一种速溶粉空心造粒装置及造粒工艺的制作方法

本发明属于固态速溶干粉生产技术领域，具体涉及一种速溶粉空心造粒装置及造粒工艺。

背景技术：

目前，国内速溶茶粉及其它植物提取物干粉产品，由于技术及设备上的局限性，一般直接通过喷雾干燥一次性生产出来的产品形态上基本是晶态粉状，颗粒度大部分在80～250目之间，这样的速溶干粉流动性较差，在溶解水化时，难以分散，必须在搅拌等外力的作用下才能分散溶解水化，甚至需要温水或热水，难以做到常温水甚至冰水溶解，这给人们在直接饮用时增添了麻烦，减少了情趣，不方便直接应用于终端产品。因此，这类产品大都是作为食品原料供应给下游企业生产液态或固态饮料产品。业内虽然存在通过造粒技术进行造粒，但性能上始终没有根本性的突破，这严重制约着固态饮料行业的进一步发展。

为了增加干粉的溶解水化性，适当加大成品的颗粒度，并形成空心颗粒是最佳的方法之一。

为提高速溶茶粉等的溶解性和流动性，业内曾经尝试用二氧化碳与茶浓缩液混合后，再进行喷雾干燥，采用这种方法，得到的速溶茶粉的流动性和溶解性得到提升。如申请号为201010218339.0的发明专利文献公开了一种中空造粒的装置，包括储罐、泵、换热器、液体流量计、第一止回阀、气体储罐、气体流量计、第二止回阀、第一混合器、高压泵、第二混合器、喷雾干燥塔、第一阀门、第二阀门、温度计、第一压力表、第二压力表、第三阀门、第四阀门等，在喷雾干燥前，液体与二氧化碳气体混合后进入高压泵，在高压泵的作用下，气体被剧烈压缩后通过混合器混匀在液体中进入喷雾塔，在液体被雾化的瞬间，雾滴里面的气体充分挥发并在雾滴表面形成一层气体保护层，有效地控制了氧化反应的发生和香味物质的挥发，使速溶茶粉中原茶的品质特性得到了保留，同时得到的茶粉为中空颗粒状，流动性和溶解性大大提高。但是，二氧化碳气体与液体直接在第一混合器中混合，这就要求在生产过程中进入到第一混合器中的气体和液体的压力必须相同，若有任何一方压力高于另一方压力，就会造成第一混合器中只能进入压力高的一方的物质，从而无法实现气液混合均匀，该装置缺乏气液平衡进料的结构，在实际生产过程中需要不断调整气体或液体的进料压力，生产稳定性欠佳。

为了解决上述气液不平衡进料的问题，申请号为201810698939.8的专利文献公开了一种搅拌加压型速溶茶粉中空造粒装置，包括储罐、一号柱塞泵、加压混合罐、搅拌器、二氧化碳储罐、二号柱塞泵、喷雾干燥塔等，增加了搅拌等机构，有效规避了气体压力和气液平衡问题。但是，搅拌等机构并不能使二氧化碳气体的气泡细微化，也不能使气体与液体的混合很均匀，虽然在柱塞泵的高压作用下，气体被剧烈压缩起到了一定的混合和破碎气泡的效果，但均匀度和气泡大小仍然不理想，得到的茶粉中形成中空的效果较差，颗粒大小不一，细小颗粒及未能中空化的粉状颗粒比例仍然较大，这意味着形成中空效果的产品成品率偏低；而且，其流动性和溶解性虽然有所提高，但溶解水化过程仍然较长，在低温水中其溶解状况更不理想。

技术实现要素：

基于现有技术中存在的上述不足，本发明提供一种速溶粉空心造粒装置及造粒工艺。

为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种速溶粉空心造粒装置，包括依次连接的浓缩液密封贮罐、气液混合泵、气液分离罐、气体扩散器，惰性气体贮罐与气液混合泵连接以使惰性气体与浓缩液进行气液混合，气体扩散器回连至浓缩液密封贮罐，浓缩液密封贮罐连接柱塞泵，柱塞泵连接喷雾干燥塔。

