Способы сушки пищевого сырья
Отличие различных способов сушки пищевого сырья состоит в методе удаления влаги из продукта. Самыми распространёнными способами сушки являются:
— естественная сушка;
— конвективная сушка (влага удаляется вместе с сушильным агентом, проходящим через продукт);
— распылительная сушка (мелкие капли продукта сушатся в газовой среде);
— вальцовая сушка (вязкие продукты сушат на металлических поверхностях);
— сушка вспененного продукта;
— вакуумная сушка;
— эксплозионная сушка;
— сушка сыпучих продуктов в кипящем слое;
— аэрофонтанная сушка;
— радиационная сушка (продукт нагревают инфракрасным излучением);
— сушка ТВЧ (сушка продукта осуществляется нагревом в поле токов высокой частоты) и микроволновая сушка.
Рассмотрим данные способы сушки пищевого сырья более подробно.
Естественная сушка пищевого сырья используется при благоприятных климатических условиях. Осуществляется она простым раскладыванием продукта на стеллажах, щитах или сетках. Сушка проходит на открытом воздухе.
Конвективная сушка. Подогретый сушильный агент движется через слой продукта. Скорость его составляет от 1 до 5 м/с.
Распылительная сушка осуществляется быстрым испарением жидких пищевых продуктов при распылении в высокотемпературной среде. Распылением достигается большая площадь поверхности высушиваемого пищевого сырья. Это позволяет интенсивно подводить тепло к продукту сушки. В результате данный процесс занимает очень мало времени – от 1 до 10 с. В данном методе сушки теплопередача осуществляется в основном за счёт конвекции или радиации (инфракрасное излучение). Часто эти два способа используются совместно.
Сушка распылением используется для производства порошковых продуктов питания. Например, осуществляется сушка яичного порошка, соков, крахмала. Для сухих фруктовых и овощных соков важно сохранить их аромат. Для этого сушильные установки работают с более низкими температурами испарения жидкости. Это вызывает необходимость создавать вакуум, что делает подобное оборудование достаточно сложным.
Вальцовая сушка сырья осуществляется нанесением тонкого слоя продукта на цилиндрическую поверхность вальцов, которые специально подогревают. Толщина слоя обычно рассчитывается так, чтобы он высыхал за 40-60 с. Дальше он соскабливается специальными ножами.
Сушка вспененных продуктов осуществляется на перфорированных металлических поддонах с помощью конвекции. Данным способом сушат предварительно вспененное овощное и фруктовое сырьё. Для вспенивания продукта в миксер добавляют специальные присадки. Процесс вспенивания происходит в атмосфере инертных газов.
Вакуумная сушка проходит при пониженном давлении. Благодаря этому температура в сушильной камере может быть заметно снижена.
Эксплозионная (взрывная) сушка основана на эффекте теплового шока. Весь содержащийся в пищевом сырье объём воды вскипает под воздействием резкого снижения давления в сушильной камере. Предварительно происходит нагревание до температуры близкой к температуре кипения воды. Так как давление падает, то вода, оказавшись в данных условиях в перегретом состоянии, моментально вскипает. Такой процесс разрушает внутреннюю структуру материала. Он становится вспененным, т.е. воздушным. Сушить продукт с такой структурой довольно просто. Взрывную сушку осуществляют либо снижением повышенного давления в сушильной камере до атмосферного, либо снижением давления, ниже атмосферного (созданием вакуума). В первом случае начальная температура сырья превышает 100 градусов, а во втором процесс осуществляется при более низких температурах.
Сушка в кипящем слое и аэрофонтанная сушка проходят при продувании сушильного агента через слой сыпучего продукта снизу вверх. Эти два метода схожи, но имеют следующие отличия. Аэрофонтанная сушка осуществляется при более высокой скорости сушильного агента и большем расстоянии между частицами высушиваемого продукта. Для реализации кипящего слоя (его ещё называют псевдоожиженным) необходимо чтобы скорость сушильного агента была от 1 до 5 м/с, а вот при аэрофонтанной сушке его скорость повышают до 12 – 14 м/с.
