Пищевое оборудование

Вакуум-сублимационные и микроволновые сушильные установки

Вакуум-сублимационные сушилки

Обезвоживание в глубоком вакууме пищевых материалов производится при остаточном давлении в сушильной камере 13,3…133,3 Па (0,1… 1,0 мм рт. ст.). При этом давлении сублимационная сушка протекает при отрицательных температурах, а вода находится в состоянии льда. Процесс сублимации льда и десублимации паров воды происходит при давлении и температуре ниже тройной точки фазового равновесия воды, которой соответствует температура 0,098 °С и парциальное давление водяных паров 613,2 Па (4,58 мм рт. ст.).

При сублимационной сушке продукты сначала быстро замораживают, а потом помещают в вакуумную камеру, где производится откачка давления остаточных газов до 2,7.. .8,0 Па. В вакууме происходит интенсивное испарение льда с поглощением теплоты. Испаряемая влага не откачивается насосами, а конденсируется на десублиматорах, охлаждаемых до температуры ниже -55 °С.

При сушке сублимацией в период охлаждения и самозамораживания (первый период) испаряется 5.. .20 % влаги; в период сушки сублимацией (второй период) из продукта в замороженном состоянии удаляется 75…80 % влаги и при тепловой сушке (вакуумная досушка) удаляется 5… 15 % влаги. Продолжительность сублимационной сушки длительная и колеблется от 8 до 20 ч (в зависимости от режима сушки).

Затраты теплоты на испарение 1 кг воды при сублимационной сушке (кДж/кг):

Затраты теплоты на испарение 1 кг воды при сублимационной сушке (кДж/кг)

Вакуум-сублимационная установка УСС-5 для сушки пищевых продуктов путем замораживания и последующего перехода льда в пар

Вакуум-сублимационная установка УСС-5 предназначена для сушки пищевых продуктов широкого ассортимента (творог с фруктовыми добавками, лук репчатый, шампиньоны, закусочные блюда, соки, напитки, первые и вторые кулинарно готовые обеденные блюда и др.) путем замораживания и последующего перехода льда в пар (минуя жидкую фазу) при нагревании под вакуумом.

Установка (рисунок 1) состоит из трех блоков-модулей, каждый из которых включает в себя сублиматор 3 и выносной десублиматор 7. Системы холодоснабжения, вакуумирования, подачи жидкого теплоносителя, автоматического контроля, регулирования и управления процессом являются общими для всей установки. Сублиматор представляет собой цилиндрический горизонтально установленный корпус с полусферическими крышками на торцах, внутри которого размещены горизонтальные нагревательные элементы 2 в виде набранных в секции плит в количестве 256 шт., по которым циркулирует высокотемпературный органический теплоноситель — дифенильная смесь (ДФС). В сублиматор по подвесным путям одновременно загружается 8 тележек, выполненных в виде двусторонних консольных этажерок, на которых помещаются противни с продуктами. Крышки сублиматоров всех трех блоков открываются при помощи гидравлического привода.

Рисунок 1 - Вакуум-сублимационная установка УСС-5
Рисунок 1 — Вакуум-сублимационная установка УСС-5

Десублиматор установки — выносного типа, он выполнен в виде горизонтального цилиндрического аппарата с вертикальной перегородкой, разделяющей его объем на две половины. В каждой из них размещены по четыре вертикальных трубных секции, рабочая поверхность которых позволяет удалять влагу в течение 1.. .2 циклов сушки. Жидкий аммиак может подаваться последовательно в любую из секций. Предусмотрена возможность работы одной половины десублиматора в режиме оттаивания, а второй — в режиме вымораживания водяных паров. Оттаивание секций осуществляется путем заполнения водой соответствующего объема десублиматора. Каждый из отсеков соединен с сублиматором двумя вакуум-приводами диаметром 1200 мм с установленными на них вакуумными затворами.

Вакуум-насосная станция включает три насоса 5, работающих только в пусковой период, три основных и три резервных насоса 4, вакуумный коллектор 6, группу вакуумных затворов 1, обеспечивающих возможность работы насосов 4 и 5 на один блок и на всю систему.

Система холодоснабжения включает пять аммиачных двухступенчатых агрегатов общей холодопроизводительностью 3 142 500 кДж/ч. Каждый агрегат комплектуется компрессором с электродвигателем. Питание жидким аммиаком потребителей холода предусмотрено аммиачно-циркуляционной системой с нижней подачей жидкого аммиака.

Техническая характеристика сублимационной сушилки УСС-5:

Техническая характеристика сублимационной сушилки УСС-5Вакуум-сублимационная установка В2-ФСБ для сушки сырого и вареного мяса или фарша, а также творога

Вакуум-сублимационная установка В2-ФСБ (рисунок 2) 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.

Рисунок 2 - Вакуум-сублимационная установка В2-ФСБ (СУ-3,0)
Рисунок 2 — Вакуум-сублимационная установка В2-ФСБ (СУ-3,0)

Установка состоит из сублиматора 1, насосной установки 7 гидропривода, бака с насосом 8 для удаления подтаявшего льда, подвесных путей 4, поворотной стрелки 3, коллектора 5 вакуумных трубопроводов, газового аммиачного коллектора 2 десублиматоров, трубопроводов 6 подачи жидкого аммиака в десублиматор, направляющих 9 для выдвижения нагревательных устройств, холодильной установки, системы энергопитания, системы автоматического контроля, регулирования и управления процессом.

Сублиматор 1 представляет собой цилиндрический горизонтально установленный корпус, внутри которого размещены десублиматор продуктовых тележек, два выдвижных нагревательных устройства, штанговый толкатель для передвижения продуктовых 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 гидротранспортировки, штанговый толкатель для загрузки продуктовых тележек в сублиматор и выгрузки их из сублиматора, подвесные пути. Корпус по торцам закрывается двумя шарнирно подвешенными крышками, в нижней части имеет 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 имеет 6 съемных панелей в горизонтальном ряду и 21 ряд панелей по вертикали.

Продуктовые тележки служат для размещения на них противней с сублимируемым продуктом. На каждой тележке размещается 20 рядов противней (по 2 противня в каждом).

Насосная установка 7 состоит из двух вакуум-насосов ВН-500М для предварительного вакуумирования в течение 8 мин до остаточного давления 1,0.. .0,5 мм рт.ст. и двух вакуум-насосов ВН-7ГМ для поддержания в сублиматоре рабочего давления в течение всего периода сушки. Контроль вакуума в сублиматоре 1 и управление работой вакуум-насосов осуществляется вакуумметрами.

Холодильная установка включает два двухступенчатых аммиачных холодильных агрегата АДСРБ-200 общей холодопроизводительностью 839 000 кДж/ч.

Система энергопитания содержит два трехфазных тиристорных блока, обеспечивающих плавное регулирование мощности на нагревателях. Температура поверхности нагревателей регулируется в пределах от 20 до 200 °С.

Подвесные пути 4 внутри и вне сублиматора 1 служат для выдвижения из сублиматора нагревательных устройств в целях их профилактического осмотра, ремонта и транспортирования.

Техническая характеристика сублимационной сушилки В2-ФСБ:

Техническая характеристика сублимационной сушилки В2-ФСБ

Вакуум-сублимационная сушилка непрерывного действия ВСГ

Вакуум-сублимационная сушилка непрерывного действия ВСГ (рисунок 3) состоит из корпуса 4, установленного на шарнире и устройстве (подъемнике), регулирующем угол наклона корпуса к горизонту и соединенный патрубком с десублиматором и вакуум-насосом. Внутри корпуса 4 на опорных роликах установлен вращающийся барабан 5, состоящий из перфорированного и сплошного участков, причем в начале сплошного участка барабана 5 смонтированы насадки, по форме частично повторяющие профиль барабанного дозатора 7, который снабжен подпружиненными клапанами. В самой нижней части насадки имеют овалообразные углубления, покрытые эластичными мембранами, соединенными с подпружиненными толкателями, взаимодействующими своими роликами с неподвижными копирами 10 и 11. При этом барабанный дозатор 7 при помощи валов установлен на подшипниках качения, корпуса которых снабжены пружинами растяжения, прикрепленными 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 естественного 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.

Рисунок 3 - Вакуум-сублимационная сушилка непрерывного действия ВСГ
Рисунок 3 — Вакуум-сублимационная сушилка непрерывного действия ВСГ

Сушилка работает следующим образом. Посредством привода 2 приводится во вращение разгрузочный шнек 3 и барабан 5. В барабанный дозатор 7 подается через трубопровод, гофрированный гибкий патрубок и полый вал жидкий продукт. При вращении барабана 5 вступают 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 посредством неподвижного копира 10 и толкателя происходит отжатие клапана и заполнение углубления жидким продуктом. Далее при выходе ролика толкателя из взаимодействия с неподвижным копиром 10 клапан возвращается в исходное положение, а жидкий продукт, находящийся в овалообразном углублении, под воздействием вакуума начинает интенсивно испаряться и самозамораживаться. При этом надежность контакта барабанного дозатора 7 и насадок обеспечивается прижатием пружин растяжения. Образованная в результате самозамораживания пористая масса продукта разрушается при вращении барабана 5 и поступает в рабочую зону. Кроме этого процессу разрушения пористой массы со стороны углублений насадок способствует давление эластичных мембран, создаваемое посредством взаимодействия роликов толкателей с неподвижным копиром 11. В результате такого разрушения 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 обеспечения более полного использования энергии от источников инфракрасного нагрева их панель устанавливается рукояткой 9 под углом, соответствующем углу естественного откоса высушиваемого продукта. При прохождении по сплошному участку барабана 5 гранул продукта происходит полная сублимация влаги из мелкодисперсной фракции, после чего она удаляется через перфорированный участок за пределы барабана 5. Время прохождения продукта по сплошному участку регулируется изменением угла наклона к горизонту всей сушилки при помощи подъемника 8.

