Контактный способ сушки это

Ассортимент

Калейдоскоп

Стерилизация пищевых продуктов

Контактный способ

Контактный способ сушки основан на передаче теплоты материалу при соприкосновении с горячей поверхностью. Воздух при этом способе служит только для удаления водяного пара из сушилки, являясь влагопоглотителем. Температура в разных слоях материала различна: наибольшая — у слоя, контактирующего с греющей поверхностью, наименьшая — у наружного слоя. Влагосодержание в процессе контактной сушки постепенно увеличивается от слоев, соприкасающихся с нагретой поверхностью, к наружным слоям. Таким образом, скорость контактной сушки определяется только градиентом температуры, градиент влагосодержания оказывает тормозящее действие на перемещение влаги к поверхности материала.

Градиенты влагосодержания и температуры совпадают только в слоях вблизи открытой поверхности материала, ускоряя перенос влаги. Горячая поверхность чаще всего обогревается водяным паром температурой выше 100°С, поэтому контактирующие слои материала могут достичь этой температуры, в результате чего качество готового продукта ухудшится. Обязательное условие при этом способе сушки — хороший кон- такт материала с горячей поверхностью.

Контактная сушка пищевых материалов осуществляется в вальцовых сушильных установках в результате непосредственного контакта материала с нагретой плоской или цилиндрической поверхностью.

Молоко, попадающее на поверхность вальцов, высушивается в виде тонкого слоя за один их оборот, превращаясь в сухую пленку. Во избежание порчи молока ее необходимо немедленно срезать с поверхности вальцов. .

Ножи, изготовленные из мягкой стали, расположены по всей длине вальца и укреплены в специальных колодках, благодаря чему плотно прижимаются к его поверхности независимо от износа режущей кромки. Продолжительность сушки (одного оборота) составляет 2,5—15 с. Срезанная пленка сухого молока подается на центробежную мельницу, в которой измельчается в порошок, и поступает на фасовку.

Сухое молоко контактной сушки по качеству уступает продукту распылительной сушки. Несмотря на быстроту процесса,^ в слоях материала, соприкасающихся с нагретыми вальцами при температуре выше 100°С, происходит необратимая тепловая коагуляция белка. Поэтому степень растворимости сухого молока вальцовой сушки составляет 80—85%.

Обезжиренное молоко, пахту и сыворотку перед сушкой подвергают сгущению в вакуум-выпарных аппаратах до концентрации сухих веществ 34—48%.

На вальцовых сушильных установках нельзя сушить жирные молочные продукты, в которых при таком воздействии образуется много свободного жира, лишенного оболочки, быстро окисляющегося при хранении.

Источник

Кондуктивная (контактная) сушка

Кондуктивная (контактная) сушка широко применяется для обезвоживания разнообразных высоковлажных материалов и продуктов: фруктовых и овощных пюреобразных продуктов и др.

В отличие от конвективной сушки при кондуктивном способе обезвоживания испарение влаги происходит за счет передачи тепла высушиваемому продукту через нагретую поверхность.

Основным преимуществом кондуктивной сушки является значительная интенсивность, обусловленная высоким коэффициентом теплопередачи (в десятки раз большим, чем при конвективной сушке) между горячей поверхностью и материалом, благодаря чему он быстро обезвоживается. Этот способ сушки отличается малыми затратами энергии, сравнительной простотой и невысокой стоимостью оборудования.

В пищевой промышленности кондуктивная сушка применяется главным образом в овощесушильной отрасли при производстве сухого картофельного пюре (хлопьев, крупки).

Закономерности тепло- и массообмена при кондуктивной сушке капиллярно-пористых и коллоидных капиллярно-пористых материалов детально исследованы В. В. Красниковым.»

