Обзор интеллектуального оборудования для промышленной сушки продуктов питания. Отчет по НИР==. Содержание Обзор интеллектуального оборудования для промышленной сушки продуктов питания
 Скачать 0.87 Mb.
|
|
Содержание 1. Обзор интеллектуального оборудования для промышленной сушки продуктов питания 6 1.1 Системы порционной сушки 6 1.1.1 Активный лиофилизатор 6 1.1.2 Вакуумная сушилка 9 1.1.3 Коническая лопастная сушилка 11 1.2 Системы непрерывной сушки 14 1.2.1 Высокотемпературная сушилка 14 1.2.2 Дисковая сушилка 19 1.2.3 Лопастная сушилка 23 Обзор интеллектуального оборудования для промышленной сушки продуктов питания 1.1 Системы порционной сушки 1.1.1 Активный лиофилизатор Лиофилизация (сушка при низких температурах) уже несколько десятилетий используется в промышленности для сохранения качеств продуктов питания и органических минералов. Однако традиционные лотковые лиофилизаторы требуют больших трудозатрат. Активный лиофилизатор HOSOKAWA исключает этот недостаток и является инновацией в области лиофилизации термочувствительных сыпучих материалов, а также порошковой технологии в целом. Благодаря перемешиванию в процессе лиофильной сушки, различные характеристики продукта могут быть улучшены без необходимости последующей обработки. Активная лиофилизация предлагает уникальную возможность всего за один этап превращать различные материалы в сухой порошок тонкого помола. При использовании лиофилизатора HOSOKAWA возможна порционная сушка следующих материалов: растворы; дисперсии; пасты; влажные порошки. Эффективность, минимальное обслуживание и высокое качество продукта — ключевые преимущества этой уникальной новой технологии. Чаще всего эта технология используется для производства фармацевтических препаратов: антибиотики, белки, коллагены, активные фармацевтические ингредиенты и электролиты. Кроме того, данная технология активно применяется для производства пищевых продуктов и добавок: экстракты трав, молочные продукты, энзимы, концентрированные бульоны, овощи, жиры, ароматизаторы, пищевая клетчатка, белки и супы. Эта новая технология также доказала свою пригодность для лиофилизации специальных продуктов: наноматериалы, полимеры, керамика, пигменты, наполнители, известняк, катализаторы, стеклянный порошок и соли. Принцип работы В активном лиофилизаторе продукт сначала при перемешивании замораживается в конической ёмкости. Независимо от того, в каком состоянии находится материал перед сушкой (жидкость, гранулированный твердый материал или паста), движение внутри сушильной камеры гарантирует быстрое замораживание до образования сыпучих твердых гранул. Когда продукт полностью заморожен, применяется глубокий вакуум и начинается сублимация. Тепло, подаваемое в рубашку, эффективно распределяется по продукту благодаря постоянному перемешиванию. Изначально крупнозернистые, замороженные гранулы постепенно сжи-маются по мере испарения структуры льда, соединяющего замороженный материал, и образуется сыпучий порошок, состоящий из мелких сухих частиц. По мере испарения растворителя температура продукта начинает повышаться, пока не сравняется с температурой корпуса. Это означает завершение процесса сушки. После сброса вакуума камера открывается, и превращенный в порошок продукт можно извлечь. Ключевые характеристики Эффективность и стерильность Процесс активной лиофилизации требует меньше трудозатрат по сравнению с традиционным процессом лотковой лиофилизации. Этот новый процесс позволяет получать хорошо сыпучие и не содержащие комков порошки всего за один этап. Благодаря этому значительно упрощается и сокращается обработка, а также при таком процессе невозможно загрязнение, что делает его идеальным для работы со стерильными материалами. Высокое качество  Благодаря этому альтернативному и более быстрому методу заморозки продукта его структура становится другой — аморфной, и часто имеет улучшенные качества (повторной) растворимости и сыпучести. Кроме того, частицы конечного продукта, как правило, получаются чрезвычайно мелкими и однородными.Компактность Активный лиофилизатор представляет собой компактную машину, занимающую меньше площади, чем традиционные лотковые сушилки, которые обычно содержат горизонтальные сосуды, морозильный шкаф и компоненты для перемещения лотков. Мы преобразовали все это в единую вертикальную сушилку. Модели Активные лиофилизаторы предлагаются в различных типоразмерах: от 1 до 1000 литров. Ниже приведены основные характеристики 7 различных моделей.
