86. Аппараты для проведения сорбционных процессов.

Это колонное оборудование диаметром до 1400 мм и высотой до 15000 мм с различной конструкцией верхнего и нижнего дренажей, а также пачуки, представляющие аппараты идеального смешения объемом до 20 м³ .

 

Все оборудование выполняется из полипропилена. В целях пожарной безопасности возможно изготовление металлического корпуса или термостойкой изоляции

87. Оборудование для ведения тепло-массобменных процессов. Аппараты для сушки пищевых сред.

Сушка - процесс удаления влаги из продукта, связанный с затратами теплоты на фазовое превращение воды в пар. Процесс удаления влаги сопровождается удалением ее связи со "скелетом" продукта, на что затрачивается энергия. Существующие принципы обезвоживания обеспечивают удаление влаги без изменения агрегатного состояния (прессование, центрифугирование, сепарирование, фильтрация и др.), с изменением агрегатного состояния (выпаривание, конденсация, сублимация, тепловая сушка и др.), а также комбинированным способом (вакуум-сублимационная сушка, с использованием перегретого пара, со сбросом давления, ИК- и ВЧ-нагрев и др.), которые могут рассматриваться как системы со сложными внутренними физико-химическими связями.

По способу подвода теплоты к продукту различают: конвективную сушку (непосредственное соприкосновение продукта с сушильным агентом), кондуктивную сушку (передача теплоты от теплоносителя к продукту через разделяющую перегородку), вакуум-сублимационную сушку (испарение замороженного продукта при глубоком вакууме), диэлектрическую сушку (нагревание сырья в электромагнитном поле).

КЛАССИФИКАЦИЯ ОБОРУДОВАНИЯ

Сушильные установки, применяемые в пищевой промышленности, отличаются разнообразием конструкций и подразделяются:

- по способу организации процесса (периодические или непрерывного действия);

- по состоянию слоя (плотный, неподвижный, пересыщающийся, кипящий и др.);

- по виду используемого теплоносителя (воздух, газ, пар, топочные газы и др.);

- по способу передачи теплоты (конвективные, кондуктивные, радиационные, диэлектрические и др.);

- по давлению воздуха в сушильной камере (атмосферные, вакуумные, сублимационные и др.).

В конвективных сушильных установках (сушильный агент выполняет функции теплоносителя и влагопоглотителя) градиент температуры направлен в сторону, противоположную градиенту влагосодержания, что замедляет удаление влаги из продукта.

Кондуктивный способ обезвоживания основан на передаче теплоты продукту при соприкосновении с горячей поверхностью, при этом воздух служит только для удаления водяного пара из сушилки, являясь влагопоглотителем.

Сушка токами сверхвысокой частоты основана на том, что диэлектрические свойства воды и сухих веществ пищевых продуктов различаются, при этом влажный материал нагревается значительно быстрее, чем сухой. Возникающие здесь градиенты влагосодержания и температуры совпадают, что интенсифицирует процесс сушки.

При сублимационной сушке отсутствует контакт продукта с кислородом воздуха, основное количество влаги удаляется при сублимации льда ниже 0 °С, и только удаление остаточной влаги происходит при нагреве продукта до 40...50 °С.

Конструкция сушилки должна, прежде всего, обеспечить равномерный нагрев и сушку продукта при надежном контроле его температуры и влажности. Сушилки должны иметь достаточно высокую производительность, но при этом должны быть экономичными по удельным расходам теплоты и электроэнергии, иметь возможно меньшую металлоемкость.

ШАХТНЫЕ И РЕЦИРКУЛЯЦИОННЫЕ ЗЕРНОСУШИЛКИ

В шахтных сушилках (прямоточных и рециркуляционных) процесс сушки основан на конвективном способе подвода тепла к продукту, а агент сушки выполняет функции тепловлагоносителя. Камеры для сушки и охлаждения представляют собой вертикальные шахты прямоугольного сечения с расположенными в них в шахтном порядке (шаг по вертикали и по горизонтали 200...300 мм) подводящими и отводящими коробами.

