天津市万丰化工设备有限公司

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中国明胶设备发展史

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中国明胶设备发展史

【摘要】:
中国的明胶设备发展史

 

朱文烈

 

近廿年来,我国明胶设备的研发与制造有了重大的发展,从技术落后到世界领先,从设备的进口国到出口国,国产先进明胶设备的生产供应改变了明胶行业的生产面貌,实现了大型化、现代化生产,明胶生产大发展,生产规模、技术水平世界领先。

 

天津市万丰化工设备有限公司成立于1995年,创始人朱文烈曾任天津制胶厂及焦作金箭实业总公司总工程师,中国明胶协会副秘书长,廿年来,万丰公司研制成功并生产了全套的各种明胶先进设备,供应国内明胶行业并向国外出口。万丰公司是高新技术企业,拥有国家专利30项,其中包括2项发明专利,顺利完成了国家级创新项目。万丰化工设备有限公司是世界上较大的明胶设备制造商,在世界明胶行业有良好的知名度,对明胶设备的发展作出了重要的贡献。

 

1、明胶的干燥设备:

 

1.1干燥设备的发展过程

 

1950~1970年,骨胶和明胶的干燥设备是洞道干燥,洞道干燥为长约50cm的洞道,分为冷风段和热风段,有钢轨道和平板车;自然冷凝胶冻,手工切片,胶片布于线网架上,置于平板车上,从冷风段推入洞道,从热风段推出,干燥周期3~5天,夏季停产2个月。

 

1968年天津制胶厂成功研制出滴粒成型机、回转连续干燥机生产珠状胶(研制人朱文烈、段永昌)。滴粒成型机是一个转毂,内部通往冷冻盐水,胶液滴到毂面,冷凝后经刮刀刮下,进入回转干燥机干燥。回转干燥机是一个回转滚筒,筒壁为不锈钢丝网,外筒分隔为四个室,各室配置散热器、风机,逐室升高温度,胶粒从第四室排出,单台生产能力为1~1.5吨/天。生产出的珠状胶外观、色泽好,深受市场欢迎。随后,滴粒成型、回转连续干燥机在全行业得到广泛推广,取代了洞道干燥,成为骨胶和明胶生产的定型设备,至今骨胶生产仍在应用。

 

1970~2002年,上海明胶厂成功研制出槽型冻胶机及有立式搅拌的圆形平床干燥机,研制人王师俊。天津制胶厂成功研制长方形平床干燥机,研制人朱文烈。长方形平床干燥机具有热风自循环、温度可控、效率较高的特点。简易平床干燥机是用砖砌成槽,不锈钢丝网床面,装置有散热器和风机,用绞肉机绞碎胶冻,摊放于床面上鼓风干燥,由于造价低、制造容易,被广泛应用,干燥周期1~2天,日产3吨明胶需要8m2的干燥平床40台,占用很大的厂房面积,人力操作,能耗大,明胶细菌含量超标,不能生产食用明胶,夏季停产2个月。

 

济南胶厂曾研制胶珠成型机,将胶液滴入冷矿物油中成型,胶珠圆润、透明、色观好,但进入市场后,因有油脂异味而失败。

 

天津胶厂曾研制喷雾干燥机生产粉状骨胶,并销售进入市场,后因产品在包装袋中结块,溶解时浮在水面,吸水慢等问题被市场拒绝而失败。

 

1.2长网干燥机的进口与研制

 

1980年,青岛明胶厂进口一台英国APY公司产长网干燥机,其采用氯化锂转轮除湿机进行除湿,但因运行时转轮被灰尘堵塞而失败。

 

1985年,焦作金箭明胶公司进口一台荷兰范斯为公司产的长网干燥机,其采用氯化锂液体除湿机,应用效果较好,上海明胶厂、青海明胶厂、兰州制胶厂也先后进口了荷兰产的长网干燥机。

 

石家庄隆盛明胶公司进口了一台美国产长网干燥机,其采用三甘醇液体除湿机,但在运行时因三甘醇流失而失败。

 

