На каком явлении основано действие центробежной сушилки

Обновлено: 12.05.2024

Пилотные и промышленные распылительные сушилки изготавливаются в соответствии с международными сертификатами ISO9001: 2008 и ISO 14001: 2004, CE . Инженерно-техническая служба обладает большим опытом и навыками и готова изготовить оборудование по запросу заказчика для применения в фармацевтической, химической, пищевой, биотехнологической, сельскохозяйственной промышленностях.

Описание
Характеристики
Наши проекты
Видео

Описание

Распылительные сушилки изготавливаются производительностью по объему испарения 5, 25, 50, 10, 150, 200-2000 литров в час. Мы можем разработать и изготовить линии полного цикла для производства: растворимого кофе, немолочных сливок, мальтодекстрина. Также мы обладаем уникальной технологией распылительной сушки сорбита, спирулины, меланжа, порошка яичного белка/желтка, дрожжей / ферментов, аминокислот, изолята соевого белка, сухого кокосового молока, экстрактов трав и пр.

Применение:

фармацевтика: экстракты лекарственных растений, ферментные препараты, растворы сахаров, кровезаменителей (белковых гидролизатов, полиглюкина, поливинилпирролидона), некоторых синтетических лекарственных средств;
химическая промышленность: щелочные красители и пигменты, комплексные удобрения, муравьиная, кремниевая кислота, катализаторы, агенты серной кислоты, аминокислоты, белая сажа;
пластмассы и смолы: эмульсии, смолы фенолальдегида, мочевинно-формальдегидные смолы, формальдегидные смолы, полиэтилен, полихлоропрен;
пищевая промышленность: жирное сухое молоко, белок, какао-молочный порошок, яичный белок (желток), пищевые продукты и растения, овес, куриный бульон, растворимый кофе, арахисовый белок, продукты гидролиза, сахар, кукурузный сироп, кукурузный крахмал, глюкоза, пектин, солодовый сахар, сорбат калия;
керамика: оксид алюминия, керамический плиточный материал, оксид магния, тальк.

Возможности функционала данного оборудования:

индивидуальный дизайн;
дисковое или форсунчатое распыление;
сушка в замкнутом цикле;
нагрев: газ/электричество;
дополнительное оборудование; тонкоплёночный испаритель, сушилка в псевдоожиженном слое, вибросито;
электрические компоненты ведущих европейских производителей.

Характеристики

Спецификация оборудования

Описание: аминокислоты.
Начальная влажность: 20% - 25% (спроектировано в соответствии с 25%).
Конечная влажность: 3 ~ 5% (спроектировано в соответствии с 3%).
Испарение воды: 700 кг/ч.
Температура жидкости: приблизительно 5°C.

Режим распыления: под давлением.
Контакт капель с горячим воздухом: параллельный поток.
Источник тепла и режим нагрева: газовая печь с непосредственным нагревом.
Температура воздуха на входе: 280 - 300°C (регулируется, проектировано в соответствии с 300°C).
Температура отводимого воздуха: прилизительно 90 ~ 110°C (спроектировано в соответствии с 100°C).
Режим приема материала: циклонный сепаратор + сбор концентрированного материала с осушением.
Требования к материалам системы: см. конфигурацию.

Расчетные условия окружающей среды

Атмосферное давление: 101,3 кПа.
Температура окружающей среды: 5°C.
Относительная влажность: 60%.

Источник питания: 380В, 3 фазы, 5 проводов, 50 Гц.
Мощность: 75 кВт.

Давление: 0,6 МПа.
Расход: 1,0 м3/мин.

Расход чистой воды: приблизительно 1000 кг/ч (используется для нагрева и охлаждения).
Площадь, занимаемая оборудованием, приблизительно (Д х Ш х В) 9 x 12 x 16, м.

Описание системы

Основная система: Распылительная сушилка LPG-700.
Система фильтрации воздуха: предварительная и промежуточная фильтрация воздуха.
Система нагрева: газовая печь с непосредственным нагревом.
Система циркуляции среды: воздушный компрессор и вентилятор, открытый цикл.
Система разгрузки и удаления пыли: циклонный сепаратор.
Система сбора материала: централизованный сбор замороженного высушенного материала с транспортировкой при отрицательном давлении.
Система подачи: шнековый насос.
Система управления: цифровая индикация температуры / давления / перепада давления, анимация рабочего процесса, настройки параметров, ПЛК, автоматический контроль с отслеживанием переменных параметров и т. д.

