Сушка сельскохозяйственного сырья

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Волгоградский государственный аграрный университет»

Факультет «Перерабатывающие технологии и товароведение»

Кафедра «Перерабатывающие технологии и продовольственная безопасность»

Курсовая работа

Дисциплина: «Процессы и аппараты пищевых производств»

Направление подготовки 35.03.07 Технология производства и переработки сельскохозяйственной продукции»

Выполнил: Соловьёв В.В.

Руководитель: доцент, Иленева С.В.

Волгоград 2023

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

Волгоградский государственный аграрный университет

Направление подготовки 35.03.07 Технология производства и переработки сельскохозяйственной продукции»

Кафедра: Перерабатывающие технологии и продовольственная безопасность

Дисциплина «Процессы и аппараты пищевых производств»

Задание

На курсовую работу

Студенту Соловьёву Валерию Валерьевичу группы ПТФзбТПП 202

Наименование раздела
Титульный лист
Задание на курсовую работу
Содержание
Обозначение используемых величин
Введение
1. Общие сведения об исследуемом процессе
2. Физические основы исследуемого процесса
3. Устройство и принцип действия машин и аппаратов, осуществляющих исследуемый процесс
4. Решение практической задачи по исследуемому процессу
5. Практическое применение исследуемого процесса
Заключение
Список использованной литературы

Графическая часть включает:

Технологическая схема сушильной установки с кипящим слоем - 1 лист формата А1

Руководитель Иленева С. В. _______________



Содержание

Задание

Обозначение используемых величин

Введение

1. Общие сведения об исследуемом процессе

2. Физические основы исследуемого процесса

3. Устройство и принцип действия машин и аппаратов, осуществляющих исследуемый процесс

4. Решение практической задачи по исследуемому процессу

5. Практическое применение исследуемого процесса

Заключение

Список использованной литературы

Приложение



Обозначение используемых величин

Показатель	Обозначение	Единица измерения
Количество испаряемой влаги	W	Кг
Поверхность материала	F	М
Продолжительность сушки	ф	С
Температура агента сушки	t	°C
Скорость сушки	u	Кг/м2с
Влагонапряжение по испаренной влаге	А	Кг/м3ч
Масса высушиваемого слоя	Gсл	кг
Производительность сушилки	G2	Кг/сек
Время пребывания влажного продукта в сушилке	Фср	С



1. Общие сведения об исследуемом процессе

Сушкой называется процесс удаления влаги из различных сыпучих, пастообразных, кристаллических и волокнистых материалов путем испарения.

Скорость сушки сельскохозяйственного сырья зависит от содержания в клетках растворимых в воде веществ. Чем их меньше, тем быстрее протекает сушка, так как легче испаряется влага. Содержание большого количества растворимых веществ в растительных клетках, особенно обладающих осмотической активностью (сахара), а также гидрофильных коллоидов, легко связывающих влагу, приводит к затруднению удаления влаги и увеличению продолжительности сушки. Поэтому плоды, содержащие значительное количество сахаров, а также пектиновых веществ, обладающих способностью связывать воду, высыхают медленно. Интенсивность и температура процесса сушки плодов и овощей меняется по мере удаления влаги. Для начального этапа характерна постоянная скорость испарения, температура поверхности продукта не достигает температуры сушильной камеры. На втором этапе происходит уменьшение скорости испарения и температура сначала на поверхности, а затем и в глубинных слоях продукта повышается и достигает значения температуры сушильного агента. Процесс сушки считается законченным при достижении сырьем равновесной влажности, соответствующей параметрам воздуха в сушилке. Процесс сушки происходит правильно, если скорость испарения влаги с поверхности продукта равна скорости перемещения ее из глубинных слоев. При быстром испарении на поверхности появляется корка, которая препятствует выделению влаги, снижает скорость сушки и ухудшает потребительские качества продукта. Медленное испарение также отрицательно влияет на качество получаемого продукта, увеличивается время сушки и продукт «запаривается». Скорость сушки зависит от ряда факторов:

увеличение скорости движения воздуха в сушилке приводит к быстрому испарению влаги и повышению парциального давления водяного пара над продуктом;

· увеличение температуры воздуха в сушилке, увеличивает скорость испарения влаги;

· измельчение, интенсивное перемешивание, рациональный способ укладки и оптимальная высота слоя продукта на лентах сушилки повышает интенсивность испарения влаги;

· физико-химический состав продукта, а именно повышенное содержание простых углеводов и пектиновых веществ уменьшает интенсивность влагоотдачи.

