71122

СУШКА И СУШИЛКИ

Лекция

Производство и промышленные технологии

Для сушки микробиологических суспензий и жидкостей применяют распылительные сушилки. Для сушки пастообразных веществ вакуумные аппараты кипящего слоя вальцеленточные и сублимационные сушилки. Распылительные сушилки При распылении продукта на мелкие частицы создаётся большая...

Русский

2014-11-02

1.6 MB

9 чел.

      

                                                           Лекция 14

СУШКА И СУШИЛКИ

Сушка – это удаление влаги из продукта, связанное с затратой энергии на превращение воды в пар.

Главной целью сушки продукта биосинтеза является сохранение свойств продукта.

        В процессе сушки происходит разрыв химических связей между молекулами воды и «скелетом» продукта. Различают следующие типы связанной воды:

– адсорбционная (на внутренней поверхности пор);

– связанная физико-химически, например, капиллярными силами.

Равновесное влагосодержание тем выше, чем больше содержание влаги в окружающем воздухе и чем ниже температура.

Способы обезвоживания имеют назначением удалять влагу без изменения агрегатного состояния (фильтрация, центрифугирование, прессование), так и с изменением (выпаривание, конденсация, сублимация, тепловая сушка), а также комбинированными способами (вакуум-сублимация, с использованием перегретого пара, со сбросом давления, ИК- и ВЧ-нагрев).

По способу подвода теплоты различают конвективную сушку при непосредственном соприкосновении продукта с сушильным агентом; кондуктивную с передачей тепла через перегородку; вакуум-сублимационную (испарение из замороженного продукта в вакууме), диэлектрическую (в электромагнитном поле) и др.

Для сушки микробиологических суспензий и жидкостей применяют распылительные сушилки.

Для сушки пастообразных веществ – вакуумные аппараты «кипящего слоя», вальцеленточные и сублимационные сушилки.

Для сушки волокнистых веществ (мицелий) используются барабанные, шахтные и ленточные устройства сушки.

Процессы сушки определяются значительным числом взаимно влияющих и нелинейно изменяющихся параметров.

В общем случае сушка является нестационарным термодиффузионным процессом, в котором влагосодержание и температура процесса непрерывно изменяются во времени. Особенно сложной является математическая модель процесса в непрерывном режиме, когда необходимо совместно учитывать весь комплекс явлений – гидродинамику, тепло- и массообмен.

                                         

Распылительные сушилки

При распылении продукта на мелкие частицы создаётся большая площадь соприкосновения продукта с горячим воздухом. Время сушки – секунды, продукт находится во взвешенном состоянии. Существуют два способа распыления – дисковый и форсуночный.

Производительность по испарённой влаге – до 15 000 кг/ч.

Сушилка типа СРЦ – применяется, в основном, в производстве кормовых дрожжей. Установки включают:

– сборник культуральной жидкости;

– центробежные насосы;

– скруббер;

–  сушильную камеру;

–  разгрузочное устройство для подачи высушенного продукта в пневмотранспорт;

–  бактерицидные фильтры;

–  вентиляторы возврата воздуха;

–  калорифер;

–  сборник высушенного продукта;

–  циклоны-осадители для очистки воздуха;

–  циклоны-разгрузители для выделения из воздуха крупной пыли;

–  фильтры грубой очистки воздуха.

В таких сушилках начальная температура равна 408-673 К, а в конце – 333-373. Начальная влажность 75-85 %. Производительность по испаряемой влаге – 600-5000 кг/час.

Сушильная камера представляет собой цилиндрический аппарат с коническим днищем. Суспензия (или раствор) подаются сверху. Туда же подаётся теплоноситель (тёплый воздух). С помощью диспергирующего устройства в камере создаётся вращательное движение воздуха. Распылённые капли суспензии устремляются вниз. Влага испаряется, а сухой порошок скапливается на днище  и стряхивается в систему пневмотраспорта. Отработанный теплоноситель через трубу подаётся в циклоны для отделения порошка.

