1.2. Классификация сушильных установок.

Для сушки применяют разнообразные сушилки, отличающиеся по ряду признаков которые положены в основу классификации, приведённой в таблице.

Таблица 1.1 -Классификация сушильных установок.

Признак классификации 1	Типы сушилок 2
1. Давление в рабочем про­странстве.		Атмосферные, вакуумные, под избыточным давлением.
2. Режим работы..	Периодического и непериодического действия.
3. Вид теплоносителя.		Воздушные, на дымовых или инертных газах, на насыщенном или перегретом паре, на жид­ких теплоносителях.
4. Направление движения теплоносителя относитель­но материала.	Прямоточные, противоточные, с перекрёстным током, реверсивные.
5. Характер циркуляции теплоносителя.	С естественной и принудительной циркуляци­ей.
6. Способ нагревания теп­лоносителя.	С паровыми воздухонагревателями, с топоч­ными устройствами, с электронагревателями, комбинированные.

Продолжение таблицы 1.1

1	2
7. Краткость использования теплоносителя.	Прямоточные или рециркуляционные.
8. Способ удаления влаги из сушилки.	С отходящим теплоносителем, с пподувочным воздухом, компенсационные, с химическим по­глощением влаги.
9. Способ подвода тепла к материалу.	Конвективные, контактные, с нагревом токами высокой частоты, с лучистым нагревом, с аку­стически или ультразвуковым нагревом.
10. Вид высушиваемого ма­териала.	Для крупнодисперсных, тонкодисперсных, пы­левидных, ленточных, пастообразных, жидких растворов или суспензий.
11 .Гидродинамический ре­жим.	С плотным неподвижным слоем, перемеши­ваемым слоем, взвешенным слоем (псевдо-ожиженный слой, закрученные потоки), с распылением в потоке теплоносителя.
12.Конструктивный тип сушилки.	Камерные, шахтные, ленточные, барабанные, трубные и т. д.

1.3. Устройство типовых сушильных аппаратов.

Ниже рассмотрено принципиальное устройство конвективных и контактных сушилок.

Конвективные сушилки бывают как периодического, так и непрерывного действия. Важным признаком подразделения конвективных сушилок является вид продукта (твёрдый, жидкий, пастообразный), подвергаемого сушке. Су­шилки для твёрдых продуктов можно подразделить на следующие основные виды; камерные (шкафные), ленточные, барабанные, сушилки дгя сушки про­дукта в псевдоожиженном слое [1,4].

Камерные (шкафные) сушил­ки (рисунок 1.5) относятся к су­шилкам периодического действия [3]. Камерные сушилки представ­ляют собой корпус, внутри которо­го находятся стеллажи. На полках стеллажей помещается влажный материал. Теплоноситель нагнетается в сушилку нагревается в калорифере и проходит над поверхностью высушиваемого материала или пронизывает слой материала снизу вверх. Часть от­работанного воздуха смешивается со свежим воздухом. Условия сушки продукта (температура и влажность воздуха), расположенного на нижних полках, отличаются от условий сушки продукта, расположенного на верхних полках стеллажей. В связи с этим для поддержания одинаковых условий сушки полки с продуктом меняют местами. Эти сушилки работают при атмосферном давлении. Их применяют в малотоннажных производствах для сушки материалов при не­высоких температурах в мягких условиях. Камерные сушилки имеют низкую Производительность и отличаются неравномерностью сушки продукта, они используются в общественном питании для сушки сухарей.

Большей производительностью обладают непрерывнодействующие ленточные сушилки.Такие сушилки получили широкое распространение в овоще-сушильной промышленности. Аналогичного типа сушилки применяются для сушки фруктов, хлеба, крахмала, мелкоштучных макаронных изделий.

В ленточных многоярусных конвейерных сушилках (рисунок 1.6)

влажный материал загружается через верхний загрузочный бун­кер* или боковой и поступает на верхний перфорированный лен­точный конвейер [2], на котором перемещается вдоль сушильной камеры* и затем пересыпается на нижерасположенный конвейер. С нижнего конвейера высушенный материал поступает в разгрузочный бункер или на приёмный конвейер. Пересыпание материала с ленты на ленту способствует его перемешиванию, что, в свою очередь, увеличивает скоростъ сушки.

Воздух нагнетается вентилятором, проходит через калорифер и на-правляется в сушильную камеру, где пронизывает слой материала на каж­дой перфорированной ленте. Для промежуточного подогрева воздуха под каждого конвейера находится калорифер.

Ленточные сушилки бывают прямоточными и противоточными. В таких сушилках может быть предусмотрена рециркуляция воздуха. Благодаря промежуточному подогреву и рециркуляции воздуха в ленточных сушилках

достигаются мягкие условия сушки.