Короба служат для подвода и отвода агента сушки в сушильных камерах и атмосферного воздуха в охладительных камерах.

В прямоточных шахтных сушилках продукт проходит через сушильную камеру один раз, а в рециркуляционных - несколько раз и число рециркуляции зависит от начальной влажности продукта. В сушилках шахтных (прямоточных и рециркуляционных) продукт при охлаждении проходит через шахту один раз.

Общее число коробов в сушильной и охладительной шахтах выбирают в зависимости от количества подаваемого сушильного агента в сушильную шахту или от количества подаваемого атмосферного воздуха в охладительную шахту при скорости отработавшего агента сушки не более 6 м/с. В новых сушилках устанавливают пятигранные клиновые короба с жалюзи на боковых стенках, что позволяет обеспечивать максимальное влагонапряжение сушильных и охладительных шахт.

Зерносушильный агрегат открытого типа предназначен для сушки сырого зерна кукурузы, пшеницы, ржи, ячменя, овса, семян подсолнечника и других зерновых культур.

Сырое зерно самотеком поступает в надсушильный бункер и далее равномерно распределяется по сушильным шахтам и по охладительной шахте. Из шахт зерно выпускается выпускным механизмом периодического действия. Агент сушки из топки вентиляторами через всасывающие воздуховоды подают в напорно-распределительные камеры первой и второй зон сушки. Подача сушильного агента регулируется исполнительным механизмом. Атмосферный воздух вентилятором также подается в напорно-распределительную камеру охладительной шахты. Надшахтный бункер высотой 2,5 м и вместимостью около 20 м (15т зерна) выполнен из листовой стали. Под каждой шахтой имеются выпускные механизмы периодического действия и подсушильные бункеры. Зерно из них попадает на транспортер, а далее - в норию и на склад.

БАРАБАННЫЕ СУШИЛЬНЫЕ АГРЕГАТЫ

Барабанные сушилки применяются для сушки семян подсолнечника (одно- и двухбарабанные), зерна, сахара песка, молочного сахара, отжатого жома, витаминной мукив. Основным элементом барабанных сушилок является горизонтальный или наклонный вращающийся цилиндрический барабан, внутри которого перемещается по длине, перемешивается и сушится сыпучий продукт. Внутри барабана в зависимости от высушиваемого продукта установлены различного типа насадки, способствующие повышению эффективности процесса сушки.

Барабанная сушильно-охладительная установка предназначена для сушки и охлаждения сахара-песка.

Сахар, загружаемый в аппарат через загрузочную головку и царгу, равномерно распределяется по фигурным элементам внутренней поверхности барабана и располагается сегментом, образуемым углом естественного откоса. Именно эта зона отделена продольными уплотнениями, обеспечивающими подачу воздуха только через слой сахара. Кроме интенсификации процессов влаго- и теплообмена, такой метод подачи воздуха способствует образованию псевдоожиженного слоя, поддерживая кристаллы сахара в полувзвешенном состоянии, что предохраняет их от истирания. Горячий воздух подается через первые два патрубка (по ходу сахара), холодный - через два последних. Средний патрубок может быть использован или для горячего, или для холодного воздуха, что соответственно меняет длину сушильной или охладительной зоны. Разделение отсоса горячего и холодного воздуха предотвращает возможность образования конденсационных паров и завихрений, повышающих скорость воздушного потока, в результате чего возможен унос кристаллов сахара.

В целях предотвращения запыления помещения нагнетание и отсос воздуха рассчитаны таким образом, что внутри барабана поддерживается разряжение.

КОНВЕЙЕРНЫЕ СУШИЛКИ

Конвейерные сушилки представляют собой конвейерные камеры, внутри которых расположены конвейеры и снабжены вентиляционным оборудованием. Сушка продукта в них осуществляется чистым, нагретым в паровых или огневых калориферах воздухом, температура которого зависит от вида высушиваемого продукта и влажности.

Имеются одноярусные и многоярусные конвейерные сушилки, в которых материал перемешивается, пересыпаясь с одной ленты на другую. К конвейерным сушилкам относятся Г4-КСК-90 (для сушки картофеля и овощей), СКО-90 (для сушки овощей и фруктов), СПК-4Г и ЛС-2А (для сушки короткорезаных и длинных макаронных изделий), ЧСП (для сушки скрученного чайного листа) и др.

АГРЕГАТЫ С КИПЯЩИМ И ВИБРОКИПЯЩИМ СЛОЯМИ

Агрегаты с кипящим и виброкипящим слоями используют для сушки различных мелкозернистых продуктов, внутри которых на одной или нескольких ступенчатых решетках продукт высушивается в "кипящем" или "виброкипящем" состояниях. Для обеспечения равномерного кипения частиц продукта агент сушки подается на решетку равномерно и с соответствующей скоростью распределяется по всей площади. Сушка в виброкипящем слое характеризуется высокой интенсивностью, но сопряжена с повышенным расходом электроэнергии. По гидродинамическому признаку агрегаты с кипящим слоем могут иметь прямоугольную или цилиндрическую формы, коническую форму с фонтанирующим или вихревым слоями, а также с локальным фонтанированием. По способу теплоподвода конструкции агрегатов можно разделить на агрегаты с подводом теплоты только с псевдоожижающим агентом, с перегретым распыливаемым раствором и кондуктивно - через теплообменник в слое.

РАСПЫЛИТЕЛЬНЫЕ СУШИЛКИ

Распылительные сушилки используются для сушки жидких и пастообразных продуктов (молоко, меланж, соки, экстракты, витамины, ферменты и др.). По способу распыления они подразделяются на дисковые и форсуночные. Вследствие распыления продукта на мелкие частицы в этих установках создается большая площадь соприкосновения продукта с горячим воздухом, при этом процесс сушки протекает в течение нескольких секунд, а продукт при высушивании находится во взвешенном состоянии.

Распылительная сушилка предназначена для получения сухого молока из концентрированного, обезжиренного или цельного молока.

Сушилка представляет собой установку конвективной распылительной сушки смешанного типа (содержит элементы противоточных и прямоточных сушилок) с вертикальной цилиндрической камерой, паровым нагревом воздуха и нижним его подводом в камеру, центробежным распылением жидкого продукта и очисткой отработавшего воздуха в тканевом фильтре. Концентрированный продукт поступает в бак сгущенного продукта, откуда центробежным насосом подается в расходный (напорный) бак. Из него по вертикальному трубопроводу через регулирующий клапан поступает в сушильную камеру на распыливающий сопловой диск, приводимый во вращение с помощью паровой турбины. При вращении диска с большой скоростью происходит диспергирование жидкого продукта в объеме сушильной камеры с образованием факела. Воздух из помещения, очищенный в воздушных фильтрах и нагретый в паровых калориферах 5, поступает в сушильную камеру через два радиальных отверстия, расположенных в нижней ее части. В результате контакта нагретого воздуха и факела распыла жидких частиц продукта происходит их обезвоживание и образование твердых частиц сухого продукта. При этом имеет место сепарация сухих частиц в сушильной камере - крупные частицы оседают на дно, откуда с помощью скребкового механизма и шнекового транспортера поступают на охлаждающее сито. Мелкие частицы подхватываются потоком отработавшего воздуха и через отверстие в верхней части камеры уносятся в рукавный тканевый фильтр. Частицы продукта отделяются от воздуха и поступают в шнековый транспортер, где смешиваются с камерной фракцией. Очищенный отработавший воздух вентилятором выводится в атмосферу. С помощью регулятора можно менять частоту вращения паровой турбины и соответственно распыливающего диска. Сушилка снабжена пультом управления.

ВАКУУМ-СУБЛИМАЦИОННЫЕ СУШИЛКИ

Вакуум-сублимационная установка предназначена для сушки пищевых продуктов широкого ассортимента (творог с фруктовыми добавками, лук репчатый, шампиньоны, закусочные блюда, соки, напитки, первые и вторые кулинарно готовые обеденные блюда и др.) путем замораживания и последующего перехода льда в пар (минуя жидкую фазу) при нагревании под вакуумом.

Системы холодоснабжения, вакуумирования, подачи жидкого теплоносителя, автоматического контроля, регулирования и управления процессом являются общими для всей установки. Сублиматор представляет собой цилиндрический горизонтально установленный корпус с полусферическими крышками на торцах, внутри которого размещены горизонтальные нагревательные элементы 2 в виде набранных в секции плит в количестве 256 шт., по которым циркулирует высокотемпературный органический теплоноситель - дифенильная смесь (ДФС). В сублиматор по подвесным путям одновременно загружается 8 тележек, выполненных в виде двусторонних консольных этажерок, на которых помещаются противни с продуктами. Крышки сублиматоров всех трех блоков открываются при помощи гидравлического привода. Десублиматор установки - выносного типа, он выполнен в виде горизонтального цилиндрического аппарата с вертикальной перегородкой, разделяющей его объем на две половины. В каждой из них размещены по четыре вертикальных трубных секции, рабочая поверхность которых позволяет удалять влагу в течение 1...2 циклов сушки. Жидкий аммиак может подаваться последовательно в любую из секций. Предусмотрена возможность работы одной половины десублиматора в режиме оттаивания, а второй - в режиме вымораживания водяных паров. Оттаивание секций осуществляется путем заполнения водой соответствующего объема десублиматора. Каждый из отсеков соединен с сублиматором двумя вакуум-приводами диаметром 1200 мм с установленными на них вакуумными затворами.

Вакуум-насосная станция включает три насоса 5, работающих только в пусковой период, три основных и три резервных насоса 4, вакуумный коллектор 6, группу вакуумных затворов 1, обеспечивающих возможность работы насосов 4 и 5 на один блок и на всю систему.

Система холодоснабжения включает пять аммиачных двухступенчатых агрегатов общей холодопроизводительностью 3 142 500 кДж/ч. Каждый агрегат комплектуется компрессором с электродвигателем. Питание жидким аммиаком потребителей холода предусмотрено аммиачно-циркуляционной системой с нижней подачей жидкого аммиака.

МИКРОВОЛНОВЫЕ СУШИЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ

Все пищевые продукты - диэлектрики, имеющие высокую диэлектрическую проницаемость и низкую электропроводность. Поэтому пищевые среды могут подвергаться диэлектрическому нагреву, связанному с дипольной поляризацией. Эффекты поляризации в переменных высокочастотных электромагнитных полях связаны затратой энергии поля, поскольку непрерывное изменение направления поляризации сопровождается выделением тепловой энергии в веществе.

Диэлектрический нагрев пищевых сред и их обезвоживание наиболее эффективны в СВЧ-диапазоне электромагнитных волн длиной 0,3.. .0,003 м. Для промышленного применения микроволновой сушки пищевых продуктов разрешено использование СВЧ-диапазона волн с частотами 915±25 и 2450±50 МГц. Причем для различных пищевых материалов глубина проникновения электромагнитной волны зависит от ее частоты, диэлектрической проницаемости и тангенса угла магнитных потерь.

Микроволновая вакуумная сушилка (барабанного типа) предназначена для сушки штучных материалов, где удаление влаги производится с помощью градиента давления, температурного градиента и градиента влагосодержания. При этом кипение влаги в материале достигается при температурах 50...60 °С.

Микроволновая сушилка (шнекового типа) ) предназначена для сушки сыпучих продуктов (зерно, крупы и др

Микроволновая сушилка (шахтного типа) (рис. 15.26) предназначена для сушки сыпучих продуктов (семян подсолнечника, зерна и др.). Сушка семян ведется комбинированным способом. Каждая из шахт работает по принципу: загрузка - СВЧ-нагрев - продувка - выгрузка. Для продувки используется подогретый воздух из системы охлаждения магнитронов. Производительность такой микроволновой сушилки составляет 150 кг/ч по семенам подсолнечника.