Сушилки

Взависимости от осуществляемого способа сушки сушилки можно разделить на несколько групп.

1. Конвективные сушилки. (самая многочис­ленная группа), в кото­рых теплота от сушильного агента переносится к материалу кон­векцией.

2. Кондуктивные сушилки, в которых материал нагревается при непос­редственном контакте с поверхностью нагрева.

3. Устройства, в которых процесс удаления вла­ги осуществляется в глубоком вакууме при отрицательных темпе­ратурах. Эти сушилки называют сублимационными, потому что парообразование в них происходит, минуя жидкое состояние.

4. Специальные сушилки, в которых используются различные электрофизические способы подвода энергии, например с помощью токов высокой частоты или инфра­красных лучей.

Конвективные сушилки. В сушилках этого типа скорость сушки зависит от характера взаимодействия предвари­тельно подогретого воздуха с поверхностью материала. Причем чем больше площадь поверхности, омываемой воздухом, тем выше ин­тенсивность сушки. Конструкция сушилки зависит в первую оче­редь от свойств материала, ибо принципы образования поверхнос­ти контакта для зернистых материалов совершенно не похожи на принципы сушки жидких и пастообразных материалов.

Тоннельные и камерные сушилки используют для сушки овощей и фруктов, сухарей, пастилы, зефира и других кондитерских изделий.

Тоннельная сушилка с промежуточным подогревом воздуха (рис. 1) Кусковой или нарезанный дольками матери­ал раскладывается на ситчатых полках вагонеток. Вагонетки с мате­риалом поступают в тоннель через определенные промежутки вре­мени. Синхронно из тоннеля выталкиваются вагонетки с высушен­ным материалом. Таким образом обеспечивается полунепрерывная работа сушилки.

Воздух, подогретый до температуры 60...90°С, в зависимости от свойств материала перекрестным током проходит между полками с материалом. Встроенные калориферы и вентиляторы обеспечивают дополнительный подогрев воздуха при переходе из одной секции тоннеля в другую.

Промежуточный подогрев воздуха обеспечивает сушку при срав­нительно невысоких температурах, но продолжительность сушки при этом может доходить до 10 ч.

Камерные сушилки конструктивно напоминают тоннельные со значительно меньшей длиной. В камерную сушилку помещается несколько, а иногда всего одна вагонетка. Как и в тоннельных, в ка­мерных сушилках может применяться перекрестный ток воздуха с промежуточным подогревом. Эти сушилки работают, как правило, периодически.

Ленточные сушилки (рис. 2) применяют для сушки овощей и фруктов, мелкоштучных макаронных изделий и крахмала. Влаж­ный материал из загрузочного бункера в верхней части сушилки поступает на проницаемую для воздуха ситчатую лен­ту верхнего конвейера. Слой материала вместе с лентой перемещается вдоль сушилки и перехо­дит на нижерасположен­ный конвейер. Разрыхле­ние слоя и перемешивание в нем происходят при пе­ресыпании материала с конвейера на конвейер, а сушка его в основном осуществляется в слое, что ограничивает ско­рость сушки. Между верхней и нижней лентами конвейера устраи­вают дополнительные калориферы. Это обеспечивает непрерыв­ный процесс с перекрестным током воздуха.

Рисунок 2 - Схема ленточной конвейерной сушилки:

1 — корпус сушилки; 2 — ведущие барабаны конвейеров; 3 — выход отработавшего воздуха; 4 — загрузочный бункер влажного материала; 5 — ленты конвейера; 6— ведомые барабаны;

7— пе­регородки; 8— калорифер

Шахтные сушилки (рис. 3) применяют для сушки зерна и зер­нистых сыпучих материалов, например солода в пивоварении. Влажный материал с помощью элеватора подается в загрузочный бункер-питатель в верхнем сечении сушилки, из которого пересы­пается с полки на полку через отверстия в решетках или через регу­лируемые щели. На каждой полке образуется постоянно обновляе­мый слой зернистого материала, через который фильтруется иду­щий снизу подогретый воздух. Выравнивание слоя обеспечивается вращающимися конусами или другими устройствами. Шахтные су­шилки работают непрерывно и обеспечивают достаточно равно­мерное высушивание материала.

