Комбинированная сушилка для жидких дисперсных продуктов

Полезная модель относится к области процессов сушки дисперсных продуктов, в частности, к процессам сушки жидких дисперсных продуктов в виде капель на подложках.
Известно сушильное устройство для сушки высоковлажных материалов, включающее сушильную камеру, в которую вставляется поддон с высушиваемым материалом, ИК-излучатель и вентилятор, а в корпусе камеры предусмотрены входное и выходное отверстия для сушильного агента. (Патент на изобретение РФ №2163992, МПК F26B 3/30, 2001 г).
Недостатком данного устройства является его периодическое действие, а также неравномерность сушки при значительной толщине высушиваемого продукта, что приводит к ухудшению качества сухого продукта.
Известна конструкция сушильной установки, содержащая корпус с поддоном в нижней части, внутри которого поярусно установлены инфракрасные излучатели с размещенными над ними лотками, отличающаяся тем, что между лотками и излучателями вблизи боковых стенок корпуса установлены наклонные пластины. (Патент на изобретение РФ №2172454, МПК F26B 3/30, 2001 г).
Недостатком данного устройства является его периодическое действие, а также неравномерность сушки при значительной толщине высушиваемого продукта, что приводит к ухудшению качества сухого продукта.
Известна конструкция сушилки для сушки высоковлажных материалов, которая состоит из корпуса с верхним и нижним прямоугольными отверстиями, в которые вставляются сетчатые поддоны, сушильной камеры, крышки, поддона сбора просыпей, ИК-излучателей, вентилятора, блока управления регулированием процесса сушки, с которым соединены задатчик температуры и датчик в сушильной камере. (Патент на изобретение РФ №2265169, МПК F26B 3/30, 2005 г).
Недостатком данного устройства является его периодическое действие и неравномерность сушки при значительной толщине высушиваемого продукта на поддонах, что приводит к ухудшению качества сухого продукта.
Известна конструкция устройства для сушки высоковлажных материалов, включающее сушильную камеру и инфракрасный излучатель, при этом сушильная камера выполнена в виде поддона и крышки, поддон с высушиваемым материалом и инфракрасный излучатель установлены на раме, по разные стороны неподвижно закрепленной на раме крышки из оптически прозрачного материала, с возможностью перемещения относительно нее, а в поддоне сушильной камеры установлен теплообменник. (Патент на изобретение РФ №2293264, МПК F26B 9/06, F26B 3/30, 2007 г).
Недостатком данного устройства является его периодическое действие, необходимость регулярной очистки и замены крышки из оптически прозрачного материала, неравномерность сушки при значительной толщине высушиваемого продукта на поддонах, что приводит к ухудшению качества сухого продукта.
Известна конструкция устройства для сушки высоковлажных материалов, включающее сушильную камеру, состоящую из поддона и крышки, инфракрасного излучателя и линии вакуумирования, соединенной с сушильной камерой, при этом инфракрасный излучатель установлен на отражателе, закрепленном на внутренней поверхности крышки, а в линии вакуумирования установлены адсорберы, а на внешних поверхностях поддона и крышки сушильной камеры установлены рубашки охлаждения. (Патент на изобретение РФ №2408829, МПК F26B 9/06, F26B 3/30, F26B 5/04, 2011 г).
Недостатком данного устройства является сложность конструкции, периодическое действие аппарата, необходимость постоянного контроля линии вакуумирования, сложность работы с продуктами склонными к вспениванию в процессе сушки, сильная зависимость качества готового продукта от эффективности работы системы управления.
В качестве прототипа принята установка для непрерывной вакуумной сушки жидких продуктов, включающая корпус с системой вакуумирования и удаления паров и смонтированным внутри транспортирующим устройством, нагревательные элементы, загрузочное и разгрузочное устройства, отличающаяся тем, что транспортирующий орган выполнен в виде ряда закрепленных на шарнирах элементов, установленных с возможностью вращения, которые при нахождении в зоне сушки расположены в одной плоскости, образуя сплошную несущую поверхность, загрузочное устройство представляет собой емкость с постоянным уровнем продукта, разгрузочное устройство выполнено в виде ряда валков с установленными под ним сборниками сухого продукта, а в качестве нагревательных элементов используют ИК-излучатели (Патент на изобретение РФ №2116589, МПК F26B 5/04, 1998 г).
Недостатками прототипа являются нахождение всех элементов установки в одном корпусе, находящемся под вакуумом, что создает проблемы с удалением сухого продукта из установки и приводит к ускоренному выходу из строя вращающихся элементов транспортирующего устройства; конструкция транспортирующего органа конвейера, выполненная в виде ряда закрепленных на шарнирах элементов (пластин), установленных с возможностью вращения, приводящая к неравномерности съема сухого продукта в районе сборников сухого продукта и к загрязнению транспортирующего устройства; неравномерность формирования слоя жидкого и, следовательно, высыхающего продукта на ленте транспортирующего устройства, вследствие наличия вертикальной части конвейера, в районе которой происходит ИК сушка жидкого продукта, что связано с натеканием жидкого продукта в нижнюю часть конвейера под действием силы тяжести, приводящее к снижению интенсивности процесса сушки и ухудшению качества сухого продукта.
Задачей полезной модели является повышение интенсивности процесса сушки жидкого дисперсного продукта дозируемого в виде капель на подложку.
Решение технической задачи достигается за счет применения явления пиннинга (эффект закрепления контактной линии) капли на подложке, возникающего при конвективной сушке капли на горизонтальной подложке.
Эффект закрепления контактной линии представляет собой постоянство проекции капли на подложку по форме контактной линии капли, а следовательно и постоянство величины площади пятна контакта капли с подложкой, при изменяющемся во времени процесса сушки объеме капли. Применение этого эффекта позволяет создать двухзонный аппарат для использования комбинированной сушки с конвективным и инфракрасным теплоподводом.
Технический результат достигается тем, что комбинированная сушилка для жидких дисперсных продуктов содержит емкость высушиваемой жидкости, имеющую общую стенку с калорифером, фторопластовую ленту-носитель с горизонтальной и наклонной частью, дозатор и распылитель, обеспечивающие дозирование капель высушиваемой жидкости на горизонтальную часть фторопластовой ленты-носителя, зону конвективной сушки над горизонтальной частью фторопластовой ленты-носителя, предназначенной для закрепления капель на подложке за счет явления пиннинга, зону комбинированной конвективно-инфракрасной сушки, расположенной над наклонной частью ленты-носителя.
Результат достигается за счет того, что подача высушиваемой жидкости в сушилку осуществляется путем распыления жидкости и дозирования полученных капель на ленту-носитель, выступающую в качестве подложки, дальнейшей подсушки капель конвективным потоком нагретого воздуха до проявления эффекта закрепления контактной линии, основной инфракрасной сушки и съема высушенного продукта с ленты носителя ножом в бункер.
Схема комбинированной сушилки представлена на фиг. 1. Как показывают исследования кинетики сушки капель на подложках, явление пиннинга ускоряется для более нагретых капель жидких дисперсных продуктов, поэтому для ускорения процесса пиннинга капли на ленте-носителе 1 (подложке), емкость высушиваемой жидкости 2 и калорифер 3 имеют общую стенку, через которую часть тепла от калорифера передается к жидкости, нагревая ее.
Зона I - зона конвективной сушки, имеет горизонтальное расположение ленты-носителя и необходима для проявления поверхностных явлений, наблюдаемых при сушке капель на подложках, в частности эффекта пиннига капель на подложках. В этой зоне воздух, нагретый калорифером до заданной температуры, подается с помощью вентилятора 4 на поверхность ленты носителя.
Зона II - зона комбинированной конвективно-инфракрасной сушки, расположена под углом для создания рассчитанной формы капли, необходимой для полного удаления высушенного продукта с ленты-носителя в конце процесса сушки. Также наклон ленты в зоне II позволяет уменьшить габариты аппарата. Источником тепла для сушки в этой зоне является ИК-излучатель 5, закрепленный над лентой носителем. В качестве материала ленты-носителя выбран фторопласт, как материал, имеющий минимальную адгезию пары материалов: высушенный продукт-подложка. Дозатор 6 и распылитель 7 создают в зоне I набор капель, лежащих на горизонтальной подложке (ленте-носителе). Удаление высушенного продукта с ленты осуществляется ножом 8, установленным у опорного ролика 9 в конце зоны П. Чуть выше установленного ножа расположен зазор 10, предназначенный для удаления отработанного сушильного агента. Удаленный с ленты сухой продукт попадает через горловину 11 в бункер. Привод механизма вращения 12 расположен под лентой.
Предложенная конструкция комбинированной сушилки для жидких дисперсных продуктов позволяет, за счет предварительного нагрева высушиваемой жидкости, ускорить процесс пиннинга капли в зоне конвективной сушки и закрепить в этой зоне, дозируемые на подложку капли, что позволяет применить комбинированную конвективно-инфракрасную сушку на наклонной подложке, что приводит к повышению интенсивности процесса сушки жидкого дисперсного продукта дозируемого в виде капель на подложку и позволяет наиболее эффективно удалить высушенный продукт с подложки.