Распылительная сушилка

Полезная модель относится к пищевой промышленности, в частности к технике сушки жидких и пастообразных 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. Данная конструкция применима для быстросохнущих материалов.
Самым близким по технической сути решением является распылительная сушилка (см. патент РФ №154840, 2015), содержащая сушильную камеру, распылитель, систему отсоса и узел выгрузки, причем в полости цилиндрической части сушильной камеры установлены вертикальные прямоугольные перегородки, жестко закрепленные на внутренней поверхности цилиндрической части сушильной камеры, при этом перегородки и цилиндрическая часть сушильной камеры выполнены одинаковыми по высоте. Однако, эта конструкция не обеспечивает качественное обезвоживание ряда термолабильных жидких пищевых растительных материалов (экстракты, плодоовощные соки и т.п.), так как при конвективном энергоподводе сушка данных материалов возможна только при повышенных температурах сушильного агента (выше 473 К) и исходного продукта (выше 313 К), что обусловливает снижение качества сухих дисперсных растительных материалов.
Техническая задача - создание устройства, позволяющего осуществлять распылительную сушку путем конвективно-радиационного энергоподвода.
Технический результат - увеличение интенсивности процесса сушки за счет усовершенствования конструкции устройства.
Он достигается тем, что в известном устройстве, содержащем сушильную камеру, распылитель, систему отсоса, узел выгрузки и вертикальные прямоугольные перегородки, жестко закрепленные на внутренней поверхности цилиндрической части сушильной камеры, при этом перегородки и цилиндрическая часть сушильной камеры выполнены одинаковыми по высоте, круговым массивом вокруг оси сушильной камеры в пространстве между вертикальными прямоугольными перегородками сушильной камеры установлены и жестко закреплены трубчатые галогенные излучатели, снабженные отражателями.
На чертеже изображено предлагаемое устройство (фиг. 1 - общий вид, фиг. 2 - сушильная камера в продольном разрезе, фиг. 3 - сушильная камера в поперечном разрезе).
Устройство имеет сушильную камеру 1, 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, система отсоса 5, циклон 6, сборники сухого продукта 7, в полости сушильной камеры 1 установлены и жестко зафиксированы вертикальные прямоугольные перегородки 8 круговым массивом вокруг оси сушильной камеры 1 с образованием одинаковых щелевых зазоров, угол между перегородками равен а=360/n, где n - количество перегородок (разрез В-В). Перегородки 8 жестко закреплены на внутренней поверхности сушильной камеры с помощью креплений 9 и 10 и стержневых крепежных элементов 11 для придания жесткости конструкции (разрезы Б-Б и Г-Г). Для обеспечения радиационного инфракрасного энергоподвода в рабочую зону сушки по высоте сушильной камеры 1 между вертикальными прямоугольными перегородками 8 установлены трубчатые галогенные излучатели 12, снабженные отражателями 13 для обеспечения диффузного потока облучения. Излучатели 12 и отражатели 13 жестко закреплены на внутренней поверхности камеры 1 с помощью стержневых крепежных элементов 14 круговым массивом вокруг оси сушильной камеры 1, между вертикальными прямоугольными перегородками, где угол b между излучателями равен b=360/m, a m - количество излучателей (разрез В-В).
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 продукта, за счет дополнительной перекрестной подачи сушильного агента в щелевые зазоры между перегородками 8. Распыленные частицы продукта при контакте с сушильным агентом и под действием дополнительного радиационного энергоподвода высыхают, отбираются через систему отсоса 5, отделяются от потока отработанного сушильного агента в циклоне 6 и отбираются через сборники сухого продукта 7. Трубчатые галогенные излучатели 12 создают в сушильной камере 1 дополнительный радиационный энергоподвод, отражатели 13 служат для направления диффузного потока радиационного энергоподвода на распыленные частицы продукта.
Благодаря вводу сушильного агента через патрубок 4 по касательной к окружности сушильной камеры 1 и наличию в ней вертикальных прямоугольных перегородок 8, осуществляется дополнительная равномерная подача сушильного агента в щелевые зазоры между перегородками, при этом распыленные частицы продукта, увлекаемые потоками теплоносителя, начинают вращаться спиралевидно относительно оси сушильной камеры и совершают движения по нисходящей спиралевидной траектории. Таким образом, достигается активный вихревой аэродинамический контакт продукта и сушильного агента в сушильной камере, что позволяет увеличить время пребывания распыленных частиц продукта в сушильной камере.
Спиралевидная траектория движения частиц определяет большее время контакта продукта с сушильным агентом в сушильной камере по сравнению с традиционным прямолинейным движением вниз, что позволяет либо уменьшить высоту сушильной камеры при заданной производительности, либо увеличить интенсивность процесса и производительность установки. Вертикальные прямоугольные перегородки 8 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 8, разделяется на несколько перекрещивающихся потоков, которые отталкивают распыленные частицы от поверхности перегородок и, следовательно, от стенок сушильной камеры. Перекрещивающиеся потоки сушильного агента компенсируют центробежную силу, действующую на частицы в процессе их спиралевидного движения. Таким образом, исключается налипание частиц продукта на внутреннюю поверхность большого цилиндра сушильной камеры, обеспечивается интенсивное обтекание частиц сушильным агентом и увеличивается интенсивность процесса сушки.
Конвективная составляющая энергоподвода 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.
Дополнительный радиационный энергоподвод для распыленных частиц продукта, создаваемый трубчатыми галогенными излучателями и направляемый отражателями, позволяет смягчить температурные режимы сушки при снижении начальных температур сушильного агента и продукта, что обеспечивает сохранность качественных показателей материала за счет объемного равномерного прогрева частиц продукта при сушке.
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 сушки обусловливает расширение области использования распылительной технологии сушки для получения качественных сухих дисперсных растительных материалов.
Предлагаемое устройство позволяет увеличить интенсивность процесса сушки за счет комбинирования конвективного и радиационного энергоподвода при активном вихревом аэродинамическом контакте продукта и сушильного агента в сушильной камере.