Технические параметры оборудования

Объем воздуха в системе

10000 м3/ч (комнатная температура)

Выработка тепла: 92х104 ккал/ч

Приблизительно 110 м 3 /ч, выработка тепла: 8500 ккал/м 3 )

700 кг/ч (чистое испарение воды)

Материал: материал, контактирующий с продуктом, SUS304. Диаметр: 170 мм. Скорость: 13000 - 15500 об/мин. Мощность: 7,5 кВт

Диаметр / высота башни

5,64 м / 12,5 м (внутренний диаметр сушильной башни 5,4 м, внешний диаметр - 5,64 м)

Сухие молочные продукты вырабатываются в широком ассортименте. В промышленных масштабах наибольший удельный вес составляет молоко цельное сухое и его разновидности, а также молоко сухое обезжиренное. В последние годы организовано производство молока сухого цельного быстрорастворимого и его разновидностей, увеличивается выпуск сухих смесей для различных видов мороженого, сухих молочных продуктов для детского и диетического питания, сухих кисломолочных продуктов и заменителей цельного молока.

Сухие молочные продукты представляют собой порошкообразные пищевые продукты, обладающие сыпучестью, которая зависит от силы трения и сцепления частиц между собой. Характеризуются продукты с высокой массовой долей сухих веществ (95,0-98,5 %), что обеспечивает им хорошую транспортабельность. Конечная массовая доля влаги в них колеблется в зависимости от вида продукта от 1,5 до 5,0 %. Состав продуктов обеспечивает высокую пищевую, энергетическую и биологическую ценность сухих молочных консервов.

2 Теоретические основы сушки. Способы и режимы сушки: распылительная, контактная, сублимационная

Консервирование молока и молочных продуктов сушкой предполагает процесс удаления свободной влаги из продукта.

В конце сушки должно быть обеспечено равновесие между величиной заданной влажности, В_пр и относительной влажностью воздуха φ, окружающего продукт. Условия равновесия рассчитываются по формуле (4.1) при температуре (t):

Ig B_пp = 0,014459 φ+ lg (1,423 - 0,00543 t), (4.1)

Молочные продукты сушат различными способами: распылительным в потоке горячего воздуха, в кипящем слое, контактным, сублимацией и в состоянии пены. Вне зависимости от способа в процессе сушки должно быть обеспечено: получение заданной конечной влажности, свободная сыпучесть, минимальное содержание свободного поверхностного жира, требуемые полнота и скорость растворения при минимальных потерях сырья и продукта. При сушке в потоке горячего воздуха или контактным способом должны быть исключены перегрев, пересыхание и пригорание молочного порошка, а также явления адгезии и когезии.

При пленочном способе сушка осуществляется в вальцовых сушилках. Сгущенное молоко наносят распылением или тонким слоем на вращающиеся вальцы, поверхность которых нагревается паром до температуры 105-130 °С. В результате контакта высушиваемого продукта с горячей поверхностью вальцов молоко высушивается в виде тонкой пленки. Эта пленка снимается специальными ножами и поступает к элеватору мельницы для размельчения. Продолжительность сушки на вальцовых сушилках не должна превышать 2 с, так как высокая температура поверхности нагрева вызывает существенные изменения в высушиваемом молоке. В результате контакта с нагретой поверхностью значительная часть жира оказывается не защищенной оболочкой. В связи с этим и вследствие низкой растворимости готового продукта пленочный способ применяют при производстве сухого обезжиренного молока и сыворотки.

При сублимационной сушке удаление влаги происходит из замороженных продуктов с содержанием сухих веществ до 40 %. Сублимационную сушку осуществляют при температуре замороженного продукта – 25 ºС и остаточном давлении в сублиматоре 0,0133-0,133 кПа. Продукты, полученные при сублимационной сушке, легко восстанавливаются, сохраняют вкус, химический состав и структуру. Сублимационной сушкой получают сухие кисломолочные продукты, закваски и смеси для мороженого.

При распылительном способе сушка осуществляется в результате контакта распыляемого сгущенного продукта с горячим воздухом. Сгущенное молоко распыляется в сушильной камере с помощью дисковых и форсуночных распылителей. В дисковых распылителях сгущенное молоко распыляется под действием центробежной силы вращающегося диска, из сопла которого молоко выходит со скоростью 150-160 м/с и раздробляется на мельчайшие капли из-за сопротивления воздуха. В форсуночные распылители сгущенное молоко подается под высоким давлением (до 24,5 МПа).

