Разработка рациональных способов конвективной сушки для жидких продуктов

ИННОВАЦИОННОЕ ОБОРУДОВАНИЕ - ОСНОВА МОДЕРНИЗАЦИИ ОТРАСЛИ

ТЕМА НОМЕРА

УДК 664.144

Разработка рациональных способов конвективной сушки

для жидких продуктов

О.Е. Губа, Ю.А. Максименко, канд. техн. наук, С.А. Терешонков

Астраханский государственный технический университет

Современное состояние пищевой промышленности в РФ до последнего времени характеризовалось спадом производства, недостаточным материально-техническим обеспечением, разрывом связей в различных сферах, что требует развития агропромышленного комплекса на основе совершенствования существующих и создания новых инновационных безотходных, экологически безопасных технологий и оборудования. В настоящее время решение научно-производственных задач с целью энергосбережения и повышения эффективности работы является приоритетным для пищевых предприятий.

Сушка - одна из самых энергоемких операций в пищевых технологиях, которая также определяет качество готового продукта, материалоемкость производства и уровень загрязнения окружающей среды [1]. В связи с этим необходимы тщательный учет и анализ всех факторов, влияющих на производительность и термический коэффициент полезного действия при сушке и соответственно на экономичность процесса.

Экономическая целесообразность распылительной сушки, применяемой для истинных и коллоидных растворов, суспензий, эмульсий, пульп, паст в различных отраслях промышленности, очевидна. Конструктивные особенности распылительных сушильных установок обусловлены технологическими требованиями (вид продукта, его термолабильность, вязкость жидкости и пр.), типом распылителя, интенсивностью испарения и т. п. Специфические особенности распылительной сушки обусловливают ряд характерных достоинств этого способа: высокое качество высушиваемого продукта, так как отсутствует его перегрев; готовый продукт не требует дополнительного измельчения и обладает высокой растворимостью; возможность исключения из технологии стадии предварительного выпарива-

Ключевые слова: распылительная сушка; сушка жидких продуктов; сушильная техника; тепломассообмен.

Key words: spray-type drying; drying of liquid products; drying technics; heat-and-mass change.

ния, так как начальная влажность продуктов может быть значительной, а конечная - достаточно низкой и др. [2].

Наряду с этим следует отметить недостатки: значительные удельные габариты установок, работающих при мягких режимах; сложность и высокая стоимость оборудования для распыливания и улавливания пыли, что в конечном итоге приводит к высоким энергетическим и материальным затратам.

При традиционном для распылительной сушки прямоточном контакте продукта с теплоносителем [2] время нахождения продукта в сушильной камере, т. е. время сушки, лимитируется высотой сушильной камеры, поэтому необходима значительная высота аппарата. Кроме того, при отклонениях технологических режимов от номинальных

возможны либо перегрев и, как следствие, термическое разложение распыленных частиц (капель) продукта, либо недосыхание и, как следствие, загрязнение газоходов и аппарата. При распылительной сушке применяют преимущественно механический, акустический и ультразвуковой способы распыливания, которые обусловливают большие корневой угол и радиус факела распыла, а следовательно, при условии недопустимости контакта распыленных частиц (капель) со стенками сушильной камеры - ее значительный диаметр.

Уменьшение габаритов сушильной камеры возможно в случае сушки в псевдоожиженном слое на инертных телах [3]. Однако при таком способе организации процесса очевидны затраты на приобретение, регенерацию и санитарную очистку инертных тел и энергозатраты для подачи теплоносителя и создания кипящего слоя.

Анализ современного состояния техники и технологии сушки и результаты экспериментальных исследований позволили рекомендовать рациональный метод влагоудаления без использования инертных тел и предложить малогабаритную сушильную установку для эффективного обезвоживания жидких продуктов.

Исследования проводили с целью создания устройства, позволяющего осуществить струйную подачу продукта без тонкого диспергирования, уменьшить загрязнение сушильной камеры и исключить применение инертных тел, склонных к агрегированию, и, как результат, усовершенствовать конструкцию и увеличить интенсивность процесса сушки.

На рисунке изображено предлагаемое устройство. Оно имеет сушильную камеру 1 с газораспределитель-

Сушильная установка для получения порошков из жидких продуктов: 1 - сушильная камера; 2 - газораспределительная решетка; 3 - колпачки; 4 - гидравлические форсунки; 5 - циклон

THE INNOVATIVE EQUIPMENT - A BASIS OF MODERNIZATION OF BRANCH

ной решеткой 2, выполненной в виде пластины круглого сечения с отверстиями, по периметру которых жестко закреплены отрезки труб, сверху накрытые колпачками 3. Устройство оснащено гидравлическими форсунками 4 для подачи жидкого продукта и циклоном 5 для отделения сухого продукта от потока отработавшего сушильного агента.

