Антипов С.Т. и др. Машины и аппараты пищевых производств. Книга 2. Том 2

Подождите немного. Документ загружается.

Глава

Аппараты для сушки

пищевых сред

121

Сушилка РЗ-ОСС (рис. 17.13)

состоит из сушильной камеры 6, виб-

роколонки для подсушивания про-

дукта 7, зоны интенсивной сушки 5,

зоны охлаждения 4. Продукт загру-

жается питателем 8, выгружается че-

рез выпускное устройство в нижней

части охладителя. Воздух засасыва-

ется вентилятором 2 через фильтр 1

из атмосферы, нагнетается в калори-

фер 3 и отводится через скруббер 9.

Влажный продукт питателем по-

дается в виброколонку 7, затем попа-

дает в зону сушки 5 и далее в зону

охлаждения 4.

Техническая характеристика установки РЗ-ОСС

Производительность по сухому

продукту влажностью 3

кг/ч 200...250

Начальная влажность продукта,

10...

Расход пара, кг/ч 50

Установленная мощность, кВт 8,3

Габаритные размеры, мм 3700x1700x370

Масса, кг 1950

Сушилка А1-ОГК (рис. 17.14) содержит сушильную камеру 3 с питателем 2

для подвода исходного сырья, калориферно-вентиляционные станции первого и

третьего коробов /, второго и четвертого коробов 4, циклонную установку 5 и отса-

сывающий вентилятор 6. Вибропривод 8 сушильной установки расположен между

вторым и третьим коробами сушилки.

Техническая характеристика сушилки А1-ОГК

Производительность, кг/ч:

по высушенному казеину 200

по испаренной влаге до 300

Площадь поверхности сит, м 7,2

Амплитуда колебаний, мм 8

Частота колебаний, Гц 6

Температура агента сушки (при давлении 0,4 МПа), °С ПО

Расход пара, кг/ч 950

Расход воздуха (максимальный), м

/ч 25000

Установленная мощность, кВт 35

Габаритные размеры, мм 8260x2470x3980

Масса, кг 9500

Короба сушилки попарно крепятся между собой при помощи стяжек 10. Привод

сушильной установки осуществляется от электродвигателя 13, соединенного ремен-

ной передачей с промежуточным валом, который при помощи конических передач

Рис. 17.13 Сушильная установка

для сушки молочного сахара РЗ-ОСС

122

Часть II Машины и аппараты-преобразователи

пищевых сред

соединен с двумя эксцентриковыми валами 11, расположенными перпендикулярно

продольным осям коробов. Эксцентриковые валы снабжены маховиками, установ-

лены в подшипниках и с помощью двух пар эксцентриков (сдвинутых по фазе на

180°),

шатунов 9 и пальцев передают вибрацию парам коробов, соединенных с пла-

стинчатыми и роликовыми направляющими 7, благодаря чему обеспечивается вер-

тикальная вибрация. Обслуживающие площадки 12 в сушилке вынесены наружу, а

стенки камеры приближены к стенкам коробов. Шатуны снабжены резинометалли-

ческими шарнирами, что повышает надежность работы соединений.

2450

Рис.

17.14 Сушилка А1-ОГК для сушки казеина

Техническая характеристика сушилки А1-ФМУ

Производительность, кг/ч:

по сырью 75...80

по испаренной влаге 55...60

по порошку 20...21

Установленная мощность, кВт 20

Потребляемая мощность, кВт 14,1

Расход пара, кг/ч 200

Давление пара, МПа 0,3...0,4

Температура подаваемого воздуха, °С 110... 120

Удельное потребление на 1 кг испаренной влаги:

электроэнергии, кВт 0,235

тепловой энергии, кДж S 7626

пара, кг 3,32

Удельный расход металла, кг на

1 кг испаренной влаги 57

Занимаемый объем, м

Масса, кг 3470

Глава 17 Аппараты для сушки

пищевых сред

123

Сушилка А1-ФМУ (рис. 17.15) относится к виброкипящим установкам с исполь-

зованием инертных носителей. В сушилке вибрирует только газораспределительная

решетка 6, установленная с небольшим зазором в сушильной камере /. В установке

применен эксцентриковый одцовальный вибропривод 5 с вращающимися противове-

сами. Сушильная камера 1 теплоизолирована и имеет внутренний диаметр 600 мм.