进口设备价格昂贵,用于年产规模750~1000吨明胶项目的长网干燥机的价格约150万美元,板式蒸发机也为国外进口设备,明胶项目中进口设备的投资约占总投资额的70%,并需申请外汇。故国家计委、一机部、轻工业部联合发文拨款,由中国明胶协会责成哈尔滨制氧机厂研制长网干燥机、除湿机,责成兰州石油机械研究所研制板式蒸发机。从1982年到2000年期间,国内先后有江西、青岛等地一些厂家制造了长网干燥机和除湿机,并在明胶建设项目中应用,这些仿制设备除了挤胶机未能达到技术要求外,均因除湿机失败。春秋季减产,夏季停产,因此,未能推广应用。

 

1.3国产长网干燥机的发展

 

2002年大安明胶公司建设年产1000吨明胶项目,该公司领导主动要求与万丰公司签订长网干燥机的供应合同,认为万丰公司的朱文烈工程师能够设计制造出夏季不停产的干燥机,并愿为此承担风险。

 

万丰公司申请了国家创新项目资金资助,自主进行干燥机、除湿机的工艺设计和设备设计(设计人朱文烈、段永昌、朱榕)为大安明胶公司制造了第一台年产明胶1000T长网干燥机和氯化锂液体除湿机及全系统自动控制,技术性能达到了合同要求及设计要求,全年正常生产并达到预计的生产能力。

 

鉴于万丰公司制造的干燥机在大安明胶公司生产运行的成功,价格仅为进口设备的三分之一,获得了明胶行业的信任,自2003年始至2018年,已生产了54台长网干燥机,遍布全国各省,已有46家明胶公司购买了万丰公司制造的长网干燥机,使我国明胶行业全部淘汰了平床干燥机。万丰公司已制造应用的长网干燥机,按额定设备生产能力,约为年产明胶88000吨/年,约相当于荷兰范斯为公司60年所制造的长网干燥机。万丰公司成为世界明胶设备制造商。

 

1.4进入国际市场

 

2006年世界最大的跨国明胶公司,嘉利达(德国)在辽源建明胶厂,此时,万丰公司已有10台长网干燥机在国内明胶厂生产运行,经过考察,嘉利达明胶公司舍弃了荷兰范斯为公司的设备,购买了一台万丰公司产的年产明胶4000吨的长网干燥机及除湿机,至今该长网干燥机已超产运行14年。

 

2007年嘉利达(澳大利亚)公司购买了一台年产明胶3000吨的长网干燥机。

 

2007年,印度Sterling斯蒂令明胶公司购买一台年产明胶1500吨的长网干燥机,应用效果良好。2009年新建明胶厂,又购买2台年产明胶3000吨的长网干燥机和蒸发量7500kg/hr的蒸发机、过滤机等。

 

2012年,泰国佳华Cartino明胶公司购买年产明胶3000吨的成套设备,包括长网干燥机、除湿机、三效蒸发机、煮胶锅、灭菌机、膜浓缩机、离子交换器、过滤机等。

 

2012年,埃及阿敏Amin明胶公司购买了年产1000吨明胶的成套设备,包括原料处理罐、30m3水洗煮胶锅、长网干燥机、除湿机、膜浓缩机、明胶粉碎包装系统、过滤机等。

 

所有在华的外资明胶公司,如罗赛洛明胶公司(法国)、洁力斯Gelice明胶公司(日本)、普邦明胶公司(比利时)均采用万丰公司产的长网干燥机。

 

1.5创新设计

 

万丰公司制造的长网干燥机、氯化锂液体除湿机为自主创新设计,高效节能。万丰公司的除湿机的出风温度38 ℃,含湿量8g/kg,相对湿度RH19%,仅用凉水塔冷却水冷却。出风温度6 ℃之差,除可冷却水的消耗量外,除湿空气进干燥机温度高6 ℃,节省空气升温6 ℃的蒸汽消耗。万丰公司设计的除湿机采用低气速逆流工艺,解决了除湿液流失的问题,进风量130000m3/hr的除湿机是至今为止世界的液体除湿机,已运行14年,无需补充氯化锂,配置除湿液过滤器、空气预处理室,对空气过滤、净化、预热,消除了除湿液由于灰尘而产生泡沫而引起的雾沫夹带,导致的除湿液流失。

 

冬季将干燥机八室排出的60 ℃空气引入预处理室与室外-10 ℃冷风混配至30 ℃,每天节约蒸汽消耗220吨/天(相当于煤4.3吨/天),全系统自动控制,挤胶机、干燥机各室温度自动控制,除湿机液位、出风温度自动控制,高度自动化运行。

