Шаршунов_Кирик_Техоборудование мясокомбинатов. 1 Шаршунов В. А
 Скачать 17.49 Mb.
|
|
Глава 15. Оборудование для выпаривания и сушки мяса и мясопродуктов 15.1. Вакуум-выпарные установки Вакуум-аппарат (рис. 15.1) состоит из трех органически связанных между собой частей: собственно вакуум-аппарата – варочного сосуда цилиндрической или другой формы I; конденсатора, предназначенного для охлаждения и конденсации выделяющегося при выпаривании сокового пара II; мокровоздушного насоса, создающего и поддерживающего внутри вакуум-аппарата необходимое пониженное давление (вакуум) III. Рис. 15.1. Схема вакуум-аппарата: I - вакуум-аппарат; II - конденсатор; III - мокровоздушный насос; 1 - конденсатоотводчик; 2 - двойной предохранительный клапан; 3 - манометр; 4 -паровая рубашка; 5 - варочный сосуд; 6 - вакуумметр; 7 - смотровое стекло; 8 - вентиль; 9 - опорные стойки; 10 - спускной вентиль; 11 - соковой паропровод; 12 - распылительная форсунка; 13 - полки; 14 - корпус конденсатора; 15 - насос; 16 - электродвигатель Мокровоздушный насос используется для удаления из системы не только вторичного (сокового) пара, но и воздуха, так как воздух при нагревании расширяется, вследствие чего повышается давление, которое в свою очередь нарушает режим выпаривания. Работает вакуум-аппарат следующим образом: после включения вакуумного насоса, создающего разрежение, открывается водозапорный вентиль, подающий воду в конденсатор, при этом корпус аппарата заполняется до определенного уровня термически обрабатываемой средой. После этого открывается парозапорный вентиль на паропроводе и начинается прогрев массы до температуры кипения, соответствующей данному давлению. При установлении постоянной температуры массы начинается процесс выпаривания. При этом из массы выделяется соковый (вторичный) пар, который отводится по соковому паропроводу в конденсатор, где и конденсируется. По окончании технологического процесса концентрированная масса (готовый продукт) выгружается из аппарата. Вакуум-аппараты изготовляются разных размеров и формы с различными типами конденсаторов и конструкциями насосов. О величине аппаратов судят по емкости (литражу), поверхности нагрева или диаметру корпуса. Объем варочного сосуда делится на две зоны – соковое пространство, заполненное до максимально возможного уровня термически обрабатываемой средой, и расположенное над ним 430 паровое пространство. Отношение высоты парового пространства к соковому должно быть не менее 1:1. Если высота парового пространства окажется меньше половины высоты аппарата, может произойти выбрасывание продукта в соковый паропровод. Выбрасывание может быть также вызвано дефектами в конструкции и монтаже аппа- рата (недостаточная высота корпуса, отсутствие ловушек перед соковым паропроводом, недостаточный диаметр сокового паропровода), а также неправильным ведением процесса выпаривания (излишне высокий уровень массы и чрезмерно понижено давление в вакуум-аппарате). Минимальные потери продукта в процессе тепловой обработки – обязательное требование, предъявляемое к вакуум-аппаратам. Расход дара и воды зависит от конфигурации вакуум-аппарата, режима технологического процесса, параметров греющего пара и условий эксплуатации установки. На объектах общественного питания могут применяться вакуум-аппараты емкостью до 100дм 3 с прямоточным конденсатором смешения. Такой вакуум-аппарат состоит из двух частей. Нижняя часть представляет сосуд с паровой рубашкой, в который помещается масса, верхняя часть – крышку конической формы, заканчивающуюся фланцем, к которому для отвода сокового пара присоединяется изогнутая труба. Крышка поднимается тросом при помощи малой ручной лебедки. Паровая рубашка имеет манометр, предохранительный клапан, воздушный кран, трубу с парозапорным вентилем и трубу для отвода конденсата. В стенке аппарата установлен загрузочный штуцер с краном, на дне – спускной. Крышка аппарата снабжена вакуумметром, термометром, краном с воронкой для «сбивания» пены, если увариваемая масса сильно пенится, и для подачки воздуха по окончании процесса выпаривания, а также двумя смотровыми стеклами для наблюдения за процессом выпаривания. Внутри помещены отбойники, препятствующие выбрасыванию массы в соковый