В производстве многих пищевых продуктов сушка, как правило, является обязательной операцией и представляет достаточно энергоёмкую технологическую стадию процесса. От аппаратурно — технологического оформления и режима сушки зависит в большой степени качество продукта. Сушке может предшествовать удаление влаги из материалов другими методами, влага из материалов может быть удалена механическим, физико-химическим способом, однако механическим способом может быть удалена только часть свободной влаги.
Сушкой называется процесс удаления из материала любой жидкости путем испарения и отвода образовавшихся паров, в результате чего в нем увеличивается относительное содержание сухой части. Материалы сушатся с различной целью: для уменьшения массы (это удешевляет их транспортировку), увеличения прочности (керамические изделия, древесина), повышения теплоты сгорания (топливо), повышения стойкости при хранении и для консервирования (зерно, пищевые продукты, биопрепараты).
Сушка является сложным тепломассообменным процессом. Скорость сушки во многих случаях определяется скоростью внутридиффузионного переноса влаги в твёрдом теле. Сушке подвергаются пищевые материалы, находящиеся в различном агрегатном состоянии, а именно: гранулированные, формованные и зернистые материалы; пастообразные; растворы и суспенсии. Существующие принципы обезвоживания обеспечивают удаление влаги без изменения агрегатного состояния (прессование, центрифугирование, сепарирование, фильтрация и др.), с изменением агрегатного состояния (выпаривание, конденсация, сублимация, тепловая сушка и др.), а также комбинированным способом (вакуум-сублимационная сушка, с использованием перегретого пара, со сбросом давления, ИКи ВЧ-нагрев и др.), которые могут рассматриваться как системы со сложными внутренними физико-химическими связями.
Сушка — процесс удаления влаги из продукта, связанный с затратами теплоты на фазовое превращение воды в пар. Процесс удаления влаги сопровождается затратами энергии. По величине энергии таких связей различают: химически связанную влагу (не удаляется из влажных тел при нагревании до 100…120°С); физико-химически связанную влагу (удерживается на внутренней поверхности пор материала адсорбционными силами) и физико-механически связанную влагу (находится в крупных капиллярах, на наружной поверхности продукта и удерживается капиллярным давлением).
Сушка как способ удаления влаги из материалов получила наибольшее распространение. Процесс сушки связан с подводом к высушиваемому телу тепла, за счет которого происходит испарение влаги. Для отвода испаряемой влаги применяются сушильные агенты (воздух, перегретый пар, топочные газы), которые насыщаются влагой, диффундирующей с поверхности материала.
Сушка. Сушильные процессы и конструкции сушилок
... диффузии влаги в материале представляет достаточно сложную задачу. Процесс сушки протекает со скоростью, зависящей от формы связи влаги с материалом и механизма диффузии влаги в материале. Кинетика сушки ... атмосферу. Метод сушки и тип сушилки для конкретного материала выбирают на основании анализа материала как объекта сушки. Для этого исследуют структуру высушиваемого материала, тепловые и ...
Сушка — сложный технологический процесс, в результате которого изменяются свойства материала. В сушилку поступает влажный материал, который соприкасается с подогретым воздухом, топочными газами или перегретым паром, нагревается, и в результате происходит испарение влаги с поверхности материала. Влага диффундирует в воздух, который не только охлаждается, но и увлажняется и, выходя из сушилки, уносит влагу.
По способу подвода теплоты к высушиваемому материалу применяются следующие методы сушки:
- конвективная, или воздушная сушка — подвод теплоты осуществляется при непосредственном контакте сушильного агента с высушиваемым материалом;
- контактная сушка — путем передачи теплоты от теплоносителя к материалу через разделяющую их стенку;
- сублимационная сушка — сушка в глубоком вакууме в замороженном состоянии;
- диэлектрическая сушка (СВЧ — сушка) — путем нагревания материала в поле токов высокой частоты;
- радиационная сушка — путем передачи теплоты инфракрасными излучателями.
Сушильные установки, применяемые в пищевой промышленности, отличаются разнообразием конструкций, и подразделяются:
- по способу организации процесса — периодические или непрерывного действия;
- по виду используемого теплоносителя — воздух, газ, пар, топочные газы и др.;
- по способу передачи теплоты — конвективные, контактные, сублимационные, радиационные, диэлектрические;
- по давлению воздуха в сушильной камере — атмосферные, вакуумные, сублимационные.
В пищевой промышленности сушка является одним из основных процессов, и применяется почти в любом производстве. В свеклосахарном производстве сушке подвергаются сахар-песок, сахар-рафинад, а также отходы производства — жом. В спиртовом производстве высушиваются отходы производства: барда, пищевые и кормовые дрожжи. Большую роль играет сушка в пивоваренном производстве, где сушке подвергается солод. В крахмало-паточном производстве высушивают крахмал и отходы производства. В ряде производств сушка является заключительным этапом, определяющим качество готового продукта, как, например, при производстве макарон, сухих фруктов.
Влага в зерне, как в любом живом организме, — это среда, при участии которой совершаются реакции обмена веществ. Если содержание влаги невелико, она находится в связанном состоянии. С увеличением влажности зерна в его клетках появляется свободная влага, которая способствует развитию активности ферментов. Задача сушки заключается, прежде всего, в снижении влажности зерна до кондиционной.
Выбор метода сушки и типа сушилки осуществляется на основе комплексного анализа свойств пищевых материалов как объектов сушки. Для этого исследуется структура высушиваемого материала, тепловые и сорбционно-десорбционные характеристики, на основании которых определяются формы связи влаги с материалом, а также адгезионно-когезионные свойства материала.
Разработка автоматического управления процесса сушки полидисперсных ...
... позволяет повысить экономичность процесса. В химических производствах, как правило, применяется искусственная сушка материалов в специальных сушильных установках, так как естественная сушка на открытом воздухе - процесс слишком длительный. Процесс сушки характеризуется рядом параметров: ...
Требования, предъявляемые к выбору рационального метода сушки и типа сушилки, заключаются в достижении наивыгоднейших технико-экономических показателей работы сушилки при получении продукта с заданными свойствами, обеспечении надежности работы, снижении или исключении газовых выбросов в атмосферу.
Своевременно и правильно проведенная сушка не только повышает стойкость зерна при хранении, но и улучшает его продовольственные и семенные достоинства. При соблюдении рекомендованных режимов сушки происходит выравнивание зерновой массы по влажности и степени зрелости, улучшаются цвет, внешний вид и другие технологические свойства зерна. Сушка оказывает положительное влияние на выход и качество продукции при переработке зерна в муку и крупу и позволяет в некоторых случаях улучшить технологические свойства дефектного зерна: проросшего, морозобойного, поврежденного клопом-черепашкой.
Особенности сушки пшеницы
При сушке зерна используют режимы, при которых не происходит ухудшения хлебопекарных, продовольственных и кормовых свойств зерна. Пшеницу влажностью более 20% в прямоточных сушилках сушат за два пропуска, а в рециркуляционных — за один. После первого пропуска зерно направляют во вторую сушилку или в склад, оборудованный установками для вентилирования зерна. До вторичного пропуска через сушилку за состоянием и качеством зерна тщательно наблюдают. При сушке в прямоточных сушилках в большинстве случаев применяют восходящие температурные режимы. В первую зону сушки, когда зерно имеет более высокую влажность и обладает меньшей термоустойчивостью, подают агент сушки с несколько меньшей температурой, во вторую зону и при втором пропуске через сушилку, когда ниже влажность зерна и выше его термоустойчивость, — с повышенной температурой и зерно нагревают до более высокой температуры.
При сушке пшеницы температурный режим дифференцируют в зависимости от качества клейковины, в нашем случае клейковина хорошая.
На хлебоприемных предприятиях, располагающих достаточной сушильной мощностью, продовольственную пшеницу с хорошей клейковиной сушат при пониженных температурных режимах, чтобы максимально сохранить высокое качество зерна.
При сушке зерна поступающего непосредственно из-под комбайна, применяют пониженные температурные режимы. При сушке пшеницы с хорошей клейковиной в прямоточных сушилках допускается снижение влажности зерна за один пропуск не более чем на 6%, а во всех рециркуляционных сушилках — без ограничения предела снижения влажности.
Зерносушильщик обязан постоянно наблюдать за температурой агента сушки, не допуская отклонения её более чем на 5 0 С от заданного значения для прямоточных сушилок и на 100 С для рециркуляциооных. В процессе сушки не должно быть поджаренных зерен, зерен с лопнувшими или вздутыми оболочками, запахом дыма, сернистого газа, нефтепродуктов, с налетом копоти, запаренных (с сырой оболочкой).
Не допускается снижение количества и качества клейковины при сушке пшеницы. Лаборатория предприятия должна осуществлять постоянный контроль за соблюдением температурных режимов. Лаборатория в конце каждой смены должна оформить анализную карточку зерна и передать ее сушильному мастеру для записи признаков качества зерна в журнал учета работы сушилок.