Диспергатор состоит из шлифованных лопастей и предназначен для тангенциального ввода теплоносителя в камеру.

Воздух фильтруется, стерилизуется и в установку подаётся через калорифер.

Установки такого типа выпускают также в комплекте с топками для сжигания природного газа или мазута. Сушка производится при прямом газоконтакте.

Подобные установки эксплуатируются на ферментных заводах. Установка включает распылительную сушилку, воздухозаборную трубу, вентилятор, калорифер, два циклона с питателями, дымосос, пенный газоочиститель и насос (рис. 1).  

 

                                                                                     

Рис. 1. Схема установки сушилки типа СРЦ для ферментных заводов: 1 – воздухозаборная труба; 2 – вентилятор; 3 – калорифер; 4 – сушильная установка; 5 – циклон; 6 – питатель; 7 – дымосос; 8 – скруббер; 9 – сборник; 10 – насос.

 

 Прямоточная распылительная сушилка СРЦ. Прямоточная установка непрерывного действия с плоским днищем предназначена для сушки ферментных и бактериальных препаратов. Жидкий продукт распыляется быстровращающимся диском в камере, куда одновременно подаются горячий воздух или тщательно очищенные дымовые газы. Высушенный продукт собирается скребками и шнеком выводится из сушилки. Отработанный теплоноситель отсасывается через матерчатый фильтр. Культуральная жидкость диспергируется дисками или форсунками разного типа.

Промышленность выпускает 16 модификаций центробежно-распылительных механизмов для растворов и суспензий удобрений, кормовых дрожжей, антибиотиков, аминокислот, витаминов и т.д. Они различаются по производительности, типу двигателя, форме и материалу разбрызгивателя, частоте вращения.

Вальцовые сушилки

 Микробиологические производства небольшой производительности оборудуются контактными вальцовыми сушилками для непрерывной сушки (рис. 2). Они работают при атмосферном давлении или разрежении.  

 Применяются для сушки паст водорослей, дрожжей, антибиотиков, витаминов. Для объектов, обладающих термолабильностью используются вакуумные.

Недостаток этих сушилок – слишком высокая температура – 413-424 К.

Рис. 2. Принцип работы двухвальцовой сушилки

Рабочим элементом здесь являются полые вальцы – один или два, вращающиеся навстречу для создания на поверхности равномерного слоя пасты (рис. 3). Вальцы изнутри обогреваются паром. Конденсат отводится через сифон. Продукт наносится на вальцы тонким слоем 0,1-1,0 мм при частичном погружении вальца в ванну с суспензией или раскатыванием с помощью второго вальца после после распыления пасты вверху. Подсушенная паста снимается ножами. Испарённая влага отводится через вытяжной зонд.

Вальцы вращаются от электродвигателя.

Производительность сушилки 10-15 кг влаги с поверхности.

Условные обозначения: С – сушилка, О – одновальцовая, Д – двухвальцовая, А – атмосферная, в числителе – диаметр вальца. мм; П  – погружной валец.

Например: СОА – 600/1400 П

Или для вакуумной сушилки  СВЦД 800-2000.

Рис. 3. Типы вальцовых сушилок

Ленточные (конвейерные) сушилки – используются для получения кормового биомицина, кормового концентрата В12, лизина, ферментных препаратов и др.

Аппараты непрерывного действия состоят из одного или двух ленточных транспортёров, расположенных друг над другом в прямоугольном корпусе. Нагретый воздух из калорифера подаётся вентилятором. Осуществляется прямоток, противоток и смешанная схема. Тренспортёр – из сетки или перфорация. Перед сушкой продукт гранулируют.

Обозначения:

С – сушилка; П – паровая,  с паровым калорифером; К – конвейерная; Л – ленточная (одноленточная);

Первая–ширина ленты;

Вторая – число секций.

Например, СПК – 4Г- 30

Буква  Г означает «с гидрофобным покрытием для предотвращения налипания».

 Вальцеленточные сушилки – применяются для сушки пастообразных материалов.  Продукт вначале проходит через формовочно-сушильные вальцы, а затем – через ленточную сушилку.

 Конвейерная сушилка для сушки плесневых грибов. В установку входят:

– дробилка-гранулятор (для измельчения продукта с влажностью до 55 % по принципу мясорубки с ножом);

– транспортёр-питатель;

– конвейерная ленточная сушилка;

– система подготовки воздуха, включающая фильтры, калориферы, узлы воздухоподачи и распределителя;

– вибратор.

Барабанные сушилки

Барабанные конвективные сушилки работают при атмосферном давлении. Их применяют в производстве ферментов, органических кислот и других продуктов.

Сушку ведут обычно подогретым воздухом прямоточно или противоточно с движением продукта. воздух для сушки очищается фильтрами грубой и бактериальной очистки.

Условное обозначение сушилок:

С – сушилка,

Б – барабанная,

Г – гранулированная,

Т – трубчатая,

Первая цифра – диаметр барабана, мм,

Вторая – длина барабана, мм.

У барабанной конвективной сушилки – стальной цилиндрический корпус с бандажами. С торцов – загрузочная и разгрузочная камеры. Барабан установлен наклонно под углом 6º в сторону разгрузки, частота вращения 8 мин-1.

Внутри барабана – специальная внутренняя насадка (рис. 4). Насадки изготавливают в виде секций длиной 1 м и приваривают к внутренней поверхности барабана. Тип насадки выбирают в зависимости от материала и диаметра барабана

Рис. 4. Насадки для барабанной сушилки

У барабанной атмосферной сушилки для обезвоживания культуры грибов установка состоит из тихоходной дробилки в виде двухвальцового шнека с лопастями, барабанных сушилок первой и второй ступеней, шнеков для выгрузки продукта, осадительных циклонов и вентилятора.

                                          

Камерные (шахтные) сушилки

В этих аппаратах (прямоточных и рециркуляционных) способ сушки основан на конвективном подводе тепла к продукту. При этом агент является тепловлагоносителем.

Камеры для сушки представляют собой вертикальные шахты прямоугольного сечения с расположенными в шахматном порядке подводящими и отводящими коробами. Короба подводят и отводят агент сушки в сушильных камерах.

В шахтной сушилке ВИС 42-Д для пищевых продуктов продукт сушится на 20 горизонтальных подвижных полках, которые в заданные моменты поворачиваются на 90º и продукт сбрасывается на

нижнюю полку. Камера разделена внутренними перегородками на зоны.: в верхней зоне - 6 полок, ниже – 8 и ещё ниже – 6:

 Над полками

6 полок

Между полками

8 полок

6 полок

Рис. 5. Схема движения потоков греющего воздуха в камерных сушилках

Общая продолжительность сушки – 5-10 мин.

Подаваемый воздух проходит через фильтры грубой и тонкой очистки и через калорифер, где нагревается до 358-363 К.

С последней полки продукт разгружается в бункер.

Отработанный воздух удаляется через циклоны, предварительно подвергнутый очистке.

В некоторых конструкциях по зонам последовательно подаётся вначале нагретый воздух, а затем – холодный атмосферный.

                                Вакуум-сушилки периодического действия

Используются очень часто. Высушиваемый материал в них неподвижно помещён на противнях на обогреваемых полках. Плиты подогревают паром, водой, электроэнергией.

                                         Сушилки со взвешенным слоем

Это – один из эффективных способов высушивания сыпучих, пастообразных и жидких материалов. Он обеспечивает высокоэффективный тепло- и массообмен, позволяет осуществлять процесс непрерывно на относительно простом оборудовании.

       Зарубежные фирмы выпускают аппараты разнообразных конструкций с площадью решётки до 35 м2.

У нас такая сушка в промышленном масштабе работает только на опытном заводе получения кормового концентрата лизина.

Топки

Топки для сжигания мазута и природных газов состоят из системы горелок и топочной камеры.

Через горелки непрерывно поступают топливо и воздух; горючие компоненты смешиваются. У устья горелки образуется устойчивая зона воспламенения смеси. После камеры горения газы поступают в камеру смешения..

Используются газомазутные горелки следующих типов и производительностей:

Типы горелок

ГМГ-1/15

ГМГ-2

ГМГ-4

ГМГ-5,5/7

Номинальная производительность, кДж/час

3,8 · 106 и

5,6 · 106

8,4 · 106

16,8 · 106

23,0 · 106

Они применяются в производстве кормовых дрожжей и лизина.

Воздухоподогреватели

Для нагревания воздуха до 413-433 К применяют паровые калориферы ребристо-пластинчатой конструкции (Госсантехстрой).

Греющий пар конденсируется в стальных трубах, на внешней поверхности которых припаяны прямоугольные пластины.

Применяются также трубчатые подогреватели, но они более металлоёмки.

Для снижения коррозии и повышения теплопроводимости к мазуту добавляют специальные присадки.

Пылеулавливающие аппараты

Для улавливания мелких частиц, выносимых из камеры с сушильным агентом, применяют различные аппараты. В основном, это – циклоны, или матерчатые рукавные фильтры. Значительный унос имеет место в распылительных сушилках и в аппаратах со взвешенным слоем.

Аппараты выбирают исходя из свойств пыли – сухая, мелкая, гигроскопичная и т.д., а также от размера частиц, влажности газа, содержания в нём пыли и т.д.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

5. Объектно-ориентированное программирование на access. Создание базы данных 1.04 MB
  Углубление теоретических и практических знаний в области методологии программирования и разработки программных комплексов, получение дополнительных навыков в работе с базами данных Access. создание структуры таблицы с помощью утилиты DataBase Desktop.
6. Программно управляемый генератор прямоугольного импульсного сигнала на микроконтроллере 726.5 KB
  Синтез, моделирование, отладка и эмуляция работы схемы генератора синусоидального сигнала с изменяемыми параметрами. Схема электрическая принципиальная, блок-схема алгоритма, аналогичные устройства других типов.
7. Транспортно-експлуатаційні якості автомобільних доріг 463 KB
  Оцінка транспортно-експлуатаційного стану дорожнього покриву при вирішенні задач ремонту та утримання дороги. Аналіз та обґрунтування заходів щодо поліпшення споживчих властивостей автомобільної дороги засобами дорожньо–експлуатаційної служби.
8. Строение и управление мехатронной системой робота-массажера 467.5 KB
  Адаптация позиционно-силовой системы манипулятора путемкоррекции ориентации инструментальной оси. Открытая архитектура контроллера мехатронной системы. Динамическое управление системой управления робота.
9. Угловая вакуумная задвижка с дистанционным управлением 713.5 KB
  Разработка механизма регулировки положения импульсного источника нейтронов. Механизм указателей предельных положений и концевых выключателей. Перемещение источника нейтронов в двух направлениях.
10. Модели нагрузок систем электроснабжения ЛА 824.5 KB
  Управление регуляторами напряжения и регуляторами скорости с целью автоматизации процессов равномерного распределения нагрузок между работающими параллельно генераторами можно осуществить различными способами.
11. Технический проект цеха полуфабрикатов типа пельмени 572.95 KB
  Для производства пельменей всех видов применяют мясо, жир, субпродукты, яйца и сырье растительного происхождения (мука и лук). Обвалку и жиловку мясного сырья для пельменного производства производят по инструкциям и приемам, применяемым в колбасном цеху. Жилованое мясо всех видов и субпродукты используют для изготовления пельменей сразу без предварительного посола и выдерживания.