 

某外资公司设计并制造长网干燥机,采用2台风量60000m3/h的转轮除湿机,配置总制冷量1012kw,冷冻机制冷冻水,需配供水量300m3/h的凉水塔,总装机容量约650kw。与万丰公司风量130000m3/hr的除湿机比,其空气预热、再生多消耗蒸汽36T/天(相当煤6.6T/天,电多耗4.5倍,电费及运行费用每天多约20000元。)

 

2、蒸发灭菌设备

 

 

2.1蒸发设备的发展过程

 

1950年~1984年,蒸发设备采用单效列管外循环蒸发机、喷射真空泵、间歇蒸发,能耗大、效率低。

 

1985年,焦作金箭实业公司进口英国APV公司的板式蒸发机,随后进口板式蒸发机的明胶公司有青海明胶厂、兰州制胶厂、徐州明胶厂。

 

上海明胶厂进口一台德国维根公司产的降膜蒸发机,随后进口降膜蒸发机的有包头明胶厂、三明明胶公司。

 

兰州石油机械研究所曾制造板式蒸发机,九十年代,在数个明胶项目中应用,随后没有在明胶行业中推广应用。

 

板式和降膜蒸发机的每一效都是大回流量的外循环蒸发,每效都需配一台循环泵,导致整台机组装机容量大、电耗高,在行业内未推广。

 

2.2国产先进蒸发机的研制与发展

 

2001~2002年,万丰公司设计制造一台蒸发量3000kg/hr的升膜三效蒸发机供应焦作金箭实业总公司,设计制造一台蒸发量6000kg/hr的升膜三效蒸发机供应罗塞洛(大安)明胶公司(设计人:朱文烈、段永昌)。

 

焦作金箭实业总公司,用APV板式蒸发机与升膜三效蒸发机,同时蒸发浓缩同一批明胶液,升膜三效蒸发机浓缩的明胶的冻力高出22g/bloom。

 

罗赛洛(大安)明胶公司对升膜三效蒸发机进行设备验收监测,蒸发量达到6500kg/hr,蒸汽消耗比34%,全部技术参数达到设计要求及合同要求,受到法国工程师的高度好评。

 

升膜三效蒸发机是万丰公司专为明胶行业的创新设计,蒸发机的独特设计结构使胶液在任一效只通过一次,流速快,提高了传热效率,停留时间短,减少了受热损失明胶冻力,没有效间泵,胶液靠真空系统的压力差自流。采用全系统自动控制——预热温度、进液流量、蒸汽压力、冷凝压力、浓胶液位,将所有变量固定,根据进胶液浓度和需要的出胶液浓度,只需设定进蒸汽阀开度,系统即可连续获得指定的胶液浓度,自动运行,高效、保护冻力、节能、操作简便,故有用户称之为傻瓜蒸发机。

 

蒸发机的设计蒸发量是基于负压操作(一效壳程压力-0.01Mpa),调节效间阀、蒸汽阀调节壳程压力为正压操作时,可增加蒸发量20%。

 

万丰公司制造的高效、节能、全自动化的蒸发机受到明胶行业各明胶公司的欢迎,拆除在用旧设备,购买万丰公司的蒸发机进行更新。

 

自2003年~2016年,万丰公司已生产72台三效、四效蒸发机供应国内外明胶公司。

 

 

闪蒸蒸发机:

 

明胶溶液是胶体溶液,其传热系数随胶液浓度的增加而递减,常规蒸发机蒸发终端浓度高时,其蒸发量将大幅降低,万丰公司设计制造了螺旋管闪蒸蒸发机,20%浓度的胶液一次通过蒸发到30~35%

 

2012年万丰公司为高邑明胶公司设计制造了一套蒸发设备,采用二级膜浓缩到20%胶液,进入一台螺旋管闪蒸蒸发机蒸发到30%,生产应用效果良好,是第一套没有大型蒸发机的流程。

 

闪蒸灭菌机:

 

万丰公司研制成功直接往胶液内注入蒸汽的灭菌机,灭菌时间6秒钟,利用灭菌加热的换热器加热胶液、灭菌的同时,进行闪蒸,胶液浓度蒸发到30%以上。从2002年到2018年已生产了37台闪蒸灭菌机供应国内外明胶公司。