1.1.2. Вакуумная сушилка Свыше 15% энергии, используемой в современных производственных процессах, расходуется на сушку. Поэтому энергоэффективность — один из основных факторов, который следует учитывать при разработке систем вакуумной сушки. Корпорация HOSOKAWA MICRON специализируется на разработке таких инновационных технологий сушки и создает системы, которые экономят Вашу энергию. Что касается систем вакуумной сушки, в нашем распоряжении есть технологии, которые способны обрабатывать такие материалы, как мокрые порошки, фильтрационные осадки, пастообразные материалы и густые массы, в особенности тяжелые, клейкие и термочувствительные продукты, а также продукты, содержащие растворители, токсичные или даже взрывоопасные вещества. Наши вакуумные сушилки подходят для работы при низком вакууме и могут применяться на различных этапах производства, например: реакция/кристаллизация; нагрев/охлаждение; стерилизация; отделение жидких и твердых веществ и деаэрация. Принцип работы Тепловая энергия передается продукту через стенку сосуда с рубашкой, приводя к испарению растворителя или остатков влаги. Вращающееся перемешивающее устройство (например, шнек, лента или лопасти) переносит продукт вдоль стенок сосуда и способствует отводу паров на поверхность, одновременно обеспечивая частый обмен частиц, соприкасающихся с нагретой поверхностью.  Вакуумная система поддерживает в сосуде постоянный вакуум и удаляет пары, сначала отделяя частицы пыли от паров в пылевом фильтре в верхней части сосуда. Вакуум внутри сосуда также снижает давление насыщенного пара растворителя, способствуя процессу сушки при значительно более низких температурах.Для восстановления растворителей может быть установлен конденсатор, совмещенный со сборным сосудом. Длительность и ход процесса сушки зависят от теплопроводности твердых частиц и растворителей, давления и температуры, а также скорости перемешивающего устройства. Ключевые характеристики Быстрая вакуумная сушка Благодаря эффективному перемещению продукта вдоль стенки сосуда, вакуумная сушилка HOSOKAWA MICRON B.V. гарантируют эффективное испарение влаги. Кроме того, быстрое устранение паров позволяет получить сухие твердые порошки, готовые к непосредственному использованию. Наши специалисты готовы помочь Вам выбрать технологии, наиболее подходящие для Ваших нужд и требований, предъявляемых к продуктам. Многоцелевые устройства Вакуумные сушилки HOSOKAWA MICRON B.V. очень хорошо подходят для обработки таких материалов, как порошки, гранулы, пасты и густые массы, в особенности тяжелых, клейких, хрупких и термочувствительных продуктов. При этом порционная сушка осуществляется в условиях вакуума, проходящих реакций, нагревания, охлаждения и деаэрации. Разработка систем HOSOKAWA MICRON B.V. стремится отвечать самым высоким требованиям и предлагать решения, соответствующие всем применимым международным стандартам (FDA, cGMP, EHEDG). При разработке систем мы применяем автоматизированные решения, включая наши запатентованные блоки безразборной очистки (CIP) и стерилизации (SIP), индивидуально создаваемые конструкции герметизирующих уплотнителей, в том числе стерильные версии. Модели Вакуумные сушилки HOSOKAWA MICRON B.V. предлагаются в различных размерах с рабочим объемом от 1 до 22.000 литров. Ниже приведены 7 размеров с их основными характеристиками.
* при температуре поверхности кожуха T=50 °C 1.1.3. Коническая лопастная сушилка  Коническая лопастная сушилка – это новейшее изобретение компании HOSOKAWA в области сушки. Уникальная конструкция лопастей, расположенных на центральном роторе, обеспечивает очень быстрое высушивание продукта при компактном дизайне машины. Эта универсальная сушилка может работать в условиях вакуума, атмосферного или повышенного давления, и обрабатывать порошки, фильтрационные осадки, пасты и вязкие суспензии, даже если продукт является хрупким и/или термочувствительным.Термальная энергия, необходимая для сушки, передается продукту через нагревательную рубашку, в которой может быть пар, горячее масло или горячая вода. Рубашка и постоянное перемешивание продукта внутри емкости обеспечивают быстрый теплообмен. Вакуум внутри сушилки позволяет выпаривать жидкость при низкой температуре, благодаря чему коническая лопастная сушилка оптимально подходит для продуктов, чувствительных к высоким температурам. Пары удаляются через фильтр, установленный над емкостью. Таким образом, тонкая фракция не может попасть в вакуумную систему. Коническая лопастная сушилка снабжена конденсатором с приемным контейнером для возврата растворителя. Конденсатор может быть установлен перед вакуумным насосом или после него, в зависимости от характеристик растворителя. Влажность продукта контролируется через вес конденсата или с помощью пробоотборника Hosokawa Sampler, позволяющего отбирать образцы, не нарушая вакуум. Основное применение конической лопастной сушилки – вакуумная сушка порошковых материалов, но она также успешно используется и для ряда других процессов, включающих термо-или вакуумную обработку: Химические реакции: алкализация, реакция между газом и твердым веществом Кристаллизация Влажная грануляция и агломерация порошков Стерилизация Гомогенизация в условиях вакуума Охлаждение твердых материалов и жидкостей Деаэрация паст и жидкостей Сочетание нескольких процессов в одной машине позволяет значительно сократить инвестиции, трудозатраты и площадь, занимаемую оборудованием. Ключевые характеристики Универсальность и многофункциональность Эффективная порционная сушка сыпучих порошков, тяжелых фильтрационных осадков и вязких суспензий Компактный дизайн Размер партии от 5 до 10 000 литров Чрезвычайно быстрая сушка Полное соответствие международным стандартам (FDA, cGMP, EHEDG) Автоматическая очистка с запатентованным CIP-фильтром и CIP-системой Возможность стерильной обработки (SIP) Модели Конические лопастные сушилки изготавливаются на заказ размером от 5 литров до более 22 м³, существуют специальные конструкции для применения в области производства сыпучих фармацевтических препаратов и готовых лекарственных форм, пищевой промышленности, металлургии и атомной индустрии. Сушилки разработаны и выполнены в соответствии с промышленными стандартами Stoomwezen, PED, TÜV, Lloyd`s, ASME, Afnor, ISPLE и т.д., а в качестве материала выступают все виды нержавеющей стали, монель, никель, титан, сплав Хастелой и т.д. Лабораторные и пилотные вакуумные сушилки Лабораторные и пилотные вакуумные сушилки представляют собой компактные вакуумные системы, специально разработанные для лабораторий. Они являются многофункциональными и применимы для разных процессов и продуктов. Комплектные системы, включающие все необходимое вспомогательное оборудование, устанавливаются на передвижные рамы из нержавеющей стали. Они идеально подходят для исследований и разработок, экспериментов и подбора производственных параметров. Лабораторные сушилки производятся размером от 5 до 20 литров, а пилотные модели имеют размер емкости от 40 до 120 литров. 1.2. Системы непрерывной сушки 1.2.1 Высокотемпературная сушилка Технология высокотемпературной сушки HOSOKAWA MICRON B.V. разработана таким образом, чтобы в одной единице оборудования объединить функции сушки, диспергирования/перемалывания и классификации. Мы постоянно совершенствуем нашу сушилку Micron Dryer (MDH), которая стала первой запатентованной системой сушки своего типа. Новейшая версия этой технологии сушки представлена в модели Drymeister (DMR), разработанной и произведенной с учетом последнего слова техники. Благодаря своему уникальному дизайну, она подходит для сушки множества различных материалов, обладающих самыми разнообразными свойствами. Она может обрабатывать материалы с различным содержанием влаги — от нескольких до более 80 процентов. Drymeister идеален для: суспензий; густых масс; пасто – и тестообразных материалов; фильтрационных осадков; мокрых порошков. Главные преимущества этой уникальной технологии — эффективность, надежность и низкие затраты на техническое обслуживание и эксплуатацию. Кроме того, она позволяет получать порошок различной тонкости помола — от D97 = 250 мкм до D50 в нм (при мокром помоле) в зависимости от предыдущего процесса. В сочетании с мельницей мокрого помола Drymeister способен обеспечивать максимальную тонкость конечного продукта. Принцип работы Мокрый материал подается через различные специально спроектированные системы подачи (1) в отделения для помола (2) и сушки (3) основного блока сушилки. Ударная энергия, сообщаемая измельчающим ротором, рассеивает мокрый материал на очень мелкие частицы. Терморегулируемый горячий газовый поток, который выходит из нагревателя воздуха (4), переносится вытяжным вентилятором через основную камеру и флюидизирует частицы в отсеке помола. Это гарантирует оптимальный теплообмен и мгновенное испарение влаги. В  ысушенные частицы переносятся вместе с газовым потоком в верхний отсек сушилки, где сепаратор (5) классифицирует частицы по весу. Слишком крупные или слишком влажные частицы возвращаются в нижние отсеки. Частицы, которые проходят через классификатор по определенной границе фракции, переносятся вместе отводимым воздухом (6) в систему разделения порошка и воздуха, такую как циклон или циклонный фильтр, например, в сочетании с циклонными скрубберами.Псевдоожиженный слой продукта в камере сушки предотвращает налипание влажного материала на боковой стенке сушилки. Путем изменения параметров процесса, например, скорости вращения колеса классификатора и выходной температуры, можно регулировать и контролировать содержание влаги и размер частиц конечного продукта. Ключевые характеристики Легкий доступ В Drymeister предусмотрен легкий доступ ко внутренним компонентам сушилки для очистки, проверки и технического обслуживания независимо от выбранного Вами типоразмера. Сверхмелкий конечный продукт Благодаря своему специально разработанному рассеивающему ротору Drymeister может в один этап создавать порошки мелкого и сверхмелкого помола из суспензий, густых масс, пасто – и тестообразных материалов, филь-трационных осадков и мокрых порошков. Высокая испарительная способность Благодаря комбинации высокой ΔT с хорошей дисперсией мокрого продукта в газе Drymeister способен испарять большие количества жидкости, например, воды. Низкое потребление энергии Разомкнутая, замкнутая или газовая регенерационная система: в зависимости от выбранной системы можно достичь различных уровней экономии энергии. Термические сушилки Drymeister-H представлены 7 моделями. Ниже приведены основные характеристики.
Системы 1. Технологическая схема открытой системы высокотемпературной сушки  2. Установка для высокотемпературной сушки материалов, содержащих растворители  3. Установка для высокотемпературной сушки органических/тиксотропных веществ, применяемых в пищевой промышленности  1.2.2.Дисковая сушилка  Дисковая сушилка с нагревательной рубашкой и нагревающимся ротором использует горячий воздух или другой газ для сушки различных продуктов. Ротор представляет собой специальные полые диски, заключенные в цилиндрическом корпусе с рубашкой. Эта непрерывная непрямая горизонтальная сушилка отличается небольшой скоростью вращения ротора и подходит для нагрева и охлаждения самых разных продуктов, например, фильтрационного осадка, влажных порошков и гранул, включая вязкие материалы. Дисковые сушилки могут работать в непрерывном режиме или производить отдельные партии (непрерывная сушка или порционная), возможна работа под давлением или в условиях вакуума. Некоторые виды продуктов, которые может обрабатывать дисковая сушилка: Влажные порошковые материалы; Влажные фильтрационные осадки; Материалы, которым требуется длительное время обработки; Липкие продукты с тенденцией к сегрегации. Компактная машина совмещает в себе высокие показатели теплообмена от 85 до 300 Вт/м²*K и оптимальное соотношение между поверхностью теплообмена и внутренним объемом. Время нахождения продукта в машине составляет от нескольких минут до нескольких часов, что делает эту дисковую сушилку одной из самых универсальных непрямых сушилок, представленных на рынке. Принцип работы Конструкция ротора представляет собой вертикально расположенные полые диски с двойной стенкой. Нагревающая среда протекает через ротор, диски и рубашку корпуса вокруг ротора, при этом диски составляют 85% всей поверхности теплообмена. Скорость вращения ротора составляет от 0,1 до 0,5 м/с и не зависит от времени пребывания продукта в машине, что обеспечивает оптимальное смешивание и теплопередачу. Влажный продукт подается через приемный патрубок дисковой сушилки, и вращающиеся диски аккуратно перемещают его по всей камере сушки по направлению к выходу. Стационарные скребки или дробящие бруски находятся между дисками и обеспечивают качественное смешивание, предотвращая налипание продукта на внутренней поверхности сушилки. Нагрев ротора и корпуса сушилки приводит к высокому теплообмену, в результате которого продукт быстро сушится. Сушилка с двойным ротором имеет на 20-30% больше поверхности теплообмена при тех же компактных габаритах. С двумя роторами сушилка способна обрабатывать даже легкий ворсистый продукт, волокнистые материалы и плохо сыпучие порошки или гранулы. Ключевые характеристики К  омпактностьДисковая сушилка требует меньше места, чем аналогичное оборудование, благо-даря эффективному теплообмену дискового ротора. Одна дисковая сушилка способна заменить целый ряд порционных сушилок, что позволяет сократить занимаемое место, расход энергии и количество обслуживающего персонала. Энергоэффективность Дисковая сушилка сочетает прямой и косвенный нагрев для максимальной эффективно-сти сушки. Полезная теплоотдача сушилки составляет 1,1-1,4 кг пара на 1 кг выпаренной воды, в то время как традиционные порционные печи и трубчатые сушилки требуют 1,8-2,0 кг пара. Это означает экономию энергоносителей от 20 до 40%. Универсальность Дисковая сушилка способна обрабатывать влажный фильтрационный осадок и суспензии, даже если продукт требуется очень долгое время выдерживать при высокой температуре. Скребки ускоряют процесс сушки липких продуктов, перемешивая их и предотвращая налипание. В особенно сложных случаях производится обратное смешивание с исходным продуктом, чтобы получить сыпучий продукт и очистить поверхности теплообмена. Модели Дисковые сушилки производятся с размерами от 1,25 м до 10 м в длину и от 0,3 до 2,5 м в диаметре. Имеется 40 разных моделей от 2,8 м² до 572 м². Важнейшие характеристики 4 разных моделей приведены ниже.
1.2.3 Лопастная сушилка  Лопастная сушилка имеет универсальный косвенный и прямой теплообменник, снабженный цилиндром с рубашкой и высокоскоростным лопастным ротором, который интенсивно распределяет материал тонким слоем вдоль камеры сушки. Сушилка выполняет такие функции как непрерывная сушка, нагрев, охлаждение и кристаллизация. Лопастная сушилка предназначена для непрерывной эксплуатации и перерабатывает: Сыпучие порошковые материалы; Влажные фильтрационные осадки; Суспензии; Гели. Высокая окружная скорость лопастей (10-20 м/с) создает турбулентность в тонком слое продукта, при этом разбиваются агломераты, а коэффициент теплообмена достигает показателя 100-150 Вт/м²K в зависимости от исходной влажности и других свойств продукта. Время пребывания продукта в сушилке составляет от нескольких секунд до 20 минут и регулируется за счет изменения угла наклона лопастей или скорости вращения ротора. Принцип работы  Лопастная сушилка состоит из горизонтального механического перемешивающего устройства, которое вращается внутри цилиндрического корпуса. Корпус снабжен теплопередающей рубаш-кой, в которую может подаваться пар или жидкая горячая среда, в зависимости от конструкции. Рабочее давление в рубашке достигает 10 бар (изб. 150 psi), а корпус позволяет работать с давлением выше или ниже атмосферного. На роторе закреплено большое количество узких плоских лопастей с регулируемым углом наклона, которые вращаются вдоль внутренней поверхности цилиндрического корпуса. Регулируемые лопасти сушилки транспортируют даже материалы с плохой сыпучестью, а регулировка потока возможна и в процессе сушки. Ключевые характеристики Обработка тонкого слоя продукта Расположение лопастей и их окружная скорость (10-20 м/сек) способствуют максимальному теплообмену и ровному распределению материала тонким слоем по всему внутреннему корпусу от входного отверстия до разгрузочного клапана. Высокий коэффициент теплообмена Турбулентный поток увеличивает тепло- и массообмен, в результате чего теплообмен достигает показателя 100-150 Вт/м²K в зависимости от исходной влажности и других свойств продукта. Три режима работы Лопастная сушилка работает с тремя источниками нагрева. Тепло может передаваться непрямым способом через цилиндрический корпус или напрямую, с помощью горячего газа. Третий режим совмещает в себе прямой и косвенный нагрев. Модели Лопастные сушилки производятся с размерами от 1 м до 15 м в длину и от 0,2 до 2,5 м в диаметре при более чем 100 м² поверхности, покрытой нагревательной рубашкой. Выпускается 21 модель. Базовые характеристики 3 разных моделей указаны ниже:
|