паропровод. Конденсатор – существенная часть вакуум-установки. Только тогда установка работает нормально, когда конденсатор преельно быстро и полно конденсирует вторичный пар, поступающий из корпуса вакуум-аппарата через соковый паропровод. В этом случае наступает необходимое разрежение во всей системе, в малых вакуум-установках применяются конденсационные устройства смешивающего типа – с мокровоздушным насосом. Смешивающий конденсатор представляет металлический цилиндр, снабженный необходимыми приспособлениями для перемешивания сокового пара с холодной водой. Максимальная эффективность конденсатора возможна при конструкции, которая дает большую водную поверхность и наиболее продолжительное соприкосновение ее с соковым паром. Подобная конструкция создает оптимальные условия для теплообмена при конденсации, кроме того, при этом наиболее экономично используется вода. Эффективность конденсатора повышается с увеличением поверхности соприкосновения охлаждающей воды с паром, что зависит от степени распыленности охлаждающей воды, поступающей в конденсатор. Степень распыленности определяется диаметром отверстий водоподающей трубки или тарелки, который обычно составляет около 2…2,6 мм. Наилучшая конденсация пара происходит при диаметре капелек воды от 0,75 до 2,5 мм. Вакуум-выпарной аппарат ВВАпроизводства России, представленный на рис. 15.2, предназначен для осуществления процессов: варка, уваривание и выпаривание пищевых масс, уваривание сырья при температурном воздействии и перемешивании. Вакуум-выпарной аппарат представляет собой герметичную емкость цилиндрической формы, состоящий из внутреннего сосуда и внешней паровой рубашки, расположенной в нижней части аппарата, привода. Вакуумный выпарной агрегат оснащен загрузочными и смотровыми люками. Разгрузка осуществляется снизу. Перемешивание обрабатываемого продукта осуществляется мешалкой. Разрежение внутри аппарата создается при помощи вакуумного насоса. 431 Рис. 15.2.Вакуум-выпарной аппарат ВВА Техническая характеристика вакуум-выпарного аппарата ВВА: Объем рабочий, л 1000 Объем геометрический, л 2000 Разрежение, МПа 0,078-0,065 Поверхность нагрева, м 2 3,56 Рабочее давление в паровой рубашке, МПа 0,4 Скорость вращения мешалки, об/мин 28-30 Установленная мощность привода мешалки, кВт 3 Установленная мощность вакуумного насоса, кВт 4,6 15.2. Особенности сушки мясных продуктов для производства пищеконцентратов Сушка – процесс удаления влаги из продукта, связанный с затратами теплоты на фазовое превращение воды в пар. Процесс удаления влаги сопровождается удалением ее связи со «скелетом» продукта, на что затрачивается энергия. По величине энергии таких связей различают: химически связанную влагу (не удаляется из влажных тел при нагревании до 100…120°С); физико-химически связанную влагу (удерживается на внутренней поверхности пор материала адсорбционными силами) и физико-механически связанную влагу (находится в крупных капиллярах, на наружной поверхности продукта и удерживается капиллярным давлением). Характер и энергия связи влаги с продуктом определяют общее ее количество, которое способно удерживать то или иное вещество при равновесии его с окружающей средой. Величина равновесного влагосодержания тем выше, чем больше влаги содержится в окружающем воздухе и чем ниже его температура. Существующие принципы обезвоживания обеспечивают удаление влаги без изменения агрегатного состояния (прессование, центрифугирование, сепарирование, фильтрация и др.), с изменением агрегатного состояния (выпаривание, конденсация, сублимация, тепловая сушка и др.), а также комбинированным способом (вакуум- сублимационная сушка, с использованием перегретого пара, со сбросом давления, ИК- и 432 ВЧ-нагрев и др.), которые могут рассматриваться как системы со сложными внутренними физико-химическими связями. По способу подвода теплоты к продукту различают: конвективную сушку (непосредственное соприкосновение продукта с сушильным агентом), кондуктивную сушку (передача теплоты от теплоносителя к продукту через разделяющую перегородку), вакуум-сублимационную сушку (испарение замороженного продукта при глубоком вакууме), диэлектрическую сушку (нагревание сырья в электромагнитном поле) и др. Механизм обезвоживания влажного пищевого сырья условно делится на два этапа: при сушке происходит испарение воды в окружающую среду с поверхности пограничного слоя материала (внешний тепломассообмен) и внутри продукта влага перемещается путем диффузии (внутренний тепломассообмен). Наиболее полное изложение научного обеспечения процесса сушки пищевых сред представлено в работах А.