ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СУХИХ МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ



ТЕМА: Оборудование для производства сухих молочных    продуктов

ЦЕЛЬ: Ознакомиться с основными видами технологического оборудования производства сухих молочных    продуктов


ВОПРОСЫ К ОТЧЕТУ

1.    Конструктивно – технологические схемы сушилок.
2.    Оборудование для сушки молока и жидких молочных продуктов.
3.    Оборудование для сушки твердых молочных продуктов.

КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ОСНОВНЫХ ТИПОВ СУШИЛОК
В конструктивном плане контактные сушилки представлены вальцовыми, а конвективные — камерными, ленточными, распылительными, барабанными, а также сублимационными и сушилками с «кипящим» (псевдоожиженным) слоем.
Для сушки молока и жидких молочных продуктов наибольшее распространение получили вальцовые и распылительные сушилки. Для сушки твердых молочных продуктов чаще применяют камерные, ленточные и барабанные сушилки, реже — сублимационные и с «кипящим» (псевдоожиженным) слоем.
Вальцовые сушилки. В этих сушилках теплота передается от нагретой поверхности их исполнительного органа к высушиваемому материалу при непосредственном соприкосновении. Они имеют два вращающихся один навстречу другому полых барабана (рис.1, а) и поэтому называются двухвальцовыми. Один из барабанов находится в подвижных подшипниках, что позволяет регулировать зазор между барабанами, а следовательно, и толщину пленки высушиваемого материала.
Продукт, подлежащий сушке, подается питателем на рабочую поверхность барабанов и образует на их поверхности тонкую пленку. По мере вращения барабана продукт высушивается, снимается ножом, а затем шнеком отводится за пределы устройства. Барабаны сушилки обогреваются паром, подаваемым в полый вал, через этот же вал отводится и конденсат пара. Воздух, уносящий испаренную влагу, уходит в вытяжной патрубок. Барабаны вращаются с частотой 24 мин -1.

Рис..1. Сушилки для молока и молочных продуктов:
а —вальцовая:  1 — барабаны; 2— ножи; 3— питатель; 4— вытяжной патрубок; 5—шнеки; 6— полый вал; б — распылительная: 1 — сушильная камера; 2— распылитель;
3— вентилятор; 4— фильтры камеры; 5 — скребок; 6— шнек

Рис. 2. Движение сырья и воздуха в сушильных камерах:
а, б, в — параллельное; г—противоточное; д, е — смешанное

Распылительные сушилки. Состоят из сушильной камеры (рис. 1,6), выполненной в виде полой башни диаметром до 5 м и высотой до 8 м. Продукт, поступающий в сушилку, распыляется в верхней ее части мелкими каплями.
Это достигается разбрызгиванием через форсунки под большим давлением, пневматическим распылением с помощью сжатого воздуха или центробежных распылителей. Благодаря высокой дисперсности продукта и большой поверхности контакта с сушильным агентом продолжительность сушки в таких аппаратах невелика. В качестве теплоносителя служит очищенный в фильтрах и нагретый до 135...140 °С в калориферах воздух. Направление его движения относительно распыляемого продукта может быть прямоточным, противоточным и перекрестным.
Высушенный продукт в виде порошка падает на дно камеры и скребком подается к шнеку, который отводит его из сушилки.
Для улавливания порошка высушенного продукта применяют рукавные фильтры и центробежные циклоны.
Рукавные фильтры (рис.3) состоят из металлического кожуха, разделенного на нижнюю, среднюю и верхнюю части перегородками. Нижняя часть соединяется с воздуховодом, отходящим от сушильной камеры. В средней части расположены специальные рукава.
Рукава прикреплены нижней частью к перегородке, а верхней — к дискам, подвешенным к раме. Она соединена тягой с рычагом, прижимаемым пружиной. Длина рукава 2000 мм, диаметр 190мм, фильтрующая поверхность каждого рукава 1,2м2, производительность по воздуху 86 м3/мин.
В перегородках, разделяющих кожух на части, имеется отверстие. Верхняя часть закрывается вращающимся клапаном. Эта часть соединена системой рычагов со стержнем, на который надета пружина. Воздух поступает в фильтр по воздуховоду и, отсасываемый центробежным вентилятором, попадает в рукав через верхнюю часть кожуха. Порошок оседает на внутренней поверхности натянутых рукавов, в которых создается разрежение.

