Пищевое оборудование

Сушилки

Аппараты для проведения процесса сушки называются сушилками. Основным конструктивным отличием сушилок является способ подвода тепла в установку. Наиболее распространены конвективные сушилки, кроме указанного типа сушилок также широко используются в различных отраслях промышленности кондуктивные, радиационные, сублимационные сушилки. С целью сохранения качества продукции при сушке пищевого сырья температура для подавляющего количества материалов не должна превышать 60°С, что сказывается на продолжительность сушки.

Наиболее распространены в пищевой промышленности конвективные сушилки. Процесс сушки в конвективных сушилках осуществляется путем непосредственного контакта сушильного агента с влажным материалом. Принудительная подача сушильного агента осуществляется вентиляторами. Для улавливания частиц высушиваемого материала на выходе из сушильной установки устанавливают циклон. С целью увеличения сушильной способности сушильный агент подвергают температурному воздействию. В качестве сушильного агента чаще всего используют воздух или топочные газы.

Барабанная сушилка

На рисунке 1 изображена барабанная сушилка, которая в основном используется для сушки сыпучих материалов. Основным элементом барабанной сушилки является корпус 1, который устанавливается с небольшим наклоном в сторону движения материала. Угол наклона обычно составляет 1-6°. Барабан корпуса сушилки вращается на роликовых опорах 2, опираясь на них бандажами 3 с частотой вращения 2-10 об/мин.

1-корпус; 2-опоры; 3 -бандажи; 4-зубчатый венец; 5- циклон; 6-вход влажного материала; 7-вход сушильного агента; 8-выход высушенного материала; 9-выход сушильного агента Рисунок 1 - Барабанная сушилка
1-корпус; 2-опоры; 3 -бандажи; 4-зубчатый венец; 5- циклон; 6-вход влажного материала; 7-вход сушильного агента; 8-выход высушенного материала; 9-выход сушильного агента
Рисунок 1 — Барабанная сушилка

Вращение корпуса барабана осуществляется через зубчатый венец 4. Внутри корпуса барабана установлены насадки различной конструкции (в зависимости от свойств высушиваемого материала). При вращении барабана насадки разрыхляют материал, что способствует улучшению контакта материала с сушильным агентом и увеличению поверхности контакта фаз. На выходе из барабанной сушилки с целью предотвращения уноса частиц высушенного материала устанавливается циклон 5.

При расчете сушилок данного типа определяют диаметр и длину корпуса барабана, продолжительности сушки до конечной влажности. Соотношение длины барабана к диаметру находится в пределах от 3,5 до 7 к 1.

Обладая сравнительно простой конструкцией, барабанная сушилка имеет ряд недостатков,  как-то:  низкая  степень  использования  объема сушилки, довольно большие габаритные размеры, высокая металло- и энергоёмкость, а также большая продолжительность процесса сушки.

Ленточная сушилка

Ленточные сушилки (рисунок 2) применяются в пищевой промышленности для сушки овощей, фруктов, хлеба, крахмала. В сушилках этого типа влажный материал подается в верхнюю часть корпуса аппарата 1, который попадает на вращающуюся транспортерную ленту 2. Движение сушильного агента с высушиваемым материалом чаще всего осуществляется противоточно.

1-корпус; 2-транспортерные ленты; 3-вход влажного материала; 4-вход сушильного агента; 5-выход высушенного материала; 6-выход сушильного агента Рисунок 2 - Схема ленточной сушилки
1-корпус; 2-транспортерные ленты; 3-вход влажного материала; 4-вход сушильного агента; 5-выход высушенного материала; 6-выход сушильного агента
Рисунок 2 — Схема ленточной сушилки

По принципу действия ленточные сушилки, так же как и барабанные относятся к аппаратам атмосферного типа. Ленточной сушилке присущи те же недостатки, что и сушилкам барабанного типа.

Сушилка в кипящем слое

Сушилки данного типа (рисунок 3) конструктивно похожи на ленточные сушилки. Основным отличием от них является увеличение скорости движения сушильного агента, за счет конструктивных усовершенствований.

1-корпус; 2-распределительная решетка; 3-распределительная камера; 4-задвижки; 5-разгрузочный бункер; 6-вход влажного материала; 7-вход сушильного агента; 8-выход высушенного материала; 9-выход сушильного агента Рисунок 3 - Схема сушилки в кипящем слое
1-корпус; 2-распределительная решетка; 3-распределительная камера; 4-задвижки; 5-разгрузочный бункер; 6-вход влажного материала; 7-вход сушильного агента; 8-выход высушенного материала; 9-выход сушильного агента
Рисунок 3 — Схема сушилки в кипящем слое

Влажный материал поступая в корпус сушилки 1 попадает на распределительную решетку 2. Поток воздуха направлен из распределительной камеры 3 снизу вверх и регулируется задвижками 4 таким образом, чтобы влажный материал находился в «кипящем» состоянии. Этот режим обеспечивает высокую поверхность контакта фаз, равномерное обтекание высушиваемого материала сушильным агентом, что в конечном итоге повышает эффективность ведения процесса.

Движение высушиваемого материала вдоль решетки осуществляется путем вибрационного воздействия. Вибрация позволяет не только перемещать материал в направлении разгрузочного бункера 5, но и предотвращать слипание частиц материала.

