ТЕПЛОВАЯ ОБРАБОТКА КАРТОФЕЛЯ

При конвективной сушке важную роль играют параметры сушильного агента (температура, относительная влажность и скорость), толщина слоя продукта и его состояние (плотный, разрыхленный, взвешенный, диспергированный и т. д.). Состояние слоя определяет активную поверхность контакта с сушильным агентом. С повышением температуры сушильного агента интенсивность испарения влаги увеличивается, а продолжительность сушки сокращается. Основная часть тепла воздуха расходуется на возмещение скрытой теплоты парообразования при превращении воды, содержащейся в продукте, в пар. В связи с этим повышенная температура воздуха в начале сушки не создает опасности, так как она соответствует температуре мокрого термометра. Если зона испарения влаги из продукта перемещается вглубь, т. е. интенсивность сушки замедляется, температура продукта начинает резко возрастать и возникает опасность его перегрева. Поэтому во второй период сушки температура сушильного агента не должна быть выше критической.

С уменьшением относительной влажности сушильного агента процесс сушки ускоряется. Малая относительная влажность в начале процесса благоприятствует быстрому перемещению зоны испарения вглубь и образованию на поверхности продукта корочки, замедляющей сушку. При конвективной сушке относительная влажность обработанного сушильного агента должна быть в пределах 40—45 %. С повышением скорости движения сушильного агента интенсивность испарения влаги увеличивается. Удельная нагрузка продукта на 1 м2 сушильной поверхности определяет толщину его слоя и зависит от начальной и конечной влажности, размера и формы ломтиков.

Технологические способы конвективной сушки разнообразны: в плотном слое, в кипящем и в распыленном состоянии и др. Сушка в плотном слое картофелепродуктов имеет в настоящее время наибольшее распространение и применяется преимущественно в паровых ленточных конвейерных сушилках типа СПК, шахтных сушилках типа ВИС и др.

Паровая ленточная конвейерная сушилка типа СПК-4Г-45 (рис. 13) выполнена в виде каркаса, внутри которого один над другим расположены пять сетчатых транспортеров из корозиеустойчивой стали. Все транспортеры имеют одинаковую длину и противоположное направление движения сетчатых лент. Для лучшего пересыпания продукта с одной ленты на другую оси приводных и натяжных барабанов всех транспортеров смещены между собой. В промежутке по высоте между транспортерными лентами установлены калориферы. На каждом ряду калориферов имеются регулирующие вентили в местах подвода пара, а в местах отвода — конденсатоотводчики, что позволяет индивидуально и в широком диапазоне регулировать тепловой режим в каждой зоне. Подвод пара и его распределение по ярусам производится от впускного коллектора через автоматический клапан. Весь каркас сушилки вместе с транспортерами и встроенными в них калориферами огражден, с одной стороны, съемными щитами, а с другой стороны и с торцов — металлическими дверями. Внутреннее пространство щитов и дверей заполнено теплоизоляцией.

На щитах, установленных в начале и в конце транспортерных лент, устроены смотровые остекленные герметически закрывающиеся небольшие люки, позволяющие производить отбор проб продукта и вести наблюдение за процессом сушки. Люки освещаются электролампами, установленными внутри сушильной камеры. Осмотр и очистку сеток можно производить на холостом ходу, открыв торцевые двери сушилки.

Рис. 13. Схема пятиленточной конвейерной сушилки СПК-4Г-45:
1 — привод, 2 — каркас сушилки, 3 — паропровод к калориферам, 4 — наклонный транспортер, 5 — вытяжное устройство, 6 — щит контрольно-измерительных приборов.

Привод сушилки состоит из двух самостоятельных приводных станций, на каждой из которых установлены два редуктора и цепной вариатор. Один редуктор используется для привода ведущих барабанов транспортерных лент, а другой — для щеток и ворошителей. Благодаря такому устройству на сушилке можно раздельно осуществлять изменение скоростей движения лент: второй и четвертой от одного привода, а первой, третьей и пятой — от другого. Регулировка скоростей движения лент осуществляется без остановки. Различные скорости лент, а следовательно, и время нахождения продукта в отдельных зонах обеспечиваются также и за счет того, что на ведущих барабанах установлены звездочки разных диаметров. В начале первой (верхней), а также в середине первой, второй и третьей лент установлены ворошители с отдельным приводом, а для очистки сеток от налипшего продукта под первой и второй лентами (в конце) установлены щетки. Очистку барабанов от налипшего продукта производят специальные скребки, вмонтированные в пространство между рабочей и холостой ветвями лент. Осыпающиеся кусочки продукта попадают в установленные под скребками лотки, из которых они убираются вручную один раз в смену.

