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; с частичной 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 и нижние пределы температур воздуха t_в и t_н. Воздух предварительно нагревается до t_в и после этого взаимодействует с влажным мате­риалом, охлаждаясь до температуры t_н, затем воздух вновь нагре­вается в калорифере до температуры t_в и вновь взаимодействует с влажным материалом, охлаждаясь до t_н, 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 воздуха показа­на 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 t_c 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 t_c вме­сто t_K, повышенное начальное влагосодержание х_с вместо х_н 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 калориферах представляет 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.