Установлено, что после фазы прогрева материала, составляющей примерно 7—10% от общей продолжительности процесса, обезвоживание протекает в два периода, причем во второй период кривая скорости сушки имеет вторую критическую точку. Температура материала быстро повышается, затем некоторое время остается примерно постоянной, потом снижается и во второй период вновь повышается.

Снижение температуры является следствием нарушения контакта между подсушенным слоем материала (непосредственно соприкасающегося с греющей поверхностью) и греющей поверхностью, в связи с чем уменьшается количество тепла, передаваемого материалу; однако интенсивность образования пара изменяется мало в связи с самоиспарением, происходящим за счет тепла, аккумулированного в материале. Этим и объясняется снижение температуры материала в первом периоде сушки. Более высокую температуру имеют слои, расположенные у контактной поверхности, а самую низкую — открытая поверхность материала.

Изменение влагосодержания материала происходит следующим образом. В начале процесса оно начинает уменьшаться на контактной и открытой поверхностях материала; с течением времени более резко уменьшается влажность слоев материала у контактной поверхности. При сушке коллоидных капиллярно- пористых тел максимальное количество влаги удаляется из слоя, расположенного ближе к открытой поверхности; при сушке коллоидных материалов — из слоя, расположенного ближе к греющей поверхности. Градиент влагосодержания в высушиваемом материале в основном обусловлен парообразованием в контактном слое и на открытой поверхности. Интенсивность парообразования и механизм переноса влаги зависят от температуры греющей поверхности и толщины материала.

При сравнительно невысокой температуре греющей поверхности (85—110° С) испарение происходит как на открытой, так и на контактной поверхности материала, откуда пар диффундирует к открытой поверхности. При высокой температуре греющей поверхности парообразование в основном происходит в контактном слое материала, причем настолько интенсивно, что значительно превышает скорость рассасывания пара внутри материала. Вследствие этого в контактном слое возникает градиент общего давления, который и является движущей силой молярного переноса пара к открытой поверхности.

Для кондуктивной сушки характерно разделение второго периода на две временные зоны и образование двух слоев испарения в материале (у греющей и открытой поверхности). Во второй период имеет место углубление этих зон и разделение слоя материала на две области — «сухую» и «влажную» — с различными теплофизнческими и массообменными характеристиками.

Механизм переноса влаги зависит от толщины материала. Из относительно толстой пленки материала испарение происходит в основном в зоне у открытой поверхности, и влага перемещается в эту зону из контактного слоя в виде жидкости. Из тонкого слоя материала испарение происходит главным образом у греющей (контактной) поверхности, и миграция влаги внутри материала осуществляется как в виде пар^, так и в виде жидкости.

На основании закономерностей тепло- и массообмена разрабатываются рациональная технология кондуктивной сушки, оптимальные параметры (температура греющей поверхности, толщина слоя продукта, продолжительность процесса), обеспечивающие максимальную производительность сушильной установки и высокое качество готового продукта.

Источник

ВОПРОС 1. КОНТАКТНЫЕ СУШИЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ

ЛЕКЦИЯ 20

по курсу «Технологическое оборудование мясной промышленности»

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ СУШКИ

Литература:

1. Ивашов В.И. Технологическое оборудование предприятий мясной промышленности. Часть 1. Оборудование для убоя и первичной обработки. – М.: Колос, 2001. – 552с.: ил.

План лекции:

1. Контактные сушильные установки.

2. Конвективные сушильные установки.

2.1. Камерные и туннельные установки.

2.2. Ленточные установки.

2.3. Барабанные установки.

2.4. Пневматические установки.

2.5. Сушилки с виброаэрокипящим слоем.

2.6. Распылительные сушилки.

Контрольные вопросы:

1. Назовите объекты сушки в мясной промышленности.

2. Как устроены контактные сушилки периодического действия?

3. Какие контактные сушилки Вам известны?

4. Какие сушилки применяют для сушки твердых кусковых материалов?

5. Как устроена ленточная сушилка?

6. Как устроена пневматическая сушилка?