Для сушки каждого вида плодоовощного сырья необходимо подбирать оптимальный температурный режим, применение очень высокой и слишком низкой температуры воздуха недопустимо, так как при этом ухудшается восстановительная способность продукта, его органолептические свойства и химический состав.

Оптимальный режим сушки - это такой режим, при котором гарантировано соблюдение следующих условий:

· получение высококачественного высушенного продукта, наиболее полно восстанавливающего свои исходные свойства и химический состав сырья;

· наилучшая сохранность готового продукта; удаление влаги из сырья при наименьших затратах топлива, электроэнергии и труда;

· полное использование сушильной поверхности, обеспечивающее максимальную производительность сушильной установки.

Основными параметрами режима сушки является температура агента сушки (воздуха), его относительная влажность и скорость движения. Чем ниже относительная влажность агента сушки, тем больше он поглощает влаги из продукта, и тем быстрее будет проходить сушка. Поток воздуха, движущийся в сушильной установке, способствует лучшему перемешиванию его с испарившейся влагой и удалению увлажненного воздуха из сушилки. Без движения воздуха сушка невозможна. Кроме параметров воздуха на режим сушки влияет удельная нагрузка сырья на сушильную поверхность (кг на 1 м2). Этот фактор зависит от вида сырья, его химического состава, начальной и конечной влажности, а также от формы и размеров кусочков. Удельная нагрузка обуславливает толщину слоя продукта на лентах или ситах, степень уплотнения продукта при сушке, удельную поверхность испарения, скорость сушки и в конечном итоге качество сушеного продукта.

Все вышеперечисленные особенности необходимо учитывать при обезвоживании плодоовощного сырья. В начальный период сушки устанавливается высокая температура воздуха, около 100 С, которая не создает опасности перегрева продукта и влага интенсивно испаряется и охлаждает его, досушивают продукт при более низких температурах.

На первом этапе, для получения сушеных продуктов, измельченные или целые плоды и овощи выкладывают в сушильную установку тонким слоем, а по мере 76 испарения влаги - более толстым слоем, это способствует получению продукта высокого качества и эффективному использованию сушильной установки.

2. Физические основы исследуемого процесса

Наиболее распространенными способами сушки являются конвективный и контактный. Контактная сушка материалов производится под атмосферным давлением и под вакуумом. Сушка под вакуумом идет быстрее, чем в атмосферных сушилках (при прочих равных условиях), так как с уменьшением давления в сушилке увеличивается разность парциальных давлений паров над материалом и в окружающей среде. Сушилки под атмосферным давлением проще в устройстве и эксплуатации, нет дополнительного расхода энергии на создание и поддержание вакуума. По своей физической сущности сушка - сложный тело - и массообменный процесс, скорость которого в основном определяется скоростью диффузии влаги в материале. Под влиянием температурного градиента возникает диффузия влаги из внутренних слоев к поверхности испарения и ее парообразование. В зависимости от температурного режима процесса сушки, парообразование может начаться в первую очередь в слое, соприкасающемся с греющей поверхностью. Образовавшийся пар будет конденсироваться, соприкасаясь с более холодными слоями, нагревая их и частично испаряя, находящуюся в них влагу. Таким образом, процесс контактной сушки является типичным термодиффузионным процессом. На характер и скорость сушки оказывают большое влияние следующие факторы: природа высушиваемого материала, форма высушиваемого материала, начальное и конечное влагосодержание материала, температура теплоносителя и т.д. Единственной надежной характеристикой процесса сушки является кривая убыли влаги со временем, полученная опытным путем. При сушке материала на греющей поверхности, как и при сушке в токе нагретого воздуха, наблюдается период постоянной скорости сушки и период падающей скорости сушки. В период постоянной скорости сушки поверхность материала покрыта пленкой влаги, и процесс сушки определяется скоростью диффузии образовавшихся 5 паров в окружающую среду. В период падающей скорости сушки процесс определяетсяинтенсивностью подвода влаги из микрокапилляров к поверхности. Решающим фактором в этот период сушки является сопротивление внутренней диффузии. Температура поверхности материала в первом периоде равна температуре мокрого термометра, в период падающей скорости сушки увеличивается, приближаясь к температуре греющей поверхности. Скоростью сушки называется количество влаги, удаляемой с единицы поверхности в единицу времени:

u = , кг/м²с, (1)

