КОНВЕКТИВНО-РАДИАЦИОННАЯ РАСПЫЛИТЕЛЬНАЯ СУШИЛКА

Полезная модель относится к пищевой промышленности, в частности к технике для сушки жидких продуктов, и может быть использована при производстве сухих дисперсных материалов. Известна распылительная сушилка, содержащая загрузочный бункер влажного материала со шнековым питателем, сушильную камеру, калорифер, вентилятор, систему очистки отработанного воздуха и систему подачи высушиваемого раствора (см. патент РФ № 2328948, 2007). Однако использование данной конструкции ограничено для широкого диапазона объектов сушки, так как при сушке распыленные частицы продукта в рабочей зоне сушильной камеры увлекаются потоком сушильного агента и двигаются прямолинейно вниз, что лимитирует время нахождения продукта в камере, а, соответственно, и время сушки продукта. Данная конструкция может быть применима для быстросохнущих материалов. Самым близким по технической сути решением является распылительная сушилка (см. патент РФ № 160793, 2016), содержащая сушильную камеру, распылитель, патрубки для ввода сушильного агента, систему отсоса, узел выгрузки, вертикальные прямоугольные перегородки. Однако эта конструкция не решает вопрос надежного и качественного обезвоживания ряда термолабильных жидких пищевых продуктов (растительные экстракты, плодоовощные соки и т.п.), так как при только конвективном подводе энергии сушка указанных продуктов возможна при температурах сушильного агента выше 473К и температуры исходного продукта выше 303К, что в большинстве случаев определяет перегрев продуктов выше 333К в процессе их высушивания и, как следствие, снижение качества готовых сухих дисперсных материалов. Актуальным направлением развития техники для сушки жидких продуктов является разработка конструкторского решения для организации процесса распылительной сушки продуктов за счет комбинирования конвективного и радиационного энергоподвода при активном вихревом аэродинамическом контакте продукта и сушильного агента, что позволяет увеличить интенсивность процесса, снизить температуру сушильного агента и, как следствие, температуру продукта для обеспечения качества сухих дисперсных материалов (Конвективно-радиационная распылительная сушилка для жидких и пастообразных пищевых материалов / И. Ю. Алексанян, Ю. А. Максименко, Ю. С. Феклунова, Н. Э. Пшеничная // Технологии пищевой и перерабатывающей промышленности АПК - продукты здорового питания. 2015. - № 3(7). - С. 57-61).
Техническая задача - создание устройства, позволяющего осуществлять конвективно-радиационный энергоподвод при распылительной сушке.
Технический результат - повышение эффективности устройства при его использовании.
Технический результат достигается тем, что в конвективно-радиационной распылительной сушилке, содержащей сушильную камеру цилиндрической формы одного диаметра, распылитель, установленный по оси камеры, систему отсоса, установленную под цилиндром сушильной камеры и узел выгрузки в виде полого конуса, установленного под цилиндром по оси камеры, на внутренней поверхности цилиндра установлены и жестко зафиксированы перегородки, цилиндр имеет патрубки для ввода сушильного агента, причем один патрубок расположен тангенциально к его поверхности, при этом перегородки выполнены спиралевидной формы с одинаковыми щелевыми зазорами, внутри которых по высоте перегородок размещены и жестко фиксированы галогенные излучатели, узел выгрузки жестко соединен с патрубками для выхода сухого продукта, выполнены две приемные емкости для сбора сухого продукта, жестко соединенные с патрубками для выхода сухого продукта, имеется циклон, соединенный с системой отсоса сухого продукта, жестко связанный с корпусом приемной емкости и патрубком для выхода сухого продукта.
На чертеже изображена предлагаемая конвективно-радиационная распылительная сушилка: фиг. 1 - общий вид, фиг. 2 - сушильная камера в продольном разрезе, фиг. 3 - сушильная камера в поперечном разрезе, фиг. 4 - спиралевидная перегородка, вид в разрезе.
Конвективно-радиационная распылительная сушилка имеет сушильную камеру 1 цилиндрической формы одного диаметра, патрубок для ввода сушильного агента 2, распылитель 3, установленный по оси камеры 1, патрубок для ввода сушильного агента 4, расположенный тангенциально к поверхности сушильной камеры 1, систему отсоса 5, установленную под цилиндром камеры 1, узел выгрузки 6 в виде полого конуса, установленного по оси сушильной камеры 1 и под цилиндром сушильной камеры 1, узел выгрузки 6 жестко соединен с патрубком 7 для выхода сухого продукта, приемная емкость 8 для сбора сухого продукта жестко соединена с патрубком 7 для выхода сухого продукта, имеется циклон 9, соединенный с системой отсоса 5, в нижней части циклона 9 жестко зафиксирован патрубок 10 для выхода сухого продукта, патрубок 10 соединен с приемной емкостью 8 для сбора сухого продукта. В полости сушильной камеры 1 установлены и жестко зафиксированы спиралевидные перегородки 11 круговым массивом вокруг оси сушильной камеры 1, имеющие одинаковые щелевые зазоры 12, угол между перегородками равен a = 360/n, где n - количество перегородок (разрез В-В). Перегородки 11 жестко закреплены на внутренней поверхности сушильной камеры 1 с помощью креплений 13 и 14, и стержневых крепежных элементов 15 для придания жесткости конструкции (разрезы Б-Б и Г-Г). Внутри перегородок 11 по высоте размещены и жестко фиксированы галогенные излучатели 16 для обеспечения радиационного инфракрасного энергоподвода в рабочую зону сушки по высоте сушильной камеры 1. Перегородки 11 выполняют функцию отражателей для обеспечения направления диффузного потока облучения от излучателей 16 в рабочую зону сушильной камеры 1. Излучатели 16 жестко закреплены на поверхности перегородок 11 с помощью стержневых крепежных элементов 17 (фиг. 4).
Устройство работает следующим образом. Исходный продукт, подвергаемый сушке, подается распылителем 3 в объем сушильной камеры 1. Ввод сушильного агента осуществляется по патрубкам 2 и 4. В сушильной камере 1 осуществляется комбинация прямотока и перекрестного тока при контакте сушильного агента и высушиваемого продукта, за счет дополнительной перекрестной подачи сушильного агента в щелевые зазоры 12 между перегородками 11. Распыленные частицы продукта при контакте с сушильным агентом и инфракрасным излучением высыхают, отбираются через систему отсоса 5, отделяются от потока отработавшего сушильного агента в циклоне 9, вывод сухого продукта с нижней части циклона 9 в приемную емкость 8 производится через патрубок 10, вывод сухого продукта с нижней части узла выгрузки 6 в приемную емкость 8 производится через патрубок 7. Галогенные излучатели 16 создают в сушильной камере 1 дополнительный радиационный энергоподвод, перегородки 11 выполняют функцию отражателей для обеспечения направления диффузного потока облучения от излучателей 16 в рабочую зону сушильной камеры 1. Галогенные излучатели 16 защищены от непосредственного контакта с высушиваемым продуктом и, как следствие от загрязнения, благодаря тому, что излучатели 16 жестко закреплены внутри витка спиралевидной перегородки 11. Перегородки 11 и сушильная камера 1 выполнены одинаковыми по высоте для равномерного подвода сушильного агента и выравнивания температуры сушильного агента в сушильной камере 1, в результате чего достигается увеличение интенсивности процесса сушки. Сушильный агент, проходя через пространство между перегородками 11, разделяется на несколько перекрещивающихся потоков, которые отталкивают распыленные частицы от поверхности перегородок 11 и, следовательно, от стенок сушильной камеры 1.
Благодаря вводу сушильного агента через патрубок 4 по касательной к окружности сушильной камеры 1 и наличию в ней вертикальных спиралевидных перегородок 11, осуществляется дополнительная равномерная подача сушильного агента в щелевые зазоры 12 между перегородками 11, при этом распыленные частицы продукта, увлекаемые потоками теплоносителя, начинают вращаться относительно оси сушильной камеры 1 и совершают движения по нисходящей спиралевидной траектории. Таким образом, достигается активный вихревой аэродинамический контакт продукта и сушильного агента в сушильной камере 1, что позволяет увеличить время пребывания распыленных частиц продукта в сушильной камере 1.
Спиралевидная траектория движения частиц определяет большее время контакта продукта с сушильным агентом в сушильной камере 1 по сравнению с традиционным прямолинейным движением вниз, что позволяет либо уменьшить высоту сушильной камеры при заданной производительности, либо увеличить интенсивность процесса и производительность установки. Перекрещивающиеся потоки сушильного агента компенсируют центробежную силу, действующую на частицы продукта в процессе их спиралевидного движения. Таким образом, исключается налипание частиц продукта на внутреннюю поверхность сушильной камеры 1, обеспечивается интенсивное обтекание частиц сушильным агентом и увеличивается интенсивность процесса сушки.
Конвективная составляющая в общем комбинированном энергоподводе позволяет обеспечить высушивание частиц при активном аэродинамическом контакте с сушильным агентом. Также конвективный подвод энергии необходим для организации распыления исходного продукта, пневмотранспорта высохших частиц и их отделения от потока отработавшего сушильного агента. Радиационная составляющая позволяет смягчить температурные режимы сушки.
За счет комбинирования конвективного и радиационного энергоподвода при активном вихревом аэродинамическом контакте продукта и сушильного агента увеличивается интенсивность процесса сушки при снижении начальной температуры сушильного агента и, как следствие, снижении температуры высушиваемого продукта для обеспечения его качества. Комбинирование способов энергоподвода при распылительной сушке обусловливает расширение области использования распылительной технологии сушки для получения качественных сухих дисперсных пищевых материалов.
Предлагаемая конвективно-радиационная распылительная сушилка позволяет увеличить интенсивность процесса сушки за счет комбинирования конвективного и радиационного энергоподвода при активном вихревом аэродинамическом контакте продукта и сушильного агента в сушильной камере.