7. Как устроена сушилка с виброаэрокипящим слоем?

8. В чем состоят преимущества и недостатки распылительных сушилок?

ВОПРОС 1. КОНТАКТНЫЕ СУШИЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ

Сушка — это технологический процесс, при котором из продукта удаляется связанное вещество — вода в результате подвода извне теплоты. Сушка пищевых и кормовых продуктов применяют для консервирования, повышения сроков их хранения в обычных условиях и для приобретения но­вых технологических свойств. В зави­симости от вида исходных и конеч­ных свойств материалов используют сушку: контактную, конвективную, радиационную, в электрическом поле высокой и сверхвысокой частоты при атмосферном или пониженном давле­нии. Существуют различные комбина­ции перечисленных методов. При по­ниженном давлении в зависимости от термолабильности продукта проводят сушку из жидкого или замороженно­го состояния влаги (сублимационная сушка). В соответствии с видами суш­ки различают контактные, конвектив­ные и сублимационные сушильные установки (сушилки).

Контактные сушильные установ­ки. В контактных сушильных уста­новках теплота, необходимая для ис­парения влаги, подводится к поверх­ности продукта от нагреваемых по­верхностей, на которых этот продукт располагается. Поверхности нагрева­ют паром, минеральными маслами и электрическим током. Контактные су­шилки бывают периодического и не­прерывного действия.

К контактным сушильным уста­новкам периодического действия от­носят горизонтальные вакуумные кот­лы, а также камерные (шкафные) и камерные с мешалкой установки. Контактными сушильными установ­ками непрерывного действия являют­ся вальцовые, шнековые и дисковые. Контактные установки пе­риодического действия. В ва­куумных горизонтальных котлах, рассмотренных ранее, разваренное мягкое или твердое сырье и коагули­рованную кровь высушивают в вакуу­ме при давлении от 52 до 66 кПа и температуре продукта 72. 80 °С. Обо­грев ведут глухим паром давлением 0,3 МПа. Интенсифицируется процесс путем перемешивания продукта лопа­стями.

В камерных (шкафных) установ­ках продукт размещают на неподвиж­ных полках, обогреваемых паром или электрическим током. Подобные су­шилки работают при атмосферном давлении и под вакуумом.

Вакуумные шкафные сушилки состоят из герметичной цилиндричес­кой камеры с открывающейся дверью и обогреваемыми полками-плитами с рубашками, в которые подается пар давлением 0,2. 0,4 МПа. Жидкие или пастообразные продукты разме­щают на противнях, устанавливаемых на плитах. Уровень давления и соот­ветствующая температура испарения определяются допустимой степенью нагрева, не снижающего исходных свойств продукта.

Сушилки изготовляют с суммарной площадью поверхности нагреватель­ных плит 6. 77 м 2 и числом плит 7. 14. Испарительная способность поверх­ности составляет от 1 до 2 кг/(м 2 · ч) при расходе 2,5 кг пара на 1 кг испа­ренной влаги.

Камерная контактная сушилка с мешалкой (рис.1, а) для сушки пера состоит из внутреннего 12 и внешнего 11 корпусов, образующих рубашку, в которую по трубе 4 пода­ется пар. Снаружи корпус покрыт слоем теплоизоляции 10 и облицован стальными листами. В нижней части корпуса предусмотрен люк 8 для ре­монта лопастей мешалки. В передней плоской крышке корпуса смонтиро­ван люк 13 для загрузки пера, закры­ваемый шибером с ручным управле­нием. В задней крышке установлен патрубок 7 для выгрузки пера. В верх­ней части передней и задней крышек имеются отверстия, закрытые короба­ми 1, 5 и соединенные трубопроводом. Через них производится отвод влаж­ного воздуха.