Подлежащий сушке жидкий продукт подается в сушильную камеру 1 с помощью гидравлических форсунок 4, направленных перпендикулярно на поверхность сушильной камеры и расположенных в верхней части сушильной камеры 1, благодаря чему обеспечивается непрерывное омывание стенок камеры вновь подаваемым на сушку продуктом. Таким образом осуществляется струйная подача продукта без тонкого диспергирования и исключается контакт псевдокипящих частиц или капель продукта со стенками сушильной камеры, а следовательно, уменьшается её загрязнение. Поток теплоносителя при поступлении в слой жидкого продукта через прорези клапанов 3 газораспределительной решетки 2 разбивается на струи, которые с большой скоростью входят в жидкий продукт. В пространстве между смежными клапанами газовые и жидкостные струи сталкиваются, деформируясь, образуя слой газожидкостной системы (пены) с сильно развитой поверхностью контакта продукта и теплоносителя. При этом образуется псев-докипящий слой частиц продукта, которые, высыхая, транспортируются потоком теплоносителя в циклон 5, где за счет возникающей центробежной силы происходит отделение сухого продукта от отработавшего потока теплоносителя, что позволяет исключить использование инертных тел.

Сушильный агент подается под газораспределительную решетку 2, которая по принципу работы и конструкции подобна контактным элементам - барботажным тарелкам, применяемым в процессах ректификации парожидкостных систем. Однако в отличие от барботажных тарелок, для которых область устойчивой работы ограничивается недопустимостью уноса продукта, в данном случае скорость сушильного агента соответствует режиму уноса частиц продукта с поверхности газораспределительной решетки. Все пространство между смежными клапанами 3 может быть разбито на основные зоны: небарботируемой жидкости (зона

A); недеформируемых струй (зона

B), деформируемых струй - пены (зона С), взвешенных частиц продукта (зона й).

С повышением скорости теплоносителя в прорезях клапанов увеличивается вылет газовой струи в жидкости и сокращается путь струй до момента их столкновения, что приводит к уменьшению высоты зоны недеформируемых струй. Сокращение расстояния между клапанами также приводит к уменьшению зоны недеформируемых струй, увеличивает градиент уровня жидкости и может привести к повышению уноса жидкости с газораспределительной решетки потоком теплоносителя вследствие увеличения скорости выхода теплоносителя из слоя продукта между клапанами.

Для зоны пены С характерны наиболее развитая поверхность массо-обменного контакта продукта с теплоносителем. Высота зоны пены возрастает с увеличением слоя жидкого продукта на газораспределительной решетке и скорости потока теплоносителя. Вместе с тем необходимо иметь в виду, что при увеличении высоты слоя пены повышается гид-

равлическое сопротивление движению потока теплоносителя.

В зону взвешенных частиц продукта й вместе с потоком теплоносителя попадают частицы различных размеров. Крупные, вследствие того, что скорость теплоносителя меньше их скорости витания, как правило, под действием силы тяжести вновь возвращаются в зону деформируемых струй. Мелкие частицы, скорость витания которых меньше скорости движения теплоносителя в сушильной камере, транспортируются потоком теплоносителя в циклон 5, при этом происходит их досушка.

Таким образом, предложенная организация процесса и дальнейшая оптимизация режимных и конструктивных параметров позволяют если не устранить, то свести до минимума недостатки традиционных способов. Полученные результаты наряду с дальнейшим исследованием гидродинамической обстановки при сушке жидких продуктов в диспергированном состоянии и моделированием процесса позволят выработать рекомендации по совершенствованию процесса и рациональному проектированию оборудования.

ЛИТЕРАТУРА

1. Алексанян, И.Ю. Развитие научных основ процессов высокоинтенсивной сушки продуктов животного и растительного происхождения: ав-тореф. дисс. ... на соискание ученой степени д-ра техн. наук.- М.: МГУПБ, 2001. - 52 с.

2. Лыков, М.В. Распылительные су-шилки/М.В. Лыков, Б.И. Леончик. -М.: Машиностроение, 1966. - 330 с.

3. Куцакова, В.Е. Интенсификация тепло- и массообмена при сушке пищевых продуктов/В.Е. Куцакова, А.Н. Богатырев. - М.: Агропромиз-дат, 1987. - 236 с.

.№12

S.LGR0UP °всяные хл°пья

в новой упаковке ТМ «Хуторок»

Stfi* «HrfiefltcHbf

Компания «Родной продукт» провела рес-тайлинг торговой марки «Хуторок» (позиция «овсяные хлопья»), а чтобы закрепить успех предложила потребителю бесплатные 10 % хлопьев в каждую новую пачку.

«Инновации - конек компании «Родной продукт», - рассказывает бренд-менеджер торговой марки Светлана Куче-рова. - Причем в различных направлениях: мы не только расширяем линейку новыми продуктами, но и время от времени меняем дизайн-концепцию торговой марки, стремимся предложить не только качественный продукт, но и

свежий актуальный дизайн, так как понимаем, что визуальное восприятие определяет первое впечатление и влияет на решение о покупке».

«Акция «+10 %» проводится не впервые - такие подарки покупателям компания делает постоянно. Акции подобного рода отлично стимулируют продажи и формируют лояльное отношение к торговой марке», - говорит генеральный директор компании Андрей Руденко.

В первых числах сентября новинка появится в сетевом ри-тейле, рознице и опте.

♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦♦