CC BY
6
Науковий вкник, 2003, вип. 13.1
УДК 66.047 1нж. О.В. Статслаечук, проф. Я.М. Ханик,
доц. В.П. Дулеба - НУ "Льеiеська nолiтехнiка"
СУШ1ННЯ ПАСТОПОД1БНИХ МАТЕР1АЛ1В У Щ1ЛЬНОМУ
ШАР1
Наведено результати дослiджень сушiння хлiбопекарських дрiжджiв фшьтра-цiйним методом у щшьному шарi, з попереднiм формуванням висушуваного матерь алу у виглядi коротко! вepмiшeлi.
Ing. O. Stanislavchuk,prof. Ya. Khanyk, doc. V. Duleba-NU "Lvivs'kaPolitekhnika" Drying of paste materials in unbroken layer
In entry presentation the result investigation drying yeast of filtration method of drying unbroken layer material, forming as short vermicelli.
Постановка проблеми. Проблема сушшня термолабшьних матер1ал1в е складною не тшьки з точки зору теплоф1зичних, але i технолопчних показ-ниюв. При сушшш хл1бопекарських др1ждж1в технолопчш показники вису-шеного матер1алу мають першочергове значення.
Аналiз останшх дослiджень i публiкацiй. 1снуе ряд метод1в сушшня др1жджово! маси, як мають суттев1 недолжи [1]. Широке використання у промислових умовах отримав метод сушшня у киплячому шарь
Вихщний вологий матер1ал шсля процесу фшьтрування подають на процес формування. Шсля формування матер1ал, який набувае цилшдрично! форми, подаеться у сушарку. В умовах киплячого шару, через певний промь жок часу вихщна форма руйнуеться i мае мюце сушшня др1бнодисперсного матер1алу. G й iншi нeдолiки, до яких, насамперед, належать нepiвномipнiсть сушiння через полщисперсшсть складу, значна тpивaлiсть процесу, "коефь цiенти тeплообмiну при сушiннi у киплячому шapi значно мeншi коефщеш!в тeплообмiну при сушiннi в нерухомому шapi при однакових перепадах тем-ператури i швидкостi газу. О^м того, сушiнню у киплячому шapi хapaктepнi вeликi питомi eнepгeтичнi затрати, стирання частин до стшок апарату, вине-сення дpiбнодиспepсно! фракци з сушарки, потрапляння !! у повiтpя робочого пpимiщeння, що призводить до важких захворювань" [2].
Проводились дослщження з гiдpодинaмiки та кiнeтики сушшня фшьтрацшним методом у щiльному шapi пaстоподiбного мaтepiaлу при наяв-ност штучно! поpистостi, а також комбшованим фiльтpaцiйно-контaктним методом суцiльного шару бюлопчно-активно! маси iз створенням штучно! пористости Використання цих мeтодiв сушiння дозволить спростити технолопч-ну схему, уникнути винесення дpiбнодиспepсно! фази у довюлля, однак за продуктившстю вони поступаються методу сушiння у киплячому шapi [3, 4].
Постановка завдання. Завданням нашого дослщження було вивчення пдродинамжи i кiнeтики сушшня дpiжджово! вepмiшeлi у щiльному шар^ що дозволяе уникнути вiд стирання i винесення мaтepiaлу у довкшля, збiльшити вiдносну швидкiсть обтiкaння цилшдричних частин, забезпечити piвномip-нiсть процесу i пiдвищити тeхнологiчнi показники висушеного мaтepiaлу.
3. Технологiя та устаткування деревообробних шдприемств
147
Дослiдження з пдродинамжи та кiнетики сушiння проводились в ш-тервалi температур 40-60 °С та перепадi тискiв 400-1200 Па.
Отримаш результати дослiджень показують, що гiдравлiчний опiр дрiжджовоl вермiшелi значною мiрою залежить вiд висоти шару, и дiаметру, температури та швидкост руху теплоносiя через висушуваний матерiал. Як показують дослiди пдродинамжи (рис. 1), гiдравлiчний опiр матерiалу зменшуеться iз зменшенням його вологост i мiнiмальне значення перепаду тисюв мае мiсце, коли W ~ Wр. Висота шару вермiшелi суттево впливае на гiдрав-лiчний опiр (рис. 1) висота шару 61-10- м -максимальний гiдравлiчний опiр складае 1200 Па, а при висот шару 37-10" м складае 650 Па, тобто змша пд-равлiчного опору шару пропорцшна змiнi його товщини.