Барабанные сушилки ( рис. 4) применяют для сушки жома и сахара-песка на сахарных заводах, кристаллических и зернистых материалов во многих других производствах. Рабочий орган сушилки — медленно вращающийся на роликах, установленный под небольшим углом к горизонту барабан. Внутри барабана установле­ны специальные лопасти, которые, вращаясь с барабаном, обеспе­чивают равномерное перемешивание материала и его перемещение вдоль барабана. Сушилки работают по принципу прямотока. То­почные газы или горячий воздух и материал подаются на приподня­том конце барабана, а сухой материал высыпается из опущенного конца. Отработавший воздух очищают от уноса мелких частиц в циклоне.

Рисунок 4 - Схема барабанной сушилки:

1 — загрузочное устройство; 2— перемешивающие лопасти; 3 — опорный бандаж; 4— барабан; 5 —циклон; б—вентилятор; 7—разгрузочное устройство; 8— шлюзовой затвор; 9—нижняя опора; 10— зубчатая передача; 11 — опорные ролики

Распылительные сушилки (рис. 5) В них достигают значительного увеличения поверхности испарения при сушке жидких и пастооб­разных материалов, распыляя их на мельчайшие капельки. Предва­рительно подогретый в калорифере воздух подается сверху в цилин­дрический корпус сушилки, где с помощью специальных устройств распыляется материал. Образовавшиеся из капелек сухие частицы падают вниз под действием силы тяжести, чему в значительной мере способствует движущийся сверху вниз горячий воздух. Сухой материал собирается в нижней конической части корпуса сушилки и затем удаляется с помощью транспортирующего шнека. Отрабо­тавший воздух выходит из нижней части сушилки и подается внача­ле в циклон, где отделяются более крупные частицы, а затем перехо­дит в рукавный фильтр для окончательной очистки. Скорость и качество сушки зависят от качества распыления материала. Достаточ­но равномерное распыление обеспечивают специальные сопла, ра­ботающие под избыточным давлением, и специальные турбинки — быстровращающиеся диски.

Из-за малых размеров капель продолжительность сушки капель не превышает 30... 50 с. Этот способ сушки приемлем и для термола­бильных материалов, так как температура на поверхности капли лишь немного превышает температуру адиабатического испарения чистой воды в этих условиях даже при сравнительно высоких тем­пературах сушильного агента. Сушка совершается быстро и в мяг­ких условиях. Получаемый порошок, сохранивший в себе все цен­ные компоненты, хорошо растворим в воде. Распылительные су­шилки используют в производстве сухого молока, дрожжей, яично­го порошка, растворимого кофе, чая и других продуктов. Несмотря на многие преимущества, распылительные сушилки отличаются большими габаритами и значительным удельным расходом энер­гии.

Рисунок 5- Схема распылительной сушилки:

1 — вентилятор; 2— калорифер; 3 — корпус сушилки; 4— разбрызгивающее устройство; 5— циклон; 6 — рукавный фильтр; 7— шнековый транспортер сухого продукта

Пневма­тические сушилки с кипящим слоем (рис. 6). Это сушилки непрерывного действия. Они обеспечивают высокую скорость сушки. Кипящий слой образуется при продувке воздуха через слой зернистого материала со скоростью, близкой к скорости витания частиц. В этом слое частицы интенсив­но перемешиваются и со всех сторон обдуваются воздухом.

Воздух, нагнетаемый вентилятором, подогревается в калорифере топочны­ми газами и подается под определенным давлением под распреде­лительную решетку в сушилку. Влажный материал из бункера пода­ется шнеком-питателем и образует слой на распределительной ре­шетке, где под действием проходящего через решетку воздуха обра­зует кипящий слой. Сухой материал сходит с решетки и по спуску поступает на транспортер. Отработавший воздух, пройдя через слой ' материала, снижает свою скорость в расширяющейся верхней части сушилки и поступает в циклон для очистки от унесенных мелких частиц материала. Недостаток сушилок этого типа — неравномерность сушки. Поэтому иногда в сушилках кипящего слоя устраива­ют несколько секций, расположенных одна над другой. Материал последовательно переходит с одной секции на другую, обеспечивая равномерное высушивание.

Для сушки материалов, плохо ожижаемых с помощью воздуха из-за слипания частиц, состояния кипящего слоя можно достичь, вибрируя с определенной частотой распределительную решетку. При этом уменьшаются затраты энергии по сравнению с предыду­щим способом, так как в этом случае не нужно поддерживать высо­кие давление и скорость воздуха.

