品才会更加均匀，成品中细粉量才会更低。
经笔者近千套设备的应用，底喷、侧喷、顶喷三种技术对比，目前正常返料比例需要量的数据是，底喷返回量：成品量=1︰1.5，侧喷返回量：成品量=1︰1，顶喷返回量︰成品量=1︰2.5
底喷原理：因为物料运动呈现环流状的规则运动形态，分析发现，大小颗粒通过雾化区的机会均等，即大颗粒和小颗粒涂层成长机会均等，即系统内粉尘量中等。
侧喷原理：特别是处于下部时，在连续生产过程中，因为颗粒会在团聚或包层的作用下越长越大，到一定粒径时沸腾不起来停留在下方，更加靠近喷嘴雾化区，涂层长得更快，而越小的颗粒特别是粉尘，因为一进入床体就迅速上扬，甚至根本就进不了喷雾区，出现越大颗粒长的越快、越小颗粒长的越慢甚至不长的不利状态，系统内粉尘也容易形成恶性循环。
顶喷原理：因为是顶喷，大颗粒沸腾不起来时，就不会停留在喷嘴的雾化区内，停止长大，越小的颗粒和粉尘在上扬过程中，经过喷雾区获得长大机会越大，结合扩大流化室的应用效果越好，由此可见出现小颗粒生长加快、大颗粒生长变慢的智能化生长趋势，系统内粉尘也大程度被压制。
系统内粉尘量越低，生产线排入环境中污染就越低，产品收率越高，系统起火爆炸可能性越低，操作越稳定，得到规则形态颗粒的可能性越高。
2、色泽：
对于发酵类物料而言，均表现出耐温性不高的性质，不管采用那种喷雾方法，需要从三方面入手，一是料层温度要低于物料耐温温度，二是造粒进风温度要合适，三是开发出耐温性能较高的菌种。
在之前，很多产品为了提高产量，采用了高进风温度直接导致料层温度超过物料耐温温度，出现产品色泽较深、花料、运行易起火爆炸的问题。
三种喷雾方式，顶喷因为雾化区在上方，具备同样进风温度条件下，出风温度更低的可能性。
为进风温度更高提高产量，降低能耗，要求床内结构任何部位特别是加热部位，不得出现流化死角。
3、物料颗粒形态：
物料的颗粒形态比如堆密度、表面光滑度、微观结构、颗粒大小均匀度，决定了物料颗粒的溶解性、可包装性、混合性、吸潮性、美观性。
颗粒越密实、堆密度越大，出现倾向有，溶解性变慢、包装体积小、吸潮性小，但太密实会现混合性变低的不良现象，即以不超过大混合料密度为好。底喷技术易出现太密实现象，顶喷技术易出现太疏松现象，侧喷技术易出现偏密实度大的颗粒。
表面越光滑，出现倾向有：流动性好、溶解性变慢、美观，但太光滑加上堆密度过大，直接出现混合分层的不良现象。侧喷或底喷带打刀技术易出现这种现象。
微观结构，发现在微观状态下，毛细孔越多，在颗粒密实堆密度比较大带来好处同时、可以加快溶解速度。顶喷和底喷技术易实现这种现象，侧喷技术不易实现这种现象。
颗粒大小均匀度，从一次成品率分析结果可知，大小均匀度从好到坏排列依次是顶喷技术、底喷技术、侧喷技术。
从而得知，理想的颗粒形态是，堆密度大但以不超过大混合料密度为好、表面光滑但有棱角、颗粒毛细孔多一些、颗粒大小合适同时均匀。
对比分析可知，顶喷技术具有可能性，但要解决顶喷技术易出现太疏松颗粒的不良现象。
部份专利分析
1、 一种流化床造粒机申请号2010201836361，科学技术要点：
一种流化床造粒机，包括床体上设有的喷嘴和出料口，床体由下向上依次设有分风室、分风网板、内加热流化室、喷雾流化室和分离室，床体顶部设有排尘管，床体外部设有旋风分离器，其特征是内加热流化室设有内换热器，所述喷嘴设置在喷雾流化室或分离室内，所述排尘管的出风口与旋风分离器的进口相连，旋风分离器的下端依次通过连接返料管上段、返料管下段和返料口相连，所述返料口设置在内加热流化室或喷雾流化室的侧面，且不高于最靠近的喷嘴所在的水平线。
特点分析：大颗粒不长。
因为采用了顶喷技术、结合内加热器、扩大室的作用，流化床内颗粒出现大颗粒长的慢或根本不长，越小颗粒长的越快的智能化生长作用，同时可以实现堆密度高的颗粒生产，即解决了顶喷技术易出现太疏松颗粒的不良现象。
此专利进一步优化的方向是：
实现产品堆密度可调，以实现更佳的产品品质，更符合实际需求；
在连续生产过程中，让成品颗粒及时排放出去，让非成品颗粒停留在造粒床内继续生长，以实现更高的成品率、连续化生产时间的更长，比如2个月；
提高热能利用率，特别是提高内换热器的热能利用率，以实现更低的运行能耗，比如实现蒸发1吨水，在进风温度160度的条件下，蒸汽耗量低于1.2吨。
结束语
在各种发酵液应用流化床造粒包衣设备迅速发展的今天，高品质的喷雾流化床制备方法是一种发展方向，具备一次成品率高、系统内粉尘量低、成品色泽较好、物料颗粒比较理想的综合效果是必然。
参考文献：
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