При сушке на распылительных сушилках сгущенное молоко распыляется в верхней части сушилки, куда подается горячий воздух. Горячий воздух, смешиваясь с мельчайшими каплями молока, отдает им часть теплоты, под действием которой влага испаряется, и частицы молока быстро высушиваются. Высокая скорость сушки (испарения) обусловлена большой поверхностью соприкосновения мелкодисперсного молока с горячим воздухом. При быстром испарении влаги воздух охлаждается до 75-95 °С, поэтому тепловое воздействие на продукт незначительно и растворимость его высокая. Высушенное молоко в виде порошка оседает на дно сушильной башни.

Распылительные сушилки в зависимости от движения воздуха и частиц молока разделяют на три вида: прямоточные, в которых движение воздуха и молока параллельное; противоточные, в которых движение частиц молока и воздуха противоположное; смешанные – со смешанным движением воздуха и частиц молока.

Наиболее рациональные и прогрессивные высокопроизводительные прямоточные распылительные сушилки, в которых степень растворимости сухого молока достигает 96-98 %.

Сушка в состоянии пены осуществляется путем введения газа под давлением 15 МПа в сгущенную до 40 % сухих веществ молочную смесь перед выходом ее из распыливающего устройства в сушильной камере. Газ и продукт смешиваются в отношении 5:1. Частицы продукта – плотные, пористые, обладают повышенными смачиваемостью и растворимостью. Просеиванием продукт фракционируется по размерам частиц.

2.2 Характеристика сушилок с учетом требований ……. технологии

В настоящее время для выработки сухих молочных продуктов применяют преимущественно сушилки распылительного типа, а для сухого обезжиренного молока, сухих пахты и сыворотки так же сушилки контактного типа (вальцовые). Сухие кисломолочные продукты высокого качества получают на сушилках сублимационного типа. Конструкции распылительных сушилок очень много. Их можно классифицировать по отдельным признакам, в частности по способу распыления сгущенного продукта в сушильную башню. В сушилках применяют дисковое форсуночное распыление.

§ часть засоряются при распылении сгущенного молока с повышенной концентрацией;

§ сушилки большой производительности имеют несколько форсунок, что усложняет процесс обслуживания.

§ в частицах сухого молока меньше содержится воздуха;

§ меньше расходуется электроэнергии.

Сушилки можно классифицировать по движению продукта и воздуха в сушильную башню. Поэтому признаку они могут быть противоточные, прямоточные, и смешанного тока.

В сушилках первых двух типов возможен перегрев продукта, так как подаваемый наиболее горячей воздух контактирует уже с подсушенными частицами молока.

Следует отдавать предпочтение прямоточным сушилкам, в них отсутствует перегрев продукта. Можно повышать производительность сушилок, не боясь снижения качеств сухого молока.

Недостаток прямоточных сушилок – более высокая сушильная башня, вследствие того, что и распыленное молоко и воздух движутся в одном направлении. Сушилки могут иметь башни с горизонтальным и конусным днищем. Башни с коническим дном более рациональны, в них продукт получают с меньшим содержанием свободного жира.

За счет воздействия уборочного скребкового механизма в башнях с горизонтальным дном содержание свободного жира в сухом молоке увеличивается на 7 %.

Все сушилки классифицируются по способу улавливания молочной пыли (20 % частичек уносится с воздухом). Улавливание частиц может осуществляться тканевыми фильтрами и циклонным способом. По эффективности очистки лучше матерчатые фильтры, по влиянию на качество продукта лучше циклоны.

По данным Г.П. Сапрыгина, Ю.А. Хоцко в сухом молоке, которое задерживается на фильтрах, вследствие активного аэрирования и длительного воздействия относительно высоких температур, происходит снижение растворимости, окисления жира и количества витаминов.

В последнее время получили промышленное распространение мокрые пылеуловители – скрубберы Вентури. По степени улавливания молочного порошка они эффективны.

Факторы позволяющие интенсифицировать процесс сушки

1. Повышение температуры воздуха – сушильного агента. Чем выше температура, тем интенсивнее процесс. Беспредельно повышать температуру не может. Этому препятствует с одной стороны – качество продукта, с другой – самовозгорание сухого продукта.

В инструкции по эксплуатации сушилок указано, что для сушилок противоточного и смешанного тока температура воздуха должна находиться в пределах 140-170 °С. Для прямоточных, она может быть выше – 165-180 °С.