В. Лыкова и Ю.А. Михайлова. В общем случае сушка является нестационарным термодиффузионным процессом, в котором влагосодержание продукта и его температура непрерывно изменяются во времени. И без того сложный анализ становится еще более затруднительным при осуществлении этого процесса в непрерывном режиме, поскольку приходится совместно учитывать весь комплекс сопутствующих явлений — гидродинамику, тепло- и массообмен и др. Для разработки рациональных конструкций сушильных агрегатов и оптимальных режимов сушки необходимо знать кинетические закономерности процесса и условия его моделирования. Сушильные установки, применяемые в пищевой промышленности, отличаются разнообразием конструкций и подразделяются: – по способу организации процесса (периодические или непрерывного действия); – по состоянию слоя (плотный, неподвижный, пересыщающийся, кипящий и др.); – по виду используемого теплоносителя (воздух, газ, пар, топочные газы и др.); – по способу передачи теплоты (конвективные, кондуктивные, радиационные, диэлектрические и др.); – по давлению воздуха в сушильной камере (атмосферные, вакуумные, сублимационные и др.). В конвективных сушильных установках (сушильный агент выполняет функции теплоносителя и влагопоглотителя) градиент температуры направлен в сторону, противоположную градиенту влагосодержания, что замедляет удаление влаги из продукта. Кондуктивный способ обезвоживания основан на передаче теплоты продукту при соприкосновении с горячей поверхностью, при этом воздух служит только для удаления водяного пара из сушилки, являясь влагопоглотителем. Сушка токами сверхвысокой частоты основана на том, что диэлектрические свойства воды и сухих веществ пищевых продуктов различаются, при этом влажный материал нагревается значительно быстрее, чем сухой. Возникающие здесь градиенты влагосодержания и температуры совпадают, что интенсифицирует процесс сушки. При сублимационной сушке отсутствует контакт продукта с кислородом воздуха, основное количество влаги удаляется при сублимации льда ниже 0 °С, и только удаление остаточной влаги происходит при нагреве продукта до 40…50 °С. Конструкция сушилки должна, прежде всего, обеспечить равномерный нагрев и сушку продукта при надежном контроле его температуры и влажности. Сушилки должны иметь достаточно высокую производительность, но при этом должны быть экономичными по удельным расходам теплоты и электроэнергии, иметь возможно меньшую металлоемкость. 433 15.3. Конвективные сушильные установки К таким сушилкам относятся распылительные. По способу распыления они подразделяются на дисковые и форсуночные. Вследствие распыления продукта на мелкие частицы в этих установках создается большая площадь соприкосновения продукта с горячим воздухом, при этом процесс сушки протекает в течение нескольких секунд, а продукт при высушивании находится во взвешенном состоянии. Распылительная сушилка ЦТР-500 (рис. 15.3) предназначена для сушки жидких и пастообразных продуктов. 1 0 6 9 7 3 0 0 0 1 0 1 3 0 1 2 2 0 0 5 9 0 0 3 1 2 7 3 9 0 3 6 3 0 6 0 7 5 2 2 3 8 5 4 6 1 7 Рис. 15.3. Распылительная сушилка ЦТР-500 Сушилка представляет собой установку конвективной распылительной сушки смешанного типа (содержит элементы противоточных и прямоточных сушилок) с вертикальной цилиндрической камерой, паровым нагревом воздуха и нижним его 434 подводом в камеру, центробежным распылением жидкого продукта и очисткой отработавшего воздуха в тканевом фильтре. Концентрированный продукт поступает в бак 1 сгущенного продукта, откуда центробежным насосом подается в расходный (напорный) бак 2. Из него по вертикальному трубопроводу 8 через регулирующий клапан поступает в сушильную камеру 3 на распыливающий сопловой диск, приводимый во вращение с помощью паровой турбины. При вращении диска с большой скоростью происходит диспергирование жидкого продукта в объеме сушильной камеры с образованием