Новые виды сушильных установок

К новым видам сушильных установок относятся сушилки сублимационные, с инфракрасным излучением и такие, в которых сушка происходит в поле токов высокой частоты.

Сушка сублимацией, обеспечивающая получение сухой продукции с максимальным сохранением исходных качеств и свойств продукции с почти полной восстанавливаемостью остатка, является в данное время одним из наилучших способов высушивания, консервирования и создания устойчивой продукции при хранении ее в обычных условиях в затарированном виде.

Материалы, подвергаемые сушке сублимацией, можно подразделить на продукты: не увеличивающиеся в объеме при замораживании в вакууме. Первые можно подвергнуть самозамораживанию в сублиматоре, а вторые для предотвращения их вспенивания надо замораживать под атмосферным давлением. При вспенивании продуктов сушка их под разрежением затрудняется.

Материалы, подвергаемые сушке сублимацией, поступают в сушилку в виде ломтиков, жидкости, расфасованными во флаконы, в виде кусков, фарша и пр. Продолжительность сушки зависит от величины удельной площади испарения, толщины кусочков или слоя материала, подвергаемого обработке. Естественно, чем тоньше кусочки или слой продукта и больше удельная площадь испарения, тем быстрее проходит процесс обработки.

В первой стадии обработки, когда требуется удалить наибольшее количество воды из замороженного продукта, процесс ведется при глубоком вакууме и низкой температуре с подводом тепла при низкой температуре.

Рис. 16. Схемы сушилок:

а – сублимационной; б – тоннельной с инфракрасным излучением;

в – в которой процесс протекает в поле токов высокой частоты;

г – с комбинированным обогревом продукта.

Во второй стадии обработки, когда основная масса воды будет удалена и требуется довести влажность продукта до заданной конечной влажности, температуру среды, подаваемой в установку, несколько увеличивают. Давление в аппарате в начальной стадии – наименьшее, а к концу обработки - повышается.

Схема сублимационной сушилки изображена на рис. 16, а. Сушилка состоит из сушильной камеры 1, конденсатора 2, вакуум-насоса 3, холодильной установки 4, обеспечивающей получение холода в конденсаторе, теплообменника 5 для подготовки воды, подаваемой в полые полки 6 камеры 1.

Установка оснащена приборами управления и автоматики. При сушке пищевых продуктов температура материала не должна быть ниже -15⁰С, которой соответствует остаточное давление 13-130 н/м², получаемое при помощи ротационных масляных насосов. Для создания требуемых условий аппаратуру следует располагать как можно ближе, трубопроводы должны быть короткими, монтаж – качественным, а соединения и сама аппаратура - герметичными, причем соединения резиновых вакуумных труб со стальными или стеклянными патрубками внакладку должны быть зачищены и смазаны вазелином. Температура конденсации от -10 до -15⁰С; полезная нагрузка замороженного продукта, уложенного на сетчатые полки, составляет 8-10 кг/м²; теплопередающая поверхность конденсатора может быть определена до допускаемой тепловой нагрузке в 16000-25000 кДж/(м^2. ч) при разности температур в 15⁰С; для расчета вакуум-насоса, обеспечивающего получение заданной глубины вакуума, необходимо принять его производительность по испаренной влаге из расчета 15-20 м³/кг.

Сушка инфракрасными лучами осуществляется путем передачи тепла продукту от источника лучистой энергии. В качестве источников инфракрасного излучения применяют специальные лампы, нить канала которых около 80-90% подводимой к ней энергии преодразует в энергию инфракрасного излученния. Энергетический коэффициент полезного действия таких ламп равен 0,7. плотность излучения 0,2-2 вт/см², а расстояние ламп от материала 150-450 мм.

Сушилки с инфракрасным излучением просты по конструкции, выполнению и эксплуатации; процесс сушки идет в них быстро. Однако этот способ при сушке пищевых и лечебных препаратов пока мало применим из-за попадания в продукцию стекла от боя ламп.

В последнее время лампы заменяют керамическими или металлическими поверхностями, которые могут быть рекомендованы для сушки пищевой продукции.

Скорость сушки при инфракрасном излучением приведена на рис 16, б. Сушилка состоит из секции нагрева 1 и секции охлаждения 2. Материал укладывается на сетчатом лотке 3 так, что лампами 4 может обрабатываться с двух сторон.

Сушка токами высокой частоты основана на том, что молекулы тела, помещенного между двумя пластинами, к которым подведен ток высокой частоты, оказываются под влиянием переменного электрического поля и приводятся в колебательное движение. Движение молекул вызывает нагревание материала по всей его толщине. Так как наружные поверхности часть тепла отдают окружающей среде, то внутренние слои нагреваются больше, чем внешние, в результате чего движение влаги от центра к внешним поверхностям увеличивается.

Сушка токами высокой частоты очень интенсивна, однако расход энергии на процесс по этому способу значителен и превышает в 3-4 раза расход энергии при сушке нагретым воздухом.

На рис. 16, в изображена принципиальная схема сушилки, в которой процесс сушки протекает в поле токов высокой частоты. Сушилка включает в себя несущий транспортер 1, электроды 2 с питающей сетью 3, которая подключена к устройствам, трансформирующим ток промышленной частоты и напряжения.

На рис. 16, г изображена схема ленточной вакуумной сушилки с комбинированным обогревом, применяемой для обезвоживания пищевых продуктов, содержащих от 15 до 75% сухих веществ и находящихся в пастообразном состоянии. Сушилка состоит из цилиндрического корпуса 1 с двумя крышками 2 и 3. Внутри корпуса закреплены два полых барабана 4 и 5 с натянутой по ним стальной бесконечной лентой.

Продукт при помощи валиков 7 накладывается тонким слоем на наружную поверхность движущейся ленты 6. Справа от валиков расположены электронагреватели 8, производящие начальный прогрев массы. Далее при поступлении продукта на ленте к обогреваемому барабану 4, он дополнительно прогревается, а при дальнейшем движении его под электронагревателями 9 повторно нагревается и окончательно высушивается. Когда лента проходит барабан 5, в который подается хладагент, порошок охлаждается, снимается ножом 10, поступает в приемник 11 и затвором 12 выдается наружу. На крышке 2 смонтирован патрубок 13 для соединения сушильной установки с вакуум-насосами. На крышке 3 имеется смотровое стекло 14.

За последнее время существенно изменились способы сушки (применяется сушка сублимацией, инфракрасными лучами, токами высокой частоты), конструкция приводов к распылительным сушилкам, направление потоков воздуха и высушиваемого материала, так и температура (в сторону увеличения) тепло- и влагоносителя.