作为优选方案，所述浓缩液密封贮罐与气液混合泵之间依次设有进料阀和真空计。

作为优选方案，所述气液分离罐与气体扩散器之间依次设有压力调节阀和第一压力计。

作为优选方案，所述柱塞泵与喷雾干燥塔之间设有第二压力计。

作为优选方案，所述惰性气体贮罐与气液混合泵之间依次设有卸压阀和流量计。

作为优选方案，所述浓缩液密封贮罐通过第一排气阀连接至气液混合泵，所述气液分离罐通过第二排气阀连接至气液混合泵。

作为优选方案，所述气体扩散器位于浓缩液密封贮罐之内。

作为优选方案，所述惰性气体贮罐中的惰性气体为二氧化碳或氮气。

本发明还提供一种速溶粉空心造粒工艺，应用于如上任一方案所述的速溶粉空心造粒装置，所述速溶粉空心造粒工艺包括以下步骤：

将浓缩液密封罐中的浓缩液和惰性气体贮罐中的惰性气体分别输送至气液混合泵；

气液混合泵将惰性气体与浓缩液混合后依次输送至气液分离罐、气体扩散器、浓缩液密封罐；

循环上述输送步骤，直至浓缩液中的气体容量达到预设标准；

通过柱塞泵将混合有惰性气体的浓缩液输送至喷雾干燥塔中进行喷雾干燥，得到空心速溶粉。

作为优选方案，所述惰性气体与浓缩液的体积比为1：(1～15)，和/或气液混合泵将惰性气体与浓缩液混合后形成20～30μm的微细气泡，和/或气液混合泵前的真空压力控制在-0.01～0.1mpa，和/或气体扩散器前的压力控制在0.1～0.3mpa，和/或循环上述输送步骤运行的时间控制在3～30min，和/或所述空心速溶粉的粒径为150～300μm。

本发明与现有技术相比，有益效果是：

(1)通过气液混合泵可使惰性气体形成20～30μm的微细气泡，能有效提高惰性气体在浓缩液物料中的溶解度，从而得到空心的速溶颗粒产品。

(2)采用气体扩散器使气液充分混合，浓缩液密封罐内无高压现象，安全平稳。

(3)整个装置为全密封系统，而且由于是将惰性气体贮罐中的惰性气体卸压使用，可有效防止惰性气体的浪费，节约生产成本。

(4)惰性气体的混入和物料的喷雾进料为二条独立管路，相互不产生影响，能够分别平稳运行，稳定可靠，适用于大批量工业化生产作业。

(5)得到的空心颗粒产品大小均匀性好，直径范围大部分约150～300μm，成品率高，具有很好的成本优势。

附图说明

图1是本发明实施例一的速溶粉空心造粒装置的结构示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

实施例一：

如图1所示，本实施例的一种速溶粉空心造粒装置，包括浓缩液密封贮罐1和二氧化碳贮罐9，浓缩液密封贮罐1通过气液混合泵2连接气液分离罐4，二氧化碳贮罐9连接气液混合泵2，气液分离罐4连接浓缩液密封贮罐1内的气体扩散器6，浓缩液密封贮罐1连接柱塞泵13，柱塞泵13连接喷雾干燥塔15；浓缩液密封贮罐1与气液混合泵2之间的管路上依次安装有进料阀3和真空计12；二氧化碳贮罐9与气液混合泵2之间的进气管路17上依次安装有卸压阀10和流量计16；气液分离罐4与气体扩散器6之间的管路上安装有压力调节阀5，压力调节阀5与气体扩散器6之间的管路上安装有压力计11；柱塞泵13与喷雾干燥塔15之间的管路上安装有压力计14。

另外，浓缩液密封贮罐1通过排气阀7连接至气液混合泵2，气液分离罐4通过第二排气阀8连接至气液混合泵2。具体地，浓缩液密封贮罐1和气液分离罐4中的大气泡通过相应的排气阀7和排气阀8经进气管路17进入气液混合泵2。

本实施例的速溶粉空心造粒装置的具体流程如下：

浓缩液密封贮罐1中的物料(即浓缩液)泵入气液混合泵2，二氧化碳贮罐9中的二氧化碳气体经卸压阀10进入气液混合泵2，气液混合泵2将物料与二氧化碳气体混合后输送至气液分离罐4，气液分离罐4内的物料经压力调节阀5通过气体扩散器6进入浓缩液密封贮罐1，物料依此进行循环直至浓缩液中的气体容量达到预设标准要求后，由柱塞泵13进入喷雾干燥塔15进行喷雾干燥，得到空心速溶粉。