Для удаления отработанного воздуха из сушилки применяется вытяжное устройство, которое состоит из трех камер и осевых вентиляторов № 7. Забор воздуха для подачи в сушилку осуществляется из помещения, а также из принудительной системы вентиляции, состоящей из осевого вентилятора № 8 и парового калорифера.

Сушилка оборудована контрольно-измерительными приборами и приборами автоматики на панелях камеры и щите.

В поточном производстве для досушивания картофельной крупки применяют непрерывно действующие шахтные сушилки типа ВИС (рис. 14). Сушильная камера разделена на две зоны (нижнюю и верхнюю), горячий воздух подается двумя вентиляторами через два раздельно поставленных калорифера. Нагретый воздух поступает одновременно в пространство между верхними полками. Поворачиваясь в воздушных каналах на 180°, теплоноситель проходит над полками средней части сушильной камеры и через батарею циклонов отсасывается вентилятором, а пыль оседает в бункерах.

Камера сушилки представляет собой каркас из углового железа, обшитый листовым железом и покрытый снаружи теплоизоляционным слоем. В камере имеется 20 полок, которые расположены горизонтально на одинаковом расстоянии (120 мм) одна от другой. Верхняя зона сушилки состоит из 12 полок, нижняя — из 8. Каждая полка собрана из 16 пластин, которые удерживаются в горизонтальном положении пружинами. Каждая пластина полки перекрывает соседнюю на 10 мм, что исключает просыпание продукта с верхних полок на нижние. Сушильная камера имеет с двух сторон каналы для движения нагретого воздуха в промежутках между полками.

Приводная станция с механизмом для поворота пластин получает движение от электродвигателя. Механизм для поворота пластин имеет цепь, которая движется вертикально по направляющим угольникам. Со стороны задней стенки осей пластин укреплены рычаги с пальцами. При движении пальца вверх вертикально становятся секторы нечетного ряда полок, а при движении его вниз — четного ряда. Такой способ сбрасывания высушиваемого продукта с полки на полку предупреждает смещение его в одну сторону сушильной камеры. Поворот пластин каждой полки происходит в результате нажима пальца с роликами на соответствующий двуплечий рычаг, благодаря чему поворачивается тяга с рычагами пластин. Возвращение пластин в исходное положение осуществляется пружинами. Таким образом, ссыпание продукта с полки на полку и с нижней полки в разгрузочную воронку происходит автоматически через строго определенные интервалы времени, равные V20 всего периода сушки.

Рис. 14. Схема шахтной пневматической сушилки типа ВИС:
1 — сушильная камера, 2 — паровые калориферы, 3, 4 — вентиляторы нагнетания горячего воздуха, 5 — циклоны, 6 — вентилятор отсасывающий.

Загрузка продукта в сушилку производится с помощью устройства, состоящего из каретки и двух ленточных транспортеров, расположенных один над другим. Верхний транспортер подает продукт на нижний, который перемещается синхронно с кареткой. Каретка совершает по рельсам возвратно-поступательное движение. Так как нижний распределяющий транспортер движется радиально в горизонтальной плоскости, продукт распределяется на верхней полке сушилки равномерно.

Загрузочная каретка за-пчлняет сырым продуктом верхнюю полку за время одного оборота вертикальной цепи. Разгрузочная воронка, расположенная под камерой сушилки, имеет люк, который закрывается клапаном с противовесом. Положение груза на штоке противовеса определяет предельную нагрузку на клапан.

Когда масса продукта превышает усилие, создаваемое противовесом, происходит частичная разгрузка бункера, после чего клапан возвращается противовесом в горизонтальное положение.

