CC BY
31
Сушка термолабильных материалов
на установках непрерывного
действия
В.В. Касаткин, И.Ш. Шумилова
ФГОУ ВПО «Ижевская государственная сельскохозяйственная академия»
Создание и освоение новой сушильной техники для комплексной переработки сельскохозяйственного сырья с использованием передовой технологии - актуальная задача.
К основным преимуществам метода сублимационной сушки, делающим его промышленное применение весьма перспективным, относятся следующие:
• минимальные биологические и физико-химические изменения в продукте, связанные с обработкой при низких температурах;
• снижение массы продуктов за счет уменьшения конечной влажности;
• значительное увеличение сроков хранения сублимированых продуктов при положительных температурах;
• упрощение реализации продуктов в торговой сети в связи с ненадобностью холодильных установок.
В настоящее время производство сублимированных продуктов интенсивно развивается. За рубежом это обеспечивается расширением выпуска установок периодического действия такими известными фирмами, как «Хохвакуум», «Стокс», «Лейбольд-Хе-раеус», «Халл» и др. Аналогичные установки разрабатывались и до сих пор эксплуатируются в России. Для таких установок характерны сравнительно низкая производительность, высокая себестоимость сублимированных продуктов.
В ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА разработан и изготовлен опытный образец установки непрерывного действия для сублимационной сушки жидких термолабильных продуктов пищевого назначения с производительностью по испаряемой влаге 1 кг/ч (УСС-НД-КЭ-Ж-
12 13 11 15 14
Принципиальная схема установки сублимационной сушки при обезвоживании термолабильных продуктов УСС-НД-КЭ-Ж-01:
1 - УЗИ-форсунка; 2 - ИК-генератор; 3 - десублиматоры; 4 - УЗ-излучатель; 5 - напуск агента сушки; 6 - холодильная машина; 7 - датчики давления и температуры; 8 - шнек выгрузки; 9 - привод шнека; 10 - насос подачи распыляемого продукта; 11 - насос подачи агента сушки; 12 - вакуумный насос; 13 - термостат; 14 - емкость для распыляемого продукта; 15 - затвор; 16 - СВЧ-генератор
01), снабженный системой управления, позволяющий реализовать технологию получения лиофилизированных концентратов с влажностью 3,5-4,5 %.
При проведении сушки исследовали: проблему подбора давления в камере сушки; температуру продукта в колонне; температуру рабочего газа; мощность СВЧ-излучения; мощность УЗИ-озвучивания; мощность ИК-излучения; энергетические параметры процесса.
На основе исследований кинетики непрерывной сублимационной сушки в непрерывном потоке в едином вакуумном цикле жидких термолабильных продуктов пищевого назначения установлены три стадии технологического процесса обезвоживания:
• испарительное самозамораживание жидких термолабильных продуктов пищевого назначения в криограну-лированные при распылении в вакууме и в поле ИК-излучения (Тизл=160...300 °С, Р= 10-50 Па, Т = 18^20 °С);
к прод
• сублимационная сушка свободной влаги из криогранулированного сока в поле УЗИ (1=130-300 дБ), СВЧ-энергии (О =3-10 кВт) и в принудительном потоке газа;
• досушка остаточной влаги в поле УЗИ (1=130-300 дБ) и в принудительном потоке газа при пониженном давлении и положительных температурах (Тг = 20...40 °С, Рг = 500-5000 Па).
Во время процессов обработки и в промежутках между стадиями концентрат исследуется различными научно обоснованными методами.
На рисунке показана принципиальная схема установки сублимационной сушки при обезвоживании термолабильных продуктов в полях УЗИ и СВЧ и принудительном потоке инертного газа.
Установка состоит из сушильной камеры цилиндрической формы с источниками УЗИ- и СВЧ-энергии. В верхней части сушильной камеры расположена распылительная камера, на крышке которой закреплен ИК-излучатель. В камере имеется собственный десублима-тор, а также через шиберные затвор к ней подключен вакуумный насос. В нижней части через вакуумный затвор камера соединена с выгрузным шнеком. Сок питателем-дозатором (насосом) подается из резервуара и распыляется через ультразвуковую форсунку в распылительной камере. Режим подачи сока контролируется и управляется субблоком управления системы распыления. Капли сока в процессе полета охлаждаются и замерзают вследствие интенсивного испарения влаги в вакууме. При этом капли подвергаются воздействию лучистой энергии ИК-излу-чателя. Далее капли с высушенным верхним слоем летят вниз - в сушильную колонну. Агент сушки (инертный газ, воздух) на стадии удаления оста-
12 ПИЩЕВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ 10/2006
TECHNICAL SUPPLY OF INDUSTRY
точной влаги подается в нижнюю часть сушильной камеры сушки из баллона через термостат. Расход газа регулируется натекателем по сигналам субблока управления агрегатом вакуумным.