2. Повышение содержания сухих веществ в сгущенном молоке. Чем выше концентрация сгущенного молока, тем выше производительность сушилки по готовому продукту. Но есть предел, в частности, если в сгущенное молоко добавить 0,03 % гексаметафосфата натрия вязкость сгущенного молока снижается, можно повысить в нем содержание сухих веществ до 58 %. Вспененное в потоке сгущенное молоко так же имеет меньшую вязкость. В этом случае можно распылять сгущенное молоко с содержанием сухих веществ 60 %

3. Дисперсность распыленных частиц. Очень мелкие частицы, имеющие малую инерционную способность, будут концентрироваться около диска при дисковом распылении. Рабочий объем башни не будет полностью использован. Чрезмерно крупные частицы не успевают высохнуть во время полета. Размер частиц должен быть оптимальным, и регулируется он числом оборотов диска или давлением при форсуночном распылении. Эти параметры устанавливаются в зависимости от содержания сухих веществ в сгущенном молоке.

Важным фактором, определяющим окончательное состояние поверхности после подготовки деталей с помощью метода рото-вибрационной обработки, является сушка. В своем предложении предлагаем покупку двух типов сушилок: центробежные сушилки, где сушка осуществляется с участием потока воздуха, и сушилки, где сушильная среда является кукурузными гранулами.

Центробежная сушилка предназначена для деталей с небольшими размерами и различными формами — особенно рекомендуется для компонентов с отверстиями различных типов, в том числе непроходными отверстиями, в которых сушильная среда могла бы подвергнуться "защемлению". Центробежная сушка имеет особо важное значение для сушки деталей, изготовленных из стали обычного качества, которая представляет собой исходный материал, очень сильно подверженный коррозии и требующий быстрой сушки. Использование описанного способа сушки обеспечивает эффективную защиту поверхности и исключает риск образования пятен и подтеков. Кроме того, машина адаптирована до сушки деликатных изделий (например, ювелирных) — в таком случае используется внесение материала внутри барабана. Дополнительная защита деталей от повреждения во время работы машины представляет собой плавный пуск и плавное торможение двигателем, реализованные с использованием частотного регулятора оборотов. В зависимости от Ваших потребностей мы можем оборудовать машину плавным регулированием оборотов корзины в пределах 700&- 1100 об/мин. В работе машины реализован также наддув горячего воздуха для ускорения устранения влажности с поверхности детали. Температура вдуваемого воздуха регулируется в пределах от 35- 80°C и ее поддержание обеспечивает терморегулятор.

Циркулярная сушка WD200, в свою очередь, позволяет автоматизировать процесс сушки деталей после их предварительной обработки с использованием колесных вибраторов. Вместе с круговым вибратором WGS250 он образует полную линию для обработки и сушки деталей. Элементы, обработанные в нашем колесном вибраторе WGS250, могут быть направлены непосредственно в Циркулярная сушка WD200, которая нагревается выбранными нагревателями до начала сушки. Среда для сушки представляет собой кукурузный гранулят, который при нагревании предназначен для поглощения влаги из частей, погруженных в него. Процесс сушки длится в среднем несколько минут и достаточен для очистки деталей и защиты от коррозии. Циркулярная сушка WD200 оснащена системой механического разделения, которая позволяет свободно отделять загрузку сушки от деталей и внутренней части машины, а разделительные экраны покрыты полиуретаном, защищающим детали от обивки.

5 причин согласиться на турбосушку после химчистки дивана или ковра

21 октября 2021 /

Вместо предисловия: что такое турбосушка и для чего она нужна

Турбосушка – название услуги принудительной сушки ковров и мягкой мебели. Этим же словом мастера называют переносной ковровый фен (сушилку), оснащенный мощным центробежным вентилятором. Его основная задача – ускорение процесса естественного высыхания влажной обивки и коврового ворса после химчистки.

Как работает турбосушка

Где устанавливается ковровый фен

Мастер ставит турбосушку рядом с диваном или ковром, направляя выходное окно в сторону влажной поверхности. Если требуется высушить большой ковер или несколько предметов мебели (стульев или кресел), специалист периодически переставляет сушилку с места на место.

Сколько будет сушиться диван или ковер

Продолжительность процедуры принудительной сушки – от 30 минут до 1,5 часов. Время высыхания зависит от типа материала, его толщины и степени намокания, а также от размеров дивана/ковра. В среднем за 20 минут можно высушить поверхность площадью 2 квадратных метра. Синтетические волокна сохнут быстрее натуральных, небольшие ковры – быстрее ковролина, коротковорсовые покрытия — быстрее длинноворсовых.

Какую турбосушку используем мы

Если вы закажете химчистку дивана или ковра с турбосушкой, наш мастер привезет с собой сушилку Baiyun BF533. В профессиональной среде ее называют улиткой.

А теперь перейдем к сути вопроса и обоснуем 5 причин заказать турбосушку после химчистки.