Инфракрасная сушка и сушка в поле токов высокой частоты имеют отличия только в способе подвода тепла. Сам процесс сушки может быть реализован любым указанным выше способом.
Чтобы исключить вероятность подгорания материала, процесс сушки делят на основной период сушки и досушку.
Сушильные установки классифицируются по различным признакам:
I. По конструктивным признакам (барабанные, коридорные, шахтные, ленточные, камерные, распылительные);
II. По направлению движения сушильного агента (поточные, противоточные, с перекрёстным током);
III. По устройству циркуляции сушильного агента (естественная, искусственная);
IV. По организации сушильного процесса (нормальный, с подогревом в сушильной камере, с промежуточным подогревом, с возвратом отработанного сушильного агента);
V. По уровню давления в зоне сушки (атмосферные, вакуумные, с глубоким вакуумом);
VI. По роду сушильного агента (воздух, топочные газы, перегретый пар);
VII. По агрегатному состоянию высушиваемого продукта (твёрдое, жидкое, пастообразное, пенообразное);
VIII. По способу подвода тепла (конвективные, кондуктивные, радиационные, высокочастотные);
IX. По режиму работы (непрерывные и периодического действия).
Источник
Способ сушки жидких продуктов и установка для его осуществления
Использование: в сушке жидких продуктов. Сущность изобретения: способ предусматривает создание закрученного сверхзвукового потока газообразного теплоносителя, ультразвуковое распыление в зону образования регулярных ударных волн газового потока жидкого продукта с одновременным нанесением на него статического электрического заряда, их перемещение до полного высыхания в соосном потоку постоянном электромагнитном поле и разделение высушенного продукта и отработанного теплоносителя. Установка для осуществления способа содержит сушильную камеру, внутренняя поверхность которой выполнена в виде соленоида, подключенного к источнику постоянного тока, калорифер, соединенный с входом в сушильную камеру через соосные ей винтовой завихритель и сверхзвуковое сопло, сопло подачи жидкого продукта с размещенным в нем с образованием кольцевого зазора стержневым концентратором продольных колебаний, соединенным с источником ультразвука, и средствами нанесения статического заряда, установленными на входе в сушильную камеру перпендикулярно ее оси, и заземленный циклон, соединенный с выходом сушильной камеры газоотводящим патрубком. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к технике и технологии сушки жидких продуктов.
Известен способ сушки жидких продуктов, включающий создание закрученного потока газообразного теплоносителя, распыление в него с одновременным нанесением статического электрического заряда жидкого продукта, их перемещение до полного высыхания в соосном потоку постоянного электромагнитном поле и разделение высушенного продукта и отработанного теплоносителя (авторское свидетельство СССР N 492714, кл. Г 26 В 3/12, 1975).
Недостатком этого способа является экстенсивность процесса сушки.
Известна установка для сушки жидких продуктов, содержащая сушильную камеру, внутренняя поверхность которой выполнена из соленоида, подключенного к источнику постоянного тока, калорифер, соединенный с входом в сушильную камеру через узел закрутки газового потока, выполненный в виде двух тангенциальных патрубков, сопло подачи жидкого продукта со средствами нанесения статистического заряда, установленное соосно на входе в сушильную камеру, и циклон, соединенный с выходом сушильной камеры газоотводящим патрубком (там же).
Недостатками этой установки являются высокая материалоемкость, связанная с увеличенной длиной сушильной камеры, необходимой для сушки дисперсного потока жидкой фазы со значительным разбросом дисперсности капель в условиях экстенсивного тепломассообмена, и присущая ее конструкции опасность поражения током при накоплении в циклоне статического электрического заряда, выносимого высушенным продуктом, а также низкая надежность удаления высушенного продукта из циклона из-за его электростатического налипания.
В предлагаемом способе сушки жидких продуктов, включающем создание закрученного потока газообразного теплоносителя, распыление в него с одновременным нанесением статического электрического заряда жидкого продукта, их перемещение до полного высушивания в соосном потоку постоянном электромагнитном поле и разделение высушенного продукта и отработанного теплоносителя, согласно изобретению, закрученный поток теплоносителя перед распылением в него жидкого продукта пропускают через сверхзвуковое сопло, а распыление жидкого продукта осуществляют ультразвуком в зону образования регулярных ударных волн потока газообразного теплоносителя.
