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

Подождите немного. Документ загружается.

Глава 17 Аппараты для сушки

пищевых сред

131

Техническая характеристика сублимационной сушилки УСС-5

Загрузка, кг

Продолжительность цикла сушки, ч

Число циклов, сут

Производительность, т/сут:

2700...3900

10...15

по сухому продукту

Температура нагревателей, °С

Площадь рабочей поверхности десублиматора, м

Температура поверхности десублиматора, °С

Рабочее давление в сублиматоре, Па

Установленная мощность, кВт

Масса, кг

по сырью

по испаренной влаге

7,5

6,0

1,5

180

176

310

20 500

Вакуум-сублимационная установка В2-ФСБ (рис. 17.19) предназначена для

сушки сырого и вареного мяса в ломтиках толщиной 10... 14 мм или в виде фарша с

толщиной слоя до 25 мм, а также творога и других продуктов питания.

Установка состоит из сублиматора 7, насосной установки 7 гидропривода, бака

с насосом 8 для удаления подтаявшего льда, подвесных путей 4, поворотной стрелки

коллектора 5 вакуумных трубопроводов, газового аммиачного коллектора 2 де-

сублиматоров, трубопроводов б для подачи жидкого аммиака в десублиматор, на-

правляющих 9 для выдвижения нагревательных устройств, холодильной установки,

системы энергопитания, системы автоматического контроля, регулирования и

управления процессом.

Сублиматор 1 представляет собой цилиндрический горизонтально установлен-

ный корпус, внутри которого размещены десублиматор продуктовых тележек, два

выдвижных нагревательных устройства, штанговый толкатель для передвижения про-

дуктовых тележек, вакуумные и аммиачные трубопроводы с запорной арматурой.

Встроенный десублиматор (конденсатор) выполнен из труб в виде десяти однорядных

секций с индивидуальной подачей хладагента и разделен симметрично на две равные

части по пять секций в каждой. Между секциями на подвесных путях размещаются

нагревательные устройства и продуктовые тележки. Внутри корпуса предусмотрены

два желоба для удаления льда с форсунками для его измельчения и гидротранспорти-

ровки, штанговый толкатель для загрузки продуктовых тележек в сублиматор и вы-

грузки их из сублиматора, подвесные пути. Корпус по торцам закрывается двумя

шарнирно подвешенными крышками, в нижней части которого имеется три опоры.

Выдвижные нагревательные устройства состоят из двух тележек, выполненных

в виде односторонних консольных этажерок, на которых закреплены электрические

плоские нагревательные панели из нагревательного кабеля. Каждое устройство име-

ет 6 съемных панелей в горизонтальном ряду и 21 ряд панелей по вертикали.

Продуктовые тележки служат для размещения на них противней с сублимируе-

мым продуктом. На каждой тележке размещается 20 рядов противней (по 2 против-

ня в каждом).

Насосная установка 7 состоит из двух вакуум-насосов ВН-500М для предвари-

тельного вакуумирования в течение 8 мин до остаточного давления 100...50 Па и

двух вакуум-насосов ВН-7ГМ для поддержания в сублиматоре рабочего давления в

132

Часть II Машины и аппараты-преобразователи

пищевых сред

течение всего периода сушки. Контроль вакуума в сублиматоре 1 и управление ра-

ботой вакуум-насосов осуществляется вакуумметрами.

Рис.

17.19 Вакуум-сублимационная установка В2-ФСБ

Холодильная установка включает два двухступенчатых аммиачных холодиль-

ных агрегата АДСРБ-200 общей холодопроизводительностью 839

ООО

кДж/ч.

Система энергопитания содержит два трехфазных тиристорных блока, обеспе-

чивающих плавное регулирование мощности на нагревателях. Температура поверх-

ности нагревателей регулируется в пределах от 20 до 200 °С.

Подвесные пути 4 внутри и вне сублиматора 1 служат для выдвижения из суб-

лиматора нагревательных устройств в целях их профилактического осмотра, ремон-

та и транспортирования.

