Типи сушарок, які використовують для сушіння харчових продуктів

В харчових виробництвах сушінню піддають різноманітні продукти, тому є дуже багато різновидів конструкцій сушарок. Конструкція сушарок вибирається з урахуванням властивостей матеріалів, що висушуються. За способом підведення тепла розрізняють сушарки конвективні і кондуктивні (контактні); за типом носія тепла, який використовується в процесі сушіння – повітряні, газові, парові; за величиною тиску в сушильній камері – атмосферні і вакуумні; за способом дії (режимом роботи) – періодичні і безперервні; за взаємним напрямом руху матеріалу і теплоносія в конвективних сушарках – прямоточні, протитечійні і з перехресним током.

Камерні сушарки (рисунок 12.1) – за основну частину мають камеру, в якій на ситах або стелажах висушують матеріал. Повітря засмоктується вентилятором 2 і проходить через основний підігрівач 3. Потім це повітря поступає в камеру сушарки, в якій на полках 5 знаходиться матеріал, що висушується. Повітря додатково підігрівається в теплообмінниках 1 і 6. Відпрацьоване повітря виходить через трубу в верхній частині сушарки. Частина цього повітря може бути повернута через шибер 4.

Рисунок 12.1 – Камерна сушарка

Камерні сушарки використовуються при сушінні макаронних виробів, овочів, мармеладу, пастили та інших продуктів. Ці сушарки працюють при атмосферному тиску, але при герметизації можуть працювати під вакуумом (наприклад, при сушінні цукру-рафінаду). Камерні сушарки періодичної дії використовують при сушінні невеликої кількості матеріалу.

Тунельні сушарки – працюють при атмосферному тиску. В якості теплоносія використовують повітря. План тунельної сушарки зображено на рисунку 12.2.

Рисунок 12.2 – Тунельна сушарка з проміжним підігріванням повітря

Канал тунельної сушарки має довжину 10–15 м і площу перерізу 4 м². В каналі переміщуються вагонетки 1, на які завантажені лотки або листи з матеріалом, що висушується. Рух вагонеток здійснюється періодично. Напрям руху повітря може бути прямоточним, протитечійним або перехресним. В тунельній сушарці повітря за допомогою вентиляторів 3 проходить перехресним потоком у відношенні до напряму руху матеріалу, нагріваючись додатково в проміжних підігрівачах 2.

Такі сушарки використовують для сушіння овочів, фруктів, макаронних виробів, цукру-рафінаду, сухарів, мармеладу, пастили. Вони зручні в тому випадку, коли необхідно зберегти форму матеріалу. Тривалість сушіння залежить від матеріалу. Наприклад, для картоплі, що нарізаний кружечками, при температурі повітря 85–90⁰С тривалість сушіння складає 5–6 годин.

Стрічкові сушарки – широко застосовуються в овочесушильній промисловості. На рисунку 12.3 зображена схема чотирьох стрічкової конвеєрної сушарки.

Рисунок 12.3 – Схема стрічкової сушарки

Матеріал, що висушується безперервно поступає на верхню стрічку і по конвеєру проходить до нижнього розвантажувального люка. Стрічки виготовлені з металевих сит (неіржавіюча сталь) з великим “живим” перерізом або з тканини. Між транспортерами розміщені ребристі парові підігрівачі. Повітря поступає знизу і проходить перехресним потоком по відношенню до матеріалу через усі стрічки сушарки. Відпрацьоване повітря видаляється зверху. Швидкість руху стрічок змінюється від 0,1 до 1,0 м/хв. за допомогою варіатора швидкості. Сушарки застосовуються для сушіння фруктів, хліба, крохмалю, макаронних виробів, дріжджів та інших сипучих продуктів.

Шахтні сушарки безперервної дії зображені на рисунку 12.4.

Рисунок 12.4 – Схема шахтної сушарки

Такі сушарки використовуються для сушіння сипучих продуктів: зерна, жому, бурякової стружки, вологого насіння, солоду тощо. В цих сушарках рух матеріалу відбувається під дією сили ваги, тому щоб його уповільнити, сушарки оснащуються полками різної форми.

Шахтна сушарка має декілька гратчастих поличок 5 з центральними отворами. Вологий матеріал елеватором 1 подається через завантажувальний живильник 2 на конуси і далі на гратчасті полички. На вертикальному валу сушарки встановлені конуси 4 і скребки, які підгрібають матеріал до центральних отворів поличок. Гарячий сушильний агент поступає з газоходу 7 і відсмоктується вентилятором 3. Сушарки цього типу працюють на топкових газах або на повітрі.

Сушарки з “киплячим” (псевдозрідженим) шаром широко застосовуються для сушіння зерна, цукру-піску, хлібопекарських дріжджів, овочів та інших продуктів. Процес сушіння в “киплячому “шарі дозволяє значно зменшити розміри сушарок і скоротити час сушіння.

На рисунку 12.5 представлено схему багатокамерної сушарки з “киплячим” шаром для сушіння зерна.