Туннельные (коридорные)

сушилки (рисунок 1.7) применяют­ся для сушки сухарей, овощей, фруктов, мармелада, пастилы, ма­карон и других продуктов [4]. Эти сушилки удобны в том случае, если желательно сохранить форму материала.По организации процесса они относятся к атмосферным су­шилкам непрерывного действия. Сушилки представляют собой удлинённый прямоугольный корпус, в котором перемещаются по рельсам тележки с высу­шиваемым материалом, расположенным на ситчатых полках тележек. Сушка материала достигается за один проход тележек. Свежий воздух засасывается вентилятором и поступает, нагреваясь в калориферах, в сушилку. Перемеще­ние тележек происходит с помощью толкателя. Сушилка имеет самоотворяю­щиеся двери.

Горячий воздух взаимодействует в сушилке с материалом в прямотоке ли­бо в противотоке. В ряде случаев в туннельных сушилках возможно осуществить вить рециркуляцию воздуха и его промежуточный подогрев в сушильной каме­ре.

Значительное распространение для сушки различных пищевых продуктов (зерна, сахара-песка, казеина), а также сушки отходов сырья (жома, барды), по­лучили барабанные сушилки. Перспективным является их использовать для сушки остатков пищи, собираемых на предприятиях общественного питания. Барабанные сушилки являются атмосферными сушилками. В качестве сушиль­ного агента в них используется воздух либо топочные газы.

Барабанные сушилки (рисунок 1.8) имеют [4] цилиндрический полый го­ризонтальный барабан, установленный под небольшим углом к горизонту. Ба­рабан снабжен бандажами, каждый из которых катится по двум опорным ро­ликам и фиксируется упорными роликами. Барабан приводится во вращение от электропривода с помощью насаженного на барабан зубчатого колеса. Влаж­ный материал поступает в сушилку через питатель. При вращении барабана высушиваемый материал пересыпается и движется к разгрузочному от­верстию. За время пребывания в барабане материал

высушивается при взаимодействии с теплоносителем — в данном случае с топочными газами, ко­торые поступают в барабан из топки.

Для улучшения контакта материала с сушильным агентом в бараба­не устанавливают внутреннюю насадку, которая при вращении барабана способствует перемешиванию материала и улучшает обтекание его су­шильным агентом.

Тип насадки выбирают в зависимости от свойств материала. На рисунке 1.9 показаны типы внутренних насадок [4], каждая из которых имеет опреде­лённую область применения: а) для крупнокусковых материалов, склонных к прилипанию; б) для крупнокусковых материалов с малой сыпучестью и боль­шой плотностью; в) для мелкокусковых материалов с хорошей сыпучестью; г) для материалов, образующих много пыли; е) для пылящих, тонкодисперсных материалов.

Газы и материал могут двигаться прямотоком и противотоком. При пря­мотоке удается избежать перегрева материала, так как при этом горячие газы взаимодействуют с материалом с высокой влажностью. Чтобы исключить большой унос пыли, газы просасываются через барабан вентилятором со ско­ростью 2-3 м/с. Перед выбросом в атмосферу отработанные газы очищаются в циклоне.

Сушилки с псевдоожиженным слоем являются аппаратами непре­рывного (рисунок 1.10) или периодического действия и применяются как для удаления поверхностной и слабосвязанной влаги, так и для удаления связанной влаги из мелкозернистых и зерновых материалов [5].

Сушилки с псевдоожижен-иым слоем изготовляют — верти­кальными и горизонтальными с одной или несколькими секция­ми. Влажный материал непрерыв­но подаётся в сушилку. Теплоно­ситель, нагнетаемый вентилято­ром, нагревается в калорифере и поступает в сушилку под газорас­пределительную решётку. Сушка материала происходит в зоне су­шилки, примыкающей к решётке.

Горячий воздух продувается через продукт и «взвешивает» его, т. е. создается псевдоожижениый слой. Высушенный материал удаляется из сушилки че­рез патрубок. Отходящие из сушилки газы очищаются от пыли в циклоне и выбрасываются в атмосферу.

Недостаток односекционных сушилок — неравномерность сушки ма­териала. Для повышения равномерности сушки применяют многосекци­онные сушилки.

Для сушки жидких и пастообразных продуктов широкое применение по­лучили конвективные сушилки распылительного типа [5]. Эти сушилки отно­сятся к непрерывнодействующим. Принцип их работы заключается в том, что продукт распыляется специальным дисковым или форсуночным распылителем. Во внутреннее пространство башни (рисунок 1.11) подаётся горячий воздух.