Это позволяет интенсифицировать процесс сушки за счет создания монодисперсного потока жидкой фазы с высокой дисперсностью капель, увеличиваемой ударной волной газового потока, и интенсифицировать тепломассобмен наложением на жидкую фазу ультразвуковых колебаний и ударной волны на газовую фазу теплоносителя.
Предлагаемая установка для сушки жидких продуктов, содержащая сушильную камеру, внутренняя поверхность которой выполнена из соленоида, подключенного к источнику постоянного тока, калорифер, соединенный с входом в сушильную камеру через узел закрутки газового потока, сопло подачи жидкого продукта со средствами нанесения статического заряда, установленное на входе в сушильную камеру, и циклон, соединенный с выходом сушильной камеры газоотводящим патрубком, согласно изобретению, снабжена сверхзвуковым соплом, установленным соосно на входе в сушильную камеру за узлом закрутки газового потока, выполненным в виде винтового завихрителя, и источником ультразвука со стержневым концентратором продольных колебаний, свободный конец которого размещен в сопле подачи жидкого продукта с образованием кольцевого зазора, при этом последнее расположено перпендикулярно оси камеры, а циклон выполнен с заземлением.
Это позволяет снизить материалоемкость установки за счет сокращения габаритов камеры при повышении дисперсности и монодисперсности потока жидкой фазы: увеличивающим поверхность контакта фаз, и интенсификации тепломассообмена при наложении на жидкую фазу ультразвуковых колебаний и ударной волны на газовую фазу, а также повысить безопасность работы за счет исключения возможности накопления статического заряда в установке и повысить надежность выгрузки из циклона готового продукта.
Изобретение поясняется чертежом, на котором представлена схема установки для реализации способа.
Установка для сушки жидких продуктов содержит сушильную камеру 1 с внутренней поверхностью, выполненной из соленоида 2, соединенного с источником 3 постоянного тока, калорифер 4, соединенный с входом в сушильную камеру 1 через соосные ей винтовой завихритель 5 и сверхзвуковое сопло 6, перпендикулярное оси камеры 1 сопло 7 подачи жидкого продукта со средствами нанесения статического заряда, выполненными, например, в виде электретного электризатора 8, и размещенным в нем с образованием кольцевого зазора 9 стержневым концентратором 10 продольных колебаний, соединенным с источником 11 ультразвука, и циклон 12, соединенный с выходом сушильной камеры 1 газоотводящим патрубком 13 и снабженный заземлением 14.
На описанной установке способ реализуется следующим образом.
Газообразный теплоноситель, например двуокись углерода, подают в калорифер 4 для нагрева, затем закручивают его поток в винтовом завихрителе 5 и пропускают через сверхзвуковое сопло 6 в камеру 1 параллельно ее оси. В камере 1 поток теплоносителя имеет закрученную структуру, образующую на определенном расстоянии от выхода из сопла 6 зоны образования регулярных ударных волн, распределенные с увеличивающейся по направлению к выходу из камеры 1 шагом. По соленоиду 2 пропускают постоянный ток от источника 3 для создания соосного потоку теплоносителя постоянного электромагнитного поля. Жидкий продукт, например водный экстракт кофе, подают в сопло 7, в котором он попадает в кольцевой зазор 9 и взаимодействует с боковой поверхностью стержневого концентратора 10 продольных колебаний, колеблемого от источника 11 ультразвука. За счет разрежения, возникающего под действием эжекции сопла 7 и продольных колебаний концентратора 10, продукт поступает к торцевой поверхности последнего, откуда происходит его распыление до размера частиц около 0,1 мкм с одновременным нанесением статического электрического заряда за счет пересечения силовых линий электромагнитного поля электретного электризатора 8. Расположение сопла 7 перпендикулярно оси камеры 1 обеспечивает подачу продукта в закрученный поток теплоносителя и в зону образования регулярных ударных волн, предпочтительно в первую от выхода из сопла 6, в которой ударные волны имеют максимальную энергоемкость. Ударная волна приводит к дополнительному диспергированию распыленного из сопла 7 продукта с уменьшением размера