В состав установки входят калориферно-вентиляционная камера 2, а также рас-

ходный 3 и приемный 4 баки, установленные на раме 12. Форсунки 9 распыляют

продукт и наносят его на поверхность инертного материала, который, вибрируя на

решетке 6, контактирует с отбойной сеткой 7. Циклоны И улавливают высушенный

продукт и направляют его в сборные бачки 8. Сушилка снабжена дверцами 10 для

технологических целей.

2 10 11

Рис.

17.15 Вибросушилка с использованием инертных материалов А1-ФМУ

Инженерные расчеты. В расчетах аппаратов с кипящим слоем рассчитывают

критическую скорость кипения для частиц материала максимального диаметра

max

(м) из соотношения

7?e

= ^r/(l400 +

5,22V^7),

где Ar

max

-р

)/(л^р

) - число Архимеда; р

- соответственнотшотности

продукта и сушильного агента, кг/м

; г\, - кинематическая вязкость сушильного

агента, м

/с.

Откуда критическая скорость кипения v

(м/с) определяется как

={Rex\,)/d

max

причем для обеспечения устойчивого режима кипения средняя скорость сушильного

агента в аппарате равна v

(2...3)v

Площадь газораспределительной решетки аппарата F (м

) рассчитывается в виде

V/v,

где

V—

средний объемный расход воздуха в сушилке, м

/с.

124

Часть II Машины и аппараты-преобразователи

пищевых сред

Коэффициент межфазного теплообмена для частиц продукта со средним диа-

метром d (м) определяется из уравнения

Nu =

0,4(Re/ef-

Рг

где

- средний коэффициент порозности слоя

(0,55..

.0,7); Pr = v /а - число Прандт-

ля;

а - коэффициент температуропроводности сушильного агента, м

/с.

Коэффициент межфазного теплообмена а

[Вт/(м

К)] равен

= NuXId ,

где X - коэффициент теплопроводности сушильного агента, Вт/(м-К).

Средний температурный напор теплоносителя At (°С) составит

(7, -1

) / ln[(t

- ®) /(t

- &)],

где

t.\,

—

температуры воздуха на входе в сушилку и на выходе из нее, °С; 0 - ко-

нечная температура продукта, °С.

Требуемая поверхность дисперсного продукта в сушилке S (м

) равна

S =

0/3,6a

At,

где Ф - расход теплоты, полезно используемой в сушилке, кДж/ч.

Объем слоя высушиваемого продукта

V„

(м

) в сушилке

=[d/n<?(\-z)]S,

где 17- производительность сушилки, кг/ч;

ср

- коэффициент формы частиц продукта.

Минимальная высота слоя

min

(м) продукта в аппарате

min

=V/F.

Высоту слоя высушиваемого материала, обеспечивающую требуемую среднюю

продолжительность процесса сушки, определяют из соотношения

h = nx/\p

F(\-e)],

где т - продолжительность сушки, ч.

ТЕ,

КТО,

СЛУШАЯ,

НЕ

ПОНИМАЮТ, УПОДОБЛЯЮТСЯ

ГЛУХИМ,

НИХ СВИДЕТЕЛЬСТВУЕТ ИЗРЕЧЕНИЕ:

«ПРИСУТСТВУЯ,

ОНИ ОТСУТСТВУЮТ».

ГЕРАКЛИТ ЭФЕССКИЙ (542 до

н.

э.-

неизв.),

древнегреческий философ

17.7 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 соприкос-

новения продукта с горячим воздухом, при этом процесс сушки протекает в течение

нескольких секунд, а продукт при высушивании находится во взвешенном состоянии.

Распылительная сушилка ЦТР-500 (рис. 17.16) предназначена для получения

сухого молока из концентрированного, обезжиренного или цельного молока.

Глава 17 Аппараты для сушки

пищевых сред

125

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 от-

работавшего воздуха в тканевом фильтре.

Концентрированный продукт поступает в бак 1 сгущенного продукта, откуда

центробежным насосом подается в расходный (напорный) бак 2. Из него по верти-

кальному трубопроводу 8 через регулирующий клапан поступает в сушильную ка-

меру 3 на распыливающий сопловой диск, приводимый во вращение с помощью

паровой турбины. При вращении диска с большой скоростью происходит дисперги-

рование жидкого продукта в объеме сушильной камеры с образованием факела.

126

Часть II Машины и аппараты-преобразователи

пищевых сред

Воздух из помещения, очищенный в воздушных фильтрах 4 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 про-

дукта происходит их обезвоживание и образование твердых частиц сухого продукта.

При этом имеет место сепарация сухих частиц в сушильной камере - крупные час-

тицы 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 7. Частицы продукта отделяются от воздуха и посту-

пают 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 распыливаю-

щего диска. Сушилка снабжена пультом управления 6.

Техническая характеристика сушилки ЦТР-500

Производительность по испаренной влаге, кг/ч 500

Производительность по сгущенному молоку,

поступающему на сушку, кг/ч

1 ООО

Давление греющего насыщенного пара, МПа 0,7... 1,0

Расход пара, кг/ч 1550

Расход воды на маслоохладитель турбины, м

/ч 0,9

Установленная мощность электродвигателей, кВт 38

Габаритные размеры, мм 14 700x10 000x12 200

Масса, кг 39 640

Распылительная сушилка СРЦ-8/300-НК (рис. 17.17) применяется для сушки

кормовых дрожжей с нижним подводом теплоносителя. Корпус сушилки 9 пред-

ставляет собой цилиндрический аппарат с коническим днищем. Раствор распылива-

ется центробежным устройством 13 с помощью диска 10. Сушильный агент подает-

ся в верхнюю часть установки по газоподводящей трубке 7, на конце которой уста-

новлен диспергатор 8, предназначенный для создания в сушильной камере враща-

тельного движения теплоносителя и его лучшего контакта с продуктом.

Техническая характеристика СРЦ-8/300-НК

Производительность по испаренной влаге, кг/ч 3000

Температура, °С:

на входе 135...470

на выходе 60...100

Начальная влажность исходной суспензии, % 78.. .90

Напряженность по испаренной влаге, кг/(м

-ч) 4...14

Дисперсность готового продукта, мкм ,

30...70

Рабочий объем сушильной камеры, м

300

Внутренний диаметр, м 6,5

Высота цилиндрической части, м 6,0

Масса, кг 38 000

Глава 17 Аппараты для сушки

пищевых сред

127

в систему

пневмотранспорта

Рис.

17.17 Распылительная сушилка СРЦ-8/300-НК

Распыленные капли продукта подхватываются потоком продукта и устремля-

ются вниз. Влага испаряется, а мелкий высушенный порошок осаждается в конус-

ном днище и через разгрузочное устройство / поступает в систему пневмотранспор-

та. Для стряхивания частиц, осевших на стенках, установлены вибраторы /

Отра-

128

Часть

Машины

аппараты-преобразователи

пищевых сред

ботанный теплоноситель удаляется через газоотводящую трубу

2 в

циклон

для

отде-

ления порошка.

Для

осмотра аппарата предусмотрены тележка

светильник

дверь

5. На

корпусе

смонтированы предохранительные клапаны

3 и 18 в

виде

от-

кидывающихся дисков

патрубки

12 для

выхлопа сушильных газов

при

резком уве-

личении давления.

Для

снижения теплопотерь предусмотрена изоляция

11.

Для смазки центробежно-распыливающего устройства

верхней части уста-

новлен масляный фильтр

14.

Подъем распыливающего устройства осуществляется

электроталью

15,

закрепленной

на

шатре

16.

Инженерные расчеты. Общую площадь поверхности частиц

(м

)

конце

распылительной сушки можно определить

по

формуле

= 6m„

/{d

p„),

где

т„

масса распыленного продукта,

кг; р„

плотность продукта, кг/м

Средний диаметр частиц продукта

(м)

рассчитывается

по

формуле:

при дисковом распылении

=(1/юХ/ст/(/г

Ри

где

со

угловая скорость вращения диска, рад/с; ст

поверхностное натяжение про-

дукта,

Н/м;

R -

радиус диска,

м;

при форсуночном распылении

Mog/(p

v„),

где

к -

коэффициент, зависящий

от

свойств жидкости;

р„

плотность воздуха, кг/м

;

v„

скорость струи продукта, входящего

сопло,

м/с.

Продолжительность распылительной сушки

(с)

определяется

по

уравнению

O\610p

/{aAT

Tl,),

где

расход теплоты, отдаваемой продукту воздухом,

Дж/с;

а -

коэффициент

те-

плоотдачи

от

воздуха

поверхности частицы, Вт/(м

К);

АТ

ср

средняя разность

температур воздуха

продукта,

К; IJi

производительность сушилки

по

исходному

продукту, подаваемому

сушилку,

кг/с;

АТ

ср

(Г,

- Т

)//»[(Г,

Т„

)/{T

- Т

)],

где

Т\

и Т

начальная

конечная температура воздуха,

К; Т

Л1

средняя температура

мокрого термометра,

К.