Распыление приводит к тому, что резко увеличивается поверхность контакта воздуха с продуктом. При непосредственном контакте теплоносителя - воздуха с распылённым материалом почти мгновенно протекает тепломассообменный процесс.Преимущество распылительных сушилок-возможность использования теплоносителей с высокой температурой. За счёт распыления поверхность капель, образованных из 1 кг продукта, достигает 100-150 м . Готовый по­рошкообразный продукт шнеком отводится к разгрузочному бункеру. Отрабо­тавший воздух из башни направляется в циклон или рукавные фильтры. После выделения из него частиц сухого продукта воздух отводится в атмосферу. От­делившиеся частицы продукта из циклона поступают в разгрузочный желоб. Жидкие продукты, подвергаемые сушке, целесообразно предварительно сгу­щать на вакуум-выпарных установках. Это позволяет существенно сэкономить расход теплоты.

Применение распылитель­ных сушилок имеет необычайно важное значение для производства таких сухих продуктов, как моло­ко, сливки, сыворотка, мороженое, бульоны, соки. Они совершенно незаменимы при производстве су­хих молочно-растительных про­дуктов, например молочно-картофельного гаоре.

Все эти про­дукты имеют повышенную готовность, и их широкое использование необходимо при индустриализации общест­венного питания.

Однако распылительные сушилки имеют сравнительно небольшой удель­ный съём влаги, большой расход теплоносителя и, как следствие, значитель­ную материало- и энергоёмкость.

Контактные (кондуктивные) сушилки применяют для сушки как твёрдых, так и жидких и пастообразных продуктов. Для сушки твёрдых продуктов среди контактных сушилок распространение получили шкафные, работающие при атмосферном давлении и под вакуумом. В сушилке вакуум-шкафного типа, ис­пользуемой для сушки термолабильных пищевых продуктов, на пустотелые плиты в которые поступает пар, укладывается продукт, подлежащий сушке. В результате контакта с греющей поверхностью продукт нагревается и из него удаляется влага. Для поддержания вакуума корпус сушилки соединён с конден­сатором на вакуум-насосом.

Для сушки жидких веществ (истинных и коллоидных растворов, суспен­зий)* тягучих вязких жидкостей и даже пастообразных продуктов применяют сушилки вальцового типа, которые можно подразделить на двухвальцовые и одновадьцовые (рисунок 1.12) [4].

Греющий пар поступает во внут­реннее пространство массивных вальцов.

Материал загружается сверху между вальцами и покрывает их тонкой пленкой, тгащнна которой определяется регулируемым зазором между вальцами. В ре­зультате теплообмена происходит интенсивное испарение влаги в тонком слое продукта за полный оборот вальцов. Подсушенный материал снимается ножа­ми, установленными вдоль образующей каждого вальца. Образовавшийся кон­денсат отводится через специальную сифонную трубку. В случае необходимо-стя досушки материала сушилку снабжают гребковыми досушивателями.

Сублимационные сушилки применяют для сушки ценных пищевых продуктов, когда к высушенному продукту предъявляют высокие требова­ния в отношении сохранения его биологических свойств при длительном хранении, например мяса в замороженном состоянии, овощей, фруктов и %п« продуктов. Сублимационную сушку проводят в глубоком вакууме при достаточном давлении 133,3-13,3 Па (1,0-0,1 ммрт.ст.) и при низких температурах.

При сублимационной сушке замороженных продуктов находящаяся в них влага в виде льда переходит непосредственно в пар, минуя жидкое состояние.

Перенос влаги в виде пара от поверхности испарения происходит путем эффузии, т. е. свободного движения молекул пара без взаимных столкновений друг с другом.

Сублимационная сушилка состоит из сушильной камеры (сублиматора), в которой рас­положены пустотелые плиты, и конденсатора-выморажи вателя (рисунок 1.13) [4]. В плитах циркулирует горячая вода. Вы­сушиваемый материал в противнях размещается на плитах.

Противни имеют специальные бортики, которые обеспечива­ют воздушную прослойку между плитами и противнями. Теплота от плит к противням передается за счет радиации. Образовавшаяся при сушке па­ровоздушная смесь из сублиматора поступает в конденсатор-вымораживатель - кожухотрубный теплообменник, в межтрубном про­странстве которого циркулирует хладагент — аммиак. Конденсатор-вымораживатель включают в циркуляционный контур с испарителем ам­миачной холодильной установки и соединяют с вакуум-насосом, предна­значенным для отсасывания несконденсировавшихся газов. В трубах конденсатора происходят конденсация и вымораживание водяных паров. Обычно сублимационные сушилки имеют два попеременно работающих конденсатора: в то время как в одном конденсаторе происходят конден­сация и замораживание, другой размораживается для удаления льда.

Влагу удаляют из материала в три стадии. На первой стадии при снижении давления в сушильной камере происходят самозамораживание влаги и сублимация льда за счёт теплоты, отдаваемой материалом. При этом удаляется до 15% всей влаги. Вторая стадия — сублимация, при ко­торой удаляется основная часть влаги. На третьей стадии — тепловой сушки удаляется оставшаяся влага.

По энергоёмкости сублимационная сушка приближается к сушке при атмосферном давлении. Однако затраты на первоначальное устрой­ство сушки значительно выше.

Терморадиационная сушилка применяется, для термообработки сы­пучих (зерновых) материалов. При сушке инфракрасными лучами теп­лота для испарения влаги подводится термоизлучением. Генератором, излучающим теплоту, являются специальные лампы или нагретые кера­мические или металлические поверхности.

При сушке термоизлучением на единицу поверхности материала в единицу времени приходится значительно больше теплоты, чем при сушке нагретыми газами или при кон­тактной сушке. Процесс сушки ускоряется. Так, продолжительность сушки ИК-лучами тонкослойных материалов сокращается в

30-100 раз.

На рисунке 1.14 представлена схема радиационной сушилки с ламповыми излучателями [5]. Газовые радиационные сушилки проще по конструкции и дешевле сушилок, оборудованных лампами. Излучатели нагреваются газом, сжигаемым непосредст­венно под излучателями, или же топочными газами, поступающими внутрь излучателей.

Высокочастотные сушилки в последнее время нашли применение для выпечки толстослойных изделий, например торгов, При высокочастотной сушке можно регулировать температуру и влажность не только на по­верхности, но и по толщине материале.

СВЧ-сушилка (рисунок 1.15)состоит из лампового высокочастот-ного генератора и сушильной ка­меры, внутри которой находится ленточный конвейер [5], Перемен­ный ток из сети частотой 50 Гц по­ступает и выпрямитель, а затем в генератор, где преобразуется в

переменный ток высокой частоты. Этот ток подводится к пластинам кон­денсатора, которые расположены с обеих сторон ленточного конвейера. Под действием поля высокой частоты ионы и электроны материала меняют направление движения синхронно с изменением знака заряда пластин кон­денсатора. Дипольные молекулы получают вращательное движение, а не­полярные поляризуются из-за смещения их электрических зарядов. В ре­зультате этих процессов в материале выделяется теплота и материал на­гревается. Изменяя напряжённость электрического поля, можно регулиро­вать скорость сушки.

При высокочастотной сушке требуются высокие удельные расходы энергии (2,5-5,0 кВт'Ч на 1 кг испаренной влаги). Конструкция высокочас­тотных сушилок более сложная и дорогая, чем конвективных и контакт­ных. Поэтому высокочастотные сушилки целесообразно применять для термообработки дорогостоящих пищевых продуктов.

2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ЛИНИИ И ЕЕ ОПИСАНИЕ

На рисунке 2.1 представлена установка для сушки цельного молока.

Из вакуум-аппарата сгущенное молоко, прошедшее через гомогенизатор, поступает в промежуточный резервуар, из которого винтовым насосом под дав-, дением подается на распылительный диск. Этот диск, укрепленный непосредст-венно на валу распылителя, молока, распыляет сгущенное молоко вверху су шильной башни, в которую также сверху подается сухой горячий воздух, по­догреваемый в нагревателе.

Холодный воздух, пройдя воздушный фильтр, где очищается от пыли, на­гнетается вентилятором в нагреватель, подогревается паром до температуры 428К (155 С) и через воздухораспределитель поступает в сушильную камеру.

Распыленное в сушильной башне молоко, омываемое потоками горячего воздуха, быстро, «на лету» сохнет и падает на дно сушильной башни. Со дна башни порошок скребковым механизмом через отверстие удаляется в шнек.

Воздух с мельчайшими частицами порошка через трубу, находящуюся в нижней части сушильной башни, поступает на очистку в батарею циклонов, сначала в верхнюю часть циклона по касательной к его окружности. Центро­бежные силы по мере движения отбрасывают пылинки к наружной стенке ци­линдра и далее в коническую часть. При помощи шлюзовых затворов происхо­дит удаление порошка из циклонов. Очищенный от порошка воздух из цикло­нов отсасывается главным вентилятором, который выбрасывает его в атмосфе­ру-

Удаленный из сушильной башни порошок шнеком транспортируется че­рез шлюзовой затвор в пневмотранспортную линию, где происходит его охлаж­дение воздухом, который из помещения через воздушный фильтр и калорифер засасывается в пневмотранспортную линию. В калорифере воздух охлаждается холодной водой.

Охлажденный воздух, поступающий в пневмотранспортную линию, под­хватывает порошок и передает его уже охлажденным в циклон-разгрузитель, заканчивающийся шлюзовым затвором.

Порошок через шлюзовый затвор поступает в бункер, а освобожденный от порошка воздух вентилятором подается на повторную очистку в батарею ци­клонов. В бункере происходит накопление порошка, поступающего в бумажные Трешки с полиэтиленовым вкладышем на автомат для фасовки и упаковки сухих молочных продуктов.