Вопрос 2. классификация сушилок
ЛЕКЦИЯ № 31
Варианты сушильных процессов, конструкции сушилок
Литература:
1. Г.Д. Кавецкий, В.П. Касьяненко «Процессы и аппараты пищевой технологии».- М., КолосС, 2008.-591 с.: ил.
2. Процессы и аппараты пищевых производств. Учебник для вузов в 2 книгах/ [А.Н. Острикова и др.]; под ред. А.Н. Острикова.
План лекции:
1. Варианты сушильных процессов.
2. Классификация сушилок.
3. Конструкции сушилок.
Контрольные вопросы:
1. Дайте характеристику трем вариантам сушильных процессов.
2. Назовите основные классификационные признаки сушки пищевых продуктов.
2.1. По режиму работы;
2.2. Способу нагревания теплоносителя и продукта;
2.3. По гидродинамическому режиму проведения процесса;
2.4. По конструкции сушилок.
3. В каких конструкциях сушилок в процессе сушки используется конвективная передача тепла как основная?
4. В каких конструкциях сушилок в процессе сушки используется контактная (кондуктивная) передача?
5. Какие способы передачи тепла присутствуют в распылительной сушке?
6. Какие способы передачи тепла присутствуют в сублимационной сушке?
7. Какие устройства обеспечивают распыление продукта в сушилках?
ВОПРОС № 1. ВАРИАНТЫ СУШИЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ
Для сушки пищевых продуктов применяют разнообразные сушилки, которые классифицируются:
♦ по величине давления в рабочем пространстве на атмосферные, вакуумные, под избыточным давлением;
♦ режиму работы на периодического или непрерывного действия;
♦ виду теплоносителя на воздушные, на дымовых или инертных газах, на насыщенном или перегретом паре, на жидких теплоносителях;
♦ направлению движения теплоносителя относительно материала на прямоточные, противоточные, с перекрестным током, реверсивные;
♦ характеру циркуляции теплоносителя с естественной и принудительной циркуляцией;
♦ способу нагревания теплоносителя с паровыми воздухоподогревателями, топочными устройствами, с электронагревателями, комбинированные;
♦ краткости использования теплоносителя прямоточные или рециркуляционные;
♦ способу подвода теплоты к материалу конвективные, контактные, с лучистым нагревом (радиационные), с нагревом токами высокой частоты; с акустическим или ультразвуковым нагреванием, сублимационные, комбинированные;
♦ виду высушиваемого материала для круннодисперсных, тонкодисперсных, пылевидных, ленточных, пастообразных материалов, жидких растворов или суспензий;
♦ гидродинамическому режиму с плотным неподвижным слоем, перемешиваемым слоем, взвешенным слоем (псевдоожиженный слой, фонтанирующий слой, пневмотранспорт, закрученные потоки), с распылением в потоке теплоносителя;
♦ конструкции на шахтные, ленточные, камерные, барабанные, туннельные, шнековые и т. д.
ВОПРОС 2. КЛАССИФИКАЦИЯ СУШИЛОК
В пищевой промышленности используют следующие варианты сушки: с многократным промежуточным нагреванием воздуха; счастичной циркуляцией отработанного воздуха; с многократным промежуточным нагреванием воздуха и частичной циркуляцией его в отдельных зонах; с замкнутой циркуляцией высушивающего газа.
Сушка с многократным промежуточным подогревом воздуха(рис. 1) широко применяется для сушки сухарей и макаронных изделий. При сушке этих изделий обычно принимают верхние инижние пределы температур воздуха tв и tн. Воздух предварительно нагревается до tв и после этого взаимодействует с влажным материалом, охлаждаясь до температуры tн, затем воздух вновь нагревается в калорифере до температуры tв и вновь взаимодействует с влажным материалом, охлаждаясь до tн, и т. д. Конечные параметры воздуха в этом случае определяются точкой В.
Этот вариант сушки характеризуется тем, что требуемое количество теплоты подводится к высушиваемому материалу при пониженной температуре воздуха. Пунктирные линии на рис.1, б показывают, что для сушки без промежуточного подогрева воздуха потребовалось бы предварительное нагревание его до температуры t1 (точка С). Такую схему применяют для сушки пищевых материалов, не выдерживающих высоких температур.
Сушка с частичной рециркуляцией отработанного воздухапоказана на рис.2. Исходный воздух с параметрами, характеризуемыми точкой А, смешивается с частью отработанного воздуха (линии АС и ВС), затем смесь нагревается в калорифере до температуры сушки tc и взаимодействует с высушиваемым материалом. Конечные параметры воздуха определяет точка В. По сравнению с сушкой при однократном проходе воздуха для этого варианта сушки характерны пониженная температура воздуха при сушке tc вместо tK, повышенное начальное влагосодержание хс вместо хн и большая линейная скорость газа в сушилке.
Рис. 1. Сушилка с многократным промежуточным подогревом воздуха (в) и изображение процесса на i-х-диаграмме (б):
1 — сушильная камера; 2 — калориферы
Эти параметры воздуха и его скорость в сушилке зависят от кратности смешения n = 1/L. Расходы теплоты в данной сушилке и в сушилке без циркуляции воздуха будут одинаковые при тех же пределах изменения состояния воздуха.
Рис. 2. Сушилка с частичным возвратом воздуха (а) и изображение процесса на i—x-диаграмме (б):
1 — калорифер; 2 — сушильная камера; 3 — вентилятор; 4—заслона
Сушка с частичной рециркуляцией отработанного воздуха и промежуточным нагревом в калориферахпредставляет собой сочетание описанных выше вариантов. Для этого варианта сушки характерны пониженная температура воздуха, повышенное начальное влагосодержание и относительная влажность воздуха, высокая линейная скорость газа в сушилке за счет увеличения количества циркулирующего воздуха в сушилке.
Рассмотренные варианты организации процесса сушки обеспечивают мягкие условия сушки и подвод необходимого количества теплоты, что чрезвычайно важно при сушке пищевых продуктов. Мягкие условия сушки достигаются благодаря снижению начальной температуры сушки воздуха, увеличению его влагосодержания и повышению линейной скорости газового потока в сушилке. Последнее обстоятельство приводит к возрастанию коэффициента массоотдачи и увеличению скорости сушки в первом периоде.