Расход теплоты

(Дж/с), передаваемой

от

воздуха

продукту, равен

-T

где W

производительность

по

испаренной влаге,

кг/с;

q -

удельное количество тепло-

ты испарения влаги, Дж/кг;

теплоемкость продукта, Дж/(кг-К);

Т\

и Т

начальная

конечная температура продукта,

К.

Напряжение объема сушильной камеры

по

испаренной влаге

[кг/(м

-с)] опре-

деляют

по

формуле

A=a

/q,

Глава

Аппараты для сушки

пищевых сред

129

где a

- объемный коэффициент теплообмена, Вт/(м

К);

=aF/V

где V

- объем сушильной камеры, м .

Производительность распылительной сушилки по испаренной влаге ^(кг/с) равна

/к

Надо

много

учиться,

чтобы

осознать,

\[\}

что

знаешь

мало.

МОНТЕНЬ

МИШЕЛЬ де (1533-1592),

Т французский философ и писатель

17.8 ВАКУУМ-СУБЛИМАЦИОННЫЕ СУШИЛКИ

Обезвоживание в глубоком вакууме пищевых материалов производится при ос-

таточном давлении в сушильной камере 13,3...133,3 Па. При этом давлении субли-

мационная сушка протекает при отрицательных температурах, а вода находится в

состоянии льда. Процесс сублимации льда и десублимации паров воды происходит

при давлении и температуре ниже тройной точки фазового равновесия воды, кото-

рой соответствует температура 0,098 °С и парциальное давление водяных паров

613,2 Па.

При сублимационной сушке продукты сначала быстро замораживают, а потом

помещают в вакуумную камеру, где производится откачка давления остаточных га-

зов до 2,7...8,0 Па. В вакууме происходит интенсивное испарение льда с поглоще-

нием теплоты. Испаряемая влага не откачивается насосами, а конденсируется на

десублиматорах, охлаждаемых до температуры ниже -55 °С.

При сушке сублимацией в период охлаждения и самозамораживания (первый пе-

риод) испаряется

5...20

% влаги; в период сушки сублимацией (второй период) из

продукта в замороженном состоянии удаляется 75...80 % влаги и при тепловой сушке

(вакуумная досушка) удаляется 5...

% влаги. Продолжительность сублимационной

сушки длительная и колеблется от 8 до 20 ч (в зависимости от режима сушки).

Затраты количества теплоты на испарение 1 кг воды

при сублимационной сушке (кДж/кг):

при

замораживании

воды

334,9

при

сублимации

льда

(-15 °С) 2869,2

при

десублимации

пара

(-30 °С) 2903,2

при

плавлении

льда

334,9

суммарные затраты

6442,2

Вакуум-сублимационная установка

УСС-5

предназначена для сушки пище-

вых продуктов широкого ассортимента (творог с фруктовыми добавками, лук репча-

тый, 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.

Установка (рис. 17.18) состоит из трех блоков-модулей, каждый из которых

включает в себя сублиматор 3 и выносной десублиматор 7. Системы холодоснабже-

ния, вакуумирования, подачи жидкого теплоносителя, автоматического контроля,

регулирования и управления процессом являются общими для всей установки. Суб-

1ж. 710

130

Часть II Машины и аппараты-преобразователи

пищевых сред

лиматор представляет собой цилиндрический горизонтально установленный корпус

с полусферическими крышками на торцах, внутри которого размещены горизон-

тальные нагревательные элементы 2 в виде набранных в секции плит в количестве

256 шт, по которым циркулирует высокотемпературный органический теплоноси-

тель - 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 бло-

ков открываются при помощи гидравлического привода.

Десублиматор установки выносного типа выполнен в виде горизонтального ци-

линдрического аппарата с вертикальной перегородкой, разделяющей его объем на

две половины. В каждой из них размещены по четыре вертикальных трубных сек-

ции, 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 от-

таивания, 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 пуско-

вой 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 агрега-

тов общей холодопроизводительностью 3 142 500 кДж/ч. Каждый агрегат комплек-

туется компрессором с электродвигателем. Питание жидким аммиаком потребите-

лей холода предусмотрено аммиачно-циркуляционной системой с нижней подачей

жидкого аммиака.

Рис.

17.18 Вакуум-сублимационная установкаУСС-5