факела. Воздух из помещения, очищенный в воздушных фильтрах 4 и нагретый в паровых калориферах 5, поступает в сушильную камеру через два радиальных отверстия, расположенных в нижней ее части. В результате контакта нагретого воздуха и факела распыла жидких частиц продукта происходит их обезвоживание и образование твердых частиц сухого продукта. При этом имеет место сепарация сухих частиц в сушильной камере – крупные частицы оседают на дно, откуда с помощью скребкового механизма и шнекового транспортера поступают на охлаждающее сито. Мелкие частицы подхватываются потоком отработавшего воздуха и через отверстие в верхней части камеры уносятся в рукавный тканевый фильтр 7. Частицы продукта отделяются от воздуха и поступают в шнековый транспортер, где смешиваются с камерной фракцией. Очищенный отработавший воздух вентилятором выводится в атмосферу. С помощью регулятора можно менять частоту вращения паровой турбины и соответственно распыливающего диска. Сушилка снабжена пультом управления 6. Техническая характеристика сушилки ЦТР-500: Производительность по испаренной влаге, кг/ч ..... 500 Производительность по сгущенному молоку, поступающему на сушку, кг/ч .................................. 1000 Давление греющего насыщенного пара, МПа ........ 0,7…1,0 Расход пара, кг/ч ........................................................ 1550 Расход воды на маслоохладитель турбины, м 3 /ч .... 0,9 Установленная мощность электродвигателей, кВт 38 Габаритные размеры, мм .......................................... 14 700 10 000 12 200 Масса, кг ..................................................................... 39 640 Распылительная сушилка СРЦ-8/300-НК (рис. 15.4) применяется для сушки кормовых дрожжей с нижним подводом теплоносителя. Корпус сушилки 9 представляет собой цилиндрический аппарат с коническим днищем. Раствор распыливается центробежным устройством 13 с помощью диска 10. Сушильный агент подается в верхнюю часть установки по газоподводящей трубке 7, на конце которой установлен диспергатор 8, предназначенный для создания в сушильной камере вращательного движения теплоносителя и его лучшего контакта с продуктом. Распыленные капли продукта подхватываются потоком продукта и устремляются вниз. Влага испаряется, а мелкий высушенный порошок осаждается в конусном днище и через разгрузочное устройство 1 поступает в систему пневмотранспорта. Для стряхивания частиц, осевших на стенках, установлены вибраторы 17. Отработанный теплоноситель удаляется через газоотводящую трубу 2 в циклон для отделения порошка. Для осмотра аппарата предусмотрены тележка 4, светильник 6, дверь 5. На корпусе 9 смонтированы предохранительные клапаны 3 и 18 в виде откидывающихся дисков и патрубки 12 для выхлопа сушильных газов при резком увеличении давления. Для снижения теплопотерь предусмотрена изоляция 11. Для смазки центробежно-распыливающего устройства 13 в верхней части установлен масляный фильтр 14. Подъем распыливающего устройства осуществляется электроталью 15, закрепленной на шатре 16. 435 1 6 В ы х л о п 1 2 1 1 1 0 9 8 7 6 5 В ы х о д г а з а 3 2 В о з д у х в с и с т е м у п н е в м о т р а н с п о р т а 1 В х о д х о л о д н о г о в о з д у х а 1 8 К п н е в м о т р а н с п о р т у 6 0 1 2 0 2 8 5 0 0 В х о д г о р я ч е г о г а з а 1 7 8 0 0 0 1 3 1 4 1 5 В ы т я ж к а в а т м о с ф е р у В ы х л о п 5 5 0 0 6 7 8 0 4 1 8 6 8 0 Рис. 15.4. Распылительная сушилка СРЦ-8/300-НК Техническая характеристика СРЦ-8/300-НК: Производительность по испаренной влаге, кг/ч 3000 Температура, °С: на входе................................................ 135…470 на выходе ............................................. 60…100 Начальная влажность исходной суспензии, % 78…90 Напряженность по испаренной влаге, кг/(м 3 ч) 4…14 Дисперсность готового продукта, мкм ..... 30…70 Рабочий объем сушильной камеры, м 3 300 Внутренний диаметр, м .............................. 6,5 Высота цилиндрической части, м ............. 6,0 Масса, кг ...................................................... 38 000 436 15.4. Установки для вакуумной сублимационной сушки Обезвоживание в глубоком вакууме пищевых материалов производится при остаточном давлении в сушильной камере 13,3…133,3 Па. 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. При сублимационной сушке продукты сначала быстро замораживают, а потом помещают в вакуумную камеру, где производится откачка давления остаточных газов до 2,8-8,0 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 количества теплоты на испарение 1 кг воды при сублимационной сушке (кДж/кг): при замораживании воды .................................. 334,9 при сублимации льда (–15 °С) .......................... 2869,2 при десублимации пара (–30 °С) ...................... 2903,2 при плавлении льда ........................................... 334,9 суммарные затраты ............................................ 6442,2 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 (рис. 15.5) состоит из трех блоков-модулей, каждый из которых включает в себя сублиматор 3 и выносной десублиматор 7. Ж и д к и й а м м и а к Т е п л о н о - с и т е л ь П а р ы а м м и а к а К о 2 - м у и 3 - м у б л о к а м Т е п л о н о - с и т е л ь Т е п л о н о - с и т е л ь Т е п л о н о - с и т е л ь Ж и д к и й а м м и а к 1 2 3 4 5 6 7 Рис. 15.5. Вакуум-сублимационная установка УСС-5 Системы холодоснабжения, вакуумирования, подачи жидкого теплоносителя, автоматического контроля, регулирования и управления процессом являются общими для 437 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. 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: Загрузка, кг ...................................................... 2700…3900 Продолжительность цикла сушки, ч ............ 10…15 Число циклов, сут ........................................... 2 Производительность, т/сут: по сырью .......................................................... 7,5 по испаренной влаге ....................................... 6,0 по сухому продукту ........................................ 1,5 Температура нагревателей, °С ...................... 180 Площадь рабочей поверхности десублиматора, м 2 176 Температура поверхности десублиматора, °С 40 Рабочее давление в сублиматоре, Па ............ 60 Установленная мощность, кВт ...................... 310 Масса, кг .......................................................... 20 500 Вакуум-сублимационная установка В2-ФСБ (рис. 15.6) 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. 438 1 7 2 0 0 1 2 4 0 1 3 0 8 1 9 4 0 1 9 4 0 2 0 0 0 5 7 2 0 1 5 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Рис. 15.6. Вакуум-сублимационная установка В2-ФСБ 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 100…50 Па 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. 439 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: Производительность по испаренной влаге, кг/сут 2300 Площадь противней, м 2 106,6 Загрузка противня продуктом, кг/м 2 10,5 Установленная мощность, кВт ................. 628 Расход: воды, м 3 за цикл ......................................... 21 холода при –35 °С, кДж/ч ......................... 471 625 Габаритные размеры, мм: сублиматора ............................................... 8490 5140 4806 сушилки ...................................................... 17 200 5720 4806 Масса, кг ..................................................... 31 970 Вакуум-сублимационная сушилка непрерывного действия ВСГ (рис. 15.7) состоит из корпуса 4, установленного на шарнире и устройстве (подъемнике), регулирующем угол наклона корпуса к горизонту и соединенным патрубком с десублиматором и вакуум-насосом. П р о д у к т П о д ъ е м н и к К в а к у у м - н а с о с у и д е с у б л и м а т о р у А А 1 7 7 5 1 0 1 0 А - А 9 2 8 1 3 4 5 6 7 1 0 1 2 1 1 Рис. 15.7. Вакуум-сублимационная сушилка непрерывного действия ВСГ 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 и укреплен на кронштейне 6. 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 с помощью 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 440 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. Сушилка работает следующим образом. Посредством привода 2 приводятся во вращение разгрузочный шнек 3 и барабан 5. Привод 2 снабжен устройством 12 для натяжения цепи. 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, соответствующим 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. Продолжительность прохождения продукта по сплошному участку регулируется изменением угла наклона к горизонту всей сушилки с помощью 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 конвейер 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: Производительность по раствору, л/ч, не менее 10,0…20,0 Давление в десублиматоре, Па ................. 50…100 Температура панели десублиматора, °С . –50 Расход охлаждаемой воды, л/ч ................. 400 Общая потребляемая мощность, кВт ....... 80,0 Габаритные размеры, мм .......................... 1775 1010 950 441 15.5. Сушилки для мелкозернистых материалов Сушилка А1-ФМУ (рис. 15.8), предназначенная для сушки меланжа, относится к виброкипящим установкам с использованием инертных носителей. В сушилке вибрирует только газораспределительная решетка 6, установленная с небольшим зазором в сушильной камере 1. В установке применен эксцентриковый одновальный вибропривод 5 с вращающимися противовесами. Сушильная камера 1 теплоизолирована и имеет внутренний диаметр 600 мм. В состав установки входят калориферно-вентиляционная камера 2, а также расходный 3 и приемный 4 баки, установленные на раме 12. Форсунки 9 распыляют продукт и наносят его на поверхность инертного материала, который, вибрируя на решетке 6, контактирует с отбойной сеткой 7. Циклоны 11 улавливают высушенный продукт и направляют его в сборные бачки 8. Сушилка снабжена дверцами 10 для технологических целей. 2 5 6 5 2 0 9 0 8 1 2 9 1 0 1 1 3 2 0 0 1 2 3 4 5 6 7 Рис. 15.8. Вибросушилка с использованием инертных материалов А1-ФМУ Техническая характеристика сушилки А1-ФМУ: Производительность, кг/ч: по сырью ........................................... 75…80 по испаренной влаге ........................ 55…60 по порошку ....................................... 20…21 Установленная мощность, кВт ............... 20 Потребляемая мощность, кВт ................. 14,1 Расход пара, кг/ч ...................................... 200 Давление пара, МПа ................................ 0,3…0,4 Температура подаваемого воздуха, °С .. 110…120 Удельное потребление на 1 кг испаренной влаги: электроэнергии, кВт ........................ 0,235 тепловой энергии, кДж ................... 7626 пара, кг .............................................. 3,32 Удельный расход металла, кг на 1 кг испаренной влаги ............................ 57 Занимаемый объем, м 3 60 Масса, кг ................................................... 3470 Сушилка А1-ОГК (рис. 15.9) содержит сушильную камеру 3 с питателем 2 для подвода исходного сырья, калориферно-вентиляционные станции первого и третьего коробов 1, второго и четвертого коробов 4, циклонную установку 5 и отсасывающий 442 вентилятор 6. Вибропривод 8 сушильной установки расположен между вторым и третьим коробами сушилки. Рис. 15.9. Сушилка А1-ОГК Короба сушилки попарно крепятся между собой при помощи стяжек 10. Привод осуществляется от электродвигателя 13, соединенного ременной передачей с промежуточным валом, который при помощи конических передач соединен с двумя эксцентриковыми валами 11, расположенными перпендикулярно продольным осям коробов. Эксцентриковые валы снабжены маховиками, установлены в подшипниках и с помощью двух пар эксцентриков (сдвинутых по фазе на 180°), шатунов 9 и пальцев передают вибрацию парам коробов, соединенных с пластинчатыми и роликовыми направляющими 7, благодаря чему обеспечивается вертикальная вибрация. Обслуживающие площадки 12 в сушилке вынесены наружу, а стенки камеры приближены к стенкам коробов. Шатуны снабжены резинометаллическими шарнирами, что повышает надежность работы соединений. Техническая характеристика сушилки А1-ОГК: Производительность, кг/ч: по высушенному казеину ..................................... 200 по испаренной влаге ............................................. до 300 Площадь поверхности сит, м 2 7,2 Амплитуда колебаний, мм ................................... 8 Частота колебаний, Гц ......................................... 6 Температура агента сушки (при давлении 0,4 МПа), °С 110 Расход пара, кг/ч ................................................... 950 Расход воздуха (максимальный), м 3 /ч ................ 25000 Установленная мощность, кВт ............................ 35 Габаритные размеры, мм ..................................... 8260 2470 3980 Масса, кг ................................................................ 9500 443 15.6. Микроволновые 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) (рис. 15.10) 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. 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. А - А 2 8 0 0 3 2 0 0 1 6 0 0 2 1 5 3 4 А А Рис. 15.10. Микроволновая вакуумная сушилка (барабанного типа) Техническая характеристика микроволновой вакуумной сушилки (барабанного типа) : Производительность, м 3 /сут. ................ 3,0 Объем загрузки, м 3 ................................ 3,0 Объем рабочей камеры, м 3 .................... 6,2 Продолжительность сушки, ч ............... 10…15 Удельное потребление электроэнергии, кВт ч/м 3 220 Мощность СВЧ-генераторов, кВт ........ 34 Глубина вакуума, МПа .......................... 0,06 Установленная мощность, кВт ............. 70 Габаритные размеры, мм ...................... 3200 1800 2000 Микроволновая сушилка (шнекового типа) (рис. 15.11) предназначена для сушки сыпучих продуктов. 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 магнетрона 2 и внешнего воздуховода 3. На выходе корпуса 6 размещен 444 вентилятор 4, продувающий движущийся слой высушиваемого продукта. На входе установлены загрузочная камера 1 и блок управления. В л а ж н ы й в о з д у х А - А 4 3 2 1 Б У 3 8 0 1 0 0 0 3 0 0 0 С у х о й п р о д у к т 6 7 А А 8 5 Рис. 15.11. Микроволновая сушилка (шнекового типа) Техническая характеристика микроволновой сушилки (шнекового типа): Производительность, кг/ч ........... 200…250 Влажность, %: начальная ................................. 10…12 конечная................................... 5…6 Установленная мощность, кВт ... 15,0 Габаритные размеры, мм ............ 3000 1000 1000 Микроволновая сушилка (шахтного типа)(рис.15.13) предназначена для сушки сыпучих продуктов. Представляет собой три вертикальные шахты 4 с размещенными на них магнетронами 3, 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. Для продувки используется подогретый воздух из системы охлаждения магнитронов. Производительность такой микроволновой сушилки составляет 150 кг/ч по семенам подсолнечника. 3 0 0 0 3 5 0 0 1 2 0 0 1 2 3 4 5 Рис. 15.13. Микроволновая сушилка (шахтного типа) 445 Техническая характеристика микроволновой сушилки (шахтного типа): Режим работы .................................................. поточно-циклический Производительность по семенам подсолнечника, кг/ч 150 Снижение влажности продукта, %................ 5…15 Число магнетронов, шт. ................................. 12 Установленная мощность, кВт ...................... 12 15.7. Оборудование для очистки газов после сушки материалов Для очистки отработавшего в сушилке воздуха применяют матерчатые рукавные фильтры, аэроциклоны, мокрые фильтры и электростатические фильтры. Матерчатый рукавный фильтр показан на рис. 15.14, а. Фильтрующим элементом здесь служат рукава 13, изготовленные из шерстяной, хлопчатобумажной или синтетической ткани. Диаметр рукава 170...400 мм, длина до 3 м. Сверху рукава надевают на диски, которые подвешивают к рамке 11, а снизу крепят к отверстиям перегородки 16 нижней части 15 кожуха. Рукава помещают в средней части кожуха 12 и крепят вертикальной тягой к двуплечему рычагу 3, который удерживается пружиной 4. Ось рычага закреплена в верхней части 8 кожуха. В перегородке 10 выполнено отверстие, через которое отводится очищенный воздух и подается воздух для продувки фильтра. Отработавший воздух от сушилки поступает в фильтр по патрубку 14 во внутренние полости рукавов. В полости средней части кожуха 12 отсасывающим вентилятором создается разрежение, поэтому воздух проходит через ткань, а частицы на ней задер- живаются. Для удаления частиц периодически встряхивают рукава с помощью кулачка5, который делает один оборот в несколько минут. Кулачок нажимает на рычаг 1, соединенный с одной стороны тягой 2 с пружиной 4, а с другой — с рычагом 6, связанным с заслонкой 7. При этом заслонка поворачивается (рис. 15.14, б) перекрывает путь очищенному воздуху и открывает путь продувочному. Далее при повороте кулачок отходит от рычага (см. рис. 15.14, а ) пружина разжимается, и рама с рукавами встряхи- вается. После