Причина №1. Ковром или диваном можно пользоваться сразу после химчистки

Если будете ходить по влажному ковру, ворс деформируется и высохнет в неправильном положении. Если сядете или ляжете на влажный диван, замочите одежду, испытаете не самые приятные ощущения, а на ворсовой обивке (флоке или велюре) опять-таки примнете ворс.

Сушилка значительно ускорит процесс высыхания мебели или коврового покрытия. Вы сможете спать на диване или ходить по ковру сразу после ухода мастера.

Причина №2. После химчистки диван или ковер не будут неприятно пахнуть

Причина №3. Турбосушка выявит недоработки мастера

Во влажном состоянии многие материалы становятся темнее, приобретая на время более интенсивный ровный цвет и маскируя некоторые пятна. Вам будет казаться, что после химчистки все загрязнения ушли и диван или ковер выглядит идеально. Но после высыхания обивки или ворса вы с досадой обнаружите, что пятна никуда не делись и по-прежнему находятся на своих местах.

После принудительной сушки все неудаленные пятна проявятся, и мастер снова попробует их удалить, подобрав более эффективный пятновыводитель.

Причина №4. Турбосушка остановит миграцию красителя

При проведении химчистки дивана может произойти миграция красителя, в результате которой цвет частично перейдет с одних участков на другие. Проблема возникает по вине мастеров, которые не тестируют пятновыводители и шампуни перед использованием или переувлажняют волокна большим количеством воды.

Турбосушка позволяет быстро высушить волокна обивки и верхнего слоя наполнителя мягкой мебели, предотвращая растворение скрытых под тканью красителей и загрязнений.

Отвечаем на ваши возможные вопросы и возражения

Я живу за городом и могу сушить ковер на улице. Зачем мне переплачивать за турбосушку?

Если у вас есть возможность просушить ковер на улице, заказывать турбосушку не имеет смысла. Только учитывайте, что влажные ковровые покрытия нельзя сушить в подвешенном состоянии (может деформироваться) – только в горизонтальном положении на плоском основании. Над ковром должен располагаться навес, который защитит изделие от губительных для красителей УФ-лучей.

При заказе химчистки меня уверяли, что сушить диван не нужно – обивка будет едва влажной и быстро высохнет естественным путем

Сильные загрязнения можно удалить с обивки только методом классической двухэтапной глубокой химчистки с использованием нескольких литров воды. Сначала проводится основная чистка, в ходе которой слабощелочной моющий раствор наносится на текстиль и практически сразу всасывается экстрактором. Затем мастер таким же способом промывает обивку от шампуня с помощью кислотного ополаскивателя. После этих процедур ткань будет ощутимо влажной и будет сохнуть естественным путем от 4 до 8 часов.

В комнате с диваном есть кондиционер с режимом осушения воздуха. Зачем мне турбосушка?

Кондиционер или система приточной вентиляции снизит уровень влажности воздуха, поэтому продолжительность процесса высыхания обивки сократится до 2-3 часов. Если вы не планируете сидеть или спать на диване сразу после ухода мастера – можете смело сэкономить на турбосушке.

У меня есть тепловентилятор. Могу я высушить обивку дивана самостоятельно?

Тепловентилятор не является полноценной заменой турбосушке, поскольку существенно проигрывает последней по мощности воздушного потока. Тем не менее, с его помощью вы сможете сократить продолжительность процесса высыхания небольшого дивана примерно в 1,5 раза.
Учитывайте: многие виды обивок нельзя сушить горячим воздухом, поскольку ткани могут дать усадку. Включите прибор в режиме холодного обдува и направьте поток воздуха на диван.

Представляется целесообразным изучить и реализовать на практике возможность наиболее экономичного с энергетической точки зрения совмещения двух физических механизмов сушки (конвекционного и инфракрасного или микроволнового) и достижения на этой основе дальнейшего существенного снижения энергоемкости процесса обезвоживания.

Во многих отраслях промышленности и сельского хозяйства приходится сталкиваться с необходимостью снижения влажности различных продуктов и материалов.

Применительно к сельскому хозяйству и пищеперерабатывающим отраслям промышленности это связано с общей задачей повышения сохраняемости плодоовощной и прочей сельскохозяйственной продукции, для чего в последние десятилетия были созданы многочисленные технологии сушки различных продуктов (доведение их до такой влажности, при которой содержащиеся в них сахара начинают играть роль консервантов). Причем эти технологии находят все более широкое применение [1, 2, 3, 4], наблюдается формирование сушильной отрасли промышленности и увеличение производства сушеных овощей и фруктов.