基于本实施例的速溶粉空心造粒装置，本实施例的速溶粉空心造粒工艺，包括以下步骤：

将浓缩液密封罐中的浓缩液和二氧化碳贮罐中的二氧化碳分别输送至气液混合泵；

气液混合泵将二氧化碳与浓缩液混合后依次输送至气液分离罐、气体扩散器、浓缩液密封罐；

循环上述输送步骤，直至浓缩液中的气体容量达到预设标准；

通过柱塞泵将混合有二氧化碳的浓缩液输送至喷雾干燥塔中进行喷雾干燥，得到空心速溶粉。

其中，二氧化碳与浓缩液的体积比为1：(1～15)，和/或气液混合泵将二氧化碳与浓缩液混合后形成20～30μm的微细气泡，和/或气液混合泵前的真空压力控制在-0.01～0.1mpa，和/或气体扩散器前的压力控制在0.1～0.3mpa，和/或循环上述输送步骤运行的时间控制在3～30min，和/或所述空心速溶粉的粒径为150～300μm。

本实施例首先利用气液混合泵将二氧化碳气体与物料混合形成20～30μm的微细气泡，再通过气体扩散器将微细气泡与物料充分混合，形成气液混合的乳浊液，然后通过柱塞泵将此乳浊液高压输送通过喷嘴雾化形成包裹气体的液滴，液滴内的气体通过喷嘴释放后迅速膨胀，水分则在喷雾干燥塔内高温条件下瞬间蒸发干燥，进而得到大小均匀的空心颗粒产品，其内部为空心结构，形态为球形的颗粒状态。本实施例的核心是二氧化碳气体与物料的微细化混合。

将本实施例的速溶粉空心造粒工艺应用于生产空心速溶茶粉，具体包括：

将茶浓缩液储存在浓缩液密封罐中，启动气液混合泵将茶浓缩液与二氧化碳混合后依次进入气液分离罐、气体扩散器、浓缩液密封罐，并进行循环，通过气体流量计读出二氧化碳的流量，二氧化碳和茶浓缩液的体积比在1：1～15之间，通过真空计读出气液混合泵前的真空压力，通过压力计读出进入气体扩散器前的压力，气液混合泵前的真空压力在-0.01～0.1mpa之间，进入气体扩散器前的压力在0.1～0.3mpa之间，循环运行3～30分钟，启动柱塞泵，将混合有二氧化碳气体的茶浓缩液泵入到喷雾干燥塔中喷雾干燥，得到中空速溶茶粉。

本实施例的速溶粉空心造粒工艺还可以用于其它植物提取物及中药提取物的空心造粒。

本实施例的速溶粉空心造粒装置及工艺具有如下优点：

(1)通过气液混合泵可使二氧化碳气体形成20～30μm的微细气泡，能有效提高二氧化碳在浓缩液物料中的溶解度，从而得到空心的速溶颗粒产品。

(2)采用气体扩散器使气液充分混合，形成气液混合的乳浊液；浓缩液密封罐内无高压现象，安全平稳。

(3)整个装置为全密封系统，而且由于是将二氧化碳贮罐中的二氧化碳卸压使用，可有效防止二氧化碳的浪费，安全稳定。

(4)二氧化碳的混入和物料的喷雾进料为二条独立管路，相互不产生影响，能够分别平稳运行，稳定可靠，适用于大批量工业化生产作业。

(5)得到的空心颗粒产品大小均匀性好，直径范围大部分约150～300μm，成品率高，具有很好的成本优势。

实施例二：

本实施例的速溶粉空心造粒装置与实施例一的不同之处在于：

二氧化碳贮罐中的二氧化碳气体还可以为氮气等可允许应用于食品中的惰性气体。可以根据需求进行选择，适应性佳。

其它结构可以参考实施例一。

实施例三：

本实施例的速溶粉空心造粒工艺与实施例一的不同之处在于：

通过改变浓缩液的浓度来实现空心颗粒产品的比重和粒径的控制，浓度越大，比重越大，粒径亦相应会增大。其中，浓缩液浓度范围在15～50％之间。

其它工艺步骤可以参考实施例一。

实施例四：

本实施例的速溶粉空心造粒工艺与实施例一的不同之处在于：

通过调节柱塞泵的压力来实现空心颗粒产品的粒径，压力越大，粒径越小。其中，压力范围在2～20mpa之间。

其它工艺步骤可以参考实施例一。

以上所述仅是对本发明的优选实施例及原理进行了详细说明，对本领域的普通技术人员而言，依据本发明提供的思想，在具体实施方式上会有改变之处，而这些改变也应视为本发明的保护范围。