Мешалка состоит из вала, закреп­ленного в двух сферических шарико­вых подшипниках, к которому на ры­чагах крепятся лопасти 9. Мешалка приводится во вращение от мотор-ре­дуктора 6 через муфту. На камере ус­тановлены сосуды 3 для подачи анти­септических и антистатических ра­створов.

Сушилка 1 входит в состав уста­новки РЗ-ФАР/1 (рис. 1, б), имею­щей также вентилятор 5 и камеру для затаривания пера 4. Патрубок для выгрузки пера из сушилки соеди­нен трубопроводами 3 с камерой зата­ривания, состоящей из двух отделе­ний, закрываемых герметично дверцами, а камера затаривания — трубопроводом 2 отсоса влажного воздуха вентилятором 5. Установка снабжена шиберами с пневматическим управлением, для изменения направление движения воздуха в трубопроводах, приборами для измерения температуры и влажности пера.

Сушка пера происходит в течение 10 мин при закрытом шибере на патрубке выгрузки пера и трубопроводе к камере затаривания. Температура сушки до 70 «С, давление пара 0,2 МПа. В процессе сушки в камеру дополнительно подается свежий, по­догретый до 70 °С воздух. Перо выг­ружают из аппарата (путем создания с помощью вентилятора 5 разреже­ния) через камеру затаривания 4 при закрытом трубопроводе 2. Производи­тельность агрегата по сухому перу до 90 кг/ч при единовременной загрузке 37. 45 кг. Потребление пара 140. 200 кг/ч.

Контактные установки не­прерывного действия. Вальцо­вые сушилки применяют для сушки жидких, вязких и пастообразных продуктов (кровь, меланж, мездровый клей, органопрепараты и др.). Они бывают с одним и двумя вальцами, работающими при атмосферном или пониженном давлении.

Двухвалъцовая контактная ат­мосферная сушилка для сушки крови показана на рис. 2. Рабочим ор­ганом аппарата служат два полых вальца, состоящих из литой чугунной обечайки 7 и двух крышек 6 и 9. Цапфами крышек вальцы установле­ны в подшипниках скольжения, а подшипниковые опоры закреплены на стойках 12. На цапфах передних кры­шек с помощью шпонки установлены открытые зубчатые колеса 5, обеспе­чивающие встречное движение валь­цов. Вальцы приводятся во вращение от электродвигателя 1 мощностью 10 кВт через муфту 2, вариатор ско­рости 3 и редуктор 4, на выходном валу которого установлена шестерня открытой зубчатой передачи. Через полые цапфы задних крышек введе­ны трубы для подачи пара 10 и отво­да конденсата 11. Трубы герметизиру­ют сальниковыми уплотнениями.

Кровь подают на вальцы по трубопроводам в ванночки, в которых вращаются распылители 16 — валы с дисками, приводимыми во вращение от зубатых колес 5. Диски захватывают кровь, которая сдувается с них струей воздуха, подаваемого через форсунки от вентилятора. Кровь тонким слоем напыляется на поверхность обечаек и высушивается за один оборот вальцов. Слой высушенной крови снимается ножами 15, прижимаемыми к обечай­ке пружинами. Снятый сухой продукт попадает вначале в два продольных шнека 13 и затем в поперечный 14, ко­торый выводит его из агрегата. Про­дольные шнеки приводятся в движе­ние через цепную передачу от цапфы вальцов, поперечный шнек имеет ав­тономный привод. Нож и снимаемый продукт охлаждаются струей воздуха. Частота вращения вальцов меняется от 0,18 до 0,72 с -1 , температура на по­верхности обечайки 105. 110 °С. Дли­тельность сушки составляет 7. 30 с, испарительная способность — 6. 30 кг/(м 2 • ч). Расход пара на 1 кг ис­паренной влаги 1,25 кг.