При любом масштабе использования сушильных технологий принципиальной представляется реализация ряда технико-экономических параметров, таких как минимально возможная энергоемкость процесса, максимальная однородность сушки, минимальное время выхода на заданную влажность, и некоторых других характеристик обезвоживания. Эти параметры могут быть обеспечены грамотным подходом к выбору наиболее подходящих к данной конкретной ситуации базовых физических процессов, приводящих к обезвоживанию продуктов, соответствующих им технологий сушки и, наконец, за счет создания оборудования, на котором указанные процессы и технологии могут быть реализованы.

На сегодняшний день существует большое количество различных технологий сушки (обезвоживания): естественная сушка, аэрационная [2], конвекционная [2, 3, 4, 5, 6, 7], сушка в псевдокипящем слое [2, 8], инфракрасная сушка [3, 9, 10, 13], микроволновая [1, 3], сублимационная [3] и т.д. Проведем сравнительный анализ этих технологий, базирующийся на использовании относительно небольшой системы параметров (критериев): производительности, энергоемкости, скорости сушки, сохраняемости в процессе сушки полезных веществ и витаминов и т.д. Из результатов его с очевидностью следует, что наиболее широко используемые в сельскохозяйственной, пищеперерабатывающей и других отраслях промышленности технологии и оборудование, основанные на конвекционных механизмах обезвоживания [2], не обеспечивают достаточно высокого качества получаемой продукции и характеризуются большой энергоемкостью процесса. Указанные недостатки конвекционной сушки обусловлены спецификой взаимодействия горячего воздуха (либо иного теплоагента) с высушиваемыми объектами на различных этапах процесса сушки. На начальном этапе сушильного процесса взаимодействие протекает достаточно эффективно, энергоемкость процесса мала, а скорость сушки достаточно высока. Однако по мере высыхания продукта и связанного с этим снижения его тепло- и массопроводящих характеристик все большая доля тепловой энергии не проникает в глубь высушиваемых продуктов, а переизлучается в пространство. Энергоемкость процесса возрастает, время сушки многократно увеличивается, возникают локальные перегревы продукта (в первую очередь его поверхностных слоев). Это напрямую отражается на качестве готовой продукции. Так, для пищевых продуктов увеличение времени и температуры процесса сушки приводит к потере пищевой ценности продукта (снижению сохраняемости содержащихся в нем полезных веществ и витаминов), ухудшению его органолептических характеристик (локальным изменениям цвета, слипанию отдельных частиц и т.д.).

Особенно большое влияние указанной специфики процесса конвекционной сушки на технико-экономические параметры процесса и качество конечной продукции наблюдается при обезвоживании продуктов с невысоким исходным влагосодержанием. Так, например, для таких пищевых продуктов, как высококрахмальные сорта картофеля, чеснок, острые сорта лука, у которых исходное содержание влаги не превышает 250-300%, ограничения, свойственные конвекционным методам сушки, проявляются практически с самого начала процесса обезвоживания. Полученные такими методами сушеные продукты принципиально непригодны для последующего использования в качестве ингредиентов детского и диетического питания, имеют ограниченное применение в консервной и других отраслях пищеперерабатывающей промышленности.

Большая энергоемкость процесса приводит в целом по сушильной отрасли к неоправданным потерям энергии, повышенному потреблению жидких и газообразных видов топлива, энергия сжигания которых используется в процессах конвективной сушки. Следствием последнего является также и снижение экологической чистоты как техпроцесса сушки, так и собственно получаемых с помощью конвекционных технологий сушеных овощей и фруктов.

Близкие по сущности проблемы возникают при использовании менее распространенных, но имеющих подобные же недостатки технологий сушки в псевдокипящем слое и других, основанных (как и конвекционная сушка) на поверхностном обогреве высушиваемых продуктов.

Очевидно, что современные и обеспечивающие высокое качество конечного продукта технологии сушки должны опираться на иные физические механизмы обезвоживания, на физические процессы, ход которых не так сильно связан с изменяющимися в процессе сушки собственными свойствами продуктов (в первую очередь с их тепло- и массопроводностью).

Весьма перспективно в этом плане использование ИК-сушки и микроволновой сушки [9, 10, 11, 13] ввиду ряда важных отличий от классических методов нагрева. Во-первых, не требуется наличия теплоносителя, способствующего загрязнению обрабатываемого материала; отсутствуют взрывоопасные концентрации и потери материала за счет уноса. Во-вторых, материал не перегревается вблизи теплопередающей стенки; тепловыделение происходит в объеме материала, и его температура выше, чем температура стенок аппарата. В-третьих, оптимальными конструкционными материалами являются второпласт, кварцевое стекло и т.п., которые обеспечивают высокую стерильность процесса, но создают серьезные затруднения при подводе тепла обычными методами. В-четвертых, интенсивность нагрева не зависит от агрегатного состояния материала, только от его оптических, диэлектрических свойств и напряженности СВЧ- поля.