где W - количество испаряемой влаги, кг; F - поверхность материала, м²; ф- продолжительность сушки, с. В течение первого периода скорость сушки зависит от внешних факторов (температуры и давления). В первом периоде влагосодержание материала велико и влага из внутренних слоев поступает достаточно быстро, и поверхность материала всегда влажная. Температура в этом периоде остается постоянной. Первый период называют постоянной скорости сушки, и он продолжается до тех пор, пока содержание влаги в материале не уменьшится до определенной величины критического влагосодержания (u_кр). После этой точки изменяется характер скорости сушки, начинается второй период падающей скорости сушки. В течение второго периода скорость сушки определяется скоростью подвода влаги из внутренних слоев поверхности. Для различных материалов вид кривой скорости сушки может быть различным, он уменьшается до u_р. При расчете и проектировании сушильных камер любой конструкции важным фактором является определение длительности сушки. Продолжительность сушки материала составляет ф=ф1+ф2. (ф1, ф2 - продолжительность сушки в первом и втором периоде). Продолжительность сушки в первом и втором периоде определяется по уравнению:

1=1/К1(ин - икр), (2)

где К1 - константа скорости сушки в первом периоде, с^-1 ; она равна тангенсу угла наклона кривой изменения влажности материала к времени ф1; u_н, u_кр - начальное и критическое влагосодержание материала, отнесенное к абсолютно сухому сырью.

Продолжительность периода падающей скорости сушки зависит при данных параметрах сушильного агента в основном от физико-химических свойств материала и его структуры. При инженерных расчетах длительность сушки во втором периоде определяется по формуле:

(и_кр - и_р)/К_{1 *} ln((и_кр - и_р)/(и_к - и_h)) (3)

где u_р, u_к - равновесное и конечное влагосодержание материала на а.с.в.

Сушка материала состоит из трех этапов:

1) перемещения влаги внутри высушиваемого материала по направлению к его поверхности;

2) парообразования;

3) перемещения пара от поверхности материала в окружающий воздух.

Влага испаряется на поверхности материала или внутри материала, затем образовавшийся пар диффундирует в окружающую среду. Этот третий этап процесса протекает следующим образом. На поверхности влажного материала образуется пограничный воздушно-паровой слой, который находится в равновесии с влагой материала. Следовательно, этот слой будет насыщенным при температуре материала. Движущей силой диффузии влаги из поверхностной пленки в окружающую среду является разность парциальных давлений водяного пара:

ДР = Р_н - Р_в (4)

где P_н - парциальное давление насыщенного пара в пограничном паровом слое; P_в - парциальное давление водяного пара в окружающей среде. Количество продиффундировавшего пара:

m = B(Р_н - Р_в) Fф, (5)

где B - коэффициент испарения; F - площадь поверхности испарения.

3. Устройство и принцип действия машин и аппаратов, осуществляющих исследуемый процесс

Сушильные установки, применяемые в пищевой промышленности, отличаются разнообразием конструкций и подразделяются по:

· способу организации процесса (периодического или непрерывного действия);

· состоянию слоя (плотный, неподвижный, пересыщающийся, кипящий и др.);

· виду используемого теплоносителя (воздух, газ, пар, топочные газы);

· способу передачи теплоты (конвективные, кондуктивные, радиационные, диэлектрические и др.);

· давлению воздуха в сушильной камере (атмосферные, вакуумные, сублимационные и др.).

В таблице 1 представлена классификация сушильных установок. В конвективных сушильных установках (сушильный агент выполняет функции теплоносителя и влагопоглотителя) градиент температуры направлен в сторону, противоположную градиенту влагосодержания, что замедляет удаление влаги из продукта. Кондуктивный способ обезвоживания основан на передаче теплоты продукту при соприкосновении с горячей поверхностью, при этом воздух служит только для удаления водяного пара из сушилки, являясь влагопоглотителем. Сушка токами сверхвысокой частоты основана на том, что диэлектрические свойства воды и сухих веществ пищевых продуктов различаются, при этом влажный материал нагревается значительно быстрее, чем сухой. Возникающие здесь градиенты влагосодержания и температуры совпадают, что интенсифицирует процесс сушки. При сублимационной сушке отсутствует контакт продукта с кислородом воздуха, основное количество влаги удаляется при сублимации льда ниже 0°С, и только удаление остаточной влаги происходит при нагреве продукта до 40...50°С.