его частиц, которые захватываются потоком теплоносителя и транспортируются им к выходу из камеры 1. Налипание дисперсных частиц продукта на внутреннюю поверхность камеры 1 исключено за счет отталкивания заряженных дисперсных частиц продукта от соленоида 2 электромагнитным полем. В процессе транспортировки вдоль камеры 1 за счет тепломассообменных процессов, происходящих между продуктом и теплоносителем, продукт высушивается. Следует отметить, что распыление ультразвуком по сравнению с использованием форсунки позволяет увеличить дисперсность жидкой фазы на порядок, а затем дополнительно увеличить дисперсность жидкой фазы при попадании в зону ударной волны потока газообразного теплоносителя, что увеличивает поверхность контакта фаз и ускоряет тепломассообменные процессы сушки. Кроме того, при распылении ультразвуком дисперсный поток жидкой фазы становится носителем ультразвуковой волны, интенсифицирующей тепломассообменные процессы, так же, как и перепады давления в зонах возникновения регулярных ударных волн потока газообразного теплоносителя. Таким образом, за счет интенсификации тепломассообменных процессов высыхание жидкого продукта происходит на меньшем участке траектории полета, что позволяет сократить длину сушильной камеры 1. Высушенный продукт с потоком отработанного теплоносителя поступает по газоотводящему патрубку 13 в циклон 12, в котором происходит отделение порошка высушенного продукта от отработанного теплоносителя в поле центробежных сил и снятие с продукта и корпуса циклона 12 остаточного статического электрического заряда заземлением 14, что обеспечивает надежную выгрузку сухого порошка продукта из циклона 12 и электробезопасность последнего и установки в целом.
Яблочный сок с влажностью 90% сушат на описанной выше установке с использованием для его распыления ультразвуковых колебаний с частотой 18 кГц до остаточной влажности 5% с подачей в первую от выхода из сверхзвукового сопла зону образования регулярных ударных волн. По сравнению с контрольным образцом, полученным при тех же параметрах по способу прототипу, удельное время сушки снижено в 3 раза.
Фруктозный сироп с влажностью 93% сушат на описанной установке с использованием для его распыления ультразвуковых колебаний с частотой 120 кГц до остаточной влажности 0,5% подачей в первую от выхода из сверхзвукового сопла зону образования регулярных ударных волн. По сравнению с контрольным образцом удельное время сушки снижено в 3,3 раза.
Таким образом, предлагаемые способ и установка позволяют интенсифицировать процесс сушки жидких продуктов.
1. Способ сушки жидких продуктов, включающий создание закрученного потока газообразного теплоносителя, распыление в него с одновременным нанесением статического электрического заряда жидкого продукта, их перемещение до полного высыхания в соосном с потоком постоянном электромагнитном поле и разделение высушенного продукта и отработанного теплоносителя, отличающийся тем, что закрученный поток теплоносителя перед распылением в него жидкого продукта пропускают через соосное с потоком сверхзвуковое сопло, а распыление жидкого продукта осуществляют ультразвуком с подачей дисперсного потока в зону образования регулярных ударных волн потока газообразного теплоносителя.
2. Установка для сушки жидких продуктов, содержащая сушильную камеру, внутренняя поверхность которой выполнена в виде соленоида, подключенного к источнику постоянного тока, калорифер, соединенный с входом в сушильную камеру через узел закрутки газового потока, сопло подачи жидкого продукта со средствами нанесения статического заряда, установленное на входе в сушильную камеру, и циклон, соединенный с выходом сушильной камеры газоотводящим патрубком, отличающаяся тем, что она снабжена сверхзвуковым соплом, установленным соосно на входе в сушильную камеру за узлом закрутки газового потока, выполненным в виде винтового завихрителя, и источником ультразвука со стержневым концентратором продольных колебаний, свободный конец которого размещен в сопло подачи жидкого продукта с образованием кольцевого зазора, при этом последнее расположено перпендикулярно оси камеры, а циклон выполнен с заземлением.
Источник