Для сушки тонких слоев очень эффективно использование ИК-нагрева [13]. В этом случае интенсификация сушки увеличивается в 1,5-2 раза при снижении энергозатрат в 1,5 раза [13].

В настоящее время существует достаточно большое количество различных методов искусственного обезвоживания (сушки) продуктов растительного происхождения и соответствующих им конструкций сушильного оборудования. При создании последних необходимо придерживаться определенных требований. Прежде всего, конструкция оборудования должна обеспечивать равномерный нагрев и сушку продукта при надежном контроле его температуры и влажности. Кроме того, сушильное оборудование должно иметь меньшую металлоемкость. И, наконец, современное сушильное оборудование должно быть универсальным в части возможности сушки различных материалов.

Установки для сельскохозяйственной продукции классифицируют по целому ряду признаков [3]:

По способу подвода тепла к влажному материалу: конвекционные, кондуктивные (контактные), радиационные (с инфракрасным излучением или с токами высокой (ТВЧ) и сверхвысокой (СВЧ) частоты).
По давлению воздуха в сушильной камере: атмосферные, вакуумные, сублимационные.
По характеру работы: аппараты периодического и непрерывного действия.
По виду сушильного агента: аппараты, использующие нагретый воздух, дымовые газы, смесь воздуха с дымовыми газами или перегретый пар.
По циркуляции сушильного агента: установки с естественной и с принудительной циркуляцией при помощи центробежных и осевых вентиляторов.
По характеру движения сушильного агента относительно материала: прямоточные (при одинаковом направлении сушильного агента и материала), противоточные (при противоположном движении сушильного агента и материала), с пронизыванием слоя материала потоком сушильного агента.
По способу нагрева сушильного агента: сушильные установки с паровыми, огневыми, электрическими калориферами.
По кратности использования сушильного агента: с однократным и многократным использованием нагретого воздуха в различных вариантах.
По виду объекта сушки: для твердых (крупных, мелких, пылевидных), жидких и пастообразных материалов.
По конструктивным признакам: тоннельные, камерные, шахтные, коридорные, барабанные, вальцевые и др.

По важнейшему классификационному признаку — способу подвода тепла — сушилки бывают: конвекционные (высушиваемый материал омывается потоком предварительно нагретого сушильного агента), контактные (непосредственный контакт высушиваемого материала с нагреваемой поверхностью), сублимационные (удаление влаги в замороженном состоянии под вакуумом), радиационные (высушивание под действием инфракрасного излучения) и высокочастотные (удаление влаги под действием электрического поля высокой частоты).

Самое широкое промышленное применение получили конвекционные сушилки различных конструкций (камерные, барабанные, пневматические, ленточные, с кипящим слоем и пр.).

В основном варианте конвекционной сушилки сушильный агент, предварительно нагретый в калорифере до максимально допустимой температуры, движется через рабочую камеру, непосредственно соприкасаясь с высушиваемым материалом. Отличительная особенность этого варианта — однократный нагрев и однократное использование сушильного агента.

В камерной сушилке основным узлом является сушильная прямоугольная камера, внутри которой помещается высушиваемый продукт. Камерные сушилки непрерывного действия неудобны в эксплуатации, имеют низкие технико-экономические показатели и трудно поддаются автоматизации, поэтому в настоящее время используются камерные сушилки периодического действия. Сушка осуществляется либо чистым нагретым воздухом, либо смесью топочных газов с воздухом. Сушилки бывают двухкамерные, коридорного типа, шкафные.

Барабанные сушилки представляют собой цилиндр с внутренней насадкой для пересыпания и перемешивания материала с целью улучшения его контакта с сушильным агентом. Барабан устанавливается либо горизонтально, опираясь бандажами на опорные ролики, либо с небольшим наклоном (0,5-0,3°). Известны сушилки с диаметром барабана до 3500 мм и длиной его до 3,5-7 диаметров. Барабан медленно вращается (0,5-0,8 об./мин.) [12].

Пневматические сушилки состоят из одной или нескольких последовательно соединенных вертикальных труб. Высушиваемый материал перемещается по этим трубам потоком сушильного агента, скорость которого превышает скорость движения наиболее крупных частиц (обычно 10-40 см/с). Вследствие кратковременности контакта (1-5 с) эта сушилка пригодна для термически нестойких материалов даже при высокой температуре сушильного агента.

