Учебно-методический комплекс дисциплины «Технологическое оборудование для тепловой и холодильной обработки пищевых продуктов» (стр. 13 )

– текучесть псевдоожиженного слоя позволяет создавать аппараты непрерывного действия с непрерывным вводом и отводом отработанной твердой фазы;

– происходят резкое увеличение площади поверхности тепло - и массопередачи и снижение диффузионных сопротивлений в псевдоожиженном слое за счет использования частиц малого диаметра с большой удельной поверхностью, что позволяет увеличить производительность аппаратов при проведении ряда сорбционных, тепловых и других процессов;

– коэффициенты теплоотдачи и эффективная теплопроводность от псевдоожиженного слоя к поверхностям нагрева достаточно высоки, что позволяет интенсифицировать теплообменные процессы и уменьшить рабочие объемы теплообменных аппаратов;

– в аппаратах с псевдоожиженным слоем гидравлическое сопротивление невелико и не зависит от скорости ожижающего агента в пределах существования псевдоожиженного слоя;

– диапазон свойств твердых частиц и ожижающих агентов (газы, пары, капельные жидкости) достаточно широк и включает в том числе пастообразные материалы и суспензии;

– аппараты для проведения процесса довольно просты, легко механизируются и автоматизируются.

Рис.1. Бункерный сушильный агрегат с кипящим слоем для гранулиро­ванного материала: 1-бункер; 2 - пористое дно тележки; 3 - ходовая тележка; 4 - нагревательный элемент; 5 - термостат; 6 - фильтр для очистки; 7 - термозонд; 8 - клапан; 9 - вентилятор; 10 - фильтр для циркулирующего теплоносителя; 11 - ворошитель

При сушке небольших партий сыпучего материала можно ис­пользовать бункерную сушилку с кипящим слоем (рис.1). Бункер вмещает от 30 до 80 л и установлен на ходовой тележке.

Теплоноси­тель (воздух) поступает через дырчатое дно, через слой материа­ла в бункере к фильтру, где очищается от пыли, проходит через вентилятор и выбрасывается в атмосферу.

Через фильтр и нагревательный элемент свежий воздух поступает к материалу.

Рис.4. Одноступенчатая сушилка не­прерывного действия с кипящим слоем: 1 - подача материала; 2 - расширяющая­ся камера для отвода теплоносителя; 3 - кипящий слой; 4 - выход материала; 5 - входная решетка; 6 - камера сгорания; 7 - горелка; 8 - поступление холодного воздуха для обеспечения горения; 9 - поступление добавочного воздуха

Одноступенчатая сушилка непрерывного действия с псевдоожиженным текущим слоем (рис.4) пригодна для материалов, для которых необязательна равномерная сушка.

Материал через отвер­стие попадает в цилиндрическую сушильную камеру, псевдоожижается с помощью смеси топочного газа с воздухом и уходит из сушилки через выходное отверстие.

Подобные сушилки могут иметь диаметр до 5 м, работать при температуре до 700°С с произ­водительностью до 400 т влажного материала в час.

В ФРГ предложен двухстадийный процесс сушки в кипящем слое в сушилке, состоящей из двух сообщающихся камер с индиви­дуальными газопроводами (рис. 9).

Первая камера 2 с газопро­ницаемым дном 3 и газоподводом 7 не имеет перегородок и отделе­на от второй камеры 5 высокой разделительной перегородкой 4.

Вторая камера 5 с газопроницаемым дном 6 и газоподводом 8 раз­делена перегородками 9, установленными в шахматном порядке, поднимающимися от основания камеры и придающими потоку материала волнообразный характер.

Высота перегородок 9 меньше высоты разделительной перегородки 4. [13, 14]

Рис. 9. Двухкамерная сушилка с индивидуальным газопроводом: 1 - подача влажного материала; 2, 5 - камеры; 3,6 - газопроницаемые днища; 4, 9- раз­делительные перегородки; 7, 8 - газоподводы;  10 - выход готового продукта

Сушка материала осуществляется следующим образом. Продукт поступает в камеру 2, где его влагосодержание уменьшается лишь до значения, которое требуется, чтобы предотвратить агломерацию.

Основная сушка происходит в камере 5 в условиях, обеспечиваю­щих равномерное движение материала в одном направлении, кото­рое можно сравнить с движением под действием поршня.

Чтобы помешать возврату потока, основания камер 2 и 5 могут быть рас­положены ступенчато относительно друг друга с понижением в направлении движения материала

Например, многосекционная сушилка для чая [15] с понижением уровня решетки от секции к секции.

В этой сушилке достигаются режим, близкий к режиму идеального вытеснения, и температура, гарантирующая высокое качество готового продукта.

Аналогичным образом работает горизонтально секционирован­ная сушилка фирмы «Nara» (Япония) (рис. 10).