Техническая характеристика сублимационной сушилки В2-ФСБ

Производительность по испаренной влаге, кг/сут 2300

Площадь противней, м

106,6

Загрузка противня продуктом, кг/м

10,5

Установленная мощность, кВт 628

Расход:

воды, м

за цикл 21

холода при -35 °С, кДж/ч й 471 625

Габаритные размеры, мм:

сублиматора 8490x5140x4806

сушилки 17 200x5720x4806

Масса, кг 31 970

Глава

Аппараты для сушки

пищевых сред

133

Вакуум-сублимационная сушилка непрерывного действия ВСГ (рис. 17.20)

состоит из корпуса 4, установленного на шарнире и устройстве (подъемнике), регули-

рующем угол наклона корпуса к горизонту и соединенным патрубком с десублимато-

ром и вакуум-насосом. Внутри ^корпуса 4 на опорных роликах установлен вращаю-

щийся барабан 5, состоящий из перфорированного и сплошного участков, причем в

начале сплошного участка барабана 5 смонтированы насадки, по форме частично по-

вторяющие профиль барабанного дозатора 7, который снабжен подпружиненными

клапанами и укреплен на кронштейне 6. В самой нижней части насадки имеют овало-

образные углубления, покрытые эластичными мембранами, соединенными с подпру-

жиненными толкателями, взаимодействующими своими роликами с неподвижными

копирами 10 и 11. При этом барабанный дозатор 7 с помощью валов установлен на

подшипниках качения, корпуса которых снабжены пружинами растяжения, прикреп-

ленными к неподвижной опоре, а внешняя цилиндрическая поверхность барабанного

дозатора 7 имеет пазы. Вал дозатора выполнен полым и соединен с гофрированным

гибким патрубком и трубопроводом. Внутри барабана над рабочей зоной размещена

панель с источниками инфракрасного нагрева, под углом, соответствующим углу ес-

тественного откоса высушиваемого продукта и устанавливаемым рукояткой 9. Под

перфорированным участком барабана расположен разгрузочный шнек 3, один конец

вала которого соединен с приводом 2, другой конец - с цепной передачей. Корпус 4

снабжен разгрузочным патрубком и шлюзовым затвором.

Сушилка работает следующим образом. Посредством привода 2 приводятся во

вращение разгрузочный шнек 3 и барабан 5. Привод 2 снабжен устройством 12 для

натяжения цепи. В барабанный дозатор 7 подается через трубопровод, гофрирован-

ный гибкий патрубок и полый вал жидкий продукт. При вращении барабана 5 всту-

пают в зацепление острые кромки насадок в пазы дозатора 7, приводя последний во

вращение, что обеспечивает его перекатывание по насадкам. Одновременно при

достижении подпружиненным клапаном середины овалообразного углубления по-

средством неподвижного копира 10 и толкателя происходит отжатие клапана и за-

полнение углубления жидким продуктом. Далее при выходе ролика толкателя из

взаимодействия с неподвижным копиром 10 клапан возвращается в исходное поло-

жение, а жидкий продукт, находящийся в овалообразном углублении, под воздейст-

вием вакуума начинает интенсивно испаряться и самозамораживаться.

При этом надежность контакта барабанного дозатора 7 и насадок обеспечивается

прижатием пружин растяжения. Образованная в результате самозамораживания по-

ристая масса продукта разрушается при вращении барабана 5 и поступает в рабочую

зону. Кроме этого процессу разрушения пористой массы со стороны углублений наса-

док способствует давление эластичных мембран, создаваемое посредством взаимо-

действия роликов толкателей с неподвижным копиром 11. В результате такого раз-

рушения образуются неоднородные по размерам гранулы замороженного продукта.

При вращении барабана 5 продукт интенсивно перемешивается, измельчается и

равномерно сохнет за счет тепла источников инфракрасного нагрева. Для обеспече-

ния более полного использования энергии от источников инфракрасного нагрева их

панель устанавливается рукояткой 9 под углом, соответствующим углу естественно-

го откоса высушиваемого продукта.

При прохождении по сплошному участку барабана 5 гранул продукта происхо-

дит полная сублимация влаги из мелкодисперсной фракции, после чего она удаляет-

ся через перфорированный участок за пределы барабана 5.

Рис.

17.20 Вакуум-сублимационная сушилка непрерывного действия ВСГ

Глава 17 Аппараты для сушки

пищевых сред

135

Продолжительность прохождения продукта по сплошному участку регулирует-

ся изменением угла наклона к горизонту всей сушилки с помощью подъемника 8.

