本发明涉及一种喷雾干燥系统，该喷雾干燥系统包括：喷雾干燥器，该喷雾干燥器具有干燥室和工艺空气/气体供应装置；至少一个粉末回收单元；输送管线，该输送管线用于来自该粉末回收单元的比如细粉等粉末状材料；以及用于将该粉末回收单元或该输送管线连接到就地清洁(cip)装置的装置，该就地清洁装置包括被配置成运送cip液体的cip管线。此外，本发明涉及一种用于清洁喷雾干燥系统的方法。
背景技术：
在喷雾干燥领域中，通常存在对系统的卫生条件的高要求。为了满足当今严格的要求，包括喷雾干燥系统在内的干燥设备必须满足最高的设计标准，以避免在设备运行过程中发生产品降级和污染。因此，从系统的外部到内部的污染应最小化，正如系统必须定期彻底清洁一样。
干燥和粉末处理装备、即所谓的干燥区域的清洁要求可以通过干法或湿法或两者的组合来满足。干法涉及手动清扫与产品接触的表面，或通过允许高速气流从所讨论的表面上经过来进行空气或气体清扫。湿法涉及手动用软管冲洗表面或通过使用自动化就地清洁系统(cip系统)来更有效地进行。
例如，乳制品、药品和食品的本质意味着工艺装备表面上形成产品沉积物的可能性始终是现实存在的。产品的脂肪、糖和蛋白质含量在加工过程中存在的温度和湿度条件下具有吸湿性和粘性。通常，对于干燥设备而言，为了减少设备的停机时间，为设备配备自动cip通常是中肯且有利的。形成沉积物的风险随着设备的运行时间增大而增大。工业cip系统可以清洁单独的物品或整个工艺设备，涉及将清洁喷嘴与其相关联的管道工程和仪器一起集成到设备部件中。
典型地，cip的操作由控制泵和阀功能的程序控制，并且为了高效清洁设备的所有部分，给予了清洁顺序最佳时机。现代化cip装置是灵活的，并且可以选择不同的洗涤程序，就像程序软件包括当加工新产品、或应用新的操作条件时根据经验和需要来改变和适配洗涤程序的灵活性一样。进一步地，针对清洁效率、清洁时间或所使用的化学品的类型和量可能不同的特定产品开发了单独的程序。
实际上，cip装置可以例如使用四罐cip厨房的三罐系统(第四罐用于清洁袋式过滤器)。当从一种清洁溶液更换为另一种清洁溶液时，这确保了最少的空闲时间。cip厨房被设计成重复使用和循环漂洗水和清洁液体，并且在清洁过程中直接或间接加热液体。也就是，在循环过程中测量苛性碱浓度和酸浓度，并且自动进行补充以达到最佳浓度。
cip供应管线配备有远程操作阀和cip供应泵。回流管线配备有电导率探头和用于将苛性碱、酸和水通向每个罐或排泄装置的远程操作阀。
清洁方案的复杂性质在包括输送管线的喷雾干燥系统中特别明显，这些输送管线用于将粉末状材料从干燥室下游的比如旋风分离器和袋式过滤器等粉末回收单元运送到比如干燥室本身等上游单元或运送到比如vibro-fluidizertm或流化床等精加工处理单元，以便对从干燥室排放出的材料进行处理。典型地，这样的输送管线被配置成在正常操作期间运送呈细粉(粉末产品的最小部分)形式的粉末状材料，即所谓的细粉返回系统。为了清洁粉末回收单元本身，将粉末回收单元连接到输送管线和将输送管线、管道工程连接到相关部分的转移装置不与产品管线连接，而是连接到cip装置，以允许cip液体冲洗转移装置、粉末回收单元本身以及相邻管道工程。在这样的系统中，当然至关重要的是，用空气/气体彻底干燥粉末流的输送管线，以确保输送管线中的粉末流不会受到任何剩余水分的损害。
包括这种回流输送管线的喷雾干燥系统的清洁方案通常是耗时的，因为迄今为止已经实现的是手动将喷雾干燥系统的一些部分与生产管线断开并将这些部分连接到清洁系统。进一步地，在从操作模式转换为cip模式的过程中，即当连接和断开系统的各个部分时，因为所清洁的部分将在从清洁系统上断开与直到再次连接到生产管线之间的时期内暴露于外部周围空气和环境，所以存在污染风险。cip装置通常还包括柔性软管，以简化从操作模式到cip模式的转换，反之亦然；然而，这样的柔性软管与装袋将一定量的液体留在不可排泄的口袋中的风险相关。最后，必须非常小心，以便确保通过转移装置和/或粉末回收单元和任何附属装备将cip管线与输送管线部分连接的联接器是密封的，从而不会发生cip液体泄漏。
