Главная Книги - Разные ОБОРУДОВАНИЕ МОЛОЧНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ (2018 год)
поиск по сайту правообладателям
|
|
|
содержание .. 2 3 4 5 ..
Рис. 16.1. Однокорпусный вакуум-аппарат с выносной системой нагрева пароструйным
компрессором: 1 - трехходовой кран для смеси воздуха и пара; 2 - электродвигатель; 3 - вентиль
для пара к пусковому инжектору 23; 5 и 11 - манометры; 6 - вентиль для воздуха; 7 -
вакуумметр; 8 - регулировочный кран для молока; 9 - вентиль для воды; 10 - вентиль для пара к
пароструйному
компрессору;
12
-
прибор
для
взятия
пробы;
13,
14,
15
- краны для сгущенного молока;
16
- термометр;
17,
18
- вакуум-насосы;
19 - верхняя перегородка; 20 - нижняя перегородка; 21 - возвратная трубка; 22, 23 - эжекторы; 24
- конденсатор;
25,
26
- подогреватели;
27
- привод насоса;
28
- нагреватель;
29
-
пароотделитель; 30 - пароструйный компрессор; 31-35 - патрубки
Разность между температурой греющего пара и температурой молока составляет
150С. Через стенки трубок молоку от греющего пара передается тепло. В кипятильных
трубках образуются паровые пузырьки, которые поднимаются с молоком вверх по
трубкам, а снизу по возвратным трубкам поступают новые порции молока.
Возвратные трубки непрерывно пополняются молоком: в одну из них направляется
поступающее молоко и часть молока, выбрасываемая из кипятильных трубок, в
другую, расположенную у выхода вторичного пара из нагревателя в пароотделитель,
поступает только молоко, выбрасываемое из кипятильных трубок. Такой режим
движения молока в верхней части нагревателя обеспечивает перегородка 19. Далее пар
с частью жидкости поступает в пароотделитель через патрубок по касательной к его
окружности. Пар и молоко в пароотделителе приобретают вращательное движение.
Под действием центробежной силы частицы молока отбрасываются к стенкам
пароотделителя и стекают на дно. Наличие зонта-отражателя предохраняет выброс
молока из пароотделителя. Молоко из пароотделителя возвращается в нагреватель для
108
повторного выпаривания по наклонному трубопроводу 33 или отводится насосом 18 в
емкость.
Пар (вторичный или соковый) собирается в центре пароотделителя, поднимается
вверх и выходит через ловушку в трубу. Вторичным он назван потому, что получается
из молока при его кипении. Часть вторичного пара направляется в конденсатор, а часть
- в пароструйный компрессор.
Пароструйный компрессор (термокомпрессор) - это инжектор, в котором вторичный
пар давлением 19,6 кПа и температурой 600С сжимается острым паром давлением 5«10
атм и температурой 150«1750С. Давление смеси вторичного и острого пара после сжатия
- 39,2 кПа, температура - 750С. Эта смесь и поступает в нагреватель для обогрева
кипятильных трубок.
Снижение давления и температуры острого пара происходит после прохождения
сопла термокомпрессора. На выходе из сопла пар имеет большую скорость и
механическую энергию. Смешиваясь со вторичным паром, смесь поступает в
диффузор.
Вторая часть сокового пара, поступающего в конденсатор, превращается в
конденсат, что способствует созданию вакуума в калоризаторе и пароотделителе.
Кроме того, разрежение создается также за счет отсоса воздуха вакуум-насосом 18.
Конденсат из калоризатора, подогревателей и конденсатора отводится насосом 17. Для
отсоса воздуха применяются пароструйные насосы (эжекторы).
Циркуляция молока при выпаривании влаги происходит без применения мешалок и
насосов. Интенсивность циркуляции молока регулируется количеством подаваемого
греющего пара и молока. При увеличении количества молока в нагревателе
замедляется циркуляция, при слишком малом наполнении циркуляция прекращается.
Количество острого пара регулируется вентилем на паропроводе. В зависимости от
положения вентиля давление пара перед соплом изменяется.
В процессе работы вакуум-аппарата необходимо следить, чтобы в пароотделителе
происходила интенсивная циркуляция смеси. При замедленной циркуляции образуется
пена и часть ее вместе с паром уходит в конденсатор и термокомпрессор.
При сгущении молока с сахаром необходимо удалять верхнюю перегородку в
нагревателе и открывать окно в нижней перегородке.
Пленочные вакуум-выпарные установки, как и циркуляционные, также имеют
калоризатор и пароотделитель. Однако нагреватель расположен выше пароотделителя.
На рис.
16.2 представлена схема работы двухкорпусной, а на рис. 5.5.
трехкорпусной пленочный вакуум-выпарных установок.
Сгущаемое цельное, обезжиренное молоко или сыворотка подаются насосом в
емкость 10 и подогреватели 3-5. Из подогревателей молоко поступает в пастеризатор 6
и выдерживатель 7. Затем из выдерживателя оно подается сверху на распределенное
устройство трубчатого калоризатора 1 первого корпуса. Под действием сил тяжести
ровной тонкой пленкой молоко стекает вниз по внутренней поверхности трубок вместе
с парами, которые образуются при испарении влаги за счет тепла, подаваемого в
межтрубное пространство калоризатора. Из нижней части труб смесь жидкость-пар
попадает в пароотделитель 11, где концентрат жидкости и пар отделяются друг от
друга. В подогреватели 3, 4, 5 пар попадает или от инжектора или от пароотделителей.
Частично сгущенный продукт из пароотделителя первого корпуса подается в
калоризатор 2 второго корпуса, где также образует тонкую пленку толщиной 2«6 мм и
стекает по кипятильным трубкам. Из последнего корпуса готовый продукт отводится
109
на дальнейшую обработку, а вторичный пар - в конденсатор 8. Пароэжекторный блок 9
обеспечивает отбор пара от потребителей.
Рациональное использование вторичного пара в установках пленочного типа
позволяет уменьшить расход греющего пара до 0,4«0,5 кг на 1 кг испаренной влаги.
Пленочные вакуум-выпарные установки сгущают одновременно небольшой объем
жидкости, и время пребывания продукта в одном корпусе составляет 1 мин. Продукт не
подвергается длительному тепловому воздействию, исключается пенообразование и
связанные с этим потери продукта. Пленочные установки имеют высокую
производительность и работают в непрерывном режиме, но у них есть и ряд
недостатков: большая высота
(свыше
6 м), большое количество корпусов,
чувствительность к изменениям давления греющего пара, температуре охлаждающей
воды, к количеству воды и подаваемого молока.
Пленочные вакуум-выпарные установки используются главным образом для сгущения
молока перед сушкой. Их производительность - 400«12000 кг испаренной влаги в час и
более.
Установки с барометрическим конденсатором используются на небольших
сыродельных заводах в основном для сгущения сыворотки.
Рис. 16.2. Схема вакуум-выпарной установки А1-ОВВ-2: молоко; 1к - конденсат; 1в
- охлаждающая вода; г
- пар;
1,2
- выпарные аппараты;
3-5
- подогреватели;
6 - пастеризатор; 7 - выдерживатель; 8 - конденсатор; 9 -пароэжекторный блок; 10 - бак;
11 - пароотделитель
110
Рис.
16.3. Схема вакуум-выпарной установки А2-ОВВ-4:
- молоко,
1к
-
охлаждающая вода; г - пар; 1-3 - выпарные аппараты; 4-7 - подогреватели; 8 - пастеризатор;
9 - выдерживатель; 10 - конденсатор; 11, 12 - инжекторы; 13 - пароэжекторный блок; 14 - бак
исходного молока; 15 - бак готового продукта
На рис. 16.4. представлена схема вакуум-выпарной установки с барометрическим
конденсатором.
Предварительно осветленная сыворотка температурой 550С поступает в трубчатый
калоризатор
13. В это время инжектор
10 подает в межтрубное пространство
калоризатора греющий пар температурой
750С. Сыворотка начинает интенсивно
закипать, выделяя вторичные пары, которые вместе с частью продукта попадают в
пароотделитель (сепаратор) 5. Сгущенный продукт в сепараторе отделяется от вторичных
паров и возвращается по трубе 14 в калоризатор. На возвратной трубе 14 имеется
пробоотборник 1.
Из сепаратора 5 одна часть вторичного пара направляется в барометрический
конденсатор 8, другая
- в инжектор 10, в сопло которого подается острый пар.
Образовавшаяся смесь поступает в межтрубное пространство калоризатора
13. В
барометрическом конденсаторе вторичный пар конденсируется, и конденсат стекает в
резервуар 2.
Ловушка 7 служит для улавливания воздуха, газов и воды, последняя отделяется
от них и стекает в резервуар 2. Очищенные от влаги воздух и газы непрерывно
отсасываются суховоздушным вакуум-насосом 3.
Взаимодействие барометрического конденсатора и суховоздушного насоса
обеспечивает требуемое разрежение во всей системе.
Конденсат, образовавшийся в межтрубном пространстве калоризатора от греющего
пара, отводится конденсатоотводчиком
12, соединенным двумя трубопроводами с
калоризатором. Через верхний трубопровод выравнивается давление внутри
конденсатоотводчика 12 и в межтрубном пространстве калоризатора, а нижний служит
для поступления конденсата из калоризатора в конденсатоотводчик. Из
конденсатоотводчика конденсат выдавливается острым паром.
111
Перед пуском вся система должна быть герметически закрыта. Первоначальный
вакуум создается включением в работу суховоздушного насоса и барометрического
конденсатора.
Управление технологическим процессом установки осуществляется с пульта
6
управления. Калоризатор 13 имеет предохранительный клапан 11 и воздушный кран 9
для гашения вакуума во всей системе.
Рис.
16.4. Схема вакуум-выпарной установки с барометрическим конденсатором:
1
- пробоотборник;
2
- резервуар;
3
- вакуум-насос;
4
- площадка обслуживания;
5 - сепаратор (пароотделитель); 6 - пульт управления; 7 - ловушка; 8 - барометрический
конденсатор; 9 - воздушный кран; 10 - инжектор; 11 - предохранительный клапан;
12 -
конденсатоотводчик; 13 - трубчатый калоризатор; 14 - возвратная труба
16.3. Установки с аммиачным обогревом
В отличие от вакуум-выпарных установок с использованием острого водяного и
вторичного паров в данной вакуум-выпарной установке молоко получает теплоту для
парообразования от горячего газообразного аммиака.
Вакуум-выпарная установка с аммиачным обогревом представлена на рис. 40.5.
Продукт температурой 720С подается насосом 10 в калоризатор 6, в котором по трубам
опускается вниз и перетекает в сепаратор 7. Аммиачный компрессор 1 подает аммиак
температурой 1000С в специальный ресивер 8, из которого он поступает в калоризатор
6, где конденсируется при температуре
420С. При этом температура молока,
112
находящегося в калоризаторе, составляет
29,50С. Насос
12 гонит молоко, оно
циркулирует между сепаратором и калоризатором.
Конденсат аммиака из межтрубного пространства калоризатора поступает в ресивер
9, затем жидкий аммиак подается через отделитель 3 в конденсатор 4. За счет наличия
вакуума в конденсаторе аммиак закипает и становится газообразным. Компрессор 1
засасывает пары аммиака из конденсатора и нагнетает их в ресивер
8.
Несконденсировавшиеся пары и газы отводятся двухступенчатой эжекторной
установкой 5. Готовый продукт отбирается насосом 11.
Рис. 16.5. Схема вакуум-выпарной установки с аммиачным обогревом: 1 - аммиачный
компрессор; 2 - двигатель компрессора; 3 - пароаммиачный отделитель; 4 - конденсатор; 5 -
эжекторная установка; 6 - калоризатор; 7 - сепаратор; 8 - ресивер для газообразного аммиака;
9 - ресивер для жидкого аммиака; 10 - насос для подачи молока; 11 - насос для отвода
сгущенного молока; 12 - насос для циркуляции продукта; 13 - насос для отвода конденсата
вторичных паров
Аммиачные вакуум-насосные установки более экономичны по сравнению с
установками, работающими на паровом обогреве. Потребление воды в них сокращается
в 2-3 раза, молоко в них закипает при низких температурах (29,5 0С), что позволяет
сохранить при сгущении не только белковый, но и витаминно-ферментный состав
молока, а также сгущать продукт до очень высокой концентрации сухих веществ (80%).
113
4. Установки с пластинчатыми калоризаторами
Применение установок с пластинчатыми калоризаторами не требует высоких
помещений.
Однокорпусная вакуум-выпарная установка с пластинчатым калоризатором
показана на рис. 40.6. Она состоит из передней 4 и подвижной 1 плит, между которыми
находятся пластины
2
(рис. 16.6, а). Установка имеет испаритель
6, на котором
находятся патрубок 5 для отвода вторичного пара и ловушка 7 для выхода готового
продукта. На установке имеются каналы и патрубки входа и выхода продукта и
греющего пара.
На установке сгущают в основном обезжиренное молоко при выработке
высококачественного сухого молока. Обезжиренное молоко после стерилизации
(t=1400С) и охлаждения поступает в пластинчатый калоризатор на пластины 3 (рис. 16.6,
б) первой секции. После подачи греющего пара в полости пластин 2 молоко закипает,
поднимается по пластине первой секции и переходит во вторую секцию. Из нее продукт
со вторичным паром выходит из калоризатора по каналу 4 и поступает в испаритель 6
(см. рис.
16.6, а), в котором продукт интенсивно кипит. Вторичный пар при этом
удаляется на конденсацию. Сгущенный готовый продукт, выходящий из вакуум -
выпарной установки, проходит через ловушку 7 для отделения пара.
Рис.
16.6. Схема однокорпусной вакуум-выпарной установки с пластинчатым
калоризатором: а - общий вид: 1 - подвижная плита пластинчатого калоризатора; 2 -
пластины; 3 - патрубок для выхода пара; 4 - передняя плита пластинчатого калоризатора; 5
- патрубок для отвода вторичного пара; 6 - испаритель (пароотделитель); 7 - ловушка с
патрубком для выхода готового продукта; б - схема движения продукта пластинчатом
калоризаторе: 1 - канал для пара; 2 - пластины с каналами для пара; 3 - пластины для молока;
4 - канал для выхода продукта; 5 - передняя плита; 6 - патрубок для выхода молока; 7 -
патрубок дл выхода конденсата
114
Двухкорпусная вакуум-выпарная установка с пластинчатыми калоризаторами,
обеспечивающаяся степень сгущения для молока
50% сухих веществ и для
обезжиренного молока 46% сухих веществ, представлена на рис. 16.7.
Стерилизованное молоко через регулятор
4 подачи поступает в пластинчатый
калоризатор 2, в котором создается вакуум
5,5
104 Па. Нагретый паром продукт
закипает и затем переходит в испаритель 3, где в результате интенсивного кипения
образуются вторичные пары. По трубопроводу
6 вторичный пар переходит в
пластинчатый калоризатор 7 второй ступени и нагревает сгущаемый продукт, который
подается насосом 5 из калоризатора 2 первой ступени. Температура и давление во
второй ступени ниже, чем в первой. Из второй ступени сгущенный продукт и
вторичный пар поступают в испаритель
(пароотделитель)
8. Продукт отводится
насосом 9 из установки, а вторичный пар поступает в конденсатор 10 смешения.
Рис.
16.7. Схема двухкорпусной вакуум-выпарной установки с пластинчатыми
калоризаторами: 1 - насос для конденсата; 2 - пластинчатый калоризатор первой ступени;
3 - испаритель (пароотделитель) первой ступени; 4 - автоматический регулятор подачи; 5,
9
- насосы для сгущенного продукта;
6
- трубопровод для вторичного пара;
7 - пластинчатый калоризатор второй ступени; 8 - испаритель (пароотделитель) второй
ступени; 10 - конденсатор смешения; 11 - насос для отвода воды; 12 - трубопровод для
острого пара; 13 - двухступенчатый эжектор
Концентрация сухих веществ в процессе работы регулируется в зависимости от
конечных параметров. Несконденсировавшиеся пары и газы поступают в
двухступенчатый эжектор 13, в который по трубопроводу 12 подается острый пар. Из
эжектора 13 паровоздушная смесь отводится наружу. Конденсат из конденсатора 10
смещения отводится насосом 11, а из калоризатора 2 - насосом 1.
Трехкорпусная пластинчатая вакуум-выпарная установка показана на рис. 40.8.
Молоко подается в балансировочный бак 1 и насосом 2 нагнетается в подогреватель 14,
где нагревается паром, поступающим из сепаратора 12. Затем молоко направляется в
подогреватель 10 и нагревается паром, поступающим из сепаратора 9. Затем оно
последовательно проходит подогреватели 7 и 3 третьей и четвертой ступеней, где
нагревается паром, поступающим из сепаратора 6 первого корпуса и инжектора 5.
Трехкорпусная пластинчатая вакуум-выпарная установка показана на рис. 40.8.
Молоко подается в балансировочный бак 1 и насосом 2 нагнетается в подогреватель 14,
где нагревается паром, поступающим из сепаратора 12. Затем молоко направляется в
115
подогреватель 10 и нагревается паром, поступающим из сепаратора 9. Затем оно
последовательно проходит подогреватели 7 и 3 третьей и четвертой ступеней, где
нагревается паром, поступающим из сепаратора 6 первого корпуса и инжектора 5.
Молоко насосом 19 направляется в калоризатор 4, в котором нагревается паром,
поступающим из инжектора 5. Кипящее молоко из калоризатора 4 переходит в сепаратор
6. Вторичный пар при этом поступает в инжектор 5, подогреватель 7 и калоризатор 8
второго корпуса. Подсгущенное молоко насосом 18 перекачивается в калоризатор 8, в
котором продолжается сгущение. Сгущенное молоко насосом
17 из сепаратора
9
передается в калоризатор
11 третьего корпуса, вторичные пары направляются в
подогреватель 10. Вторичные пары из сепаратора 12 поступают в подогреватель первой
ступени и конденсатор
15. Готовое сгущенное молоко насосом
16 непрерывно
откачивается из сепаратора и нагнетается через прибор 13 для определения содержания
сухих веществ.
Рис.
16.8. Схема трехкорпусной вакуум-выпарной установки, с пластинчатыми
калоризаторами и инжектором:
1
- балансировочный бак;
2,
16,
17,
18,
19
- насосы;
3 - подогреватель четвертой ступени;
4 - калоризатор первого корпуса;
5 - инжектор;
6 - сепаратор первого корпуса; 7 - подогреватель третьей ступени; 8 - калоризатор второго
корпуса;
9
- сепаратор второго корпуса;
10
- подогреватель второй ступени;
11 - калоризатор третьего корпуса; 12 - сепаратор третьего корпуса; 13 - прибор для опре-
деления сухих веществ; 14 - подогреватель первой ступени; 15 - конденсатор
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Свириденко, А.К. Поточно-технологические линии и оборудования для переработки
молока и молочных продуктов / А.К. Свириденко, А.Н. Березин, А.Я. Змеев. -
Саратов: Из-во СГУ, 2003. - 236 с.
2. Бредихин, С.А. Технология и техника переработки молока / С.А. Бредихин и др. - М.:
Из-во «Колос», 2003. - 306 с.
3. Курочкин, А.А. Технологическое оборудование для переработки продукции
животноводства / А.А. Курочкин и др. - Пенза: Из-во Пенза, 2001. - 258 с.
4. Сурков, В.Д. Технологическое оборудование предприятий молочной промышленности /
В.Д. Сурков, Н.Н. Липатов, В.П. Золотин. - М: Легкая и пищевая промышленность,
1983. - 431 с.
116
ТЕМА 17. УСТАНОВКИ ДЛЯ СУШКИ МОЛОКА И МОЛОЧНЫХ
ПРОДУКТОВ
Цель: изучить устройство и работу оборудования для сушки молока и молочных
продуктов.
17.1. Распылительные сушильные установки
Распылительные сушильные установки позволяют получить продукт высокого
качества при небольших энергозатратах. В них продукт распыляется и высушивается в
атмосфере горячего воздуха. Продукт обезвоживается в результате испарения влаги с
поверхности мельчайших капель молока.
По способу распыления установки бывают дисковые и форсуночные. Дисковые
установки распыляют продукт под действием центробежной силы диском, а
форсуночные
- форсунками, обеспечивающими в результате создания давления
большую скорость распыла.
По способу очистки отходящего из сушильной башни воздуха выделяют установки
для сушки с циклонной очисткой воздуха и с мокрой очисткой воздуха.
В зависимости от направления движения потока воздуха и распыляемого материала
различают сушилки прямоточные и противоточные, а также сушилки со смешанным
потоком. В них подается воздух из нескольких мест в распыленный молочный продукт.
Также применяются комбинированные установки, в которых совмещены различные
технологические
процессы
(обезвоживание,
агломерация,
охлаждение,
кристаллизация).
По расположению сушильной башни установки для сушки делят на вертикальные и
горизонтальные.
По способу выведения сухого продукта из башни различают установки со
скребковым механизмом, с пневматическим уборщиком, установки с ленточными,
шнековыми и вибрационными транспортерами, а также с гравитационным механизмом
удаления продукта.
По растворимости готового продукта различают установки для получения сухого
продукта обычной растворимости и установки для получения быстрорастворимого
сухого молока.
Сухие продукты, полученные на распылительных сушильных установках, имеют
растворимость 99,9%.
На рис. 17.1. представлена схема подачи продукта и воздуха в зависимости от
конструкции сушильной башни.
В горизонтальных сушилках
(рис.
17.1, а) воздух подается прямотоком,
совпадающим с направлением движения распыляемого продукта. Сепарации сухого
молока протекают под действием силы тяжести. Сухой продукт оседает на дно камеры
и удаляется шнековым транспортером. Мелкие частицы уносятся воздухом и
отделяются от него в циклоне.
В противоточных сушилках продукт распыляется сверху на встречу потоку
горячего воздуха, поступающего снизу. При использовании этого способа влажные
частицы почти не оседают на стенках сушильной камеры, продукт получается высокого
качества, однородной шарообразной формы.
117
При использовании схемы прямотока, показанного на рис.17.1, в, скорость
движения воздуха должна быть больше скорости движения самых крупных частиц,
чтобы все они поднимались вверх и уносились восходящим потоком. При прямотоке
горячего воздуха снизу вверх сушка молока происходит равномернее, чем при
прямотоке сверху вниз. Это объясняется тем, что частицы находятся в зоне сушки
дольше. Они полностью просушиваются. Однако при противотоке сухие частицы
встречаются с восходящим горячим воздухом, перегреваются, что может привести к
частичной денатурации продукта.
Рис. 17.1. Схема конструкции сушилок для молока: а - горизонтальные прямоточные; б -
работающие по принципу прямотока сверху вниз; в - работающие по принципу прямотока снизу
вверх; г
- со спиральным потоком воздуха; д - со смешанным потоком воздуха; е - с
вращательным движения потока; 1 - форсунка; 2 - шнек
В смешанном потоке обеспечивается турбулизация, которая способствует лучшему
смешиванию воздуха и частиц молока. Выходящий из сушильной камеры воздух
насыщен влагой.
На рис.17.1, г молоко распыляется в спиральном потоке воздуха, выходящем из
сушильной камеры, частицы молока попадают в поток выходящего горячего воздуха,
движутся спирально и выходят полностью высушенными из камеры.
На рис.17.1, д показана схема сушилки, молоко в которой распыляется
центробежным диском, размещенным в центре камеры. Горячий воздух поступает
тангенциально через два отверстия в нижней части сушилки, благодаря чему в камере
118
создается вращательное движение потока. Для лучшей сушки часть горячего воздуха в
начальный период подается непосредственно в зону распыления. Воздушный поток при
такой схеме способствует рыхлению факела распыла и придает ему пораболическую
форму, что исключает прилипание крупных частиц к стенкам камеры. Насыщенный
влагой воздух выходит в верхней части сушилки, а сухой продукт оседает на дно и
удаляется скребками.
Аналогичные процессы проходят и в сушилке, выполненной по схеме,
представленной на рис. 17.1, е.
Однако такие сушилки имеют и недостатки. Сухие частицы, осевшие на дно,
слипаются с еще невысохшими, что ухудшает качество продукта. Помимо этого, сухой
порошок встречается с восходящим в сушилку горячим воздухом, что требует
снижения его температуры. Это приводит к уменьшению эффективности сушки по
сравнению с прямотоком.
Растворимость сухого молока, полученного в распылительных сушилках,
составляет 96«98%. Производительность по испаренной влаги - 250«2000 кг/ч и
более. Продолжительность непрерывной работы - более 18 часов. При увеличении
длительности процесса сушки на внутренних стенках башни накапливается слой
молочного порошка, который может нагреваться и самовозгораться.
К недостаткам распылительных сушилок можно отнести высокую стоимость
оборудования, высокие затраты энергии и большие габаритные размеры. Их высота
12 м, и для их размещения необходимы многоэтажные здания.
Сушка молочного продукта распылением требует равномерного распределения
горячего воздуха в сушильной камере и быстрого перемешивания его с частицами
молока в течение нескольких секунд. При неравномерном распределении воздуха
ухудшается процесс сушки. Часть продукта перегревается, а другая, не успевшая
высохнуть, налипает на стенки. Сушильную камеру периодически приходится
останавливать и чистить.
Следовательно, для эффективного и равномерного обеспечения процесса сушки
необходимо создать рациональную подачу воздуха.
На рис. 17.2 приведены различные способы подачи воздух в сушильные камеры.
По схеме рис. 17.2, а горячий воздух поступает в камеру в осевом направлении
через центральную трубу. Воздушный поток при этом приобретает форму конуса,
расширяющегося книзу. В верхней части сушильной камеры появляются застойные
зоны с завихрениями.
При подаче горячего воздуха в сушильную камеру через центральную трубу снизу
(рис. 17.2, б) достигается более удовлетворительное распределение воздуха в камере.
Однако при этом необходимо правильно выбрать скорость движения его в прорезях
трубы.
Тангенциальный ввод воздуха (рис. 17.2, в) обеспечивает вращательное спиральное
движение его в сушильной камере.
Сушильная камера с радиальным вводом горячего воздуха через прорези
представлена на рис. 17.2, г. Молоко в ней распыляется центробежными дисками,
факел распыления которых расположен в горизонтальной плоскости.
Имеются конструкции сушилок (рис. 17.2, д), горячий воздух в которых попадается
сначала в успокоительное пространство сушилки, образованное распределительной
решеткой. При прохождении через эту решетку воздух хорошо распределяется по
сечению сушилки и равномерно смешивается с частицами.
119
Рис.17.2. Схема способов подачи воздуха в сушилки: а - в осевом направлении через
центральную трубу: б - через центральную трубу с прорезями: в - тангенциально:
г - радиально: д - через успокоительное пространство и распределительную решетку:
1 - форсунка: 2 - распылительный диск.
При выборе способа ввода и вывода горячего воздуха необходимо помнить, что
если воздух попадает в сушильную камеру по периферии, то выходить он должен в
центре, и наоборот. Этим достигается хорошее распределение потока воздуха по
сечению сушилки.
В молочном производстве применяются следующие установки для сушки молочных
продуктов:
сушильная распределительная вибрационная установка ОСВ-1 по производству
сухого цельного и обезжиренного молока производительностью по испаренной влаге
900«1100 кг/ч;
вибрационная конвективная сушилка СВК-1, 0/4,0 производительностью 150 кг/ч
испаренной влаги;
распылительная сушильная установка марки А1-ОР2 для молока
производительностью 500 кг/ч испаренной влаги;
распылительная сушильная установка марки А1-АРС производительностью 135 кг/ч
испаренной влаги;
установка СГ-500 для сушки и гранулирования обезжиренного молока
производительностью 500 кг/ч испаренной влаги;
сушильно-дробильный агрегат марки СД-250производительностью 230«250 кг/ч
испаренной влаги.
Схема сушильной распылительной установки марки ОСВ-1 представлена на
рис. 17.3. Сгущенное молоко с концентрацией сухих веществ 44«46% (обезжиренное
120
молоко) и 46«50% (цельное) проступает в резервуар 17, из которого молочным
насосом
18 подается в фильтр и гомогенизатор
19. Из гомогенизатора молоко
поступает под давлением в сушильную камеру, где диспергируется форсунками и
высушивается в потоке горячего воздуха.
Полученный молочный порошок выгружается гранулятором
2 и поступает для
окончательной досушки и охлаждения в вибрационные конвективные сушилки
3,
охлаждается во второй секции сушилки 13 и элеватором 4 подается для классификации в
вибрационное сито
5. Кондиционный порошок с помощью конвейеров через
распределитель
6 попадает в бункеры
10 для промежуточного хранения и далее
вибрационным конвейером 14 и элеватором 4 направляется в отделение фасования.
Некондиционная фракция продукта из вибрационного сита поступает в бункер 9.
Рис. 17.3. Схема сушильной распылительной установки марки ОСВ-1: 1 - распылительная
камера с форсунками; 2 - вибрационный гранулятор; 3, 13 - вибрационные сушилки; 4 -
ленточный элеватор; 5 - вибрационное сито; 6 - распределитель; 7 - вибрационный конвейр; 8 -
калорифер;
9,
16
-
бункеры;
10
-
бункер
с
активизатором;
11 - вентиляторы; 12 - циклон; 14 - вибрационный питатель - затвор; 15 - фильтр; 17 -
резервуары; 18 - насос для молока; 19 - гомогенизатор.
Циклонная фракция транспортируется и выгружается в сушилку питателем-
затвором 14 и эжектором. Технологический воздух готовится с помощью систем
приточной вентиляции и циклонной очистки.
Система циклонной очистки технологического запыленного воздуха состоит из
камеры, гранулятора, вибрационных сушилок и циклонов.
В комплект сушильной установки входит оборудование для мойки внутренних
поверхностей камеры, циклонов и бункеров с помощью гидромониторов, монтируемых
на этих аппаратах. Вибрационные конвективные сушилки,конвейеры,переходники,
ковшовые элеваторы моются гидропистолетами очистно-моечной машины ОМ-5361.
121
Моющие растворы к гидромониторам и моечной машине подаются от
централизованной станции мойки оборудования. Для предотвращения, локализации и
тушения возгорающего сухого молочного порошка внутри сушильного оборудования
предусмотрена подача насыщенного пара.
При работе сушильной установки температура воздуха, подаваемого в сушильную
камеру, составляет
160«1800С, на выходе из камеры
-
950С, в грануляторе
-
80«1200С, готового продукта - 200С.
На рис. 41.4 представлена технологическая схема распылительной сушильной
установки марки А1-ОР24 для молока. Она предназначена для сушки сгущенного
обезжиренного и сгущенного цельного молока, а также заменителей цельного молока с
содержанием жира до 30,5%.
Установка состоит из сушильной камеры 14, системы подачи и нагревания воздуха,
батареи 15 циклонов, пневмотранспортной линии 23 сухого продукта, щита контроля и
управления, насосной одновинтовой установки марки П8-ОНТ, гомогенизатора 9 марки
К5-ОГА-1,2 для молока, распылителя 13 молока, агрегата марки В6-ОФА для фасовки
и упаковки сухих молочных продуктов.
Рис. 17.4. технологическая схема распылительной сушильной установки марки А1-
ОР2Ч для молока: 1 - калорифер; 2 - шнек; 3 - дно камеры; 4 - воздушный фильтр; 5, 16 -
вентиляторы; 6 - нагреватель воздуха; 7 - насосная одновинтовая установка; 8 - тепловой
аппарат; 9 - гомогенизатор; 10 - бачок; 11 - электрическая таль; 12 - воздухораспределитель;
13 - распылитель молока; 14 - сушильная камера; 15 - батарея циклонов; 17 - швейная
машина для зашивки бумажных мешков;
18
- ультразвуковая установка для сварки
полиэтиленовых вкладышей; 19 - весовой автоматический дозатор; 20 - бункер; 21 - циклон-
разгрузитель; 22 - главный вентилятор; 23 - пневмотранспортная линия; 24 - шлюзовой
затвор; 2в - сгущенное молоко; 2е - сухое молоко; 1п - промывочная вода; 3г - горячий
воздух; 3х - холодный воздух; 3п - пневмотранспортный воздух; 3от - отработанный воздух
Сушильная камера - один из основных агрегатов установки для производства
сухого молока, где происходит процесс сушки молочного порошка из предварительно
сгущенного молока с помощью размещенного в башне быстровращающегося диска.
Башня прямоточного типа имеет внутрискребковый механизм, воздухораспределитель,
распылитель молока. Под башней установлен выгрузной шнек.
122
Технологический процесс работы сушильной установки протекает следующим
образом. Из вакуум-аппарата сгущенное молоко, прошедшее гомогенизатор
9,
поступает в промежуточный резервуар 8, откуда одновинтовым насосом 7 подается на
распылитель 13 сушильной камеры 14. Одновременно через калорифер 6 вентилятором
5 и воздухораспределитель
12 подается в сушильную камеру горячий воздух
температурой 160«1800С. При смешивании с ним мелкие капельки молока быстро
высыхают. В момент распыления величина капель составляет 30«80 мкм с площадью
100«150 м2 на 1 л сгущенного молока. Температура воздуха в зоне распыла
-
75«95 0С, поэтому продукт при сушке не подвергается денатурации.
Распылительный диск
13 вращается с частотой
12000 мин-1. Распыленное в
сушильной камере молоко быстро сохнет и подается на дно, откуда скребковым
механизмом через окно сбрасывается в шнек 2, которым транспортируется через
шлюзовой затвор 24 в пневмотранспортную линию 23, где охлаждается воздухом,
подаваемым из помещения через воздушный фильтр калорифером 1.
Охлажденный молочный порошок поступает в циклон-разгрузитель 21, шлюзовым
затвором
24 подается в бункер-просеиватель
20, автоматическим дозатором
19
загружается в мешки, которые зашиваются на швейной машине 17.
Освобожденный от порошка воздух вентилятором
16 подается на вторичную
очистку в батарею 15 циклонов. Одновременно воздух с мельчайшими частицами
порошка из сушильной башни через трубу в нижней ее части поступает на очистку в
батарею 15 циклонов, в верхнюю цилиндрическую часть по касательной к окружности.
Центробежные силы при движении отбрасывают пылинки к наружной стенке цилиндра
и далее в коническую часть. Очищенный от порошка воздух из циклонов отсасывается
главным вентилятором 22, который выбрасывает его в атмосферу.
Из сушильной башни при необходимости распылитель молока можно поднимать
талью. В установке предусмотрены автоматический контроль и регулирование основных
технологических параметров с пульта управления.
17.2. Контактные сушильные установки
В контактных сушилках сгущенный жидкий молочный продукт сушится путем
контактов с греющей поверхности. Они бывают вальцовые и ленточные.
Вальцовые сушилки делятся на атмосферные, в которых процесс сушки проходит
при атмосферном давлении, и вакуумные. По количеству вальцов различают одно- и
двухвальцовые сушилки.
На молочных предприятиях используются сушильно-дробильные агрегаты марки
СДА-250 (рис. 17.5). Такой агрегат состоит из сушилки 5 и дробилки 8, соединенных
между собой шнеками. Сушилка имеет два полых чугунных вальца 11 с сальниковыми
уплотнениями, вращающихся в подшипниках скольжения. Подвижные подшипники
одного из вальцов, служащие для регулировки зазора, установлены на боковинах,
скрепленных стяжками. Привод вальцов осуществляется от электродвигателя
мощностью 7,5 кВт через открытую зубчатую передачу.
Сгущенное обезжиренное молоко или пахта температурой 550С молочным насосом
или самотеком подается с помощью коллектора на поверхность вальцов. По
трубопроводу 9 во внутреннюю полость вальцов 11 подается пар, вальцы нагреваются
паром, и продукт, нанесенный на поверхность вальцов толщиной
0,1«0,6 мм,
высушивается и при подходе к ножу снимается и сбрасывается в шнеки, установленные
сбоку сушильных барабанов, откуда поперечными шнеками транспортируется в
нижнюю часть дробилки и ковшами цепного элеватора подается для размола на
просеиватель.
123
Рис. 17.5. Сушильно-дробильный агрегат марки СДА-250: 1 - двигатель; 2 - редуктор; 3 -
ограждение; 4 - открытая зубчатая передача; 5 - сушилка; 6 - системы вытяжки;
7 - коллектор; 8 - дробилка; 9 - трубопровод; 10 - шнеки; 11 - валец
Размольные устройства дробилки 8 представляют собой вращающийся ротор с
молотками и просеивателями. Размолотый продукт в виде порошка выгружается из
бункера дробилки в бочки или мешки.
Водяные пары, образующиеся при сушке продукта, отсасываются с помощью
системы вытяжки, состоящей из зонта, боковых щитов, воздуховода и вытяжного
вентилятора.
Конденсат, образовавшийся внутри вальцов, удаляется по трубкам, проходящим
внутри труб для пара.
Производительность вальцовой сушилки - 230«250 кг/ч испаренной влаги. Частота
вращения вальцов - 10«29 мин-1, диаметр - 800 мм, длина - 1000 мм, мощность
электродвигателя дробилки - 2,2 кВт, температура наружной поверхности вальцов
105«1200С.
При пленочном способе сушки на вальцовых или ленточных сушилках продукт
контактирует с горячей поверхностью, поэтому происходит денатурация сывороточных
белков, ухудшается цвет и консистенция. Растворимость продукта снижается и
составляет 80-85% .
Преимуществом вальцовых и ленточных атмосферных пленочных сушилок
является малый расход пара при сушке (1,1«1,25 кг/кг испаренной влаги), сушилки
имеют небольшую высоту и легко размещаются в одноэтажном здании.
124
Ввиду низкой растворимости получаемого сухого продукта, вальцовые и ленточные
сушилки применяются в основном для сушки обезжиренного молока, пахты и
сыворотки.
Вальцовые вакуумные сушилки используются для сушки продуктов при
температурах
60«700С. При этом продукты получаются значительно лучшего
качества, чем на вальцовых атмосферных сушилках, хотя растворимость их все же
недостаточна. В вальцовых вакуумных сушилках вальцы находятся в камере, где
поддерживается разряжение. Сгущенное молоко из специальных резервуаров подается
на вальцы. За время поворота вальцов примерно на 300 0 молоко высушивается и
снимается ножами. Сухой продукт шнеком транспортируется к накопительным
бункерам.
Чтобы частица молока, пар и воздух не уносились из камеры сушилки, они перед
конденсатором проходят гидравлический затвор.
Через цапфы вальцов подается пар и отводится конденсат. В камере сушилке
давление поддерживается - 0,15 104«0,2 104Па.
17.3.
Сушилки
для
твердых
молочных
продуктов
периодического действия
Казеин, творог, молочный белок, молочный сахар, сыр относятся к твердым
молочным продуктам. Для их высушивания используются сушилки периодического
действия.
К сушилкам периодического действия относятся камерные (шкафные), которые
бывают атмосферные и вакуумные.
В атмосферных камерных сушилках с паровым калорифером рециркуляция воздуха
осуществляется регулированием клапанов на вводном, отводном и промежуточном
воздуховодах. Воздух подогревается в калорифере. Подготовленный для сушки казеин-
сырец накладывают на рамки равномерным слоем до 6 мм. Рамки устанавливают на
тележку, которую вкатывают в сушильную камеру.
Рис. 17.6. Вакуум-камерная сушилка : 1 - сушильная камера;
2 - конденсатор; 3 - суховоздушный вакуумный насос.
125
Вакуум-камерные сушилки применяют главным образом для сушки молочного
сахара. Принципиальная схема вакуум-камерной сушилки приведена на рис. 41.6.
Кристаллы молочного сахара насыпаются слоем на сита или металлические противни,
которые устанавливаются на полые плиты в сушильной камере
1. Герметически
закрытые двери камеры сушилки изолируют продукт от атмосферы. Продукт
нагревается паром (горячей водой), поступающим в плиты. Испаряемая влага и воздух,
содержащийся в камере, направляются на поверхностный конденсатор 2, где пары
конденсируются. Воздух из конденсатора откачивается суховоздушным вакуум-
насосом 3.
17.4. Сушилки непрерывного действия
Сушилки непрерывного действия подразделяются на барабанные, ленточные,
скребковые, вибрационные и вихревые.
Барабанная сушилка для казеина работает следующим образом. Казеин-сырец
непрерывно из загрузочного бункера через питатель поступает в барабан, который
медленно
(2«4 мин-1) вращается. В барабане казеин захватывается винтовыми
лопастями и постепенно передвигается к загрузочному бункеру. Небольшой уклон
барабана, лопасти и поток воздуха обеспечивают достаточное перемешивание казеина.
За время прохождения барабана казеин высыхает.
Воздух, нагретый в паровом калорифере до температуры 90«..950С, со скоростью
1«.1.5 м/с, проходит вдоль барабана и омывает зерна казеина. Барабан расположен на
опорных катках. Вращение он получает от приводного механизма (шестерня привода
находится в зацеплении с большим венцом, напрессованным на барабан).
Основным рабочим органом барабанной сушилки для молочного сахара является
вращающийся барабан, соединенный одной стороной с дробящим механизмом и
бункером, а с другой - с разгрузочной камерой.
Сырой сахар поступает в загрузочный бункер и шнековым питателем непрерывно
подается в барабан. Наклонными лопатками, расположенными на внутренней стенке по
всей длине барабана, сахар захватывается. При вращении барабан заполняется его
падающими частицами, которые омываются горячим воздухом
(130«.1400С),
поступающим из пластинчатого калорифера.
На концах барабана расположены лабиринтные сальники. Конец барабана,
входящий в разгрузочную камеру, имеет мелкие отверстия и подпорное кольцо.
Калорифер соединен воздуховодом с загрузочной камерой и через нее с барабаном.
Движение воздуха создается вентилятором, который работает на отсос. Сахарная пыль,
уносимая отводящим из сушилки воздухом, улавливается матерчатым фильтром со
встряхивателем. Механизмы сушилки, приводящие во вращение барабан, дробящее,
загрузочное, разгрузочное и встряхивающее устройства, работают от одного
электродвигателя, передающего движение через понижающий редуктор.
На рис. 17.7. представлены ленточная сушилка непрерывного действия. Продукт в
сушилку подается по наклонному питающему транспортеру 1, далее - на сетчатые
ленты и распределяется на них тонким слоем. Специальный шибер 2 выравнивает
продукт на ленте. Лента очищается от продукта скребком 4.
Переходя с ленты на ленту, продукт постепенно высыхает, так как через них
продувается горячий воздух, нагреваемый в секциях калорифера 6, расположенного
внутри самой камеры. Скорость движения нижних лент меньше, чем верхних. Это
необходимо для того, чтобы слой продукта на них был постоянным. Скорость
движения лент изменяется вариатором скоростей. В зависимости от установленной
скорости лент продукт находится в камере 1,5«..5,5 ч.
126
Рис. 17.7. Схема ленточной сушилки: 1 - питающий транспортер; 2 - шибер для
разравнивания продукта; 3 - психрометр; 4 - скребки для очистки ленты; 5 - термометры;
6 - секции калорифера; 7 - конденсатоотводчик
На рис. 17.8 показана скребковая сушилка. Она имеет прямоугольный сварной
каркас, закрытый металлическими щитами. На боковых щитах находится по три
смотровых окна. Внутри сушилки расположены полки
1, изготовленные из
металлической сетки, которая натянута на вынимающиеся рамы. Казеин
перемешивается и транспортируется вдоль полок в процессе сушки скребками 2,
смонтированными в рамах 3.
Рама со скребками движется поэтапно. Сначала верхняя рама передвигается в
горизонтальном направлении слева направо. Скребки медленно перемешивают казеин
и перемешивают его. Затем рама поднимается и движется справа налево, скребки не
касаются слоя казеина. Достигнув крайнего левого положения, рама вновь опускается и
начинает двигаться слева направо. Направление движения нижней рамы
противоположно движению верхней.
Привод рам - от электродвигателя через червячный редуктор и цепную или
ременную передачу.
На верхней полке продукт, поступающий из измельчителя
4, равномерно
распределяется слоем 30 мм по всей ширине. Верхняя полка справа не достигает торца
сушилки. Через этот зазор казеин с верхней полки ссыпается на нижнюю. Здесь
установлено дополнительное дробильное устройство 5. После прохождения по нижней
полке сухой казеин (влажностью 10«12%) ссыпается в бункер 8, откуда шнеком
127
передается на фасовку. Частицы казеина могут в незначительном количестве
просыпаться через сетки и собираться в поддоне.
Казеин сушится горячим воздухом (90«950С), поступающим из калорифера 7.
Отработавший воздух выходит из сушилки через центральное отверстие. Для
автоматического регулирования процесса сушки около калорифера помещен
электроконтактный термометр, который связан с электромагнитным клапаном,
регулирующим подачу пара в калорифер.
Рис. 17.8. Схема скребковой сушилки: 1 - сушильные полки; 2 - скребки; 3 - жесткие рамы;
4 - измельчитель; 5 - дополнительное дробительное устройство; 6 - вентилятор; 7 - паровой
калорифер; 8 - бункер шнека
Вихревая сушилка показана на рис. 17.9. Из загрузочного устройства 1 казеин-
сырец поступает в питатель-гранулятор 2, откуда гранулы продукта размером 2«5 мм
попадают в сушилку 3. В сушилку подается воздух температурой 1200С, проходит
через щели решетки, в результате чего приводит казеин в вихревое движение и
псевдосжиженное состояние. Высохший казеин переходит через порог из сушильной
камеры в приемник, откуда пневмотранспортером 7 подается в бункер 6. Движение
воздуха и продукта в пневмотранспортере создает вентилятор 5. Этот же вентилятор
отсасывает воздух из сушильной башни. Воздух предварительно проходит через циклон
4, где из него удаляют мельчайшие частицы сухого казеина. Подача греющего воздуха
осуществляется вентилятором 9 сначала в калорифер, затем в сушильную башню.
Перед поступлением на сушильную установку казеин должен иметь влажность
45«65%. Температура его на ходе - 200С, температура готового продукта - 20«500С.
производительность сушки - 150«160 кг/ч сухого казеина.
Для сушки твердых молочных продуктов также применяются сублимационные
сушилки (рис. 41.10). Сублимационной сушкой называется процесс сушки вещества в
замороженном состоянии при глубоком вакууме и подводе тепла непосредственно к
высушиваемому продукту.