Результати дослщження кiнетики сушiння представленi на рис. 2, з яких добре видно, що збшьшення висоти шару вермiшелi впливае не тшьки на тривалють процесу, але i на мехашзм сушiння. Зростання висоти шару ма-терiалу веде до виникнення перюду сповiльненого процесу (рис. 2, крива 1). Така юнетична закономiрнiсть пояснюеться фiзико-хiмiчними властивостями висушуваного матерiалу, який здатний до стиснення.
Р, Па 1200
W, %
70
900 1200 1500 1800 2100 2400
1200 1500 1800 2100 2400
Рис. 1. Залежшсть гiдравлiчного опору вiд висоти шару матерiалу при темпе-ратурi теплоноая 50С, дiаметр верм^ шелi —2.5мм: 1- 61мм, 2 - 37мм, 3 - 15мм.
Рис. 2. Змша вологостi матерiалу вiд висоти шару при температурi тепло-ноая 50С, дiаметр вермiшелi —2.5мм:
1 - 61мм, 2 - 37мм, 3 - 15мм
При створенш перепаду тисюв зменшуеться вшьний об'ем шару, ус-кладнюеться конф^уращя каналiв, зменшуеться !х сумарне Ычення, осюльки частина !х перекриваеться. Збшьшення висоти шару вермiшелi веде до змен-шення юлькосп нас^зних каналiв i процес тепломасообмшу на початку су-шшня вщбуваеться на незначнш внутрiшнiй поверхнi шару (перiод сповшьне-ного сушiння). Коли висихае поверхня нас^зних каналiв, виникае рiзниця концентрацш волого! i сухо! поверхонь i процес масообмiну iнтенсифiкуеться.
На процес тепло-масообмшу суттевий вплив мае пдродинамша сушш-ня (рис. 3-4). Час зневоднення матерiалу зменшуеться пропорцiйно збшьшен-ню швидкостi руху теплоносiя.
60
50
40
30
20
10
0
0
300
600
900
0
Т, С
т, С
148
Збiрник науково-технiчних праць
Науковий iticiiiik, 2GG3, вип. 13.1
W, %
W, %
7G
G 5GG 1GGG 15GG 2GGG 25GG 3GGG 35GG 4GGG 45GG
Т , С
Puc. 3. Kmemu4rn upuei cушiння дpiж-джoвoï npu meмпepаmуpi SO С вepмiшeлi дiамempoм 2.S мм eucoma шаpу mamepi-алу 61мм npu piзнux швuдкocmяx men-лoнoЫя: l - G.45м/с, 2 - l м/с.
27GG Т, С
Puc. 4. Krnemu4m Hpuei cушiння дpiж-джoeoï вepмiшeлi npu meмnepamуpi S0oС дiaмempoм 2.5мм eucomoю шapу мamepiaлу 37мм npu pi3mü швuдкocmi menлoнoЫя: l - G.45м/с, 2 - l м/с.
Це дae пiдстaвy ствеpджyвaти, що при вкaзaних пapaметpaх руху теп-лоноЫя процес лiмiтyeться зовтштм мaсообмiном при зшчному гpaдieнтi концентpaцiй у висyшyвaномy мaтеpiaлi (мaлий дiaметp чaстин).
Ha рис. 5 пpиведенi pезyльтaти дослiдження впливу темпеpaтypи теп-
лоношя.
W, %
Puc. S. Krnemu4rn ^uei cушiння дpiж-джoeoï вepмiшeлi дiaмempoм 2.5мм eucomo ю шapу мamepiaлу 37мм npu pi3-нux meмnepamуpax menлoнociя:
l- 4G0C, 2- 5G0C, 3- 6G0C.