 

膜浓缩机:

 

2010年,万丰公司与美国科氏公司达成战略合作,首次将膜浓缩明胶液应用技术成功推广到中国明胶行业,一级膜浓缩至胶液浓度10%,再通过二级膜浓缩至胶浓度20%。膜浓缩不用蒸汽,节能、运行费用低。

 

胶液净化设备:

 

棉饼过滤机、离子交换器、CIP清洗系统等万丰公司均生产了大量设备供应国内明胶公司。

 

3、煮胶锅

 

煮胶锅是决定明胶产品质量及好胶率的重要设备,胶原在较低温度水解成胶,冻力高,所以采用一道胶55 ℃,逐道升高5 ℃,分道提胶工艺提高优质明胶的产率,但分道提胶的先决条件是煮胶锅内任何部位的胶液温度必须一致,没有温度差,否则分道提胶失败,只能煮胶2次,优质明胶的产率降低,所以温度差是煮胶锅最重要的技术指标。

 

外循环煮胶锅:

 

锅外设置板式换热器,用泵循环胶液,天津制胶厂在70年代曾有应用。

 

浅盘型煮胶锅(设计人:朱文烈)

 

容积6m3,直径2.5m,高1.2m,蛇管加热,采用高开孔率的底篦板,设置中央多孔对流筒,锅壁上有4个多孔对流筒,强化胶液自动对流,温度差少于2 ℃。该煮胶锅分道提胶效果好,上世纪在许多明胶扩建项目中应用。

 

气浮式煮胶锅,30/50m3(万丰公司创新设计,设计人:段永昌、熊泽福)

 

采用压缩空气搅拌,气浮扬液,多列管蒸汽分配式网状热源。温度、液位自动控制,温差少于1 ℃。该型煮胶锅在兰州阿敏明胶公司应用,好胶率提高20%。

 

一体化煮胶锅,35/50m3(创新设计人:段永昌、朱榕、熊泽福)

 

    有压缩空气、气浮及机械搅拌机,可同时进行原料的前处理,水洗煮胶一次完成,该型煮胶锅出口国际市场。

 

    从2006年至2018年,万丰公司已生产了大型煮胶锅 75台供应国内外明胶建设项目。

 

4、原料处理设备:

 

浸灰池是传统的原料处理设备,骨明胶浸灰仍在应用

 

划桨水洗池:皮明胶原料处理,中和水洗,水料比5:1,耗水量较大。设备占用厂房面积很大。

 

U型槽水洗机:容积50m3,70m3,100m3,水料比2:1,水消耗较低。

 

 

上世纪七十年代前,皮明胶的水洗设备是制革工业的木转毂,天津制胶厂曾用过。可以倾斜卸料的螺旋转毂,转毂水洗洗涤效果好,用水量少,但设备容量少,人工装卸料,随划桨水洗的应用而被淘汰。

 

上世纪七十年代,上海明胶厂制造并应用水泥槽的U型水洗机(设计人:王师俊)造价较低,随皮明胶生产新工艺,酸法、碱法、酶法的发展处理周期短,可将前处理、水洗在U型槽中一次完成。近年来,随着国家污水处理标准的提高,明胶行业对降低吨胶耗水量有强烈需要

 

 

回转连续水洗机:用于骨料及骨素的水洗,将多台滚桶式水洗、脱水机串联,多级次漂洗、脱水,有效提高骨素在进行中和前的脱灰、洗灰效率,大量降低了水耗。

 

中和水洗罐:有多孔假底,压缩空气搅拌,用于骨素的中和水洗,是近几年开始采用的设备

 

 

5、脱油设备

 

苯脱油设备:用苯作溶剂萃取骨料油脂的设备,用于骨胶生产。苯的沸点80 ℃,温度较高,破坏胶原,有苯在明胶中残留,不能用于食用明胶生产。

 

低温脱油设备:上世纪七十年代青岛明胶引进苏联喀山明胶厂用有机溶剂低温脱油工艺,并建立了低温脱油车间。

 

四氯乙烯低温脱油设备(设计人:朱文烈)

 