128
Рис. 17.9. Вихревая сушилка: 1 - загрузочное
устройство;
2
- питатель-гранулятор;
3
- сушилка;
4 - циклон; 5, 9 - вентиляторы; 6 - бункер; 7 - пнев-
мотранспортер; 8 - калорифер
Рис. 17.10. Cхема сублимационной сушилки
Конденсатор сушилки необходимо располагать в непосредственной близости от
сублиматора. Если между ними проходит паропровод, то это отрицательно сказывается на
работе установки, что предопределяется гидравлическими сопротивлениями, возникшими
в сублиматоре и конденсаторе.
Сущность сублимационного процесса сушки состоит в следующем: высушиваемый
материал помещают в сушильную камеру (сублиматор), в которой создан глубокий
вакуум, влага, содержащаяся в исходном продукте, начинает интенсивно испарятся,
при этом из материала выделяется тепло, продукт охлаждается, и в нем замерзает
свободная влага.
К высушиваемому материалу подводят тепло, а конденсационные поверхности
охлаждают. Температура материала - выше температуры поверхности конденсации,
129
поэтому начинается сублимация, т.е. переход льда в пар, который немедленно
отводится в конденсатор.
Водяные пары из сублиматора удаляются двумя способами: с использованием
охлаждающих конденсаторов и механических вакуум-насосов и с использованием
пароэжекторных многоступенчатых установок.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Свириденко, А.К. Поточно-технологические линии и оборудования для переработки
молока и молочных продуктов / А.К. Свириденко, А.Н. Березин, А.Я. Змеев. -
Саратов: Из-во СГУ, 2003. - 236 с.
2. Бредихин, С.А. Технология и техника переработки молока / С.А. Бредихин и др. - М.:
Из-во «Колос», 2003. - 306 с.
3. Курочкин, А.А. Технологическое оборудование для переработки продукции
животноводства / А.А. Курочкин и др. - Пенза: Из-во Пенза, 2001. - 258 с.
4. Сурков, В.Д. Технологическое оборудование предприятий молочной промышленности /
В.Д. Сурков, Н.Н. Липатов, В.П. Золотин. - М: Легкая и пищевая промышленность,
1983. - 431 с.
130
ТЕМА
18. ОСНОВНЫЕ УСТРОЙСТВА И УЗЛЫ РАСПЫЛИТЕЛЬНЫХ
СУШИЛЬНЫХ УСТАНОВОК.
Цель: изучить устройство и работу основных устройств и узлов распылительных
сушильных установок.
Узлы распылительных сушильных установок делятся на две группы:
1) узлы и устройства, контактирующие с высушиваемым продуктом;
2) узлы и устройства, контактирующие с воздухом.
К первой группе относятся распылители, сушильная башня с
воздухораспылительными и воздухоотводными устройствами, устройствами для
выгрузки продукта из сушильной башни, устройства для обработки сухого продукта
при выходе из башни, устройства для транспортировки сухого продукта в
сушильных установках, устройства для возврата циклонной фракции в сушильную
установку.
Ко второй группе относятся устройства для очистки воздуха, поступающего в
сушильную башню и выходящего из неё, устройства для нагрева воздуха, устройства
для создания принудительного движения воздуха.
Для распыления продукта в сушильной башне применяются распылители. По
конструктивным признакам они бывают центробежные дисковые и форсуночные.
Форсуночные в свою очередь подразделяются на механические и пневматические.
Центробежные диски являются более универсальными при сушке молочных
продуктов. Распыляемые ими частицы имеют более однородный размер по сравнению
с распылителями другого типа.
Основной их недостаток заключается в необходимости применения сложного и
дорогостоящего привода для создания высокой окружной скорости диска
(100«200 м/с).
Недостаток форсуночных распылителей, особенно механических, является
способность их легко засариваться. Для обеспечения высококачественного распыления
в механических форсуночных распылителях необходимо создавать давление
-
10«20 МПа.
Энергетические затраты на распыление
1000 кг продукта для центробежных
дисковых распылителей составляет 0,8«1 кВт, механических форсунок - 0,3«0.5 кВт,
пневматических форсунок превышает 1 кВт.
Частота вращения центробежных дисков, в зависимости от диаметра и необходимой
окружной скорости, колеблется от 6000 до 20000 мин-1.
Распылительные диски делятся на гладкие, сопловые, канальные и
комбинированные.
По гидравлическим условиям выхода продукта их приемной камеры диски бывают
напорные и безнапорные. В напорных дисках в приемной камере создается жидкостное
кольцо, которое способствует равномерному поступлению продукта в каналы диска; в
безнапорных
- жидкость подается к распыливающим кромкам равномерно
специальными распределителями, жидкостное кольцо при этом не создается.
По количеству ярусов распылительные диски изготавливаются одно- и
многоярусные;
По форме каналов их делят на диски с радиальными, изогнутыми, наклонными,
тангенциальными каналами.
131
По виду выходного отверстия диски бывают со щелевыми, круглыми,
прямоугольными и овальными отверстиями.
По качеству получаемых сухих молочных продуктов диски делятся на
вырабатывающие
обычные,
агломерированные,
быстрорастворимые
и
многокомпонентные смеси.
Рис.
18.1. Центробежный диск с
сопловыми трубками: 1 - гайка; 2 - крышка; 3 -
корпус; 4 - сопловая трубка
На рисунке 18.1 показан центробежный диск с сопловыми трубками. Он
используется в распылительных сушилках со смешанной подачей воздуха. По мере
износа сопловые вставки заменяются новыми.
На практике получили распространение диски, представленные на рисунке 18.2.
Одноярусные диски с прямоугольными каналами (18.2, а) просты в эксплуатации и
надежны в работе. Применение дисков с изогнутыми каналами (18.2, б) позволяет
снизить концентрацию воздуха в частицах сухого молока, что повышает на 7«10%
насыпную массу сухого продукта, по сравнению с продуктом, выработанным с
использованием дисков с радиальными каналами. Диски, представленные на рисунке
18.2, в, позволяют получить высокую производительность технологического процесса
при сохранении качества распыления без изменения диаметра диска и его частоты
вращения.
Применение многоярусных дисков с самостоятельной приемной камерой для
продуктов дает возможность получать многокомпонентные сухие молочные продукты,
смешивание которых перед сушкой нежелательно. Так, например, смешивание
твороженной сыворотки и обезжиренного молока и приводит к ухудшению качества
готового продукта. Многокамерный диск, представленный на рис. 18.3, а, является в
конструктивном отношении более простым.
Использование диска, показанного на рис
18.3, б, позволяет регулировать
конфигурацию факела распыла в сушильной башне за счет придания выходным
каналам соответствующего наклона относительно горизонтальной плоскости.
Диск, изображенный на рис
18.3, в, благодаря различному диаметру ярусов,
образует взаимопересекающиеся факелы распыла частиц с различной дисперсностью и
влажностью.
132
Рис.
18.2. Канальные центробежные диски: а
- одноярусные с
прямолинейными каналами; б - одноярусные с криволинейными (изогнутыми)
каналами; в - двухъярусные с прямолинейными каналами
Диск, представленный на рис. 18.3, в, применяется при совместном распылении
жидкого и сухого порошкообразного продуктов, например, сгущенного молока и
частиц циклонной фракции сухого молока.
В основу работы механических форсуночных распылителей положен принцип
действия выбрасывания жидкости под высоким давлением через отверстия небольшого
размера.
По конструктивным принципам механические форсунки подразделяются на
струйные и центробежные. В струйных форсунках применяются сопла цилиндрические
и конические. Из сопла под давлением выбрасываются осесимметричная струя с
небольшим углом раскрытия факела распыла. Но такие форсунки не получили
широкого распространения, так как не обеспечивают требуемую дисперсность распыла
жидкости.
Центробежные форсунки снабжаются завихрителями потока, в которых жидкость
закручивается. Эти форсунки создают факел распыла в виде полого конуса и наиболее
пригодны для распыления молока и молочных продуктов, обладающих сравнительно
невысокой вязкостью.
В центробежные форсунки сгущенное молоко подается под давлением до 245105Па.
Такие форсунки применяются в сушильных установках небольшой
производительности.
133
Рис
18.3. Принципиальные схемы двухкамерных дисков: а
- обычный
двухкамерный диск; б
- диск с наклонными каналами; в
- диск с различным
параметром ярусов; г - диск для совместного распыления жидкого продукта и частиц
сухого продукта
В зависимости от конструкции форсунки струя вытекающей жидкости может
находиться внутри обдувающего газового потока или в виде кольцевой пленки по его
периферии. По отношению к потоку газа струя жидкости может располагаться
перпендикулярно, под некоторым углом или параллельно.
Пневматические форсунки имеют незначительный износ, мало засоряются, так как
имеют большое поперечное сечение отверстия для выхода продукта. Скорость
вытекающей жидкости в пневматических форсунках достигается
3 м/с, газа
-
50«300 м/с.
Пневматические форсунки хорошо работают на сушке молочно-картофельного
пюре.
Основным звеном сушильных установок является сушильная башня, где происходит
процесс сушки. Сушильные башни бывают вертикального и горизонтального
исполнения.
Вертикальные сушильные башни представляют собой цилиндрическую камеру или
камеру, в которой цилиндрическая часть заканчивается конусом с основаниями.
Горизонтальные сушильные башни имеют короб, верхняя часть которого выполнена
прямоугольной формы, нижняя - треугольной. Внутренний кожух сушильной бани
изготавливается из листовой нержавеющей стали. С целью уменьшения тепловых
потерь между внутренними и внешними кожухами башни размещают изоляцию из
асбеста или стекловаты.
При работе сушильных башен наблюдается прилипание молочного порошка на
внутренние поверхности. Для снижения этого отрицательного явления применяют
специальные устройства, например, электромолотки.
Для освобождения сушильных башен от сухого продукта устанавливаются
различные скребковые механизмы.
134
При работе сушильных башен температура обогреваемых поверхностей не
должна превышать 80«85°С, в противном случае появляется опасность нагрева
продукта и ухудшение качества молочного порошка, контактирующего с нагретой
поверхностью.
В связи с тем, что время пребывания частиц продукта в сушильной башне
невелико, большое значение имеет процесс смешения воздуха с продуктом,
зависящий от воздухораспределительных и воздухоотводящих устройств. Горячий
воздух должен равномерно распределяться по всему сечению башни и быстро
смешиваться с частицами продукта.
На рис. 42.4 представлен воздухораспределитель, разработанный Сибирским
филиалом ВНИМИ. Воздухораспределитель имеет корпус 4, подвижные лопасти 6,
вращающиеся на осях 5, наружный конус 3, внутренний конус 2, уравнительную
решетку 8. Воздухораспределитель снабжен каналом 7 для охлаждающего воздуха.
Лопасти
6
(16 шт.) обеспечивают закрутку воздуха, поступающего на сушку,
регулировку их положения можно осуществлять непосредственно в процессе
работы.
В современных сушильных установках применяются воздухораспределительные
устройства, которые подают в сушильную башню горячий воздух температурой
200«250°С.
Подача в сушильную камеру
(башню) теплоносителя, имеющего высокую
температуру, позволяет уменьшить количество воздуха, требуемого для сушки, и
снизить эксплутационные затраты. Сушильные установки с такими
воздухораспределителями имеют меньшие габариты, компактны.
Рис
18.4. Воздухораспределитель:
1
- распылитель;
2
- внутренний конус;
3 - наружный конус; 4 - корпус; 5 - ось лопасти; 6 -лопасть; 7 - канал для охлаждающего
воздуха; 8 - уравнительная решетка.
135
На рис. 42.5 представлена схема воздухораспределителя для подачи
высокотемпературного воздуха позонно. В зону факела распылителя жидкого
продукта воздух подается с температурой около
220°С, в зоны, удаленные от
распылителя - с температурой 120°С. Температура в зоне сушки продукта при этом
составляет 60°С.
Рис 18.5. Воздухораспределитель для подачи воздуха с высокой температурой:
1 - форсунка; 2 - элементы воздухораспределителя
Для выгрузки продукта из сушильной камеры (башни) применяются различные
устройства: скребковые, пневматические, укомплектованные ленточными или
вибрационными транспортерами, гравитационные.
Скребковые устройства имеют скребки - прямоугольные пластины, насаженные на
штанги. В процессе работы скребки передвигают сухой продукт к отверстиям, через
которые он попадает в бункер или на транспортное устройство, доставляющее его на
дальнейшую обработку. Скребковые устройства применяются в башнях с плоским
днищем, а также в башнях, имеющих уклон не более 45°. Скребковые транспортеры
используются для выгрузки молочных продуктов с невысокой концентрацией жира.
Гравитационные устройства нашли применение в сушильных башнях с
коническим днищем, имеющих угол наклона 60° и более (угол между образующей
конуса и горизонтальной плоскостью). Они позволяют удалять из сушильной башни
практически все виды молочных продуктов. При этом в сушильной камере
возникает дополнительный циклонный эффект, что способствует охлаждению
воздуха.
При гравитационной выгрузке продукта внизу конического днища башни
обязательно должен устанавливаться шлюзовой затвор для выпуска сухого продукта,
представленный на рис. 42.6. Он имеет лопастной барабан 1, который вращается от
электродвигателя через редуктор в корпусе 2. Сухой продукт под действием сил
гравитации поступает сверху из приемного патрубка
6, захватывается лопастями
барабана
1 и направляется в разгрузочный патрубок
8, который находится над
транспортирующим устройством.
После выхода из сушильной башни сухое молоко попадает на устройство, где
происходит его обработка. К таким устройствам относятся вибрационные аппараты.
136
В обычных установках, вырабатывающих сухие молочные продукты, для
просеивания и охлаждения их используют виброохладители. Установки,
предназначенные для получения агломерированных сухих молочных продуктов,
имеют вибрационные конвективные сушилки
(инстантайзеры), в которых
осуществляется досушивание и охлаждение молочного порошка. В них происходит
позонное регулирование температуры и скорости газа.
В виброохладителях и инстантайзерах продукт находится в состоянии
виброкипящего слоя. Это позволяет интенсифицировать процессы термической
обработки продукта и вносить различные добавки при его транспортировке.
Рис.
18.6. Шлюзовой затвор:
1
- лопастной
барабан; 2 - корпус; 3 - штифт; 4 - пружина; 5 -
скребок;
6
- приемный патрубок;
7
- труба для
выравнивания давления в ячейке барабана и аппарата; 8
- разгрузочный патрубок
Виброаппараты, применяемые для обработки молочного порошка, делятся на две
группы. К первым относят аппараты, у которых частота возбудителя несколько
выше или ниже собственной частоты колебаний
(аппарат работает в режиме,
близком к резонансным колебаниям), ко второй
- аппараты, работающие при
сверхкритической частоте
(в режиме зарезонансных колебаний). Они получили
наибольшее распространение.
В современных сушильных установках для просеивания сухого продукта
используются вибросита марки СВ-0,9. Вибросито имеет цилиндрический корпус с
набором сит, свободно колеблющихся на цилиндрических пружинах в режиме
137
зарезонансных колебаний. Такие колебания создает вибратор, привод которого
осуществляется от электродвигателя через клиноременную передачу.
Продукт, поступающий на вибросито сверху, просеивается и выводится через
боковой патрубок уже определенного гранулометрического состава. Площадь
просеивающей поверхности одного сита составляет 0,6м2.
В зависимости от способа теплопередачи виброаппараты бывают конвективного
и кондуктивного типов. Конвективные аппараты получили наибольшее применение.
На рис. 18.7 представлена схема прямопроходного инстантайзера,
функционирующего в режиме дорезонансных колебаний. В неподвижном корпусе
14 установлено три вибрирующих лотка
1, сверху которых имеются
перфорированные пластины
2. По этим пластинам перемещается молочный
порошок, поступающий из сушильной башни через загрузочный бункер
15. В
пластинах
2 в шахматном порядке выполнены отверстия. Между собой
перфорированные пластины соединены эластичными прокладками, что
обеспечивает свободное перемещение без потерь молочного продукта с одного
вибролотка на другой. Вибролотки с перфорированными пластинами соединены
гибкими элементами 3 с воздухоотводами 13, по которым подается в вибролоток в
зависимости от режима работы горячий или охлажденный воздух. Колебания лотков
осуществляются через тягу
5, связанную с приводом от электродвигателя
11.
Вибролоток с перфорированными пластинами установлен под углом 1.5° в сторону
движения молочного порошка. Скорость движения продукта и частота колебаний
регулируется. Частота колебаний составляет 9«10 Гц.
Рис. 18.7. Принципиальная схема прямоходного инстантайзера: 1 - вибрирующий
лоток; 2 - перфорированная пластина; 3 - гибкое сочленение; 4 - упругая пластина;
5 - тяга; 6 - патрубок; 7 - соединительный элемент лотков; 8 - патрубок для отвода
воздуха; 9 - патрубок для выгрузки готового продукта; 10, 12 - вентиляторы; 11 -
электродвигатель; 13 - воздухопровод; 14 - корпус; 15 - загрузочный бункер
Работает инстантайзер следующим образом. Влажный порошок из сушильной
башни поступает в загрузочный бункер 15 и затем на перфорированную пластину 2
лотка 1 и за счет вибрации перемещается по ней ко второму вибролотку. Вентилятором
12 по воздуховоду 13 через эластичное соединение 3 в вибролоток подается горячий
воздух с температурой 70«80°С. Продукт, прогреваясь до этой температуры, поступает
138
на вторую пластину, где продувается воздухом с температурой 100«110°С и доводится
до стандартной влажности. На третьей пластине происходит охлаждение молочного
порошка воздухом с температурой 10«12°С. Температура продукта на выходе должна
быть не более 25°С. Высушенный и охлажденный молочный порошок отводится по
патрубку 9 на приемный транспортер.
Представленная установка имеет следующие недостатки: сложную конструкцию,
трудоемкость в обслуживании при чистке и мойке, большие потери продукта.
В практике существуют и другие конструкции конвективных аппаратов,
применяемых для сушки и охлаждения молочного продукта. Они различаются
между собой параметрами вибрации, типом вибропривода, конструкциями корпуса и
перфорированной пластины.
Выброаппарат кондуктивного типа, используемый для охлаждения сухих
высокожирных сливок, представлен на рис.
18.8. Сухой продукт поступает в
приемный бункер на сито 2, просеивается на волнообразную поверхность пластины
4. Во внутренней полости пластины циркулирует ледяная вода с температурой 2«3
°С. Охлажденный сухой порошок через разгрузочный патрубок 5 поступает на
приемный транспортер. Вибрация пластин осуществляется электродвигателем через
привод 1, в который входит кривошипно-шатунный и кулисный механизмы. Частота
и амплитуда колебания пластин устанавливаются такими, чтобы время нахождения
молочного продукта на теплообменной поверхности составляло около
1 мин.
Температура охлажденного продукта должна быть 25«30 °С.
Виброаппараты кондуктивного типа компактны, не нуждаются в специальных
устройствах для улавливания молочного порошка, в меньшей степени оказывают
окислительное воздействие на продукт. Но кондуктивные аппараты имеют более
низкий КПД, чем конвективные.
При обработке порошкообразного молочного продукта на виброаппарате
образуется псевдосжиженный слой, который создается продувкой слоя потоком
воздуха, вибрационным воздействием на слой (виброкипящий слой) или совместным
воздействием обоих факторов.
Транспортировка сухого продукта от сушильных башен после его охлаждения
осуществляется различными транспортными средствами: пневмотранспортными
линиями, ленточными, скребковыми, винтовыми (шнековыми) транспортерами.
Рис. 18.9. Принципиальная схема виброохладителя
кондуктивного типа: 1 - привод; 2 - сито; 3 - корпус; 4 - ох-
лаждаемые пластины; 5 - разгрузочный патрубок
139
Пневмотранспортные линии обеспечивают беспыльную работу, просты по
конструкции, не имеют вращающихся рабочих элементов, контактирующих с
молочным продуктом, обеспечивают доставку порошка на значительные расстояния
с одновременным охлаждением его в потоке. В качестве недостатков линий следует
отметить неэффективность их использования при транспортировке жиросодержащих
молочных продуктов, имеющих повышенную влажность и склонных к слипанию.
Кроме того, они имеют высокий расход энергии, требуют очистки отработанного
воздуха, ухудшают структуру большинства видов сухих молочных продуктов в
процессе пневмотранспортировки.
Пневмотранспортные линии по величине развиваемого давления (разрежение)
подразделяют на следующие группы: с низким, средним и высоким давлением.
Пневмотранспортные линии низкого давления имеют разность давлений в начале
и конце системы, менее
8 КПа. Необходимое давление обеспечивается
центробежным вентилятором, работающим на отсосе воздуха из емкости.
При использовании пневмотранспортных линий низкого давления концентрация
смеси составляет 0,1«0,4 кг/кг, наблюдается большой расход воздуха и высокая
(более 20 м/с) скорость. Это приводит к необходимости применять продуктопроводы
большого диаметра (0,1«0,2 м) и устанавливать объемные устройства для очистки
отработавшего воздуха.
Пневмотранспортные линии высокого давления (аэрозольтранспортные линии)
работают как нагнетательные установки. Для этой цели используют компрессоры
или воздуходувки, обеспечивающие избыточное давление 50 КПа.
Концентрация смеси в аэрозольтранспортных линиях составляет 20«200 кг/кг,
скорость движения воздуха - 4«7 м/с, диаметр трубопровода - 0,03«0,08 м.
Устройства для очистки воздуха, поступающего в сушильную башню, очищают
сушильный реагент от механических примесей (пыли) и вредных газообразных
веществ, находящихся в нем. Так как молочные заводы располагаются обычно вдали
от химических и вредных производств, необходимость в очистке воздуха от вредных
газообразных примесей отпадает. Поэтому необходима только очистка воздуха от
механических примесей с помощью пылевых фильтров.
Для очистки воздуха, поступающего в сушильную башню, на молокозаводах
используют кассетные фильтры.
Кассетный фильтр имеет несколько секций, каждая состоит из волнистых
перфорированных пластин, на поверхность которых наносится висциновое масло.
Воздух, поступающий внутрь фильтра, совершает зигзагообразное движение.
Механические примеси при этом осаждаются на масляной поверхности пластин, а
очищенный воздух нагревается и поступает в сушильную камеру.
В производстве сухого молока используют также металлические фильтры, их
секции заполняются мелкими металлическими стружками и кольцами.
Отработавший воздух сушильных установок содержит значительное количество
пылевидного молочного продукта, для отделения которого применяют различные
устройства. Они подразделяются на циклоны, жалюзные очистители, матерчатые и
мокрые фильтры, электрические и ультразвуковые фильтры.
Матерчатый рукавный фильтр со встряхивающе-обдувочным устройством
представлен на рис. 18.10. Отработавший воздух по входному патрубку 9 (рис. 18.10,
а) поступает из сушильной камеры в нижнюю часть матерчатого фильтра. При этом
пылевидные частицы молочного порошка оседают на внутренних поверхностях
рукавов. Очищенный воздух через воздухопровод 3 выбрасывается в атмосферу.
140
Накапливающийся на фильтрах молочный порошок периодически стряхивается в
бункер 7 встряхивающе-обдувочным механизмом 1, схема которого представлена на
рис. 18.10, б.
Механизм работает следующим образом (см. рис. 18.10, б). Кулачок 2 нажимает
на ролик 12, при этом рычаг 1 опускается, перемещает вниз тягу 11 и фильтры,
пружина 10 сжимается, одновременно кулачок 3, нажимая на рычаг 7, перемещает
тягу 13. Жалюзи 8 перекрываются, крышка 6 открывается, обеспечивая доступ
свежего воздуха в фильтр-камеру. После схода кулачков 2 и 3 со своих роликов
пружина 10 разжимается и фильтровальный рукав встряхивается.
Рис. 18.10. Матерчатый рукавный фильтр: а - схема фильтра: 1 - встряхивающе-
обдувочный механизм; 2 - воздуховод для обдувочного воздуха; 3 - воздуховод для
очищенного воздуха; 4 - матерчатые рукава; 5 - кожух; 6 - механические кольца;
7 - бункер; 8 - шнек; 9 - входной патрубок; 10 - головка рукава; б - встряхивающе-
обдувочный механизм: 1, 7 - рычаги; 2 - кулачок для встряхивания; 3 - кулачок для
перекрывания жалюзи; 4 - вал с кулачками; 5 - вал; 6 - крышка; 8 - жалюзи; 9 -
патрон для пружины; 10 - пружина; 11 - тяга фильтров; 12 - ролик; 13 - тяга
В связи с тем, что в сушилке поддерживается небольшое разряжение, воздух,
поступающий в матерчатый рукав фильтра, пронизывает его в направлении,
обратном потоку отработавшего воздуха, что способствует эффективной очистке
фильтра от молочного порошка.
141
Воздух, поступающий в фильтры, должен быть подогретым во избежание
охлаждения фильтров и конденсации на них влаги от отработавшего воздуха.
Для изготовления матерчатых фильтров используют шерстяные, нитроновые,
лавсановые ткани и стеклоткани.
В комплект молочных сушилок также входят циклоны, которые предназначены
для выделения и осаждения сухого молочного порошка из воздушного потока. Его
действие основано на использовании инерционных сил, возникающих при выходе
газовых потоков из трубопровода в цилиндрическую камеру по касательной к
образующей цилиндра. При этом частицы, обладая значительной инерцией,
закручиваются внутри цилиндра и осаждаются в нижнюю конусную часть циклона.
Воздух же через центральный патрубок в верхней части выбрасывается из циклона.
Схема работы циклона представлена на рис. 42.11. Скорость потока воздуха на
входе в циклон составляет 20«25 м/с, на выходе - 3«8 м/с.
Рис. 18.11. Схема работы циклона
Выходящий из циклона очищенный воздух содержит какое-то количество
пылевидного молочного продукта. Поэтому для более эффективного отделения
продукта из воздушного потока необходимо использовать батарею последовательно
установленных циклонов с дополнительной очисткой воздуха.
Снизить потери молочного продукта можно путем уменьшения его количества,
поступающего с отработанным воздухом в циклоны.
Нагрев воздуха в сушильных установках осуществляется с помощью
калориферов-воздухонагревателей. Они бывают паровые и огневые. КПД паровых
калориферов - 0,97«0,99. Сопротивление воздуха через живое сечение невелико.
142
На рис. 18.12 показан паровой калорифер, состоящий из коллектора 4, трубок 1
и пластин 2. Пар подводится в калорифер через патрубок 3. Работает калорифер
следующим образом. Пар вначале поступает в коллектор 4, затем распределяется
по трубкам 1, в результате чего они нагреваются. Тепло от трубок передается
пластинам 2. Воздух, проходящий между трубами и пластинами, нагревается и
направляется вентилятором в сушильную камеру. Сконденсировавшийся в трубках
калорифера пар отводится через конденсатоотводчики. В целях повышения КПД
калорифера применяют многосекционные конденсатоотводчики. Вначале воздух
поступает в секцию, в которой нагревается конденсатом, потом переходит в
секцию, обогреваемую отработавшим паром, и затем в секцию, где нагревается
острым паром.
Пластинчатый калорифер сушилок смешанного типа состоит из трех секций:
первая, обогреваемая конденсатом, вторая
- отработанным паром давлением
1,2105 Па, поступающим из паровой турбины, третья - острым паром давлением
8105 Па.
Для нагрева воздуха используют также огневые калориферы, работающие на
жидком или газообразном топливе (рис. 18.13). Топливо, подаваемое в камеру с
помощью форсунки, сгорает и нагревает трубы, установленные по периферии
цилиндрической камеры. Холодный воздух, поступающий в трубное пространство,
нагревается горячими газами и направляется затем в сушилку. Отработавшие газы
выбрасываются в атмосферу.
Рис. 18.12. Паровой калорифер: 1 - теплообменные трубки;
2 - пластины; 3 - патрубок для подвода пара; 4 - коллектор
143
содержание .. 2 3 4 5 ..
|
|