Контроль рабочих режимов осуществляют:
• по давлению - установка оснащена тремя датчиками ПМТ 6 (Р0, Р300, Р600), к которым подключены преобразователи 13ВТ3-003 и субблок управления агрегатом вакуумным;
• по температуре Ц в сушильную колонну введен жгут с семью термопарами аГ^ ТП200, ТПзoo,
ТП600), расположенными последовательно через каждые 100 мм, начиная с нижней части колонны с нулевой отметкой и заканчивая в верхней части на высоте 600 мм. Термопары подключены к субблоку управления системой нагрева;
• по влажности - в колонну сушки опущен капроновый «чулок» для отбора пробы высушиваемого гранулированного сока. Столб гранулированного сока, отобранного в капроновом «чулке», разрезали через каждые 100 мм на отметках 0, 100, 200, 300, 400, 500, 600, соответствующих уровню установки термопар ТП0, ТГ^, Т^ ТП300,
ТП400, ТГ500, ТП600, и определяли влажность по ГОСТ 15113.4-77 в соответствующих точках Wo, Wюo, W2oo, Wзoo, W4oo,
W600.
Установка работает следующим образом. В условиях установившегося вакуума в распылительной камере включаются конденсаторы (десублиматоры) и ИК-излучатели, продукт подается через форсунку. Происходит процесс криогранулирования сока посредством испарительного самозамораживания под давлением ниже 100 Га при температуре десублиматоров -35 °С в поле ИК-излучения. Эти условия позволяют гранулам, пролетая вверх из форсунки и вниз в камеру сушки, замерзнуть и одновременно образовать сухую корочку, предотвращающую гранулы от слипания. Одновременно через нате-катель производится подача агента сушки (инертного газа, воздуха), нагретого до температуры от 20 до 40 °С. Количество подаваемого газа регулирует субблок управления вакуумным агрегатом так, чтобы давление в камере не поднималось выше 100 Га. На практике субблок управления вакуумным агрегатом контролировал параметры на уровне (0), где давление колебалось в пределах 1200 ± 10 Га, на
уровне (300) - в пределах 500 ± 10 Га и на уровне (600) - в пределах 30 ± 5 Га. Гри достижении продуктом в камере сушки уровня (0) включается УЗИ-источник. Гри достижении продуктом в камере сушки уровня (300) включается СВЧ-источник, а при достижении уровня отметки (600) (верхний уровень) вводится в действие шнек и происходит постоянная выгрузка сублимированного продукта. Начинается непрерывный процесс сушки в СВЧ-поле и принудительном потоке газа. Уровень высушиваемого криограну-лянта в камере сушки поддерживается системой управления на уровне (600).
Грименение сублимационной сушки с использованием комбинированного энергоподвода (ИК- и УЗ-излучения, СВЧ-энергии и принудительного потока газа) позволяет существенно снизить себестоимость продукции путем снижения энергозатрат на технологический процесс, уменьшается общая продолжительность сушки при наиболее полном сохранении биологически активных и питательных веществ, содержащихся в исходном сырье. Это особенно перспективно для получения качественно новых продуктов функционального назначения.
и кондитерского оборудования
осхад
Хлебопекарные печи «Муссок-ротор» модели: 99,99Э,99К,99ЭК,77,77Э,250-Супер, 350 «Муссон-турбо-2.5», «Муссон-Термик-1.6» «Циклон-ротор-216», «ХПЭ» Тестомесильные машины «Прима»: модели 300, 300Р,160Р, 160Н, 40-01, Тестоделители:
«Восход-ТД-2», «Восход-ТД-3»{от 50г.) Тестоокруглители: «Восход-ТО-4», «Восход-ТО-5» Тестозакаточные машины: «Восход-ТЗ-ЗМ», «Восход-ТЗ-4М» Тестораскаточные машины «Ролл-авто» Расстоиные шкафы «Бриз»
/ / \
Пр о се ив а те л и
\\у /
Комплектные пекарни Кондитерские цеха
5 К,
to T.V
1W*.
1ГШй •
ул.Сакко и 8анцетти, 14. г.Саратов« РОССИЯ. 410012, E-mail: [email protected] http://voshod.renet.ru Тел./факс: +7 (8452) 27-44-75 (5 линий). 72-15-87. 72-15-84
ГИЩЕВАЯ ГРОМЫШЛЕННОСТЬ 10/2006
13