В ленточных сушилках высушиваемый материал движется по бесконечной ленте (или на нескольких последовательно расположенных лентах), натянутой между ведущим и ведомым барабанами. Сушка осуществляется горячим воздухом или топочными газами, движущимися вдоль лент или в перекрестном токе. В настоящее время наиболее известны ленточные сушилки TS-P-5 (фирмы ZER), S-5-5 и S-10-10 (фирмы Sandvik) КСК-45 (Шебекинский завод, Россия) и др.

Общий для всех перечисленных выше установок принцип конвекционной сушки состоит в продувке слоя продуктов подогретым воздухом либо иным теплоагентом. Скорость испарения (масса испаренной в единицу времени влаги) dx/dt с поверхности S зависит от соотношения парциального давления пара в окружающей среде h, парциального давления насыщенного пара в пограничном слое продукта H и общего барометрического давления В следующим образом:

Контактные (например, вальцовые) сушилки используются для сушки материалов под атмосферным давлением или под вакуумом. Бывают одно- и двухвальцовые сушилки. Основной их частью являются медленно вращающиеся (2-10 об./мин.) вальцы, в которые через полую цапфу поступает греющий пар. Высушиваемый материал поступает на вальцы, налипает на их поверхность тонким слоем (1-2 мм), высушивается и срезывается ножом. Коэффициент теплоотдачи при этом способе значительно выше, чем при конвекционной сушке, и составляет 170-180 Вт/(м 2 -К) (для типовой конвекционной — 3-10 Вт/(м 2 -К)). Однако это не приводит к существенному снижению теплоемкости процесса, так как основные проблемы обоих методов обусловлены теплообменом не на границе материала, а в его внутренних слоях. В целом же контактная сушка имеет весьма ограниченное применение.
Сублимационные сушилки используются для сушки пищевых продуктов в замороженном состоянии в условиях глубокого вакуума. Основное количество влаги (75-90%) удаляется при сублимации льда при температуре продукта ниже 0° (остаточное давление — 6,65-332,5 Н/м, или 0,05-2,50 мм рт.ст.), и только удаление остаточной влаги происходит при нагреве материала до 40-60°С. При сублимационной сушке отсутствует окислительное действие кислорода воздуха, в результате продукты сушки отличаются высоким качеством, сохраняют питательные вещества, обладают повышенной восстанавливающейся способностью, имеют незначительную усадку, сохраняют цвет, имеют пористое строение. С точки зрения сохранения качества сублимационная сушка является наиболее совершенной из всех способов сушки. Однако такие сушилки используются крайне редко вследствие чрезмерной себестоимости производимой с их применением продукции.
Инфракрасные сушилки. По типу излучателей ИК-лучей различают терморадиационные сушилки с электрическим и газовым обогревом. Сушилки с электрическим обогревом компактны, просты в обращении и эксплуатации, безынерционны. Однако высокий расход электроэнергии и неравномерность сушки ограничивают их применение. Терморадиационные сушилки с газовыми панельными излучателями более экономичны и обеспечивают более равномерную сушку, чем сушилки с электрообогревом.

Микроволновая сушка. За несколько десятилетий, прошедших с момента появления научных и технических предпосылок для создания аппаратуры и технологий СВЧ-сушки, создано огромное количество различных вариаций установок СВЧ-нагрева. Микроволновые установки, или СВЧ-установки — оборудование, работающее в диапазоне от 300 МГц до 300 ГГц, что соответствует длине волн от 1 м до 1 мм. Наибольшее распространение в качестве генератора СВЧ-излучения в микроволновых установках нашли магнетроны на 2450, 2375 МГц и мощностью от 0,5 до 1 кВт. КПД отдельных конструкций магнетронов достигает 85%.

Микроволновое излучение обеспечивает высокое качество продукции, энерго- и ресурсосбережение, быстроту приготовления, при этом нагрев происходит по всему объему продукта, уменьшается разрушение содержащихся витаминов, биологически активных веществ и эфирных масел.

Во влажном продукте при достаточно больших значениях параметров тепло- и массопроводности конвекционная сушка имеет преимущества в силу существенно более высокого КПД получения энергии (теплоты). По мере уменьшения (в процессе обезвоживания продуктов) параметров тепло- и массопроводности и естественного снижения эффективности конвекционной сушки менее энергоемкой становится инфракрасная и микроволновая сушка. Таким образом, представляется целесообразным изучить и реализовать на практике возможность наиболее экономичного с энергетической точки зрения совмещения двух физических механизмов сушки (конвекционного и инфракрасного или микроволнового) и достижения на этой основе дальнейшего существенного снижения энергоемкости процесса обезвоживания.

Литература

Кунилова Т.М., аспирант, Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий

Читайте также: