Введение. Распылительная сушилка применяется для сушки пастообразных и жидких материалов
Распылительная сушилка применяется для сушки пастообразных и жидких материалов. В ней высушиваемый материал распыляется в горячем газе (воздухе). Распыливание производится форсунками (механическими или пневматическими) или центробежными дисками.
При механическом распыливании раствор соли, например уксуснокислого кальция, нагнетается в форсунках под давлением от 30 до 200 атм. Размер капель при распыливании зависит от давления жидкости, диаметра выходного отверстия, вязкости жидкости и т.д., и колеблется в пределах от 20 до 100 мк. На размеры капель влияет главным образом турбулизация жидкостной струи, которая создается повышением скорости закручивания струи в форсунке. Форсунка состоит из корпуса, головки форсунки и диска. Насадка сменная, позволяющая изменять диаметр выходного отверстия от 0,8 до 1,5 мм.
Механические форсунки отличаются высокой производительностью, бесшумностью работы, дают тонкий и равномерный распыл. Производительность форсунок при сушке до 600 кг/ч, хотя форсунка может распыливать до 4,5 т/ч продукта.
 Расход энергии на распыление от 2 до 10 кВт на тонну раствора. К недостаткам форсунок следует отнести невозможность регулирования производительности форсунки и быструю засоряемость выходных отверстий(0,5 мм). Эти форсунки не пригодны для обработки суспензий, паст, растворов, дающих осадки. При центробежном методе распыливания можно регулировать производительность сушилки и нетрудно ее автоматизировать. Недостатком же его является повышенная стоимость по сравнению с распыливанием при помощи сопел.
Распыление за счет центробежной силы осуществляется путем подачи раствора на быстро вращающийся диск. Под действием центробежной силы раствор движется на периферию диска и при помощи лопаток или сопел выталкивается в камеру. Скорость вращения диска составляет от 4000 до 20000 об/мин. Окружная скорость диска выбирается до 200 м/с. Распыливающие диски приводятся во вращение либо от электродвигателя, либо от паровой турбинки.
Существует много разновидностей распыливающих дисков, применяемых для различных жидкостей (гладкие, с тангенциальными лопатками, многоярусные, диски с соплами и т.д.). При сушке порошков карбида кремния распылитель состоит из двух дисков, покрытых карбидом бора и т.д.
В последние годы наблюдается тенденция увеличения выпуска сухого молока и различных сухих молочных продуктов. Особо быстрыми темпами увеличивается производство сухого обезжиренного молока и сухой сыворотки. Эти продукты отличаются высокой транспортабельностью и длительными сроками хранения.
За рубежом первый патент на способ получения сухого молока был выдан в 1855г. По этому способу в молоко добавляли соду и сахар, и затем его выпаривали до получения тестообразной массы, которую высушивали и растирали в порошок. Позже, в 1889 и в 1895 гг., за рубежом были описаны способы сушки молока после его выпаривания с сахаром.
В 1893г. Штрауф запатентовал способ сушки молока путем распыления его в камерах при подаче горячего воздуха. В 1912г. Джаст получает патент на сушку молока паровым способом, который заключается в том, что молоко тонким слоем наносили на барабан, обогреваемый изнутри паром. Сушка распылением и пленчатым способом лежит в основе современных промышленных установок для производства сухих молочных продуктов. В настоящее время проблемами, связанными с разработкой сушильных установок и совершенствование технологии процесса сушки молока и
молочных продуктов, постоянно занимаются отраслевые научно-исследовательские институты. Проводятся обширные исследования по совершенствованию технологии сушки, а также по созданию быстрорастворимых сухих молочных продуктов. Всестороннему изучению в настоящее время подвергается состав, свойства и структура сухих молочных продуктов, предопределяющих их способность к восстановлению и пищевую ценность восстановленных молочных продуктов.
| Анализ современных тех. решений аппаратов
| Анализ современных технических решений аппаратов.