1 Устройство и принцип действия зерносушилки .
Технологическое оборудование предприятий по хранению и переработке зерна
... влажности зерна Принцип действия Группа методов Методы Непосредственно измеряемая величина Термодиффузия, испарение, поглощение Прямые Термогравиметрические Сушка в воздушном шкафу, Сушка инфракрасными лучами, Сушка в ... на постоянном токе, б) на переменном токе. Электропроводность зерна Методы определения кислотнсти зерна Вещества зерна способны присоединять к себе щелочь и кислоту, так ...
1.1 Устройство шахтной зерносушилки
сушилка тепловентиляционный топочный шахтный Сушилки данного типа применяются для сушки сыпучих продуктов; зерна, жома, свекловичной стружки после механического обезвоживания, овощей, угля, глины. В этих сушилках движение материала происходит за счет действия силы тяжести. Устройство шахтной прямоточной зерносушилки рассмотрим на примере сушилки ДСП, которые применяются для сушки сырого зерна пшеницы, ржи, ячменя, семян подсолнечника, овса, кукурузы и других сельскохозяйственных культур.
Сушильная шахта с коробами имеет прямоугольное сечение. Она доверху заполняется просушиваемым зерном. В нижней части шахты расположено выпускное устройство. Зерно перемещается в шахте сверху вниз под действием гравитационных сил. Стенки шахт изготавливают из монолитного или сборного железобетона.
Сушильная камера — это верхняя часть шахты, куда подают агент сушки. Обычно она занимает большую часть шахты. Сушильная камера делится на две зоны сушки. Для подвода свежего и отвода отработавшего агента сушки внутри шахты по всей ее высоте установлена система подводящих и отводящих коробов. При заполнении шахты зерно располагается слоями между коробами. Толщина каждого слоя равна расстоянию между подводящими и отводящими коробами.
Короб представляет собой канал с открытой нижней стороной, через которую агент сушки или входит в зерновой слой, или выходит из него. Под нижней открытой стороной зерно располагается под углом естественного откоса. Одна из торцовых сторон каждого короба открыта, а другая заглушена. Подводящие короба открыты со стороны входа агента сушки, а отводящие короба — со стороны выхода. Короба изготавливают из листовой стали толщиной 2 мм. Стенки отводящих коробов с внутренней стороны покрывают антикоррозийным лаком, так как на них может конденсироваться водяной пар отработавшего агента сушки.
Наиболее распространены короба пятигранной формы; применяют также треугольные короба. Для лучшего скольжения зерна по коробу угол между его верхними гранями должен быть не более 70°. Радиус закругления верхнего ребра короба делают не более 5 мм во избежание задержки зерна и скопления сора на коробе. Форма короба должна обеспечивать хорошую обтекаемость зерна потоком агента сушки, минимальную площадь контактирования зерна с нагретой поверхностью короба, оптимальную площадь поперечного сечения без опасения выноса зерна из шахты, наибольшую открытую поверхность зерна для входа агента сушки, минимальный объем, занимаемый коробами в шахте, хорошее перемешивание зерновых потоков. Пятигранные короба позволяют иметь наибольшую площадь для подвода и отвода агента сушки. Наилучшую обтекаемость имеет короб, очерченный по лемнискате. Однако вследствие сложности изготовления такие короба не получили распространения в промышленности.
Общее число коробов в шахте определяют в зависимости от количества агента, подаваемого в сушилку. При этом во избежание выдувания зерна из шахты средняя скорость на выходе не должна превышать 6 м/с.
Короба располагают рядами в шахматном порядке, что способствует перемешиванию зерна при его нисходящем движении в шахте. Применяют две схемы размещения отводящих и подводящих коробов в шахте: рядную и диагональную. Короба располагают рядами в шахматном порядке, что способствует перемешиванию зерна при его нисходящем движении в шахте. Применяют две схемы размещения отводящих и подводящих коробов в шахте: рядную и диагональную.
Автоматизация процессов послеуборочной обработки зерна. Автоматизация ...
... влажность зерна можно естественной сушкой на открытой площадке и искусственной в зерносушилке. автоматизация технологический операция Для естественной сушки зерно рассыпают слоем 10 - 15 см и периодически перелопачивают или перебрасывают с места на ...
Надшахтный бункер. Предназначен для накопления сырого зерна и обеспечения непрерывной подачи его в сушилку. Зерно в надшахтном бункере препятствует утечке агента сушки из верхних рядов коробов, т. е. служит своеобразным зерновым затвором.