1968年,天津制胶厂为骨明胶生产建立了四氯乙烯低温脱油车间,用四氯乙烯作溶剂,在50 ℃萃取骨料油脂,骨料残油率1-2%

 

水力脱脂机(设计人:王师俊)

 

水力脱脂机为一圆筒体,内有高速2900转/分旋转轴,轴上有许多游动锤,皮料和水进入经锤击后排出。上海明胶厂用鲜猪皮,经过水力脱脂机脱脂,生产了照相明胶。

 

骨素水力脱脂(设计人:朱文烈)

 

焦作金箭实业总公司,新建1000吨/年明胶项目,骨料不脱脂,采用浸酸后的骨素,用水力脱脂机脱脂生产明胶,原料杂骨的单位消耗为9吨/吨胶。

 

热水脱脂机

 

回转连续热水脱脂机

 

沈阳明胶厂采用一直径1.2m长8m的回转滚筒,骨块与80 ℃热水并流进入8分钟后排出,脱油废水冷却后,将骨油凝块捞出,脱脂骨块残油率1%

 

回转筛脱脂机

 

兰州制胶厂采用一多孔筒体的回转滚筒脱脂机,筒体浸入热水槽中,直接蒸汽加热煮1-2小时,骨块残油率1%

 

煮油罐脱脂:

 

常山明胶厂采用一有立式搅拌机的煮油罐,直接蒸汽加热水煮1-2小时,骨块进入转筛分离游离水,废水放入槽中分离油。

 

蒸汽螺旋脱脂机-骨粒生产设备

 

二十世纪八十年代,包头明胶厂引进丹麦产蒸汽螺旋脱脂机及骨粒生产设备。随后,国内有仿制设备,发展了骨粒生产,用于骨明胶的生产原料。

 

蒸汽螺旋脱脂机是一直径600长6m的U型螺旋输送机,注入直接蒸汽,骨料经三次破碎,进入脱脂机,停留约8分钟排出,进入一推力高速离心机,废水用蝶片离心机分离回收骨油。骨块进入回转滚筒干燥机,用300 ℃热风干燥,干骨粒经分选 筛筛分为5-20mm四种骨粒,设备能耗大。

 

骨料残油率3%,生产明胶的单位消耗7.5吨/吨胶,原料杂骨生产骨粒的得率是40%,明胶生产原料杂骨的单位消耗是18.75吨/吨明胶,是所有热水脱脂工艺骨耗9吨/吨胶的一倍,浪费了骨料资源。骨料在蒸汽脱脂及干燥过程,胶原受高温而变质,浸酸浸灰过程容易糜烂。

 

6、原料的运输设备

 

廿世纪50-60年代,原料的输送设备主要是手推车、有轨道的料斗车、皮带运输机、斗式提升机等。

 

1969年,天津制胶厂新建明胶车间,采用真空倒料仓管道输送(设计人:朱文烈)倒料仓为10m3容积的罐,有水环空压机和水环真空泵,将骨素吸入倒料仓,再以空压机增压,通过管道压出,送入下一工序的设备内。

 

济南制胶厂用泵和管道输送皮原料(设计人:于承恩)泵管道输送皮原料,现已为输送原料的定型设备,泵输送原料的缺点是耗水量较大。

 

7、石灰消化设备

 

化灰池:有立式搅拌的水泥浅池,投入石灰,加水搅拌溶解,石块、杂质均需人工清理,效率低

 

化灰机(设计人:朱文烈、段永昌)化灰机是一回转滚筒内有推料板,多孔分水段,石灰与水连续投入,灰乳由分水筛板处排出,石块由末端自动排出,生产效率高。

 

8、磷酸氢钙干燥设备

 

搅拌烘干机(设计人:臧怀祖、段永昌,万丰公司制造)

 

搅拌烘干机是由二台烘干机组成,烘干机是一圆筒,内置搅拌刮板,螺旋加料机加入离心机脱水的湿料,引风机送入120 ℃热风,从第二台烘干机,经气流管进入旋风分离器和集料罐,全系统负压,没有粉尘。

 

天津市万丰化工设备有限公司在几代明胶人共同努力下,近三十年来,在明胶设备的研发、创新及推广应用等方面有力地推动了明胶行业近三十年的快速发展,满足了企业对节能、节水、降耗、提高明胶质量的要求,为中国明胶行业做出了重要贡献。

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