ИТС 44-2017 Производство продуктов питания

     2.1.6.2.3 Описание технологического процесса, способов. Применяемое оборудование

Выбор метода сушки и типа сушилки осуществляется на основании анализа материала как объекта сушки, при этом большое значение имеют формы связи влаги с материалом. Различают следующие формы связи влаги с материалом: химически, физико-химически и физико-механически связанную.

Химически связанная влага определяется ионной или кристаллогидратной связью, не удаляется при нагревании до 100-120°С, разрушается путем химического воздействия или нагревом до высоких температур.

Физико-химически связанная влага удерживается на внутренней поверхности пор материала адсорбционными силами (адсорбционно, осмотически и капиллярно-связанная влага).

Физико-механически связанная влага находится в крупных капиллярах, на наружной поверхности продукта и удерживается капиллярным давлением.

В качестве объектов сушки выступают пищевые продукты, которые могут быть кристаллическими телами, как, например, сахар или коллоидно-дисперсными системами, как, например, овощи и фрукты.

Сушильные установки, применяемые в пищевой промышленности, отличаются разнообразием конструкций и подразделяются [3]:

- по способу организации процесса (периодические или непрерывного действия);

- по состоянию слоя (плотный, неподвижный, пересыпающийся, кипящий и др.);

- по виду используемого теплоносителя (воздух, газ, пар, топочные газы и др.);

- по способу передачи теплоты (конвективные - подвод теплоты осуществляется при непосредственном контакте сушильного агента с высушиваемым материалом; кондуктивные - подвод теплоты осуществляется путем передачи от теплоносителя к материалу через разделяющую их стенку; радиационные - подвод теплоты осуществляется путем передачи инфракрасными излучателями; диэлектрические - подвод теплоты осуществляется путем нагревания материалов в поле высокой частоты);

- по давлению воздуха в сушильной камере (атмосферные, вакуумные, сублимационные и др.);

- по направлению движения материала и сушильного агента (прямоточные и противоточные);

- по схеме циркуляции сушильного агента, способу обслуживания и т.п.

Классификация сушильных установок представлена на рисунке 2.7.

     
Рисунок 2.7 - Классификация сушильных установок

Применяются разнообразные типы сушилок: с псевдоожиженным слоем, сушильные камеры или лотковые сушилки, конвейерные или ленточные сушилки, пневматические, сушилки с мгновенным парообразованием и/или кольцевые, барабанные, туннельные, паровые пучковые, вакуумные сушилки и др.

Наиболее широкое распространение получили барабанные сушилки, которые отличаются высокой производительностью и относятся к конвективным сушилкам. В качестве сушильного агента в них используют воздух и дымовые газы. Барабанные сушилки представляют собой вращающиеся металлические цилиндры с небольшим наклоном, оснащенные изнутри порогами рассева, которые создают каскадирование продукта через поток горячего воздуха и его перемещение в сушилке. Поток воздуха может быть прямоточным или противоточным. Перемешивание продуктов и большая площадь продукта, подвергающаяся воздействию воздуха, обеспечивает высокую интенсивность и равномерность сушки продуктов. В особенности этот метод подходит для продуктов, которые склонны к агломерации в ленточных или лотковых сушилках. Он применяется в сахарной промышленности для сушки сахара.

Сушилки с псевдоожиженным слоем используют для сушки различных мелкозернистых продуктов. Внутри сушилок находятся одна или несколько ступенчатых решеток с перфорированными основаниями, на которых находится слой продукта глубиной до 15 см. Горячий воздух продувается через слой, в результате чего продукт сжижается в потоке воздуха, что приводит к интенсивному перемешиванию. Воздух служит в качестве средства обезвоживания и псевдоожижения, одновременно. Эти сушилки могут быть периодического или непрерывного действия. Сушилки с псевдоожиженным слоем компактны и обеспечивают оптимальный контроль условий высушивания, относительно высокий тепловой кпд и высокую степень высушивания. Такие сушилки обладают большой интенсивностью теплопередачи и массообмена и, следовательно, обеспечивают короткое время сушки. Обезвоживание может выполняться при температуре воздуха ниже 100°С, а также при температуре до 170°С или выше, в зависимости от продукта. Используются для сушки сахара.

Сушильные камеры или лотковые сушилки состоят из изолированного шкафа, оснащенного неглубокой сеткой или перфорированными лотками, в каждом из которых размещается тонкий слой продукта. В камере циркулирует горячий воздух. Для направления воздуха над каждым лотком и/или сквозь каждый лоток, с целью равномерного распределения воздуха, используется система каналов и направляющих перегородок. Такие сушки применяются в небольших производствах и не требуют больших затрат и технического обслуживания. Вместе с тем, с их помощью достаточно сложно обеспечивать качество различных продуктов и осуществлять контроль качества. Используются для сушки фруктов и овощей.

Конвейерные или ленточные сушилки представляют собой конвейерные камеры, внутри которых расположены конвейеры, снабженные вентиляционным оборудованием. Сушка продукта в них осуществляется чистым нагретым воздухом. Конвейерные сушилки могут быть одноярусными и многоярусными, в которых материал перемещается, пересыпаясь с одного конвейера на другой. Такие сушилки нашли применение для высушивания овощей и фруктов.

В туннельных сушилках тонкие слои продуктов сушатся на лотках, которые расставлены на ленте конвейера, движущегося через изолированный туннель, или на перемещающихся по рельсам тележках. Подаваемый в туннель горячий воздух взаимодействует с материалом в прямотоке или противотоке. Такие сушилки применяют для сушки долго сохнущих материалов - овощей и фруктов.

Вакуум-сублимационные сушилки работают при остаточном давлении в сушильной камере 13,3-133,3 Па. При этом давлении сублимационная сушка протекает при отрицательных температурах, а вода находится в состоянии льда. При сублимационной сушке продукты сначала замораживают, а потом помещают в вакуумную камеру, где производится откачка давления остаточных газов до 2,7-8,0 Па. В вакууме происходит интенсивное испарение льда с поглощением теплоты. Испаряемая влага конденсируется в десублиматорах, охлаждаемых до температуры ниже 55°С. Вакуум-сублимационные сушилки используются для сушки мяса и мясных изделий, овощей.