Отличие различных способов сушки пищевого сырья состоит в методе удаления влаги из продукта. Самыми распространёнными способами сушки являются:
· естественная сушка;
· конвективная сушка (влага удаляется вместе с сушильным агентом, проходящим через продукт);
· распылительная сушка (мелкие капли продукта сушатся в газовой среде);
· вальцовая сушка (вязкие продукты сушат на металлических поверхностях);
· сушка вспененного продукта;
· вакуумная сушка;
· эксплозионная сушка;
· сушка сыпучих продуктов в кипящем слое;
· аэрофонтанная сушка;
· радиационная сушка (продукт нагревают инфракрасным излучением);
· сушка ТВЧ (сушка продукта осуществляется нагревом в поле токов высокой частоты) и микроволновая сушка.
Естественная сушка пищевого сырья используется при благоприятных климатических условиях. Осуществляется она простым раскладыванием продукта на стеллажах, щитах или сетках. Сушка проходитна открытом воздухе.
Конвективная сушка. Подогретый сушильный агент движется через слой продукта. Скорость его составляет от 1 до 5 м/с.
Распылительная сушка осуществляется быстрым испарением жидких пищевых продуктов при распылении в высокотемпературной среде. Распылением достигается большая площадь поверхности высушиваемого пищевого сырья.
| Анализ современных тех. решений аппаратов
| Это позволяет интенсивно подводить тепло к продукту сушки. В результате данный процесс занимает очень мало времени – от 1 до 10 с. В данном методе сушки теплопередача осуществляется в основном за счёт конвекции или радиации (инфракрасное излучение). Часто эти два способа используются совместно.
Сушка распылением используется для производства порошковых продуктов питания. Например, осуществляется сушка яичного порошка, соков, крахмала. Для сухих фруктовых и овощных соков важно сохранить их аромат. Для этого сушильные установки работают с более низкими температурами испарения жидкости. Это вызывает необходимость создавать вакуум, что делает подобное оборудование достаточно сложным.
Вальцовая сушка сырья осуществляется нанесением тонкого слоя продукта на цилиндрическую поверхность вальцов, которые специально подогревают. Толщина слоя обычно рассчитывается так, чтобы он высыхал за 40-60 с. Дальше он соскабливается специальными ножами.
Сушка вспененных продуктов осуществляется на перфорированных металлических поддонах с помощью конвекции. Данным способом сушат предварительно вспененное овощное и фруктовое сырьё. Для вспенивания продукта в миксер добавляют специальные присадки. Процесс вспенивания происходит в атмосфере инертных газов.
Вакуумная сушка проходит при пониженном давлении. Благодаря этому температура в сушильной камере может быть заметно снижена.
Эксплозионная (взрывная) сушка основана на эффекте теплового шока. Весь содержащийся в пищевом сырье объём воды вскипает под воздействием резкого снижения давления в сушильной камере. Предварительно происходит нагревание до температуры близкой к температуре кипения воды. Так как давление падает, то вода, оказавшись в данных условиях в перегретом состоянии, моментально вскипает.
| Анализ современных тех. решений аппаратов
| Такой процесс разрушает внутреннюю структуру материала. Он становится вспененным, т.е. воздушным. Сушить продукт с такой структурой довольно просто. Взрывную сушку осуществляют либо снижением повышенного давления в сушильной камере до атмосферного, либо снижением давления, ниже атмосферного (созданием вакуума). В первом случае начальная температура сырья превышает 100 градусов, а во втором процесс осуществляется при более низких температурах.
Сушка вкипящем слое и аэрофонтанная сушка проходят при продувании сушильного агента через слой сыпучего продукта снизу вверх. Эти два метода схожи, но имеют следующие отличия. Аэрофонтанная сушка осуществляется при более высокой скорости сушильного агента и большем расстоянии между частицами высушиваемого продукта. Для реализации кипящего слоя (его ещё называют псевдоожиженным) необходимо чтобы скорость сушильного агента была от 1 до 5 м/с, а вот при аэрофонтанной сушке его скорость повышают до 12 – 14 м/с.
Инфракрасная сушка и сушка в поле токов высокой частоты имеют отличия только в способе подвода тепла. Сам процесс сушки может быть реализован любым указанным выше способом.Чтобы исключить вероятность подгорания материала, процесс сушки делят на основной период сушки и досушку.
|
