УСТРОЙСТВО МАШИННО-АППАРАТНОГО КОМПЛЕКСА ЗЕМЛЯКОВА Н.В. ДЛЯ РАСПЫЛИТЕЛЬНОЙ СУШКИ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
DEVICE OF ZEMLYAKOV'S MACHINE-HARDWARE COMPLEX NB FOR SPRAY DRYING OF FOOD PRODUCTS

Изобретение относится к технике распылительной сушки и грануляции полидисперсных материалов во взвешенном состоянии из растворов, в закрученном потоке воздуха - теплоносителя и может быть использовано для сушки и грануляции как пищевых материалов, таких как сухое молоко, растворимое кофе, сухие сливки, листовой и гранулированный чай, так и фармацевтических или химических материалов.
Известны машинно-аппаратные устройства, состоящие из разъемно-соединенных между собой трубопроводами машин и аппаратов, обеспечивающих в комплексном взаимодействии реализацию технологического процесса распылительной сушки молока, например прямоточная распылительная сушильная установка с циклонной очисткой отработавшего воздуха [1]. Известная установка состоит из ванны для исходного продукта, насоса для подачи исходного продукта, сушильной башни с вертикальной осью симметрии, в потолочной части которой по оси установлен центробежный распылитель. Распылительная башня ниже потолочной части имеет цилиндрический корпус, который соединен с конической частью корпуса, являющейся донной частью. Через коническую часть корпуса в башню встроен патрубок для подвода теплоносителя - горячего воздуха, этот патрубок размещен вдоль оси и направлен в сторону распылителя. Такая сушильная башня работает в противоточном режиме теплообмена. Через коническую часть корпуса в башню встроен второй патрубок, предназначенный для выравнивания давления в башне и одновременно отвода полидисперсной пыли сухого молока. Этот патрубок направлен приемной горловиной в сторону конической горловины днища и также выставлен по оси башни. Патрубок для подвода теплоносителя соединен с калорифером, а тот, в свою очередь, - с центробежным вентилятором (первым), который всасывает воздух окружающей среды через фильтр. Патрубок для выравнивания давления соединен с тангенциальным патрубком первого (основного) пылеулавливающего аппарата типа циклон, в выходной патрубок которого, размещенный по оси аппарата, выходит очищенный (частично отсепарированный от пылинок молока) воздух, который всасывается центробежным вентилятором (вторым) и выбрасывается в окружающую среду. Сухое молоко из конической горловины башни дозируется в линию пневмотранспорта, которая организована специальным центробежным вентилятором (третьим), который из линии пневмотранспорта подводит сухое молоко ко второму циклону, совмещенному с бункером - накопителем сухого молока, откуда оно выводится шлюзовым дозатором и расфасовывается в тару. Нагнетаемый и частично запыленный воздух от третьего вентилятора подводится к тангенциальному патрубку первого циклона.
Известен способ непрерывной сушки порошка пищевого продукта во взвешенном закрученном состоянии [2], который предусматривает создание в аппарате цилиндрической формы с вертикальной осью симметрии нисходящего и восходящего закрученных в одном направлении воздушных потоков, один из которых теплоноситель. В центробежное поле этих потоков форсункой распыляется жидкий пищевой продукт, где он формируется во взвешенном вращающемся тороидальном слое, где осушается и в пристенной области сбрасывается под отбойную шайбу аппарата. Во взвешенном закрученном тороидальном слое может осуществлять и процесс грануляции полидисперсных пылинок путем скатывания до требуемого размера шаровидных гранул.
Недостатком известного способа является то, что осуществляется лишь досушка влажного порошка, но не сушка из раствора.