Таблица 1. Сушильные установки

Состояние слоя	Вид теплоносителя	Способ теплоотвода	Величина давления воздуха
Плотный малоподвижный	Нагретый воздух	Конвективный	Вакуум (1000-900Па)
Пересыпающийся разрыхлённый	Топочные газы	Кондуктивный	Атмосферное давление (0,1 МПа)
Кипящий взвешенный	Перегретый пар	Радиационный	Повышенное давление (более 0,2 МПа)
Тонкодиспергированный пульсирующий	Холодильный агент	Электрический	Комбинированный

Барабанные сушилки

Барабанные сушилки применяются для сушки семян подсолнечника (одно- и двухбарабанные), зерна (С3СБ-8), сахара-песка (СБУ-1), молочного сахара (СБА-1), отжатого жома (А2-ПСА), витаминной муки (АВМ) и других сыпучих материалов. Основным элементом барабанных сушилок является горизонтальный или наклонный вращающийся цилиндрический барабан, внутри которого перемещается по длине, перемешивается и сушится сыпучий продукт. Внутри барабана в зависимости от высушиваемого продукта установлены различного типа насадки (рис.1), способствующие повышению эффективности процесса сушки.

Рис. 1. Насадки сушильных барабанов.

Конструкции насадок (внутренних устройств) выбираются в соответствии с требованиями технологического процесса (подъемно-лопастные, распределительные, концентрические, перфорированные, канальные и др.). Основной характеристикой сушильного барабана является его влагонапряжение по испаренной влаге А = 6...44 кг/(м3·ч), величина которого зависит от степени заполнения и частоты вращения барабана, теплофизических свойств и размеров продукта, а также от температуры, влажности и скорости движения агента сушки.

Барабанная сушильно-охладительная установка СБУ-1 предназначена для сушки и охлаждения сахара-песка. Установка СБУ-1 (рис. 2) состоит из вращающегося барабана 8, опорно-приводной станции, в которую входят электродвигатель 18 и редуктор 20, установленные на раме 19, загрузочной головки 1, двух неподвижных кожухов 10, трубы с дефлектором 17 для отсоса отработанного горячего воздуха. Барабан 8 представляет собой стальной перфорированный цилиндр длиной около 10 м, наклоненный в сторону движения сахара. В передней части барабана имеется распределительная царга 2 шириной 550 мм, внутри которой вварено десять лопаток 24, расположенных под углом 45° к образующей. Лопатки 24 обеспечивают равномерное распределение сахара, поступающего из загрузочной головки 1 с помощью турникета 25. К торцу распределительного устройства по периметру крепятся 24 секции фигурных лопаток (8 -- по окружности, 3 -- в длину). Для увеличения жесткости секций и предотвращения прохода воздуха вдоль секции между фигурными лопатками ставят поперечные перегородки. Конфигурация лопаток обеспечивает возможность прохождения воздуха внутрь корпуса и в тоже время не дает сахару просыпаться наружу. В конце барабана на фланце крепится ситовая часть 9 корпуса, предназначенная для отделения комков сахара.

На центральную часть перфорированного барабана надевают кожух 10, состоящий из крышки 4 и днища 5. По краям кожуха в специальных обоймах крепят кольцевые уплотнения из прямоугольного резинового шнура, препятствующие выходу воздуха в атмосферу. Кроме того, с двух сторон барабана имеются продольные уплотнения, обеспечивающие подачу воздуха только к сахару в барабане. На кожухе имеются четыре патрубка 3 для ввода горячего и холодного воздуха. На концевую часть барабана также ставят неподвижный кожух, имеющий сбоку патрубок для подачи холодного воздуха, и на торцевой стенке -- патрубок 14 для отсоса отработанного воздуха. На той же торцевой стенке крепят трубу 17, проходящую через барабан до зоны горячего воздуха. Труба служит для отсоса воздуха. В нижней части кожуха имеются желоб 11 и турникет 15 для сухого охлажденного сахара-песка и желоб 12 и турникет 13 для вывода комков. Сушильный барабан приводится в движение через бандажи 6, установленные с помощью клиньев 7 на металлоконструкциях 16, 23 и фрикционных роликах 22, вращающихся с помощью валов 21.

Рис. 2. Барабанная сушильно-охладительная установка СБУ-1

Продукт, загружаемый в аппарат через загрузочную головку и царгу, равномерно распределяется по фигурным элементам внутренней поверхности барабана и располагается сегментом, образуемым углом естественного откоса. Именно эта зона отделена продольными уплотнениями, обеспечивающими подачу воздуха только через слой сахара. Кроме интенсификации процессов влаго- и теплообмена такой метод подачи воздуха способствует образованию псевдоожиженного слоя, поддерживая кристаллы сахара в полувзвешенном состоянии, что предохраняет их от истирания. Горячий воздух подается через первые два патрубка (по ходу продукта), холодный -- через два последних. Средний патрубок может быть использован или для горячего, или для холодного воздуха, что соответственно меняет длину сушильной или охладительной зоны. Разделение отсоса горячего и холодного воздуха предотвращает возможность образования конденсационных паров и завихрений, повышающих скорость воздушного потока, в результате чего возможен унос кристаллов сахара. В целях предотвращения запыления помещения нагнетание и отсос воздуха рассчитаны таким образом, что внутри барабана поддерживается разряжение.