Рис. 1. Установка РЗ-ФАР/1 для сушки пера:

а — сушилка: 1,5 — короба для отвода влажного воздуха; 2 — воздуховод влажного воздуха; 3 — сосуды для дезинфицирующего раствора; 4 — труба для подачи пара; 6 — мотор-редуктор; 7 — патрубок для выг­рузки пера; 8 — люк; 9 — лопасть мешалки; 10 — теплоизоляция; 11, 12 — внешний и внутренний корпуса; 13 — люк для загрузки; б — схема агрегата: 1 — сушилка; 2 — трубопроводы для отсоса воздуха; 3 — трубо­провод для отвода пера; 4 — камера затаривания пера; 5 — вентилятор

В вакуумных сушилках вальцы помещают в герметичную камеру с дверцами и люками для обслужива­ния. Влажный продукт поступает в камеру по трубам, а высушенный шнеком подается поочередно в один из двух сборников, который после за­полнения отсоединяется шибером от аппарата и разгружается. Температу­ра сушки в вакуумном аппарате 60. 70 °С, что способствует повышению качества продукта без снижения про­изводительности аппарата. Испари­тельная способность вакуумных валь­цовых сушилок 40. 70 кг/(м 2 • ч).

Рис.2. Двухвальцовая контактная атмосферная сушилка:

1-электродвигатель; 2-муфта; 3-вариатор скорости; 4- редуктор; 5-зубчатое колесо; 6,9-передняя и задняя крышки вальцов; 7-обечайка; 8-зонт; 10-труба для подачи пара; 11-труба для отвода конденсата; 12-стойка; 13,14-продольный и поперечный шнеки; 15-нож; 16-распылитель

Непрерывнодействующие контакт­ные шнековые и дисковые сушилки используют для сушки обезжиренной шквары.

Шнековая контактная сушилки К7-ФКЕ-7 для шквары (рис. 3)состоит из трех последовательно со­единенных секций 7. Секция имеет U-образный корпус с паровой рубаш­кой 5, крышкой с загрузочной горло­виной 1 и коллектором 6 для отвода влажного воздуха. Внутри корпуса вращается полый вал-труба 4, на по­верхности которой приварен шнек 3. К концам трубы приваривают цапфы, которые устанавливают в подшипни­ках качения. Подшипники крепят в стаканах боковых стенок корпуса. На передних цапфах шнека устанавлива­ют ведомые звездочки 17 цепной передачи (рис. 3,б). Ведущую звез­дочку устанавливают на выходном валу редуктора 15, соединенного клиноременной передачей 14 с электродвигателем 13 мощностью 5,5 кВт.

Наружный диаметр шнека 302 мм, высота витка 28 мм, шаг витка 65 мм, частота вращения 0,09 с -1 . Че­рез вторую цапфу по патрубку 8 во внутреннюю полость трубы 4 подает­ся пар, а через патрубок 9 отводится конденсат. Вводы патрубков гермети­зированы сальниковыми уплотнения­ми.

Вследствие сушки в тонком слое (30 мм) и развитой поверхности теп­лопередачи продолжительность про­цесса составляет 40 мин, а производи­тельность аппарата (по сырью) — до 500 кг/ч. Влажность высушенного продукта 10 %. При давлении пара в рубашке до 0,4 МПа температура су­хого продукта при выходе из третьей секции равна 105 °С, что обеспечивает ее стерилизацию.

Рис. 3 Шнековая контактная сушилка К7-ФКБ-7 для шквары:

а — общий вид; б — кинематическая схема; 1 — горловина для загрузки продукта; 2,9 — патрубки для отво­да конденсата; 3 — шнек; 4 — вал-труба; 5 — паровая рубашка; 6 — коллекторы для отвода влажного возду­ха; 7 — секции сушилки; 8 — патрубок для подачи пара в шнек; 10 — патрубок для выгрузки продукта; 11 — патрубки для подачи пара в рубашку; 12 — рама; 13 — электродвигатель; 14 — клиноременная переда­ча; 15 — редуктор; 16 — цепная передача; 17 — ведомые звездочки

Источник