Тоннельная сушилка

Одним из самых распространенных типов конвективных сушилок являются тоннельные сушилки. Общий вид такой сушилки представлен на рисунке 4. Основным элементом сушилки является корпус 1 в котором по направляющим 2 перемещаются вагонетки 3 с высушиваемым материалом. С целью лучших условий омывания материала воздухом или топочными газами стеллажи в вагонетках делаются из сеток.

1 – корпус; 2 – направляющие; 3 – вагонетки; 4 – вход влажного материала; 5 – вход сушильного агента; 6 – выход высушенного материала; 7 – выход сушильного агента Рисунок 4 - Тоннельная сушилка
1 – корпус; 2 – направляющие; 3 – вагонетки; 4 – вход влажного материала; 5 – вход сушильного агента; 6 – выход высушенного материала; 7 – выход сушильного агента
Рисунок 4 — Тоннельная сушилка

Радиационная сушилка

Радиационная сушка или сушка инфракрасными лучами осуществляется в установке, принципиальная схема которой представлена на рисунке 5. Высушиваемый материал поступает в корпус 1 и подается на ленточный транспортер 2 тонким слоем. Над лентой транспортера установлены лампы инфракрасного излучения 3, а также отражатели 4.

1 – корпус; 2 – ленточный транспортер; 3 – лампы инфракрасного излучения; 4 – отражатели; 5 – вход влажного материала; 6 – вход сушильного агента; 7 – выход высушенного материала; 8 – выход сушильного агента Рисунок 5 - Радиационная сушилка
1 – корпус; 2 – ленточный транспортер; 3 – лампы инфракрасного излучения; 4 – отражатели; 5 – вход влажного материала; 6 – вход сушильного агента; 7 – выход высушенного материала; 8 – выход сушильного агента
Рисунок 5 — Радиационная сушилка

При инфракрасной сушке лучистый поток частично проникает внутрь капилляров на глубину до 2 мм, что значительно увеличивает теплопередачу и ведет к интенсификации процесса сушки за счет снижения внутри диффузионного сопротивления.

Согласно схеме установки, испаряемая из материала влага переходит в сушильный агент, который движется противоточно снизу вверх.

Кондуктивные сушилки

Принцип действия кондуктивных сушилок основан на нагревании влажного материала от ранее нагретой поверхности. Одна из разновидностей кондуктивной сушилки представлена на рисунке 6. В данной сушилке влажный материал подается в корпус установки 1 с помощью направляющего устройства 2. Влажный материал поступает в пространство между двумя цилиндрами 3, вращающимися навстречу друг другу. В результате соприкосновения высушиваемого материала с горячей поверхностью цилиндров нагреваемых изнутри паром или горячей водой сырье прилипает к внешней поверхности цилиндров. При соприкосновении с цилиндрами происходит процесс сушки. Образующиеся в процессе сушки пары влаги отводятся через патрубок 4. Высушенный материал очищается с поверхности цилиндров ножами 5 и попадает в шнеки 6, которые транспортируют его из сушилки.

1-корпус; 2-направляюшее устройство; 3-цилиндры; 4-отводящий патрубок; 5-ножи; 6-шнеки. Рисунок 6 - Схема кондуктивной сушилки
1-корпус; 2-направляюшее устройство; 3-цилиндры; 4-отводящий патрубок; 5-ножи; 6-шнеки.
Рисунок 6 — Схема кондуктивной сушилки

Частота вращения цилиндров составляет от 2 до 8 оборотов в минуту и зависит от типа высушиваемого материала.

Для сушки ряда материалов (овощи, фрукты, мясо и т.д.), к которым предъявляются высокие требования по ряду качественных показателей при длительном хранении, чаще всего применяют сублимационные сушилки. Достоинством этого вида сушки является низкая температура ведения процесса, позволяющая сохранить ценные вещества, находящиеся в материале. Это достигается проведением процесса в глубоком вакууме (остаточное давление не превышает 150 Па).

Сублимационная сушилка

Сублимационная сушилка (рисунок 7) представляет собой сушильную камеру 1, в которой установлены плиты 2 для подачи горячего теплоносителя (воды). На плиты устанавливаются противни 3 с высушиваемым материалом. Сушка осуществляется в три этапа. На первом происходит самозамораживание влаги при снижении давления в камере. На втором происходит непосредственно процесс сублимации, когда удаляется основная часть влаги. При этом влага, содержащаяся в виде льда, переходит в парообразное состояние минуя жидкую фазу.

1 - сушильная камера; 2 - плиты; 3 - противни; 4 - вход горячего теплоносителя; 5 - выход горячего теплоносителя; 6 - выход паровоздушной смеси Рисунок 7 - Сублимационная сушилка
1 — сушильная камера; 2 — плиты; 3 — противни; 4 — вход горячего теплоносителя; 5 — выход горячего теплоносителя; 6 — выход паровоздушной смеси
Рисунок 7 — Сублимационная сушилка

Хотя энергоемкость сублимационной сушилки достаточно невелика, кого распространения данные аппараты не получили. Основным недостатком является низкая удельная производительность, периодический режим ведения процесса, а кроме этого высокая стоимость оборудования и обслуживания установки.