Оставшиеся крупные гранулы продукта досушиваются в перфорированной час-

ти барабана 5, где высохший слой продукта отделяется от гранул за счет трения их

между собой и о перфорацию барабана 5 и, просыпаясь через ячейки, удаляется раз-

грузочным шнеком 3 через патрубок и шлюзовой затвор на конвейер 1.

Разработанная конструкция позволяет интенсифицировать процесс сушки по

сравнению с периодической сушилкой и значительно снизить энергозатраты на по-

лучение готового продукта.

Техническая характеристика вакуум-сублимационной сушилки ВСГ

Производительность по раствору, л/ч, не менее 10,0.. .20,0

Давление в десублиматоре, Па 50... 100

Температура панели десублиматора, °С -50

Расход охлаждаемой воды, л/ч 400

Общая потребляемая мощность, кВт 80,0

Габаритные размеры, мм 1775x1010x950

Инженерные расчеты. Общее количество влаги, удаляемой из продукта за

время сублимационной сушки

o6uf

(кг), определяется по формуле

o6u,

(l-n/m)=m

-н

)/(100-н

где mi

—

масса загружаемого продукта, кг; т

- масса сухого продукта, кг; п и т

—

начальное и конечное содержание сухих веществ в продукте, %; щ и и

- начальная

и конечная влажность продукта, %.

Количество влаги, испарившейся в период самозамораживания W\ (кг), рассчи-

тывается как

Щ =[w

o6m

-t

)+W'

,{t

-t

)+W'r„+m

-t

)\ /г

ис

„

где с

, с„ и со - соответственно теплоемкости влаги, льда и сухого продукта,

Дж/(кгК); t

, t\ и t

- температура затвердевания, начальная и конечная температура

продукта, К; W - количество самозамораживающейся влаги при температуре -15 °С,

кг (W = 0,8W

o6ui

); г„ и г

исп

- удельное количество теплоты плавления льда и испаре-

ния при средней температуре продукта, Дж/кг.

Количество влаги, испарившейся в период сушки сублимацией W

(кг), составляет

=(0,75....0,85)^.

Количество влаги, удаляемой в период вакуумной досушки W} (кг), равно

Wi=W

o6u(

-{W

Потребное количество теплоты за время сублимации и тепловой сушки Q (Дж)

Q =

+ W

„,

где г

- удельное количество теплоты сублимации, Дж/кг.

136

Часть II Машины и аппараты-преобразователи

пищевых сред

Неразумные животные, которые должны

заботиться только о своем теле, непрерывно

заняты лишь поисками пищи для него; для

человека же, главною частью которого является

ум,

на первом месте должна стоять забота

о снискании его истинной пищи - мудрости.

ДЕКАРТРЕНЕ (1596-1650),

французский философ и математик

17.9 МИКРОВОЛНОВЫЕ СУШИЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ

Все пищевые продукты - диэлектрики, имеющие высокую диэлектрическую

проницаемость и низкую электропроводность. Поэтому пищевые среды могут под-

вергаться диэлектрическому нагреву, связанному с дипольной поляризацией. Эф-

фекты поляризации в переменных высокочастотных электромагнитных полях связа-

ны с затратой энергии поля, поскольку непрерывное изменение направления поля-

ризации сопровождается выделением тепловой энергии в веществе.

Диэлектрический нагрев пищевых сред и их обезвоживание наиболее эффектив-

ны в СВЧ-диапазоне электромагнитных волн длиной 0,3...0,003 м. Для промышлен-

ного применения микроволновой сушки пищевых продуктов разрешено использова-

ние СВЧ-диапазона волн с частотами 915 ± 25 и 2450 ± 50 МГц. Причем для различ-

ных пищевых материалов глубина проникновения электромагнитной волны зависит

от ее частоты, диэлектрической проницаемости и тангенса угла магнитных потерь.

Микроволновая вакуумная сушилка (барабанного типа) (рис. 17.21) предна-

значена для сушки штучных материалов, где удаление влаги производится с помо-

щью градиента давления, температурного градиента и градиента влагосодержания.

При этом кипение влаги в материале достигается при температурах 50.. .60 °С.

Установка состоит из сушильной камеры / барабанного типа, штабелирующего

устройства 2, магнитронов 3 (расположенных на обечайке барабана), вакуум-насоса

4 и системы контроля и управления 5.

Рис.

17.21 Микроволновая вакуумная сушилка (барабанного типа)

Глава

Аппараты для сушки

пищевых сред

137

Техническая характеристика микроволновой

вакуумной сушилки (барабанного типа)

Производительность, м'/сут

3,0

Объем загрузки,

3,0

Объем рабочей камеры, м

6,2

Продолжительность сушки,

10...15

Удельное потребление электроэнергии, кВтч/м

220

Мощность СВЧ-генераторов,

кВт 34

Глубина вакуума, МПа

0,06

Установленная мощность, кВт

Габаритные размеры,

мм

3200x1800x2000

Микроволновая сушилка (шнекового типа)

(рис.

17.22) предназначена

для

сушки сыпучих продуктов (зерно, крупы

др.). Установка состоит

из

корпуса

б,

внутри которого размещен шнек

приводимый

во

вращение

от

привода

8. Над

шнеком

размещены магнитроны

обеспечивающие микроволновое воздействие

на движущийся продукт

состоящие

из

воздуховода магнетрона

2 и

внешнего воз-

духовода

3. На

выходе корпуса

размещен вентилятор

продувающий движущий-

ся слой высушиваемого продукта.

На

входе установлены загрузочная камера

1 и

блок управления.

Техническая характеристика микроволновой сушилки

(шнекового типа)

Производительность, кг/ч 200.. .250

Влажность,

начальная 10... 12

конечная

5...

Установленная мощность,

кВт 15,0

Габаритные размеры,

мм 3000x1000x1000

Mziso

I БУ 1

Сухой

3000 продуют

Рис.

17.22 Микроволновая сушилка (шнекового типа)

Зак.

710

138

Часть II Машины и аппараты-преобразователи

пищевых сред

1200

Рис.

17.23 Микроволновая сушилка (шахтного типа)

Микроволновая сушилка (шахтного типа)

(рис.

17.23) предназначена для суш-

ки сыпучих продуктов (семян подсолнечника, зерна и др.). Представляет собой три

вертикальные шахты 4 с размещенными на них магнетронами 3, снабженные систе-

мой охлаждения, состоящей из воздуховодов. Высушиваемые семена в шахты пода-

ются из бункера J с помощью системы шиберов 2, а выгружаются с помощью засло-

нок 5. Сушка семян ведется комбинированным способом. Каждая из шахт работает по

принципу: загрузка - СВЧ-нагрев - продувка - выгрузка. Для продувки используется

подогретый воздух из системы охлаждения магнитронов. Производительность такой

микроволновой сушилки составляет 150 кг/ч по семенам подсолнечника.

Техническая характеристика микроволновой сушилки

(шахтного типа)

Режим работы поточно-циклический

Производительность по семенам подсолнечника, кг/ч 150

Снижение влажности продукта, % 5... 15

Число магнетронов, шт 12

Установленная мощность, кВт 12

Инженерные расчеты. Объемная удельная мощность P

(Вт/м

), выделяемая в

единице объема диэлектрика (пищевого сырья), определяется по формуле

=0,555

•

-10

е"/ Е

где е" - фактор потерь, равный произведению относительной диэлектрической про-

ницаемости вещества Е' на тангенс угла потерь

tgby.f~

частота колебаний, Гц; Е -

напряженность электрического поля, В/м.

Длина волны "к (м) рассчитывается как

>/(/VeV)>

Глава 17 Аппараты для сушки

пищевых сред

139

где с - скорость света в вакууме, м/с; е' и д - относительная диэлектрическая и маг-

нитная проницаемости среды.

Глубина проникновения электромагнитного поля А (м) в пищевой продукт оп-

ределяется по формуле

17.10 ТЕХНИКА БУДУЩЕГО: НОВЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ЗАДАЧ

Зерносушилка (Пат. № 2170399 РФ, F26 В17/12) может быть использована для

сушки пшеницы, подсолнечника, гречихи, кукурузы и других зерновых культур.

На рис 17.24. изображена конструкция зерносушилки: а - общий вид с разгру-

зочным устройством, б - схемы распределения агента сушки, в - фрагмент разгру-

зочного устройства. Зерносушилка состоит из следующих основных частей: двух

шахт 7, 2, собранных из трех бункеров 3, 4, 5, внутри которых размещены жалюзий-

ные секции 6,7 с глухими стенками 8 и окнами 9, трех распределительных камер 10,

11,

12 агента сушки, двух воздуховодов 13, 14, разгрузочного устройства, вклю-

чающего неподвижную раму 15, на которой установлены рассекатели 17, седла 18,

цилиндры 19 со штоками 20, разгрузочные планки 21 и подвижную раму 16, соб-

ранную из горизонтальных полок 22 и установленную на роликах 23. В каждом бун-

кере имеется слой зерна 24.

Зерносушилка работает следующим образом. После заполнения сушилки зер-

ном в распределительную камеру 12 бункера 5 подается агент сушки, который через

окна 9 жалюзийных секций 6 проходит сквозь зерновой слой 24, затем выходит в

жалюзийные секции 7 и через их окна 9 перемещается на противоположные сторо-

ны в воздуховоды 13, 14. Из них агент сушки через окна 9 жалюзийных секций 6

бункера 4 обеих шахт проходит сквозь зерновой слой 24, затем выходит в жалюзий-

ные секции 7 и через их окна 9 перемещается на противоположные стороны шахт 7,

2 в распределительную камеру 11 бункера 4, где секции развернуты на 180° относи-

тельно секций в бункерах 3, 5, что обеспечивает реверсивную подачу агента сушки.

Из распределительной камеры 11 вентилятор отсасывает агент сушки и под

давлением через распределительную камеру 10 подает его в окна 9 жалюзийных

секций 6 бункера 3. Пройдя через зерновой слой 24 бункера 3, агент сушки попадает

в жалюзийные секции 7 и через их окна 9 выбрасывается в атмосферу. Такая компо-

новка многоступенчатых жалюзийных секций и воздуховодов 13, 14 с вентилятором

позволяют осуществить сушку зерна в бункерах 4, 5 под разрежением, а в бункере

3 - под давлением, при этом агент сушки используется трижды и, насыщенный вла-

гой,

с температурой 28...30° выбрасывается в атмосферу.

Просушенное зерно из шахт 1, 2 попадает в разгрузочное устройство, располо-

женное в их нижней части. Оно состоит из верхней неподвижной рамы 15, располо-

женной под ней подвижной рамы 16. На раме 15 имеются отверстия для выпуска

зерна, установлены рассекатели 77, седла 18, на них цилиндры 79 со штоками 20, к

= 9,55-10

/(7\/s7g5J.

Семена открытий, которые случай

предоставляет всем, бесплодны, если их

не оплодотворит внимание.

ГЕЛЬВЕЦИЙ

КЛОД

АДРИАН

(1715-1771),

французский философ-материалист

140

Часть II Машины и аппараты-преобразователи

пищевых сред

а)

б)

15 20 18 19 21 17

в)

Рис.

17.24 Зерносушилка

которым крепятся разгрузочные планки 21. Подвижная рама 16, установленная на

роликах 23, приводится в возвратно-поступательное движение шатуном эксцентри-

кового механизма.

Когда рама 16 приводится в движение, зерновые слои в шахтах сушилки также

начинают двигаться вниз. Зерно из шахт поступает на рассекатели 17, его поток раз-

деляется и стекает к отверстиям на раме 75, из них - на движущиеся возвратно-

поступательно полки 22 рамы 16, откуда его сгребают вертикально-подвижные раз-

грузочные планки 21, плотно, с зазором не более 5 мм, прилегающие к полкам 22.

Зерно сыплется в разгрузочные щели между полками 22. Ширина полок 22 больше

ширины выпускных отверстий на раме 75, что обеспечивает фиксацию зерна при

остановке зернового потока. „

Производительность разгрузки зерна регулирует расстояние между рамами 75 и

76 и величиной хода рамы 16.

Зерносушилка отличается тем, что имеет трехступенчатый режим сушки, агент

сушки используется трижды, поочередно во всех трех бункерах, а в бункерах разме-

щены вертикальные многоступенчатые воздухораспределительные жалюзийные сек-