Распылительная сушка картофелепродуктов — один из высокоинтенсивных способов обезвоживания. В распылительной сушильной установке (рис. 15) продукт жидкой консистенции подается насосом по продуктопроводу в верхнюю часть закрытого со всех сторон резервуара или камеры с вертикальными стенками и коническим дном. С помощью специальной форсунки или дискового распылительного устройства при вращении диска со скоростью несколько тысяч оборотов в минуту он мгновенно распыляется, превращаясь в мельчайшие частицы, которые медленно опускаются на дно сушилки и в это время омываются потоком горячего воздуха. Каждая частица высушивается почти мгновенно и на дно сушилки падает уже сухая порошкообразная масса. Несмотря на высокую температуру сушки, готовый высушенный продукт имеет хорошее качество.

Сушка в кипящем, слое заключается в том, что при продувании массы зернистого или измельченного продукта восходящим потоком воздуха или другого газа при определенной скорости, называемой критической, продукт переходит в полувзвешенное состояние и приобретает свойства текучести. В таком состоянии он разрыхляется и интенсивно перемешивается, благодаря чему все частицы омываются сушильным агентом. Вследствие интенсивного перемешивания и контакта отдельных частиц с сушильным агентом происходит выравнивание температуры в массе, что особенно важно для картофелепродуктов. Равномерность нагревания отдельных кусочков в условиях кипящего слоя позволяет несколько повысить максимально допустимую температуру теплоносителя и применить более высокие, чем при сушке в плотном слое, температурные режимы, не ухудшая при этом качества готовой продукции.

На рисунке 16 показана сушильная установка с кипящим слоем продукта, принцип работы которой заключается в следующем: картофелепродукт, например картофельные гранулы, непрерывно и равномерно подают питателем в сушильную камеру на кипящий слой, который образуется в результате воздействия на него сушильного агента, фильтрующегося через воздухопроницаемое дно камеры и слой продукта. Под действием вновь поступающего продукта в сушильную камеру он перемещается по дну камеры к месту выгрузки. Время пребывания частиц продукта в камере регулируется толщиной слоя продукта и скоростью фильтрации сушильного агента. При сушке картофелепродуктов в кипящем слое можно значительно повысить удельную нагрузку продукта на поверхность решетки, что в сочетании с уменьшением продолжительности процесса способствует увеличению производительности сушильных установок и уменьшению их габаритов по сравнению с конвейерными, туннельными и шахтными сушилками.

Рис. 16. Сушильная установка с кипящим слоем КС-250:
1 — питатель для загрузки продукта, 2 — сушильная камера, 3 — вытяжной зон;, 4 — групповой циклон, 5 — патрубок для выгрузки продукта, 6 — выгрузное устройство, 7 — коллектор горячего воздуха, 8 — опорная рама, 9 — вентилятор нагнетания, 10 — вентилятор отсоса отработанного воздуха, 11 — паровые калориферы, 12 — запорно-регулировочные клапаны.

На продолжительность обезвоживания нарезанного картофеля оказывают влияние форма и размер ломтиков, величина удельной нагрузки продукта, скорость, температура и относительная влажность воздуха. Применение ступенчатого температурного режима (в начале процесса 110—

120 °С, а в конце — 60—70 °С) позволяет интенсифицировать процесс, улучшить технико-экономические показатели работы сушильной установки.

Сушка в кипящем слое является высокоинтенсивным процессом и позволяет по сравнению с сушкой в плотном слое на паровых конвейерных сушилках уменьшить ее продолжительность в 2—3 раза, увеличить удельную нагрузку продукта в 5—7 раз, повысить удельную производительность сушильной установки в 10—15 раз, получить быстроразва-ривающиеся сушеные картофелепродукты хорошего качества с обычной и пониженной влажностью.

При сушке в виброкипящем слое интенсивное перемешивание кусочков сырья происходит в результате одновременного воздействия вибрации решетки и восходящего воздушного потока. Применение вибраций разрыхляет слой, улучшает его однородность даже на решетке с относительно большим живым сечением и обеспечивает устойчивое «кипение» при скорости воздуха ниже критической, необходимой для кипения.

По сравнению с кипящим слоем данный способ сушки менее энергоемок.

Рис. 17. Схема двухвальцовой сушилки:
1 — сборник для высушенного продукта,
2 — намазывающее устройство, 3 — вальцы-барабаны, 4 — вытяжной зонт, 5 — ножевое устройство, 6 — сифонная трубка.