Устройство сушилки с виброкипящим слоем мало отличается от описанной выше. Отметим, что в сушилках этого типа, например в сушилках для сушки картофельной крупки, решетки устанавлива­ют под небольшим углом к горизонту, что обеспечивает хороший сход сухих частиц.

Кондуктивные сушилки. Сушилки этой группы в пищевых производствах представлены одно- и двухвальцовыми су­шилками, осуществляющими процесс в вакууме или при атмосфер­ном давлении. Эти сушилки используют для сушки предварительно сгущенных пастообразных материалов, например в производстве сухого молока или картофельной муки.

Двухвальцовая сушилка (рис. 8) состоит из двух полых, вра­щающихся навстречу друг другу вальцов. Для обогрева поверхности вальцов используют греющий пар, который через полые цапфы по­дается внутрь вальцов. Образующийся конденсат с помощью сифо­на отводится через те же полые цапфы. Пастообразный материал подается сверху в щель между двумя вальцами и равномерным сло­ем растекается по их полированной вращающейся поверхности. При небольшой толщине образующейся пленки материала проис­ходит быстрое высушивание за один оборот вальца. Сухой материал скребками отделяется от поверх­ности вальцов и падает вниз на транспортирующие шнеки. По­добным образом устроены и од-новальцовые сушилки.

К преимуществам кондуктивных сушилок следует отнести сравнительно небольшой удель­ный расход теплоты, а к недо­статкам — громоздкость при сравнительно небольшой произ­водительности.

Сублимационные сушилки. С этим способом сушки каждый познакомился в быту, если сушил белье на моро­зе. Древние инки сушили мясо, раскладывая его на ночь на ска­лах в горах, где ночью бывают за­морозки. Движущую силу про­цесса испарения льда можно увеличить, понизив давление. Поэтому в современных сушил­ках, использующих сублимацию, поддерживают весьма низкое (до 15 МПа) давление. Этот способ сушки называют сушкой в глубоком вакууме.

Сушка сублимацией обеспечивает высокое качество конечного продукта. При низкой температуре исключаются денатурация бел­ков, разложение витаминов и других биологически активных ком­понентов. Высушенный материал в значительной мере сохраняет свою первоначальную форму при образовании пористой структу­ры. Эта форма восстанавливается при насыщении сухого материала водой.

Промышленные сублимационные сушилки представляют собой сложные комплексы, включающие холодильные установки, насосы глубокого вакуума и другое вспомогательное оборудование.

Герметичные сублимационные камеры (рис. 9) напоминают по форме цистерны. Материал периодически загружается на полки в камере. Камера герметично закрывается, и после откачивания воздуха в ней создается глубокий вакуум, вызывающий интенсив­ное испарение воды и понижение температуры, обычно до —15 "С. При этой температуре материал замерзает и в дальнейшем влага удаляется, минуя жидкое состояние. С целью повышения произво­дительности в камеру можно загружать предварительно заморожен­ный материал.

Как при любом фазовом переходе, для превращения твердого ве­щества в пар требуются значительные затраты энергии (скрытая теплота парообразования). Поэтому для поддержания интенсивно­го парообразования внутри камеры предусмотрены специальные подогреватели, где циркулирует теплая вода, компенсируя эти зат­раты энергии.

Образовавшийся в сублимационной камере водяной пар, имею­щий низкую температуру и низкое давление, поступает в конденса­тор, где при дальнейшем охлаждении конденсируется пар и образу­ются кристаллы льда, оседающие на поверхности конденсации. Этот лед либо с помощью специальных скребков удаляется с повер­хности и выводится из конденсатора, либо при накоплении его на поверхности конденсатор отключают от холодильной и вакуумной установок, открывают, лед тает, и жидкий конденсат сам удаляется из конденсатора. Такая схема работы предусматривает два или бо­лее параллельно работающих конденсатора.

Несмотря на сложность и высокую первоначальную стоимость сублимационных сушилок, эксплуатационные расходы здесь срав­нимы с расходами при обычных способах сушки.

Сушилки, использующие токи высокой частоты и инфракрас­ные лучи в качестве источника теплоты, будут рассмотрены в разде­ле «Электрофизические методы обработки»

Поиск по сайту: