CC BY
0УДК 66.047
Г.С. Логинов, М.Н. Бурнаев
Камчатский государственный технический университет, Петропавловск-Камчатский, 683003 e-mail: Icetroll.ru15@gmail.com
РАЗРАБОТКА СУШИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ С ПРИМЕНЕНИЕМ ТЕРМИЧЕСКОЙ И КРИОГЕННОЙ ОБРАБОТКИ СЫРЬЯ
Материал посвящен исследованию процесса сушки. Произведен анализ всех этапов, которые могут включать в себя процесс сушки, дано описание потенциальных преимуществ и недостатков способом термической и криогенной сушки. Разработана структурная схема сушильная установки.
Ключевые слова: сушильный шкаф, влага, сушка, тепло.
G.S. Loginov, M.N. Burnaev
Kamchatka State Technical University, Petropavlovsk-Kamcharsky, 683006 e-mail: Icetroll.ru15@gmail.com
DEVELOPMENT OF A DRYING PLANT USING THERMAL AND CRYOGENIC PROCESSING OF RAW MATERIALS
The material is devoted to the study of the drying process. The analysis of all stages, which may include the drying process, is carried out, and a description of the potential advantages and disadvantages of thermal and cryogenic drying is given. A block diagram of the drying plant has been developed.
Key words: drying cabinet, moisture, drying, heat.
Существующие традиционные методы сушки и сушильные аппараты работают по одному принципу - обезвоживания продукта с помощью нагревания тэнами воздуха. При пересыхании поверхностного слоя влага из глубин продукта выходит медленнее, так как поверхностный слой становится для нее препятствием. Из-за неравномерного температурного изменения происходит температурное напряжение в тканях продукта, вследствие чего продукт становится хрупким и растрескивается. Аппараты с традиционной сушкой имеют свои преимущества: простота конструкции, обслуживания, меньшую себе стоимость. На основе традиционных методов сушки был применен метод термодинамической диффузии выделения влаги из капиллярно пористых тел, которую обнаружил профессор, академик, теплофизик А.В. Лыков в 1935 г. Этот метод заключается в высоком интервале перепада температур, которых можно добиться внедрением к традиционному сушильному шкафу холодильной техники. Благодаря этому процессу, и как показали опыты, выделение влаги из продукта происходит равномерно, при этом из-за отсутствия пересыхания поверхностного слоя нет препятствия выделения влаги на поверхность. Отсутствует термическое напряжение поверхностного слоя, при этом продукт не растрескивается, улучшаются органолептические и внешние свойства продукта, уменьшается энергопотребление и время сушки в 1,5-2 раза. Основным недостатком данной установки является обязательное корректное программирование.
Данная установка представляет из себя камеру, в которой находятся нагревательные тэны, а также датчики температуры и влажности. Внутри камеры непосредственно и происходит технологическая обработка продукта (выделение влаги), в холодильной машине производится холод и направляется в камеру по сети воздуховодов с задвижками. Щит управления режимами работы находится на камере. Главная особенность применения данной сушки заключается в преобразовании влаги на поверхности материала в газообразное состояние в течение всего
Природные ресурсы, их современное состояние, охрана, промысловое и техническое использование
процесса. Такой процесс дает возможность выводить влагу из глубинных слоев на поверхность. Тепло, которое образуется при помощи выделения тепла на нагревательных элементах, расходуется на испарение влаги с поверхности материала, с другой стороны, энергия, расходуемая холодильной машиной, идет на выделение влаги при охлаждении. Охлаждение циркулирующего воздуха повышает уровень относительной влажности, но за счет изменения парциальных давлений влага из внутренних слоев продукта начинает интенсивно двигаться к поверхности [1]. Так, подсохший внешний слой начинает взаимодействовать с низкой температурой циркулирующего воздуха снаружи и высокой внутри. Благодаря чему и обеспечивается высокая скорость сушки при этапе охлаждения. При понижении температуры во внутренних слоях продукта до заданного предела температура поверхности продукта равна температуре камеры, внутренняя диффузия из слоя поверхности замедляется [2]. Поверхность продукта становится влажной, за счет внутреннего тепла, из-за которого прекращается пересыхание поверхности. В это время тепловой режим внутри камеры изменяется и переходит к подсушиванию поверхностного слоя при максимально заданной для продукта температуре. Тепло от нагревательных тэнов значительно повышает температуру воздуха, циркулирующего внутри сушильной установки. Относительная влажность рабочей среды понижается, указывая на возросшее испарение с поверхности продукта. С повышением температуры среды уменьшается относительная влажность воздуха, тем активней воздух вытягивает влагу из сырья. Насыщенный влагой горячий воздух выбрасывается вытяжной системой в атмосферу. Продукт холодный внутри, а влажный снаружи интенсивно испаряет влагу, поддерживая невысокую температуру поверхности испарения. При таком способе приготовления продукта нет опасности перегреть или подварить продукт. Как только температура продукта начнет подниматься к заданному пределу, поверхностный слой начнет высыхать, следствием этого будет являться отключение нагревательного тэна и произойдет запуск холодильной машины. Использование этого способа сушки или вяления позволяет получить равномерный по влажности продукт за очень короткое время.
На рисунке изображена структурная схема сушильной установки с применением термической и криогенной обработки.
' 6
Установка с применением термической и холодной сушки: 1 - сушильный шкаф; 2 - морозильная камера; 3 - вентилятор; 4 - щит управления; 5, 6, 7 - задвижки
Принцип работы схемы:
Внутри сушильного шкафа 1 происходит нагревание воздуха, который циркулирует внутри камеры и нагревает продукт. При достижении заранее заданных параметров влажности происходит переключение режимов с нагрева на охлаждение путем открывания и закрывания задвижек 5, 6, 7, при которых циркуляция меняется с теплого воздуха на охлажденный. Холодный воздух начинает циркулировать по системе, а теплый в свою очередь выбрасывается в атмосферу. Циркуляция воздуха в системе происходит принудительно при помощи электропривода вентилятора 3. В зависимости от влажности в систему подается горячий или холодный воздух. Холодный воздух подается при помощи морозильные камеры 2. Так как предлагаемая технология, включая несколько энергетических установок, которые должны работать попеременно в зависимости от параметров датчиков влажности и температуры, то установка должна работать по заданному алгоритму. Алгоритм работы осуществляется при помощи щита управления 4, в состав которого входит микропроцессорное оборудование, которое будет воздействовать на систему зависимости от значений, получаемых с датчиков влажности и температуры, а также давления.
Анализируя современные технические возможности, а также результаты трудов А.В. Лыкова, можно сделать вывод о том, что предлагаемый метод сушки термической и криогенной обработки позволит равномерно извлекать влагу из сырья, сохраняя при этом не только органолепти-ческие показатели продукта, но и его внешний вид, близкий к исходному. Для подтверждения вышеизложенных предположений необходимо произвести экспериментальные исследования.
Литература
1. Лыков А.В. Теория сушки: Учеб. пособие. - М.: Энергия, 1968. - 472 с.
2. Патент на полезную модель № 136962 U1 Российская Федерация, МПК A23B 4/03. Малогабаритная установка для поиска оптимальных технологических режимов сушки сырья: № 2013121893/13: заявл. 13.05.2013: опубл. 27.01.2014 / И.Ю. Селяков, А.В. Кайченов, А.А. Маслов и др.; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Мурманский государственный технический университет». -EDN YKRGLW.