Оставшиеся крупные гранулы продукта досушиваются в перфорированной части 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 разгрузочным шнеком 3 через патрубок и шлюзовой затвор на транспортер 1.

Разработанная конструкция позволяет интенсифицировать процесс сушки по сравнению с периодической сушилкой и значительно снизить энергозатраты на получение готового продукта.

Техническая характеристика вакуум-сублимационной сушилки ВСГ:

Техническая характеристика вакуум-сублимационной сушилки ВСГМикроволновые сушильные установки

Все пищевые продукты — диэлектрики, имеющие высокую диэлектрическую проницаемость и низкую электропроводность. Поэтому пищевые среды могут подвергаться диэлектрическому нагреву, связанному с дипольной поляризацией. Эффекты поляризации в переменных высокочастотных электромагнитных полях связаны затратой энергии поля, поскольку непрерывное изменение направления поляризации сопровождается выделением тепловой энергии в веществе.

Диэлектрический нагрев пищевых сред и их обезвоживание наиболее эффективны в СВЧ-диапазоне электромагнитных волн длиной 0,3…0,003 м. Для промышленного применения микроволновой сушки пищевых продуктов разрешено использование СВЧ-диапазона волн с частотами 915±25 и 2450±50 МГц. Причем для различных пищевых материалов глубина проникновения электромагнитной волны зависит от ее частоты, диэлектрической проницаемости и тангенса угла магнитных
потерь.

Микроволновая вакуумная сушилка (барабанного типа) для сушки штучных материалов

Микроволновая вакуумная сушилка (барабанного типа) (рисунок 4) предназначена для сушки штучных материалов, где удаление влаги производится с помощью градиента давления, температурного градиента и градиента влагосодержания. При этом кипение влаги в материале достигается при температурах 50…60 °С.

Рисунок 4 - Микроволновая вакуумная сушилка (барабанного типа)
Рисунок 4 — Микроволновая вакуумная сушилка (барабанного типа)

Установка состоит из сушильной камеры 1 барабанного типа, штабелирующего устройства 2 , магнитронов 3 (расположенных на обечайке барабана), вакуум-насоса 4 и системы контроля и управления 5.

Техническая характеристика микроволновой вакуумной сушилки (барабанного типа):

Техническая характеристика микроволновой вакуумной сушилки (барабанного типа)

Микроволновая сушилка (шнекового типа) для сушки сыпучих продуктов (зерно, крупы и др.)

Микроволновая сушилка (шнекового типа) (рисунок 5) предназначена для сушки сыпучих продуктов (зерно, крупы и др.). Установка состоит из корпуса 6, внутри которого размещен шнек 7, приводимый во вращение от привода 8. Над шнеком 7 размещены магнитроны 5, обеспечивающие микроволновое воздействие на движущийся продукт и состоящие из воздуховода магнитрона 2 и внешнего воздуховода 3. На выходе корпуса 6 размещен вентилятор 4, продувающий движущийся слой высушиваемого продукта. На входе установлены загрузочная камера 1 и блок управления.

Рисунок 5 - Микроволновая сушилка (шнекового типа)
Рисунок 5 — Микроволновая сушилка (шнекового типа)

Техническая характеристика микроволновой сушилки (шнекового типа):

Техническая характеристика микроволновой сушилки (шнекового типа)

Микроволновая сушилка (шахтного типа) для сушки сыпучих продуктов (семян подсолнечника, зерна и др.)

Микроволновая сушилка (шахтного типа) (рисунок 6) предназначена для сушки сыпучих продуктов (семян подсолнечника, зерна и др.). Представляет собой три вертикальные шахты 3 с размещенными на них магнитронами 4, снабженные системой охлаждения, состоящей из воздуховодов. Высушиваемые семена в шахты подаются из бункера 1 с помощью системы шиберов 2, а выгружаются с помощью заслонок 5. Сушка семян ведется комбинированным способом. Каждая из шахт работает по принципу: загрузка — СВЧ-нагрев — продувка — выгрузка.

Рисунок 6 - Микроволновая сушилка (шахтного типа)
Рисунок 6 — Микроволновая сушилка (шахтного типа)

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):

Техническая характеристика микроволновой сушилки (шахтного типа)