этого заслонка 7 возвращается в исходное положение. Рис. 15.14. Матерчатый рукавный фильтр: а — в режиме фильтрования: 1, 6 — рычаги; 2 — тяга; 3 — двуплечий рычаг; 4 — пружина; 5 — кулачок; 7 — заслонка; 8,12,15 — соответственно верхняя, средняя и нижняя части кожуха; 9 — ось; 10,16 — перегородки; 11 — рамка; 13 — рукава; 14 — патрубок для подачи воздуха; б — в режиме встряхивания; в — вариант встряхивающе-продувочного механизма: 1 — тяга фильтров; 2 — пружина; 3 — стакан для пружины; 4,11 — рычаги; 5 — ролик; 446 6 — кулачок; 7 — кулачок для перекрывания жалюзи; 8 — вал; 9 — ось; 10 — крышка; 12 — жалюзи; 13 — тяга; 14 — рукав фильтра На рис. 15.14, в показана другая схема встряхивающе-продувочного механизма. Очищенный воздух отсасывается через отверстие в бетонном корпусе кожуха, снаб- женном жалюзи 12. Рукава 14 фильтра подвешены на раме, прикрепленной к тяге I, которая упирается в цилиндрическую пружину 2, помещенную в стакан 3. Верхний конец тяги связан с рычагом 4, смонтированным на оси 9. На этой же оси установлен двуплечий рычаг 11> соединенный тягой 13 с жалюзи 12. При повороте вала 8 кулачок 6 нажимает на ролик 5 рычага 4 и сжимает пружину 2. В это же время кулачок 7 надавливает на рычаг ii, который закрывает жалюзи и открывает крышку 10. Происходит продувка фильтра. Когда кулачок 6 соскакивает с ролика, фильтр встряхивается. В рукавных матерчатых фильтрах из воздуха удаляют до 98.. .99% взвеси. В зависимости от требуемой производительности изменяют число, длину и диаметр рукавов. Скорость газа в фильтре должна составлять 1.. .2 м/с, температура при использовании шерстяных тканей — до 125 °С, хлопчатобумажных — до 90°С. Аэроциклон конструкции НИИОГаза (рис. 15.15) очищает воздух без применения фильтров. Отработавший воздух поступает по патрубку 1, установленному тангенциально в цилиндрическом вертикальном корпусе 2. При этом струя воздуха приобретает вращательное движение, двигаясь спиралеобразно вниз. Центробежные силы в потоке отбрасывают к стенкам частицы, которые теряют скорость и оседают на дно. Внизу поток меняет направление, и по выхлопной трубе 4 и патрубку 5 очищенный воздух выводится из циклона. Расчетный параметр аэроциклона — диаметр цилинд- рической части D, а остальные размеры определяют из геометрических соотношений по нормалям. По нормалям НИИОГаза изготовляют циклоны диаметром D от 100 до 800 мм. Экспериментально установлено, что при увеличении диаметра циклона степень очистки газов уменьшается. Поэтому для удаления частиц пыли размером до 10 мкм применяют батарейные циклоны, в которых при общем вводном коллекторе соединяются до 120 циклонов диаметром от 100 до 250 мм. Подобная схема позволяет обеспечить высокий расход газа и хорошую степень его очистки. Рис. 15.15. Аэроциклон конструкции НИИОГаза: 1 — патрубок для подвода воздуха; 2 — цилиндрический корпус; 3 — бункер; 4 — выхлопная труба; 5 — патрубок для отвода воздуха 447 Степень очистки воздуха в циклонах не более 90%, поэтому для полной очистки в системе дополнительно устанавливают мокрые пылеуловители-скрубберы, в которых поток воздуха проходит через зону с мелко распыленной водой. Скрубберы используют и для предварительного упаривания растворов. В электрофильтрах поток воздуха, содержащего пылевидные частицы, проходит между коронирующим (отрицательным) и пассивным (положительным) электродами, включенными в сеть постоянного тока. Конструктивно различают трубчатые и камерные электрофильтры. В первых пассивный электрод выполнен в виде заземленной трубы, по центру которой установлен коронирующий электрод в виде натянутой стальной или нихромовой проволоки. Во второй схеме пассивные электроды выполняют в виде параллельных металлических заземленных пластин, а коронирую-щие — в виде проволок, натянутых между пластинами. При движении воздуха в зоне электродов частицы ионизируются, заряжаются и осаждаются на положительном пассивном электроде, с которого периодически счищаются. Электрофильтры обеспечивают степень очистки до 98%. Они работают на постоянном токе с напряжением на электродах от 28 до 90 кВ, поэтому их опасно применять при очистке газовых смесей, дисперсные частицы которых могут образовывать при определенной концентрации взрывчатую смесь. |