На нашем интернет портале море информации по пищевой
и перерабатывающей промышленности, АПК и пищевой тематике
» » Установка для сушки сублимацией

Установка для сушки сублимацией

Сушка сублимацией протекает при низких температурах и глубоком вакууме. При этом большая часть влаги испаряется из продукта, находящегося в замороженном состоянии, без плавления кристаллов льда. В продукте, высушенном сублимацией, сохраняются объем и структура ткани, а также первоначальные свойства, в том числе цвет, вкус и запах. Однако этот способ из-за дороговизны еще не нашел широкого применения. Сушка сублимацией происходит по принципу углубления зоны испарения. Вначале влага испаряется с поверхности материала, а затем зона испарения постепенно перемещается внутрь него. Среднее влагосодержание уменьшается за счет удаления влаги с поверхности слоев.

При сушке сублимацией наблюдаются три периода: первый — период охлаждения и самозамораживания; температура продукта, находящегося в условиях среднего или глубокого вакуума (остаточное давление 26,7...267 Па), снижается до —5... —15°С благодаря отводу теплоты на испарение влаги; в этот период скорость сушки уменьшается (участок 1—2 на рис. 1,а);

второй — период сушки сублимацией; температура продукта почти не изменяется (рис. 1,б), а замороженная влага сублимируется и удаляется из продукта; при этом скорость сушки постоянная (участок 2—3 на рис. 1,а); в этот период для испарения влаги необходимо подводить тепловую энергию в виде лучистого потока путем теплопроводности от греющих плит и конвективного теплообмена между паровоздушной смесью и материалом;

третий — тепловая сушка; испаряется часть абсорбционно связанной влаги, оставшейся в жидком состоянии даже при очень низких температурах; испарение протекает, как обычная тепловая сушка под вакуумом, при этом температура продукта быстро повышается, а скорость сушки падает (участок 3—4 на рис. 15.4,а). При сушке сублимацией основное количество влаги, составляющее 75...85%, удаляется из продукта в замороженном состоянии во второй период; при самозамораживании испаряется 5...20% и при тепловой сушке 5... 15% влаги.

 

Рис. 1. Кривые сушки сублимацией

Рис. 1. Кривые сушки сублимацией: а — изменение скорости сушки; 6 — изменение температуры продукта


Рис. 2. Установка для сушки продуктов сублимацией

Рис. 2. Установка для сушки продуктов сублимацией


Продолжительность сушки сублимацией все же очень велика и для фруктов и овощей колеблется от 15 до 26 ч. При этом период тепловой сушки, когда температура продукта повышается до 49...60°С, составляет 25...45% всего времени сушки.

Установка для сушки пищевых продуктов сублимацией (рис. 2) состоит из сушильной камеры 1, конденсатора 2, форвакуумного насоса 3, холодильного компрессора 4 (со вспомогательным оборудованием), а также оборудования для подготовки горячей воды и подачи ее в плиты камеры.

Сушильную камеру (сублиматор) изготовляют из стальных листов. Она имеет прямоугольную или цилиндрическую форму, удобную для загрузки и выгрузки продукта, а также для наблюдения. В сублиматоре имеются полки, на которые укладывают противни с продуктом. Если теплоносителем являются горячая вода или пар, то полки выполняют полыми и пропускают теплоноситель через полости всех полок. Если в качестве теплоносителя применяют электрический ток, то полки делают сплошными, а вдоль стенок сублиматора устанавливают нагреватели (например, лампы накаливания или электроспирали).

Более равномерное нагревание продукта достигается при обогреве плит паром под вакуумом либо при использовании радиационного подогрева или токов высокой частоты.

Сублиматор соединен с трубчатым или скребковым конденсатором, в котором происходят конденсация и льдообразование паров влаги. В качестве охлаждающего агента в конденсаторе применяют рассол, предварительно охлажденный до —20...—25°С, либо аммиак, имеющий такую же температуру.

Для нормального протекания процесса температура стенок конденсатора должна быть ниже температуры продукта на 20...30°С при достаточно развитой поверхности охлаждения. Лед из паров продукта, образующийся на поверхности охлаждения конденсатора, удаляется скребками или путем оттаивания (в последнем случае требуется не менее двух конденсаторов).

Форвакуумные насосы предназначены для удаления воздуха из всей системы и создания необходимого вакуума в начале процесса. При установившемся режиме они отсасывают воздух (газы), выделяющийся из продукта, абсорбированного на стенках, а также воздух, проникающий в систему извне. В целях сокращения времени образования первичного вакуума и экономии энергии обычно монтируют два форвакуумных насоса: один большой мощности, создающий первоначальный вакуум в системе, и второй меньшей мощности для откачивания воздуха во время работы сублиматора.

Производительность форвакуумных насосов должна обеспечивать создание в системе остаточного давления 66,7 Па. Для этой цели применяют ротационные масляные форвакуумные насосы ВН-4.

При помощи холодильных компрессоров получают низкие температуры в конденсаторах. Производительность компрессоров зависит от количества теплоты, отбираемой от конденсируемой влаги в конденсаторах.

Сушильная установка снабжена контрольно-измерительными приборами, показывающими остаточное давление в камере, температуры продукта и поверхности трубок конденсатора.

Для создания и поддержания вакуума в сублиматорах могут быть применены многоступенчатые (двух-, трех- и четырехступенчатые) паровые эжекторные вакуум-насосы.

С целью экономии расхода пара перед основным конденсатором . параллельно ему устанавливают два или три многоступенчатых эжектора, работающих одновременно только в начале сушки, когда необходимо удалять большое количество паров. Затем вспомогательные эжекторы выключают, действует только один главный эжектор. Неконденсируемые газы удаляют из конденсатора трехступенчатым пароструйным эжектором.

Паровые эжекторные вакуум-насосы по сравнению с холодильными установками и механическими вакуум-насосами имеют следующие преимущества: меньшую стоимость оборудования и обслуживания; меньший расход электроэнергии. Однако расход пара при этом составляет 10 кг на 1 кг испаряемой влаги, а расход охлаждающей воды в конденсаторе очень высок.

При сушке продукт на противнях помещается в сушильную камеру, в которой затем создается вакуум (остаточное давление 133,3...266,6 Па). При таком вакууме влага из продукта испаряется при —10...-15°С.

В полые плиты сублиматора непрерывно подводится горячая вода температурой около 40°С. Интенсивность испарения повышается в двух случаях: при увеличении количества теплоты, подводимой к продукту; при повышении скорости удаления образовавшихся паров. Последняя зависит от разности между давлениями пара у поверхностей материала и конденсатора. Причем давление в конденсаторе должно быть вдвое меньше, чем в сублиматоре.

По окончании сушки систему выключают и продукт выгружают из сублиматора. При работе сушилки под глубоким вакуумом не следует допускать засасывания даже минимального количества воздуха.

Проектируя сушилки, необходимо до минимума сокращать длину трубопроводов и располагать сублиматоры как можно ближе к конденсатору-вымораживателю. Чтобы уменьшить путь паров, конденсационные плиты иногда помещают внутри сублимационной установки. Для непрерывной работы сублимационной установки применяют входной и выходной затворы в сублимационной камере.

    • Дозатор опары
      Дозатор опары
      12-07-2017
      Дозатор опары предназначен для непрерывной подачи выброженной опары из бродильного аппарата (корыта) Х-23 аг- . регата ХТР во вторую тестомесильную машину Х-12Д через
  • Похожие материалы
    • Оборудование для удаления воздуха из конденсаторов

      Оборудование для удаления воздуха из конденсаторов
      06-09-2012
      Воздух из конденсаторов, а следовательно, и из вакуум-аппаратов удаляют при помощи поршневых, ротационных и эжекторных вакуум-насосов.Поршневые и воздушно-сухие
    • Охладители

      Охладители
      06-09-2012
      В вакуум-охладителе продукт охлаждается за счет испарения части воды, так как при этом расходуется тепловая энергия на парообразование. При охлаждении продуктов за счет
    • Теплофизические основы сублимационной сушки под разрежением

      Теплофизические основы сублимационной сушки под разрежением
      27-07-2012
      Метод сублимационной сушки влагосодержащих материалов отличается от традиционных способов тем, что в процессе сушки влага переходит в пар из замороженного состояния.
    • Кондуктивная (контактная) сушка

      Кондуктивная (контактная) сушка
      24-07-2012
      Кондуктивная (контактная) сушка широко применяется для обезвоживания разнообразных высоковлажных материалов и продуктов: фруктовых и овощных пюреобразных продуктов и др.
    • Влияние режимов замораживания на кинетику сушки

      Влияние режимов замораживания на кинетику сушки
      23-07-2012
      Условия образования кристаллов оказывают существенное влияние на качественные показатели обезвоженных продуктов и скорость их сушки. При образовании в продукте мелких