技术实现要素：
因此，在此背景下，本发明的目的是要提供一种喷雾干燥系统，该喷雾干燥系统降低在cip过程之前、期间和之后的污染的风险，并且使cip过程更省时且更简单。
此外，本发明的目的是通过设计更有效的cip过程来促进喷雾干燥系统的整体操作条件。
在本发明的第一方面，通过引言中所提及类型的喷雾干燥系统来达到这些和其他目的，此外，该喷雾干燥系统的特征在于所述连接装置包括连接组件，该连接组件包括至少一个卫生阀，该卫生阀包括至该输送管线或该粉末回收单元的第一入口、以及能在打开位置与关闭位置之间移动的阀构件，其中，在该关闭位置，该阀构件的一个部分密封该输送管线，并且当处于该打开位置时，该阀构件移动以提供该cip管线与该输送管线或该粉末回收单元之间的连通，由此允许cip液体进入或离开连接该cip管线的该卫生阀以及经由所述第一入口进入或离开该输送管线或该粉末回收单元。
提供卫生阀使得可以还在系统的操作模式下在任何时间建立cip管线与输送管线之间的连接。因此，可以在不将任何部分与喷雾干燥系统断开的情况下执行cip过程。因此，在从cip模式转换到正常操作的过程中的时期内没有污染物可以从周围环境进入。卫生阀提供的另一优点是，无论何时需要cip过程，它都能减少传统系统中操作者所需的手工劳动，而传统系统需要手动将喷雾干燥系统的多个部分断开和重新连接。因此，喷雾干燥系统可以在更高的时间百分比下处于正常操作，从而使喷雾干燥器的能力更高。喷雾干燥系统更安全，因为没有污染物可以进入输送管线，正如没有可能导致cip液体泄漏风险的联接器断开和重新连接。该系统可以是远程操作或自动化的，从而操作者只需要在cip与正常操作之间切换。这将进一步减少工艺管线的停机时间。
此外，可以在生产过程中净化未使用的输送管道，以避免细菌在管道线路中生长。
先前在本领域中对于让阀处于cip系统与喷雾干燥系统之间存在偏见，因为如果没有完全分离可能意味着喷雾干燥产品受污染的风险。一个原因是，现有的阀是针对粉末或液体或气体进行设计的，但不适用于所有三种元素。
在本领域内的术语“卫生”意味着这种卫生阀被设计成满足依赖于管理机构的各种授权的严格要求。因此，术语“卫生”是指装备应符合相关法规，尤其是aaa(美国)和/或ehedg(欧盟)指南。典型地，卫生要求意味着阀的相关部分被设计成这样并且由经抛光的不锈钢或合适的聚合物制成以确保高效的清洁和消毒，并且材料和/或清洁流体残留物的风险非常有限。
在本优选实施例中，该卫生阀是卫生旋塞阀，其中，该阀构件的所述一个部分由塞端构成，该塞端用于在该关闭位置密封该输送管线并且用于通过缩回移动来实现该打开位置。在本领域内使用普通的塞阀已得到确认，并且这种阀在操作中非常可靠。然而，本发明使用适用于粉末、液体和气体的卫生旋塞阀。
可替代地，只要可以满足卫生要求，也可以使用其他阀来代替旋塞阀。合适的阀门的实例包括球阀、弓形阀、蝶阀、刀阀、以及闸阀。
在本发明的实施例中，该阀构件的塞端的与输送管线接合的内表面具有与输送管线相同的形状。在该实施例的进一步发展中，输送管线具有圆柱形形状，并且因此，阀构件的塞端具有与该圆柱形输送管线的内径相对应的曲率。这具有如下优点：当阀处于其关闭位置时，塞端将基本上与输送管线的内部形成连续表面。因此，可能卡住所输送材料的角落、边缘等将较少。当材料具有一定的吸湿性和粘性时，这是尤其重要的，在这种情况下，产品质量可能降低，污染可能发生，并且接下来的清洁变得更加麻烦。
在另一实施例中，在阀构件的塞端上设置密封件，使得当阀处于其关闭位置时，在阀与输送管线之间形成不透空气/气体的密封。这个密封件确保了在正常操作期间，当阀门处于其关闭位置时，污染物无法从外部环境或cip管线进入系统。
在本发明的又一实施例中，阀构件的塞端的侧表面和输送管线之间形成间隙，其中，当阀门处于其关闭位置时，该间隙形成在输送管线和cip管线之间的位置。这样，由于在阀构件的塞端的制造过程中可以使用较高的公差，并且当阀门处于关闭位置时可以避免塞端的任何边缘进入输送管线。
在本发明的另一实施例中，卫生旋塞阀包括密封件和间隙两者，在阀处于关闭位置时该密封件形成阀构件的塞端与输送管线之间的不透空气/气体的密封，该间隙处于该阀的塞端与输送管线之间，使得阻止污染物通过卫生旋塞阀从外部环境或cip系统进入，但同时当该阀处于关闭位置时可以避免塞端的任何边缘进入输送管线。
在另一实施例中，该间隙继续穿过塞端的至少一部分，使得形成通道。因此，当阀处于其关闭位置时，清洁的净化空气/气体可以通过间隙被吹入，使得输送管线中的材料不能进入所述间隙。这是通过在比输送管线中的压力更高的压力下通过该通道和间隙吹入净化空气/气体来实现的。这样的优点是吸湿材料粘附到阀构件的塞端、或粉末材料进入塞端与输送管线之间的间隙的风险会较低。
在本发明的进一步方面，提供了一种用于清洁上述类型的喷雾干燥系统的方法。其中当系统处于正常操作时，卫生旋塞阀处于关闭位置，该方法包括以下步骤：
确定要启动清洁过程，
将该卫生阀从该关闭位置移动到该打开位置，
通过该cip管线将cip液体供应到处于该打开位置的该卫生阀，
在该系统的清洁完成之后，从该系统排泄该cip液体，
通过该卫生阀吹入空气/气体以干燥该系统，
将该阀移动到该关闭位置，
重新启动正常操作。
此方法确保了在从生产转换为cip的过程中、在cip过程中、或在转换回到正常操作的过程中不必拆卸喷雾干燥系统。这降低了污染物进入喷雾干燥系统的风险，因为其多个部分不会暴露于脏的外部环境。
在本发明的进一步实施例中，该方法包括当阀处于其关闭位置时通过卫生旋塞阀吹入净化空气/气体，以防止输送管线中的材料进入旋塞阀。
在本发明的另一实施例中，用于在清洁之后干燥该系统的空气/气体是从喷雾干燥器工艺空气/气体供应装置供应的。在正常操作期间，这种空气/气体将用于喷雾干燥器系统中或用于(多个)后干燥单元。这降低了使用已经包括在喷雾干燥系统中的加热器和泵系统的cip系统的成本。
在本发明的又一实施例中，根据本发明的上述实施例，该方法在启动和完成时是自动的。基于来自系统中的传感器的响应或调节需求，cip程序可以被启动或计划。
附图说明
下面将通过本优选实施例的非限制性实例并参考示意性附图更详细地描述本发明，在附图中：
图1示出了现有技术的喷雾干燥系统的示意图；
图2示出了分别指示现有技术的喷雾干燥系统的处于操作模式和cip模式的流程的功能流程图；
图3a示出了现有技术的喷雾干燥系统的当处于正常操作模式时的示意性流程图；
图3b示出了现有技术的喷雾干燥系统的当处于cip模式时的示意性流程图；
图4示出了根据本发明的喷雾干燥系统的实施例的示意性流程图；
图5a示出了现有技术的另一喷雾干燥系统的当处于正常操作模式时的示意性流程图；
图5b示出了现有技术的另一喷雾干燥系统的当处于cip模式时的示意性流程图；
图6示出了根据本发明的喷雾干燥系统的另一实施例的示意性流程图；
图7示出了根据本发明的喷雾干燥系统的另一实施例的示意性概览；
图8示出了根据本发明的实施例中的卫生旋塞阀处于其关闭位置时的截面；
图9示出了图8中所示的卫生旋塞阀的细节的放大部分；
图10是与图8对应的视图，其中卫生旋塞阀处于其打开位置；
图11是根据本发明的喷雾干燥系统的进一步实施例的卫生旋塞阀的局部视图；并且
图12至图14示出了本发明的又进一步实施例的与图8至图10相对应的视图。
具体实施方式
图1示出了喷雾干燥系统1的主要部件的示意图。以本身已知的方式，喷雾干燥系统1包括具有干燥室2和工艺空气/气体供应装置3的喷雾干燥器，典型地包括空气/气体分散器。应指出的是，术语“气体”将与术语“空气”一起作为“空气/气体”来使用、并且应被解释为涵盖适合作为这种喷雾干燥系统中的工艺气体的任何气体。干燥室2还结合有雾化装置，比如喷嘴和/或雾化轮。
在干燥室2的下端，设置了用于已干燥材料的出口5。在所示的喷雾干燥系统1中，提供了呈振动或静态流化床6形式的后处理单元。在一端，振动或静态流化床6接收来自干燥室2的出口5的已干燥材料，以进行材料的进一步处理，然后在振动或静态流化床的另一端的出口收集该材料。还可以存在进一步的但与本发明无关的下游装备。
此外，喷雾干燥系统1包括至少一个粉末回收单元4，工艺空气/气体中夹带有颗粒的废工艺空气/气体经由排气管线7传导至该粉末回收单元。粉末回收单元4可以采取旋风分离器或袋式过滤器、或其任何组合的形式。
设置了输送管线11用于将回收在粉末回收单元4中的粉末状材料运送到位于任意位置的比如干燥室2本身等上游装备，或者运送到同样位于任意位置的振动或静态流化床6。典型地，所回收的材料呈细粉的形式，细粉是具有令人满意的成分但具有需要进一步处理以满足质量要求的尺寸和/或构型的粉末状材料。细粉返回到上游单元中的引入位置典型地取决于材料的尺寸和/或构型以及干燥室2和振动流化器6中的主要操作条件。该系统中还存在换向阀9，以确保返回的细粉的适当分布。
在每个粉末回收单元4的下端处，设置了转移装置70以用于将粉末从粉末回收单元4转移到输送管线11。在现有技术的系统中，这种转移装置典型地由旋转阀(即具有给料靴的吹除旋转阀(blowthroughrotaryvalve)或下流旋转阀(dropthroughrotaryvalve))，从而允许空气/气体的吹过，以确保细粉在输送管线中的运送。
当现有技术的喷雾干燥系统1根据指定的cip方案进行cip过程时，系统需要从正常操作模式切换到cip模式。为了允许系统在正常操作模式和cip模式两者下操作，存在用于连接粉末回收单元4和输送管线11的装置。如图2所指示出的，在这两种模式之间的切换涉及将形成现有技术连接装置的一部分的联接器81、82、83、84从至cip装置8的多个部分(图中显示为cip管线85、86、87)的输送管线11上分离开。从一种模式到另一种模式的转换是通过从正常操作模式将喷雾干燥系统的多个部分断开、并且连接cip装置来手动执行的。一旦cip过程完成，还必须手动执行反向断开和连接。
在下文中，将描述根据本发明的喷雾干燥系统。具有与现有技术系统相同、类似或相对应功能的元件将用与现有技术喷雾干燥系统的说明中相同的附图标记表示。
现在具体参考图8至图10的详细描述，将描述根据本发明的喷雾干燥系统1的连接组件10。应指出的是，将仅详细描述包括根据本发明的cip装置的喷雾干燥系统的与图2中所示的包括cip装置8的现有技术喷雾干燥系统1不同的那些部分。
连接组件10包括适合类型的卫生阀。在下文描述的本优选实施例中，卫生阀是卫生旋塞阀20，该卫生旋塞阀包括至输送管线11的第一入口12、以及能在打开位置与关闭位置之间移动的阀构件21，其中在关闭位置，阀构件21的塞端22密封输送管线11，并且当处于打开位置时，阀构件21缩回以提供cip管线15与输送管线11之间的连通。在cip过程中，并且如下面将更详细描述的，来自cip供应装置16的cip液体允许通过cip管线15进入卫生旋塞阀20并经由所述第一入口12进入输送管线11，并且通过cip管线15离开至cip排泄装置17。
下面将更详细地描述卫生旋塞阀20与本发明相关的部分。应理解的是，卫生旋塞阀20的其他元件是众所周知的，例如geatuchenhagen公司的市售的
还应理解的是，卫生阀20可以形成为和/或用作具有两个或更多个工作状态(包括未致动状态和一个或多个致动状态)的二通阀或三通阀或甚至更多通路的阀。适配该卫生阀以提供所需数量和配置的端口和通路在本领域技术人员的能力范围内。
在优选实施例中，阀构件塞端22的与输送管线11接合的内表面23具有与输送管线11的内表面14相同的形状。具体地，内表面23形成为适应于输送管线11的圆柱形状的部分圆柱形表面。
为了确保输送管线11中的粉末流始终与cip管线15保持分离，在阀构件21与输送管线11之间、在所示的实施例中即在阀构件塞端22的侧表面26与包围输送管线11的壁18之间设置密封件24。
输送管线11本身和包围壁18原则上可以采用除了所示的圆柱形输送管线11和矩形壁18之外的任何适合形式。图11示出了一种替代方案，其中粉末回收单元(未示出)的落管41连接到连接组件10。然而，同样在这个实施例中，根据落管41的内表面44形成阀构件塞端22的内表面。
在所示的实施例中，卫生旋塞阀20的尺寸被选择成使得在当阀构件21处于其关闭位置时，在阀构件塞端22的侧表面26与包围输送管线11的壁18之间形成间隙25。在间隙25的面向输送管线11的那端形成第二入口13。
在具体实施例中，间隙25从密封件24一直延伸到第二入口13进入输送管线11。
在图8至图10的优选实施例中，冲洗阀30连接到输送管线11。冲洗阀设有用于工艺空气/气体的入口31，以便将空气/气体引入到输送管线11中。在优选实施例中，冲洗阀30的位置非常靠近输送管线11。作为替代方案，图12至图14展示了工艺空气/气体的不同进入位置。
此外，在所示的实施例中，当阀构件21的位置如图8所示时，即也在卫生旋塞阀20的关闭状态下，冲洗阀30通过间隙25与输送管线11处于流体连接，可以通过第二入口13将空气/气体引入到输送管线11中。
分别与在图3a-3b和图5a-5b中所示的相应现有技术系统进行比较，现在将特别参考图4、图6和图7的示意流程图和系统概览来描述根据本发明的喷雾干燥系统1的操作。应指出的是，下面的描述是具体参考连接组件10的卫生阀20的本优选实施例来做出的。具有其他类型的卫生阀的系统的操作是以对应于特定类型的卫生阀的方式执行的。
首先参考图6，应注意的是，在喷雾干燥系统1的若干个位置设置了卫生阀20。尽管阅读包括任何符号的附图将使本领域技术人员立即清楚，但是这些卫生阀中仅四个卫生阀用附图标记20进行了标记，以便在下文中进行描述(在图6中从左到右)：
在第一位置，卫生阀20是两通阀，其在未致动状态下是关闭的、并且当被致动到其打开位置时将粉末回收单元4与cip管线15连接。
在第二位置，卫生阀20是三通阀，其在未致动状态下提供粉末在输送管线11中的无障碍运送、并且当被致动时能够在输送管线11与cip管线15之间提供连接，如上所述。
在第三位置，卫生阀20具有与第二位置的卫生阀20相对应的配置、但位于图6所示实施例的喷雾干燥系统1的所有粉末回收单元4的下游。
最后，在第四位置，卫生阀20是三通阀、但是具有另一流路配置。
如从图6中清楚的，在喷雾干燥系统中还可以存在进一步的卫生阀。
cip过程的启动将根据预定时间表来确定或者被编程为自动开始。直到此时，正常操作继续进行并且卫生阀20处于关闭位置。
在启动cip过程之后，卫生阀20从关闭位置移动到打开位置。作为阀构件21移动的结果，提供了cip管线15与输送管线11之间的连通。参考关于图6的上述描述，这对应于关于第二位置描述的卫生阀。
cip液体通过cip管线15从cip供应装置16供应到现在处于打开位置的卫生旋塞阀20。允许来自cip供应装置16的cip液体进入卫生阀20并且经由第一入口12流动到输送管线11中。
在cip过程中，cip液体还通过另一管线(未示出)供应到粉末回收单元4。典型地，旋风分离器、袋式过滤器或其他粉末回收单元在顶部被供应cip液体。
在cip过程完成之后，从该系统排泄cip液体。输送管线11的排泄通过卫生旋塞阀20的第一入口12进行，因为允许cip液体通过cip管线15从输送管线11离开并且进一步到达cip排泄装置17。
来自粉末回收单元4的cip液体通过转移装置70并进一步通过在第二位置的卫生阀20和在上述第一位置的卫生阀20被排泄。
在cip液体排泄之后，通过相应的卫生阀20吹入空气/气体，以干燥该系统。空气/气体可以具有任何合适的成分和温度，但典型地是经加热的空气/气体。
一旦相关部分是充分干燥的，卫生阀将移动到关闭位置，并且作为最后步骤，重新启动正常操作。
在上面描述的喷雾干燥系统的实施例中，在正常操作期间还可以执行以下附加步骤，即吹入净化空气/气体穿过卫生阀，以便防止输送管线的材料进入卫生阀。
优选地，用于在清洁之后干燥该系统的空气/气体是从喷雾干燥器的工艺空气/气体供应装置供应的。在任何情况下，由于这种空气/气体将用于干燥一个或多个旋风分离器或其他(多个)粉末回收单元，因此实现了总能量的节省，因为不需要单独的空气/气体加热单元来干燥该系统。
本发明方法的过程可以从第一步骤到最后步骤自动执行。
本领域技术人员认识到绝不受限于上述优选实施例。相反，在所附权利要求的范围内许多修改和变化是可能的。