Охладительная камера. Это нижняя часть шахты, куда направляют наружный воздух. Распределительная камера. Представляет собой устройство для выравнивания потоков агента сушки и охлаждающего воздуха и равномерного распределения их по подводящим коробам. В сушилках, состоящих из двух шахт, распределительная камера расположена между шахтами. В зависимости от выбранного режима сушки распределительную камеру разделяют по высоте горизонтальными перегородками, обеспечивающими подачу в соответствующие зоны сушки и охладительную камеру агента сушки и воздуха с заданными параметрами.
Выпускной затвор. Предназначен для равномерного выпуска зерна по всему сечению шахты. Выпускной затвор сушилки ДСП-24 сн имеет 16 отверстий по числу коробов в ряду. Открывается затвор электродвигателем через редуктор. Включение электродвигателя осуществляет командно-электрический прибор КЭП-12У. Поскольку сушилка не имеет промежуточного затвора, первая порция просушиваемого зерна возвращается на досушку, после чего сушилка выходит на установившийся режим работы.
Устройство прямоточной шахтной зерносушилки типа ДСП показано на рисунке 2.
Рисунок 2-Устройство прямоточной шахтной зерносушилки ДСП.
1 — надсушильный бункер;
2 — сушильные зоны;
3 — зоны охлаждения;
4 — газораспределительные камеры;
5 — воздухораспределительная камера;
6 — выпускной затвор;
7 — вентилятор для подачи агента сушки;
8 — вентилятор для подачи атмосферного воздуха.
1.2 Принцип действия шахтной прямоточной зерносушилки .
Зерно плотным слоем перемещается в сушильной шахте сверху вниз между коробами под действием гравитационных сил и при этом постоянно продувается агентом сушки. В свою очередь агент сушки, получаемый в топке, нагнетается вентилятором в газораспределительную камеру и поступает во все подводящие короба. Из каждого подводящего короба агент сушки через нижнюю открытую часть проходит через зерновой слой в ближайшие вышеи нижерасположенные отводящие короба. Толщина продуваемого слоя равна шагу коробов. Зерновой слой продувается по вертикали непрерывно на всем пути движения зерна в шахте. Отработанный агент сушки через отводящие короба уходит в атмосферу или в осадочную камеру. Выпуск зерна из шахты осуществляется через выпускные устройства, которые и регулируют производительность сушилки. Принцип действия шахтной зерносушилки показан на рисунке 3.
Рисунок 3-Принцип действия процесса сушки зерна.
2. Составление расчетной схемы сушильной установки .
Рисунок 4-Расчетная схема сушильной установки.
t 0 , ц0 , d0 , i0 — параметры атмосферного воздуха (температура, относительная влажность, влагосодержание, удельная энтальпия);
t 1 , ц1 , d1 , i1 — параметры агента сушки на входе в сушильную камеру;
t 2 , ц2 , d2 , i2 — параметры агента сушки на выходе из сушильной камеры;
Технология послеуборочной обработки и хранения зерна
... в практике хранения. Механизация и автоматизация процессов обработки зерна в потоке, внедрение новых способов сушки, применение пневматического транспорта и хранение больших партий зерна в крупных ... температуропроводность и тепловлагопроводность. Зерновая масса представляет собой дисперсную двухфазную систему зерно-воздух и относится к сыпучим материалам. Хорошая сыпучесть зерновых масс позволяет ...
t 3 , ц3 , d3 , i3 — параметры атмосферного воздуха на выходе из охладительной камеры;
G 1 , щ1 , И1 — параметры зерна на входе в сушильную камеру.
(производительность, влажность, температура);
G 2 , щ2 , И2 — параметры зерна на выходе из сушильной камеры;
G 3 , щ3 , — параметры зерна на выходе из охладительной камеры.
3. Выбор и обоснование дополнительных исходных данных, необходимых для расчета .
3.1 Выбор режима сушки
Режим сушки выбирается из инструкции по сушке зерна, [1]:
- предельная температура нагрева зерна И 2 =400 С;
- предельная температура агента сушки во всех ступенях t 1 =700 C.
3.2 Температура зерна на выходе из охладительной камеры .
По инструкции допускается, чтобы температура зерна на выходе из охладительной камеры была в пределах от 5 до 10 °C выше температуры атмосферного воздуха, т. е.
Принимается .
3.3 Влажность зерна .
- на выходе из сушильной камеры:
- на выходе из охладительной камеры:
3.4 Задаемся температурой атмосферного воздуха на
Принимается .
3.5 Задаемся относительной влажностью воздуха на выходе из сушильной камеры для шахтных прямоточных зерносушилок