В отличие от предыдущей конструкции у нее имеется общийгазоподвод ко всем секциям и секции разделены перегородками одинаковой высоты.

Рис. 10. Горизонтальная секционированная сушилка фирмы Nara: 1 - подача влажного продукта; 2 - подача теплоносителя; 3 - выход готового продукта; 4 - циклон; 5 - отвод теплоносителя

Для сушки растворов и суспензий предложены непрерывно-действующие распылительные сушилки с псевдоожиженным слоем (рис. 11). Распыление жидкости осуществляется в слои из уже высушенного материала, где частицы продукта покрываются тон­кой

Рис. 11. Три конструктивные формы сушилок с кипящим слоем  и  распылом исходного продукта в слой: а - английская  разработка;  б - голландская;  в - швейцарская; 1 - ввод  влажного материала; 2 - форсунка; 3 - псевдоожиженный слой; 4 - выход материала; 5 - ввод теплоносителя; 6 - выход отработанного теплоносителя; 7 - фильтр; 8 - перемешиваю­щее устройство; 9 - камера досушки

пленкой жидкости, которая быстро сохнет в течение основного периода (при постоянной скорости).

Одновременно многие частицы агломерируются. Для того чтобы такая сушилка работала непре­рывно при одних и тех же условиях, она кроме жидкости должна постоянно обеспечиваться сухим материалом одного и того же гра­нулометрического состава.

Этого можно достичь, если часть про­дукта размельчить, отсортировать и по потребности возвратить в сушилку. Если гранулы материала не слишком тверды, размельче­ние происходит непосредственно в процессе сушки.

Для этого су­шилку оборудуют соответствующим основанием для набегающего потока, а скорость теплоносителя и высота слоя в сушилке должны быть такими, чтобы частицы взаимно перетирались.

Твердые же частицы могут размельчаться вращающимся перемешивающим устройством (активатором) внутри сушилки или традиционно в дробильном устройстве.

Из многих жидкостей в распылительных сушилках с псевдоожиженным слоем можно получить по желанию продукты с величиной гранул от 0,5 до 5 мм [16].

Лекция  10. Оборудование для варки растительного сырья в спиртовой промышленности  и пивоварении.

Варка продуктов в технологических процессах нашла широкое применение. Так при производстве спирта одним из значимых процессов является разваривание зерна и картофеля, В пивоварении варят охмеленное пивное сусло.

Разварники крахмалосодержащего сырья. Разваркасырья на спиртовых заводах осуществляется периодическим и непрерывным способами.

Периодическоеразваривание  применяют при переработке цельного зерно-картофельного сырья и грубодробленого зерна пленчатых культур

Однако, в связи с периодичностью работы разварника снижается степень использования вторичного пара.

Кроме того, около 20 % рабочего времени затрачивается на вспомогательные операции (загрузку, выгрузку и т. д.), к тому же процесс невозможно автоматизировать.

Непрерывноеразваривание более эффективно (расход пара на 15…20% ниже, а выход выше).  Этот способ легко поддается автоматизации, улучшаются условия труда. Все это предопределило широкое применение непрерывного способа разваривания на спиртовых заводах.

Из непрерывных схем разваривания наиболее распространены в настоящее время схемы с колонными аппаратами и схемы с трубчатым разварником.

Первая схема предусматривает тепловую обработку сырья при более низкой температуре и давлении до 0,6 МПа.

Вторая схема – температура гораздо выше, давление же достигает до 1,0 МПа.

На рис. приведена схема установки с колонными аппаратами.

Дробленое сырье поступает в смеситель-предразварник 1. Корпус смесителя-предразварника представляет собой продолговатую закрытую емкость, обечайку.

Внутри корпус смесителя-предразварникаразделен перегородкой на два отсека.  Через оба отсека проходит общий вал  мешалок. Привод мешалок  находится снаружи аппарата.

В первом отсеке происходит смешивание крахмалосодержащего материала с водой  при  температуре 40…450С.

Во втором отсеке – подогрев смеси вторичным паром до 60…70 0С и перемешивание шнековым смесителем, с одновременной транспортировкой к выходу.

Частота вращения вала 30…40 об/мин, длительность пребывания  продукта в смесителе-предразварнике 15…20 мин.

Из предразварника смесь перекачивается плунжерным насосом через контактную головку 2.

Здесь смесь мгновенно подогревается до 138…140  0С за счет смешивания с острым паром, поступающим из котельной.  Контактная головка представляет собой теплообменник смешения.

Из контактной головки  крахмалосодержащая смесь  подается  в  варочную колонну 3 первой ступени.  Разваривание здесь  целесообразно вести без подачи пара.

Затем смесь  перетекает в колонны второй ступени, и из последней колонны выдувается в паросепаратор.