При змш темпеpaтypи вщ 40 до 50 оС (рис. 5) тpивaлiсть сушшня зменшуеться мaйже у двa paзи. Однaк подaльше збiльшення темпеpaтypи теплоносiя (вiд 50 до 60 оС) не веде до суттевого зменшення чaсy сушшня, що додaтково пiдтвеpджye мехaнiзм процесу.
Резyльтaти дослiдження процесу сyшiння дpiжджовоï веpмiшелi дь aметpом 2.5 мм при piзних темпеpaтypaх теплоносiя пpедстaвленi нa рис. 5.
Вплив дiaметpy веpмiшелi нa кiнетикy сyшiння (рис. 6, V) погазуе, що iз збiльшенням дiaметpy тpивaлiсть процесу тaкож збiльшyeться. Однaк, у дa-ному витадку не спостеpiгaeться прямо пропорцшш зaлежнiсть. Тaк, збшь-шення дiaметpy веpмiшелi у 2.5 paзи веде до збшьшення чaсy сyшiння вщ
7G
6G
6G
5G
5G
4G
4G
3G
3G
2G
2G
1G
1G
G
G
G
135G
7G
6G
5G
4G
3G
2G
1G
G
G
6GG
9GG
12GG
15GG
Т , С
3. Teхнoлoгiя та уегаткування дeрeвooбрoбних падприем^в
149
1600 до 2200с (у 1.4 рази). Що також CBiflHmb про те, що лiмiтуючою стадiею сушiння е зовшшньодифузшний процес.
W, %
W, %
70
т, С
т, С
Рис. 6. Юнетичт Kpuei сушшня eepMi-ш.eni dpirn:dM:ie рiзного diaMempy:
1 - 2.5 мм, 2 - 1мм, висота шару материалу 37 мм.
Рис. 7. Кшетичт Kpuei сушшня eepMi-шeлi dpirn:dM:ie piзного diaMempy:
1 - 2.5 мм, 2 - 1мм, висота шару материалу 61 мм.
Висновок: Отримаш результати дослщжень показують, що сушшня вермiшелi у щшьному шарi мае значш переваги перед сушшням у киплячому шар^ який використовуеться у промислових умовах.
Час сушшня вермiшелi у щшьному шарi не перевищуе 0.5-0.6 год., а у промислових сушарках киплячого шару становить 2.5-3 год. при решт одна-кових умов. Разом з тим, при сушшт у щшьному шарi забезпечуеться висока яюсть готового продукту, зменшуються питомi енергетичш затрати, вщсутне стирання матерiалу i винесення його в навколишне середовище.
Впровадження результата дослiджуваного методу сушiння у вироб-ництво забезпечить значний економiчний ефект, iнтенсифiкацiю процесу та захист навколишнього середовища.
Лггература
1. А.С. Гинзбург. Технология сушки пищевых продуктов. - М.: Пищевая пром-сть, 1976. - 248 с.
2. Лыков М.В. Сушка в химической промышленности. - М.: Химия, 1970. - 429 с.
3. Сташславчук О.В., Ханик Я.М., Ылецька Л.З., Дулеба В.П. Сушшня пастопо-дiбних термолабшьних матерiалiв. Науковий вюник УкрДЛТУ. Збiрник науково-технiчних праць. - Львiв, 2001, Вип. 11.2. - С. 126-129.
4. Сташславчук О.В., Ханик Я.М., Ылецька Л.З., Дулеба В.П. Сушшня бюлопч-но-активних пастоподiбних матерiалiв. Науковий вiсник УДЛТУ, Вип. 12.5, 2002 р. -С. 126-129.
5. Сташславчук О.В., Ханик Я.М., Ылецька Л.З., Дулеба В.П. Особливост пдро-динамши та кшетики сушшня бюлопчно-акгивних пастоподiбних матерiалiв. Вюник ДУ "ЛП" мХiмiя, технология речовин та !х застосування" 2002 р. № 461. - С. 272-276
70
60
60
50
50
40
40
30
30
20
20
10
10
0
0
0
200
400
600
800
1000
1200
0
400
800
1200
1600
2000
2400
150
Збiрник науково-техшчних праць