Рисунок 12.5 – Багатокамерна сушарка з “киплячим” шаром

В сушарку нагріте повітря подається під кожну з решіток 1, 2, 3. Вертикальні перегородки 4 запобігають змішуванню в суміжних камерах підсушених частинок з вологим матеріалом. Це допомагає отримувати однорідний за вологістю продукт.

Розпилювальні сушарки застосовують для сушіння рідких продуктів: молока, яєць, ферментних препаратів, желатину, тощо.

Сушильна камера 1 розпилювальної сушарки (рисунок 12.6) зроблена у вигляді порожнистої башти діаметром до 5 м і висотою 3–5 м. Матеріал, що поступає в сушарку, розпилюється в верхній частині її до стану крапельної рідини. Це досягається шляхом розбризкування його через форсунки 2 пневматичним розпилюванням за допомогою стиснутого повітря або відцентрових розпилювачів.

Рисунок 12.6 – Розпилювальна сушарка

Завдяки високій дисперсності, матеріал має дуже велику поверхню контакту з сушильним агентом, тому швидкість сушки досить висока.

Висушений продукт у вигляді порошку падає на дно камери і скребком 5 просувається до шнеку 6, який відводить його з сушарки. Нагріте повітря, яке переміщується в сушарці зі швидкістю близько 0,4 м/с, захоплює з собою дрібні частинки висушеного матеріалу. Для їх уловлювання повітря пропускають через рукавні фільтри 4, з яких воно вже у очищеному стані видаляється вентилятором 3.

Барабанна сушарка працює під атмосферним тиском і отримала широке застосування для сушіння зерна і цукру-піску, але особливо для сушіння відходів харчових підприємств: жому цукробурякових заводів, зерно картопляної барди спиртових заводів, кукурудзяних паростків та мезги крохмале-патокових заводів. В якості сушильного агента використовують нагріте повітря.

На рисунку 12.7 представлена принципова схема барабанної сушарки.

Рисунок 12.7 – Принципова схема барабанної сушарки

Основним елементом сушарки є барабан 1, який обертається на роликових опорах 4, спираючись на них бандажами. Барабан приводиться у стан обертання за допомогою зубчатого вінця 2, яке надіте на барабан і знаходиться у зачепленні з зубчатим колесом 3, яке обертається від двигуна через редуктор. Барабан встановлений горизонтально або ледь нахилений у бік руху матеріалу. Для створення доброго контакту матеріалу з сушильним агентом в барабані встановлюють внутрішню насадку у вигляді поличок або перегородок різної форми. Насадка сприяє перемішуванню матеріалу і кращому обтіканню його сушильним агентом. Тип насадки вибирається в залежності від властивостей матеріалу. Частота обертання барабана 1–8 об/хв., діаметр – від 1200 до 2800 мм.

Вологий матеріал поступає в барабан за допомогою живильника. Гаряче повітря рухається в сушарці зі швидкістю 2–3 м/с і уносить з сушарки частинки висушеного матеріалу. Для їх уловлювання встановлений циклон 5, через який гази, що відходять від сушарки, викидаються в атмосферу. Вивантаження матеріалу відбувається в зоні 6. Сухий матеріал відводиться шнеком.

Кондуктивні (контактні) сушарки на різницю від конвективних передають тепло матеріалу, що висушується, не через нагрітий сушильний агент, а від нагрітої поверхні при безпосередньому стиканні з нею. Така сушарка, що працює при атмосферному тиску, зображена на рисунку 12.8.

Рисунок 12.8 – Схема двохвалкової сушарки

Сушарка має два порожнистих барабана, що обертаються назустріч один одному. Один з барабанів знаходиться у рухомих підшипниках, що дозволяє регулювати зазор між барабанами, тобто товщину плівки матеріалу, що висушується. Такі сушарки застосовують для сушки пастоподібних та в’язких мас (дріжджі, варена картопля тощо).

Матеріал, що висушується з живильника 3 поступає на робочу поверхню барабанів і утворює тонку плівку на поверхні барабанів(за розміром зазору між ними). При обертанні барабана продукт висушується і знімається ножем 2, а потім шнеком 5 відводиться з апарату. Барабани сушарки обігріваються водяною парою, яка поступає через порожнистий вал 6. Через той же самий вал відводиться і конденсат пари. Повітря, яке уносить вологу, що випаровується, уходить у витяжний патрубок 4. Барабани обертаються з частотою 2–8 об/хв.

Вакуумні кондуктивні сушарки працюють при низьких температурах, що запобігає розкладанню і окисленню матеріалу. Конструкція сушарок складна, вони дорожчі при виготовленні. Вакуумні сушарки використовують для сушіння пекарських дріжджів, крохмалю, фруктів, рафінаду.

В харчових технологіях можуть застосовуватися і інші методи сушіння: в глибокому вакуумі, інфрачервоними променями, в полі струму високої частоти. Але ці види сушіння не знайшли широкого промислового використання.