Технические характеристики СБУ-1:

· производительность, т/ч - 20;

· установленная мощность, кВт - 9,7;

· испарительная способность, кг/ч - 80;

· удельное количество теплоты на испарение влаги, кДж/кг - 7000;

· габаритные размеры, мм - 11 600Ч3800Ч3570

· масса, кг - 35 800.

Сушилки с кипящим (псевдоожиженным) слоем

Сушка в барабанных и шахтных сушилках плотного и пересыпающегося слоя семян не обеспечивает достаточную равномерность их нагрева и сушки. Это приводит к нежелательным изменениям качества продукта, семян и содержащегося в них масла. Кроме того, высушенные семена характеризуются разновлажностью, что отрицательно сказывается на их хранении и переработке. Переход от плотного к разрыхленному, «кипящему» (псевдоожиженному) слою семян интенсифицирует процесс конвективной сушки за счет изменения структуры слоя и значительного увеличения его активной поверхности. При этом продукт равномерно перемешиваются и высушиваются, поэтому сушку в кипящем слое считают перспективной. Такие сушилки являются одним из прогрессивных типов аппарата для сушки. Процесс в кипящем слое позволяет значительно увеличить поверхность контакта между частицами материала и сушильным агентом, интенсифицировать испарение влаги из материала и сократить продолжительность сушки до нескольких минут.

В аппаратах такого типа можно высушивать зернистые, пастообразные и жидкие материалы. Процесс протекает с большой скоростью, съем влаги с 1 м2 газораспределительной решетки в зависимости от размера частиц материала и температурного режима сушки составляет 500-3000 кг/(м2/ч). Возможность сушки слипающихся, пастообразных и жидких материалов объясняется тем, что кипящий (взвешенный, псевдоожиженный) слой является как бы «ретуром» предварительно подсушенного продукта.

В установках со взвешенным слоем можно одновременно проводить несколько процессов, например, сушку и обжиг, сушку и гранулирование, сушку и измельчение. Такие установки разнообразны как по конструкции, так и по гидродинамическим и тепловым режимам. Их можно классифицировать по количеству камер, по режиму процесса (периодического, полунепрерывного и непрерывного действия), по конфигурации сушильной камеры (круглые и прямоугольные, постоянного и расширяющегося по высоте сечения), по гидродинамическому режиму (с кипящим, фонтанирующим и вихревым слоем).

Схемы различных сушилок с кипящим слоем показаны на рис. 1.3: а- однокамерная (однозонная) сушилка круглого сечения (применяется обычно для сушки термостойких материалов); б - однозонная прямоугольная с отношением длины к диаметру более 2, что обеспечивает направленное движение материала от места загрузки к месту выгрузки (используется для дисперсных материалов, содержащих внутреннюю влагу; при этом достигается высокая равномерность сушки); в и г - многозонные сушилки (в каждой зоне могут создаваться различные гидродинамические и температурные режимы, так как теплоноситель подается в них отдельными вентиляторами; для надежности транспортировки материала из одной зоны в другую такие сушилки применяются для крупнозернистых материалов, обладающих хорошей сыпучестью); д и е - многозонные сушилки с многократным использованием теплоносителя.

Рис. 3 Схемы различных сушилок с кипящим (псевдоожиженным) слоем.

Сушилка, представленная на рис. 3 «г» имеет горизонтальное расположение зон, причем в каждую зону может подаваться теплоноситель с определенными параметрами, и, таким образом, каждая зона может работать со своими значениями температуры и скорости газов. Над решеткой зоны не разделяются порогами, что обеспечивает беспрепятственное движение материала вдоль решетки.

Время пребывания материала в такого типа аппаратах можно легко регулировать. Оно рассчитывается из соотношения:

ф _ср = G_сл / G₂ (6)

где ф _ср - среднее расходное время пребывания материала в слое; G_сл масса слоя; G₂ - производительность сушилки по высушенному материалу. Изменяя высоту слоя и, таким образом, его массу, можно регулировать ф _ср.

В графическом приложении к курсовой работе формата А1 рассмотрен и выполнен подробный чертёж сушилки с псевдоожиженным слоем. Высушиваемый материал подается из бункера питателем в слой материала, «кипящего» на газораспределительной решетке в камере сушилки. Сушильный агент - топочные газы или горячий воздух, разбавленные воздухом, который подается в смесительную камеру вентилятором, проходит с заданной скоростью через отверстия решетки и поддерживает на ней материал в «кипящем» (псевдоожиженном) состоянии. Высушенный материал ссыпается через штуцер несколько выше решетки и удаляется транспортером. Отработанные газы очищаются от унесенной пыли в циклоне и батарейном пылеуловителе, после чего выбрасываются в атмосферу посредством потока.

Рециркуляционные сушилки.

Рециркуляционные сушилки обеспечивают: сушку семян с доведением до требуемых кондиций по влажности независимо от первоначальной влажности (при сохранении качества семян); достижение равномерного высушивания при смешивании семян различной влажности перед подачей в сушилку; формирование партий семян по признакам, определяющим их пищевые и технологические достоинства; снижение расхода топлива и затрат на сушку по сравнению с шахтными сушилками.

Рециркуляционная зерносушилка с противоточной камерой нагрева (рис. 1.4) состоит из оперативного бункера, приемного бункера с приводным устройством для загрузки камеры нагрева, тепловлагообменника, двух охладительных шахт (промежуточного и окончательного охлаждения), камеры нагрева, выпускного устройства, топки на жидком топливе, вентиляционной системы, рециркуляционной нории и нории сухих семян.

Семена, подлежащие сушке, поступают в оперативный бункер, из которого рециркуляционная нория подает их в приемный бункер. Затем семена пропускают через камеру нагрева и загружают ими тепловлагообменник и обе шахты. После этого подачу сырых семян прекращают и регулируют бесприводное питающее устройство, добиваясь равномерной подачи семян в камеру нагрева по ее сечению и устройства для выпуска семян из шахт. После этого включают в работу вентилятор камеры нагрева и топку. Доведя нагрев семян до допустимой температуры, включают вентиляторы охладительных шахт. Влажность сырых семян в сушилке снижается до заданной в режиме многократной циркуляции. После достижения заданной влажности семена выпускают из шахты окончательного охлаждения. Одновременно из оперативного бункера в рециркуляционную норию подают сырые семена в объеме, равном выпущенному количеству семян из сушилки. Смешиваясь с рециркуляционными, сырые семена поступают в камеру нагрева. В ней агент сушки, движущийся снизу-вверх, в направлении, противоположном движению семян, нагревает их. Из камеры нагрева семена поступают в тепловлагообменник, в котором происходит интенсивный влагообмен между отдельными семенами и выравнивание их температуры в течение 15 мин. После тепловлагообменника семена разделяют на два потока: один направляется в шахту промежуточного охлаждения для дальнейшей рециркуляции, а другой -- в шахту окончательного охлаждения. До выхода из шахты окончательного охлаждения просушенные семена должны иметь заданную влажность.

В основном влага из семян удаляется в охладительных шахтах под действием тепла, полученного в камере нагрева. Для достижения семенами заданной влажности из шахты промежуточного охлаждения их возвращают на рециркуляцию. Сырые семена смешивают с рециркулирующими в таком соотношении, чтобы средневзвешенная влажность смеси превышала конечную влажность на выходе из сушилки на величину средневзвешенного снижения влажности за один цикл. Температура отработанного агента сушки должна быть близка к температуре семян в камере нагрева. В рециркуляционных сушилках влага из семян испаряется, в основном, в период их охлаждения. Поэтому семена в процессе сушки полностью сохраняют качество.

Рециркуляционной является сушилка А1-УЗМ, которая предназначена для сушки с предварительным нагревом двумя контурами рециркуляции семян подсолнечника, а также зерна продовольственного назначения на хлебоприемных предприятиях с производительностью 50т/ч. Сушилка состоит из двух вертикальных сушильных шахт и представляет собой единую конструкцию из металлических секций, тепломассообменника, охладительной шахты, двух выпускных устройств, надсушильных бункеров, топки на жидком топливе, вентиляционного оборудования, системы очистки отработавшего воздуха, транспортного оборудования.

Рис. 4 Технологическая схема рециркуляционной сушки. 1 - бункер над камерой нагрева; 2 - рециркуляционная нория; 3, 14 - вентиляторы; 4 - термометры сопротивления; 5 - камера нагрева; 6 - тепловлагообменник; 7 - датчики уровня; 8 - охладительные шахты; 9 - защитные козырьки; 10 - оперативный бункер; 11 - выпускные устройства; 12 - заслонки; 13 - нория сухого зерна; 15 - подсушильные бункера; 16 - топка; 17 - воздухораспределительные камеры.

4. Решение практической задачи по исследуемому процессу

Для целей решения практической задачи по исследованию процесса сушки произведём расчёт скорости сушки продукта (u) по формуле (7):

u = , кг/м²с, (7).

За количество испаряемой влаги (W) возьмём 1,5 кг, поверхность материала (F) 6 м² и продолжительность сушки (ф) 600 секунд. Получаем:

u = = 0,00042 кг/м²с.

Также сделаем расчёт времени пребывания влажного продукта в сушилке с кипящим слоем с горизонтальным расположением зон по формуле (6):

ф _ср = G_сл / G₂

За массу слоя (G_сл) возьмём количество 300 кг, за производительность сушилки по высушенному материалу (G₂) - 2,8 кг/сек. Получаем:

ф _ср = 300/2,8 = 107,14 сек.

Итак, получается, что продукт массой 300 кг пребывает в слое 107,14 секунд.

5. Практическое применение исследуемого процесса

Сушка - один из самых распространенных технологических процессов, используемый в химической, фармацевтической и пищевой промышленности. Трудно найти такое химическое и фармацевтическое производство, на котором не было бы операции сушки того или иного вещества или препарата. Наиболее часто сушка является завершающим этапом технологического процесса с получением целевого продукта.

Целями являются:

· облегчение и удешевление транспортировки материалов, для повышения их прочности;

· сушка многих лекарственных препаратов обеспечивает их консервирование и хранение;

· сушка необходима для последующего измельчения некоторых материалов.

Сушка - это процесс удаления влаги из твердого или пастообразного материала путем испарения содержащейся в нем жидкости за счет подведенного к материалу тепла.

Сушка широко используется в сельскохозяйственной отрасли и в других производствах. Она применяется на различных стадиях технологического процесса: для подготовки сырья и получения полуфабрикатов; часто сушка является завершающим этапом производства, определяющим качество готовой продукции.

В промышленной технологии сельскохозяйственной продукции сушка, как завершающий этап производства, существенным образом сказывается на качестве выпускаемой продукции (плодоовощная продукция, зерно и др.). Высокое качество, стабильность продукта зависит от технического уровня сушки - степени автоматизации и механизации режимов процесса, совершенства сушильной аппаратуры, чистоты воздуха.

Правильно организованный процесс сушки позволяет сохранить или улучшить свойства продуктов. Так, сушка зерна при соблюдении технологии в шахтных и барабанных сушилках приводит к его равномерному просушиванию и оптимальному остаточному влагосодержанию, улучшению сыпучести. Для плодоовощной же продукции больше подходят ленточные и с кипящем слоем сушилки.

Сушка продукции - весьма распространенный технологический процесс. Нет ни одной отрасли промышленности, где бы этот процесс не имел места. Это энергоемкий процесс. В целом в нашей стране на сушку расходуется около 12% всей производимой энергии. Поэтому правильно выбранный оптимальный режим сушки должен соответствовать минимальным затратам тепла и энергии, максимальной скорости удаления влаги при наилучших технологических свойствах обрабатываемых материалов. сушка охладительный барабанный рециркуляционный



Заключение

Аппараты, в которых осуществляют тепловую сушку, называются сушилками. По способу сообщения тепла различают конвективные, контактные, терморадиационные, сублимационные и высокочастотные сушилки. Наиболее распространены в промышленности конвективные и контактные сушилки. В конвективных сушилках тепло для процесса несет газообразный сушильный агент (нагретый воздух, топочные газы или их смесь с воздухом), непосредственно соприкасающийся с поверхностью материала. Пары влаги уносятся тем же сушильным агентом. В сушилках многих типов со взвешенным слоем высушиваемого материала сушильный агент служит не только тепло -и влагоносителем, но и транспортирующей средой для дисперсного материала. Сушка проводится под атмосферным давлением и под вакуумом. При этом высушиваемый материал может находиться в состоянии покоя, перемешиваться в "кипящем слое" и так далее. Так как процесс сушки является сочетанием связанных друг с другом процессов тепло- и массообмена (влагообмена), то возникающие при сушке градиенты температур и влагосодержаний могут вызвать механические напряжения в изделиях. Поэтому интенсивность удаления влаги из материала не может быть произвольно большой и не должна быть слишком малой. Быстрое испарение влаги приводит к превышению допустимых напряжений в материале изделия и к разрушению его структуры, т.е. к массовому браку. Необоснованно длительный процесс сушки вызывает снижение производительности установки и увеличение энергозатрат. Протекание процесса сушки зависит от свойств высушиваемого материала, характера связи с ним влаги и параметров окружающей среды.

В результате данной работы были рассмотрены основные виды сушилок, используемых в сельскохозяйственном производстве, их устройство и принцип работы.



Список использованной литературы

1. Алтухов, И. В. Энергосберегающая технология импульсной инфракрасной сушки сахаросодержащих корнеклубнеплодов: автореф. дис. … д-ра техн. наук: специальность 05.20.02 Электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве / ; [Иркут. гос. аграр. ун-т им. ]. -- Барнаул, 2015. -- 32 с.

2. Иванец В.Н., Процессы и аппараты пищевых производств: Учебное пособие/ В.Н. Иванец, И.А. Бакин, С.А. Ратников -Кемеровский технологический институт пищевой промышленности. - Кемерово, 2004.-180с.

3. Плаксин Ю. М. Процессы и аппараты пищевых производств: учебник для вузов / Ю. М. Плаксин, Н. Н. Малахов, В. А. Ларин. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: КолосС, 2008. - 760 с.: ил. - (Учебники и учебные пособия для студентов вузов).

4. Шевцов, С. А. Научное обеспечение энергосберегающих процессов сушки и тепловлажностной обработки пищевого растительного сырья при переменном теплоподводе: автореф. дис. д-ра техн. наук: специальность 05.18.12 Процессы и аппараты пищевых производств / ; [Воронеж. гос. ун-т инженер. технологий]. -- Воронеж, 2015. -- 39, [1] с.

5. Бакин, И. А. Процессы и аппараты пищевых производств: учебное пособие [Электронный ресурс] /И. А. Бакин, В. Н. Иванец; Кемеровский государственный университет. - 2-е издание, ис-правленное и дополненное. -Текст: электронный // Лань: электронно-библиотечная система. -- URL: https://e.lanbook.com/book/156113 (дата обращения: 25.03.2023). -- Режим доступа: для авториз. пользователей. -- С. 2.).

6. Жукова, О. П. Технологическое оборудование. Оборудование для тепломассообменных процессов: учеб. пособие для студентов бакалавриата понаправлению подготовки 15.03.02 «Технологические машины и оборудование», профиль подготовки «Машины и аппараты пищевых производств» очной формы обучения / О. П. Жукова, Н. А. Войнов; СибГУ им. М. Ф. Решетнева. - Красноярск, 2018.- 108 с. Текст: электронный // Лань: электронно-библиотечная система. -- URL: https://e.lanbook.com/book/147455 (дата обращения: 25.03.2023). -- Режим доступа: для авториз. пользователей. -- С. 2.).

7. Процессы и аппараты пищевой технологии / Под ред.С. А. Бредихина: Учебное пособие. -- СПб.: Издательство«Лань», 2022. -- 544 с.: ил. -- (Учебники для вузов. Специальная литература), (Процессы и аппараты пищевой технологии: учебное пособие / С. А. Бредихин, А. С. Бредихин, В. Г. Жуков, Ю. В. Космодемьянский. -- Санкт-Петербург: Лань, 2022. -- ISBN 978-5-8114-1635-6. -- Текст: электронный // Лань: электронно-библиотечная система. -- URL: https://e.lanbook.com/book/211625 (дата обращения: 25.03.2023). -- Режим доступа: для авториз. пользователей. -- С. 4.).

8. Губарева, В. В.Тепломассообменное оборудование предприятий: учеб. пособие/ В. В. Губарева, А. В. Губарев. Е. С. Леонов. - Белгород: Изд-воБГТУ, 2021. - 327 с.» (Губарева, В. В. Тепломассообменное оборудование предприятий: учебное пособие / В. В. Губарева, А. В. Губарев, С. Леонов. -- Белгород: БГТУ им. В.Г. Шухова, 2021. -- 327 с. -- Текст: электронный // Лань: электронно-библиотечная система. -- URL: https://e.lanbook.com/book/288380 (дата обращения: 25.03.2023). -- Режим доступа: для авториз. пользователей. -- С. 3.).



Приложение

Сушилка с псевдоожиженным слоем

ФОРМ	ЗОНА	ПОЗ.	ОБОЗНАЧЕНИЕ	НАИМЕНОВАНИЕ	КОЛ	ПРИМЕЧАНИЕ
				Документация
А1				Технологическая схема
				Сборочные единицы
1				Шнековый питатель	1
2				Крышка	1
3				Корпус	1
4				Решётка	1
5				Дозатор	1
6				Днище	1

Чертёж сушилки с кипящим слоем

Размещено на Allbest.ru

...