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.
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.
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.
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.