Известна также сушильная установка для производства сухого обезжиренного молока [3] (сушильная установка типа РСМ). Машинно-аппаратное устройство схемы этой установки также состоит из емкости для исходного продукта (например, цельного молока) и насоса для его подачи к распылительному устройству. Распылительное устройство так же, как и в аналоге [1], размещено вдоль оси в области потолочной части, аналогичной по конструкции сушильной башни, которая в данной схеме работает в прямоточном режиме теплообмена. В связи с чем, горячий воздух из калорифера подводится к потолочной части башни, где он поступает в специальный кожух, выполненный коаксиально с распылительным устройством, что дает возможность горячему воздуху сверху охватывать факел распыла молока и таким образом высушивать его. В этой схеме патрубок для выравнивания давления соединен параллельно со входами тангенциальных патрубков сразу четырех аппаратов типа циклон, работу которых обеспечивает один центробежный вентилятор (первый), к всасывающему патрубку которого подсоединены параллельно выходные патрубки от тех же четырех циклонов, и отсепарированный воздух из которых выбрасывается непосредственно в окружающую среду, как и в [1]. Полученное сухое молоко из конической части башни выводится шлюзовым дозатором и так же, как и в [1], подводится к трубе пневмотранспорта, которая подключена к тангенциальному патрубку пятого циклона, разгрузочного, совмещенного с накопительным бункером из которого сухое молоко дозируется в тару. Работа пятого циклона обеспечивается специальным центробежным вентилятором, выходной патрубок которого так же, как и в [1], подключен к патрубку выравнивания давления в башне и далее к тангенциальным патрубкам четырех циклонов.
Недостатками известных машинно-аппаратных устройств по схемам [1] и [3] является то, что в них, в качестве аппаратов для пылеулавливания установлены аппараты типа циклон, которые в лучшем случае могут обеспечить пылеулавливающую способность порошка сухого молока не более 96%, по данным классификации [4]. В [1] для очистки воздуха используется два аппарата циклон, а в [3] используется пять аппаратов циклон, поэтому вторым после пылеулавливающей способности недостатком известных машинно-аппаратных схем, является их высокое энергопотребление. Кроме того, в [1] и в [3] движение воздуха в аппаратах пылеулавливания и подачи теплоносителя осуществляется с помощью трех центробежных вентиляторов. А не полностью очищенный от мелкодисперсной фракции порошка пищевого продукта воздух с помощью аппаратов циклон, выбрасывается непосредственно в окружающую атмосферу, засоряя воздух и прилегающие площади, уничтожая флору и фауну, нанося им непоправимый вред.
Известно также «Устройство машинно-аппаратного комплекса Землякова Н.В. для распылительной сушки пищевых продуктов» [5], принятое в качестве прототипа. У известного устройства [5] цилиндрическая часть башни, вблизи ее потолочной части снабжена тангенциальным завихрителем, обеспеченным патрубком, прикрепленным по касательной к цилиндрическому корпусу башни для подвода нисходящего потока воздуха, а коническая часть башни снабжена патрубком с устройством регулировки расхода и устройством подогрева восходящего потока воздуха, при этом горловина этого патрубка, размещенная вдоль оси, в объеме башни, снабжена лопастным завихрителем, имеющим лопатки, обеспечивающие закрутку воздуха в ту же сторону, что и от тангенциального завихрителя, кроме того, вдоль оси лопастного завихрителя, коаксиально установлен патрубок с распылительным устройством для подвода раствора пищевого продукта, а вокруг горловины патрубка подачи восходящего, закрученного потока установлена коническая шайба для обеспечения кольцевого зазора между внутренней стенкой цилиндрической части камеры, для прохода сухого продукта в коническую часть башни, для вывода которого на горловине конической части установлен дозатор, при этом в потолочной части башни вдоль ее оси для вывода частично очищенного воздуха установлен патрубок, который соединен с двумя входными патрубками, для нисходящего потока и восходящего потока, аппарата пылеуловителя со встречными закрученными потоками, причем перед патрубком восходящего потока установлена шиберная заслонка, при этом выходной патрубок для очищенного воздуха соединен с входным патрубком вентилятора, выходной патрубок которого соединен с патрубком завихрителя нисходящего потока башни и с устройством подогрева воздуха для восходящего потока в башне, а дозаторы башни и аппарата пылеуловителя со встречными закрученными потоками соединены с трубой пневмотранспорта, которая соединена с тангенциальным патрубком разгрузочного циклона, выходной патрубок которого через шиберную заслонку соединен с входным патрубком вентилятора, кроме того, патрубок для подачи раствора соединен с насосом, который, в свою очередь, соединен с емкостью, наполненной раствором пищевого продукта, кроме того, влагоотделение из замкнутой системы осуществляется через фильтр осушитель, установленный на выходном патрубке аппарата пылеуловителя со встречными закрученными потоками.
Недостатком этого известного устройства-прототипа является то, что устройство влагоотделителя установлено на выходном патрубке аппарата пылеуловителя со встречными закрученными потоками. Это приводит к тому, что влажный воздух из сушильной башни с малой долей частичек пыли продукта, попадая в аппарат пылеуловитель со встречными закрученными потоками, будет способствовать осуществлению в нем неуправляемого процесса грануляции скатыванием попавших в него частичек пылевидного продукта и, таким образом увеличивая размер выходящих по дозатору улавливаемых частиц, попадающих далее в трубу пневмотранспорта, которая соединяется с потоком пылевидного продукта от сушильной башни и, в результате в разгрузочный циклон будет попадать порошкообразный продукт не преднамеренно смешанный с гранулированным продуктом.
Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в снижении энергопотребления процесса получения сухого порошкообразного, либо гранулированного пищевого продукта из раствора, в защите атмосферного бассейна, флоры и фауны от пылевого загрязнения и, в повышении качества изготовляемого продукта.
Это достигается тем, что устройство машинно-аппаратного комплекса для распылительной сушки пищевых продуктов, характеризующееся тем, что состоит из сушильной башни, при этом цилиндрическая часть башни, вблизи ее потолочной части, снабжена тангенциальным завихрителем, обеспеченным патрубком, прикрепленным по касательной к цилиндрическому корпусу башни для подвода нисходящего потока воздуха, а коническая часть башни снабжена патрубком с устройством регулировки расхода и устройством подогрева восходящего потока воздуха, при этом горловина этого патрубка, размещенная вдоль оси, в объеме башни снабжена лопастным завихрителем, имеющим лопатки, обеспечивающие закрутку воздуха в ту же сторону, что и от тангенциального завихрителя, кроме того, вдоль оси лопастного завихрителя, коаксиально установлен патрубок с распылительным устройством для подвода раствора пищевого продукта, а вокруг горловины патрубка подачи восходящего, закрученного потока установлена коническая шайба для обеспечения кольцевого зазора между внутренней стенкой цилиндрической части камеры для прохода сухого продукта в коническую часть башни, для вывода которого на горловине конической части установлен дозатор, при этом в потолочной части башни вдоль ее оси для вывода частично очищенного воздуха установлен патрубок, который соединен с входным патрубком устройства для влагоотделения, выходной патрубок которого соединен с двумя входными патрубками, для нисходящего потока и восходящего потока, аппарата пылеуловителя со встречными закрученными потоками, причем перед патрубком восходящего потока установлена шиберная заслонка, при этом выходной патрубок для очищенного воздуха соединен с входным патрубком вентилятора, выходной патрубок которого соединен с патрубком завихрителя нисходящего потока башни и с устройством подогрева воздуха для восходящего потока в башне, а дозаторы башни и аппарата пылеуловителя со встречными закрученными потоками соединены с трубой пневмотранспорта, имеющей входной регулирующий раструб и, которая соединена с тангенциальным патрубком разгрузочного циклона, выходной патрубок которого через шиберную заслонку соединен с входным патрубком вентилятора, кроме того, патрубок для подачи раствора соединен с насосом, который, в свою очередь, соединен с емкостью, наполненной раствором пищевого продукта, при этом между выходным патрубком в потолочной части сушильной башни и входным патрубком нисходящего потока аппарата со встречными закрученными потоками установлен аппарат влагоотделитель.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображена схема машинно-аппаратного устройства.
Машинно-аппаратной комплекс для распылительной сушки пищевых продуктов состоит из сушильной башни 1, имеющей цилиндрический корпус и вертикальную ось симметрии. Цилиндрический корпус башни 1 в верхней части соединен с потолочной частью 2, а в нижней части - с конической донной частью 3. К горловине конической части 3 присоединен шлюзовой дозатор 4. Цилиндрическая часть башни 1 вблизи потолочной части 2 снабжена тангенциальным завихрителем 5, обеспеченным патрубком 6, прикрепленным по касательной к цилиндрическому корпусу башни 1. Коническая часть 3 башни 1 снабжена патрубком 7 с устройством регулировки 8 расхода воздуха и устройством 9, подогрева воздуха (например, паровым калорифером). Горловина патрубка 7, находящаяся в полости башни 1, на ее оси снабжена лопастным завихрителем 10. Лопастной завихритель 10 имеет лопатки 11, которые имеют наклон, обеспечивающий закрутку воздуха в ту же сторону, в которую закручен поток воздуха с помощью завихрителя 5. По оси лопастного завихрителя 10 коаксиально ему и патрубку 7 установлен патрубок 12, имеющий на конце распылительное устройство 13, например, механическую или пневматическую форсунку. Вблизи края горловины патрубка 7, по его наружной поверхности установлена коническая шайба 14, обеспечивающая необходимый кольцевой зазор между внутренней стенкой корпуса башни для скатывания под нее, в коническую часть 3 сухого порошка или гранул. В потолочной части 2 башни 1 установлен патрубок 15 для вывода очищенного воздуха из башни 1, который соединен с двумя входными патрубками 16 и 17 аппарата пылеуловителя со встречными закрученными потоками 18. В цепи патрубка 17 установлена шиберная заслонка 19. Выходной патрубок 20 аппарата 18 соединен с входным патрубком 21 центробежного вентилятора 22, выходной патрубок 23 которого соединен с патрубком 6 завихрителя 5 и устройством 9 подогрева воздуха (паровым калорифером). Дозатор 24 аппарата 18 и дозатор 4 башни 1 соединены с трубой 25 пневмотранспорта, которая соединена с тангенциальным патрубком 26 разгрузочного циклона 27, выходной патрубок 28 которого соединен через заслонку 29 с входным патрубком 21 центробежного вентилятора 22. Патрубок 12 для подачи исходного раствора пищевого продукта соединен с выходным патрубком центробежного насоса 30, входной патрубок которого соединен с емкостью 31, содержащей исходный жидкий пищевой продукт. Для удаления влаги 32 из полости 33 сушильной башни 1, за ее выходным патрубком 15 установлен аппарат 34 - влагоотделитель, который через заслонку 35 обеспечивает удаление влаги (водяные пары) в атмосферу.
Устройство машинно-аппаратного комплекса для сушки пищевых продуктов работает следующим образом
Первоначально включают вентилятор 22, затем с помощью заслонок 8 и 19 устанавливают необходимый гидродинамический режим между нисходящими и восходящими потоками в башне 1 и пылеуловителе со встречными закрученными потоками 18, либо для режима сушки конкретного пищевого продукта, либо для режима сушки и грануляции конкретного пищевого продукта. Далее вводят в работу паровой калорифер 9 и создают в рабочей полости башни 1 необходимый температурный режим для получения конкретного пищевого продукта. Затем вводят в работу центробежный насос 30, создают необходимое давление в патрубке 12 и с помощью распылительного устройства 13 (например, механической форсунки) создают в цилиндрической полости 33 башни 1 требуемый факел распыла 36, с заданным диаметром капель распыляемой жидкости. С помощью заслонки 29 выставляют необходимую скорость порошка конкретного пищевого продукта в линии пневмотранспорта 25, а с помощью регулирующего раструба 37 обеспечивают выравнивание и компенсацию необходимого давления в замкнутой системе машинно-аппаратного комплекса.
Применение данного устройства машинно-аппаратного комплекса распылительной сушки пищевых продуктов позволяет осуществлять замкнутый цикл воздухооборота, то есть без выброса хоть сколько-нибудь запыленного воздуха в атмосферу и, таким образом, исключая ее загрязнение и загрязнение площадей вокруг предприятия. Кроме того, используя пылеуловитель со встречными закрученными потоками, обеспечивается снижение энергопотребления всего машинно-аппаратного комплекса распылительной сушки пищевых продуктов, поскольку аппараты со встречными закрученными потоками, согласно [4] и [6], обеспечивают гидродинамический режим с более низким гидравлическим сопротивлением, чем аппараты циклоны. Повышается качество производимого продукта.
Источники информации
1. В.Д.Сурков, Н.Н.Липатов, Ю.П.Золотин. Технологическое оборудование предприятий молочной промышленности. Издание 3-е, переработанное и дополненное. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983 г. (с.292-293).
2. Способ непрерывной сушки порошка пищевого продукта во взвешенном закрученном состоянии. Патент России №2282118.
3. В.Д.Сурков, Н.Н.Липатов, Ю.П.Золотин. Технологическое оборудование предприятий молочной промышленности. Издание 3-е, переработанное и дополненное. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983 г. (с.294).
4. Сажин Б.С. Основы техники сушки. М.: Химия, 1984. - 320 с., ил.
5. Устройство машинно-аппаратного комплекса Землякова Н.В. для распылительной сушки пищевых продуктов. Патент России №2322645.
6. Пылеуловитель со встречными закрученными потоками. Патент России №2223137.