Рис.3. Рукавный фильтр:
а — в процессе фильтрования;
6— в процессе встряхивания; 1 — стержень; 2— рычаг; 3 — двуплечий рычаг;
4 — пружина;  5—кулачок;  6— клапан; 7— верхняя часть кожуха воздуховода;
8— ось;  9 и   16 — перегородки; 10 — рама; 11 — тяга;   12—средняя часть кожуха; 13— рукав; 14— воздуховод;     15—нижняя     часть кожуха


В верхней части фильтра расположен делающий один оборот в течение 2...3 мин вал с укрепленным на нем кулачком. Когда кулачок подходит к рычагу, он открывает клапан, и отсасывание воздуха из корпуса фильтра прекращается, а через открывшееся отверстие перегородки воздух поступает в среднюю часть фильтра. В это время рычаг прижимает двуплечий рычаг к эксцентриковому кулачку, в момент падения рычага с выступа кулачка происходит энергичное встряхивание рукавов. При этом частицы порошка стряхиваются с внутренней поверхности рукавов и падают в нижнюю коническую часть кожуха, откуда отводятся шнеком на выгрузку.

Камерные сушилки. Они обычно имеют вид шкафа (рис. 4, а), в котором на стеллажах или ситах высушивается материал. Сушилка имеет принудительную циркуляцию теплоносителя и может выполняться с одним или несколькими подогревателями воздуха.
В этих сушилках воздух с помощью вентилятора подается на основной подогреватель и в камеру сушилки, в которой на полках находится высушиваемый материал. Проделывая зигзагообразный путь, воздух дополнительно подогревается в теплообменниках. Отработавший воздух выходит через трубу в верхней части сушилки. Часть этого воздуха может быть возвращена через регулирующий шибер.
Ленточные сушилки. В пищевой промышленности применяют четырех- и пятиярусные сушилки (рис.4, б). Сушилки работают при атмосферном давлении.

Рис. 4. Сушилки для молока и молочных продуктов:
а —камерная: 1 — теплообменники; 2 — вентилятор; 3 — подогреватель; 4— шибер; 5 — полки; б—ленточная: 1 — конвейер; 2— нагреватель; 3—вентилятор; 4 — труба

Четырехъярусная сушилка состоит из четырех сетчатых конвейеров, каждый из которых имеет индивидуальный привод. Живое сечение сетчатой ленты конвейера около 50 %. Между ветвями конвейеров расположены трубчатые ребристые нагреватели, обогреваемые паром. Воздух поступает от вентиляторов и проходит перекрестным по отношению к материалу потоком через все ленты сушилки. Отработавший воздух удаляется с помощью зонта и трубы. Скорость движения ленты регулируется вариатором в пределах 0,1...0,7м/мин.
Барабанные сушилки. Основной их частью является барабан (рис. 5, а), к внутренней стороне которого по всей длине наклонно приварены ребра. Барабан установлен на двух парах опорных роликов с небольшим (около 5°) уклоном в сторону движения высушиваемого материала. Он приводится во вращение с помощью зубчатого венца, надетого на барабан и находящегося в зацеплении с зубчатым колесом редуктора. Частота вращения барабана 1...8мин~'. Диаметр его зависит от производительности сушилки и составляет 1200...2800 мм.

Рис.  5 Сушилки для молока и молочных продуктов:
а — барабанная:1/ — барабан; 2 — зубчатый венец; 3— вентилятор; 4—циклон;
5—устройство отвода готового продукта; 6—опорные ролики; 7—зубчатое колесо редуктора; б —сублимационная: 1  — сублиматор; 2 — десублиматор; 3— вакуум-насос; 4— бак; 5—насос; в —многокамерная с псевдоожиженным слоем:1/, 2, 3— камеры;
4—перегородки; г —однокамерная с псевдоожиженным слоем и перемешивающим устройством:  1— решетка; 2—перемешивающее устройство


Барабанные сушилки используют при сушке таких сыпучих материалов, как молочный сахар и казеин. Влажный продукт загружается питателем и с помощью ребер перемещается вдоль барабана. Воздух, нагретый в паровом калорифере до 130... 140 °С, проходит через барабан, отдает теплоту продукту и отсасывается вентилятором через циклон в атмосферу. Выделенные в циклоне мелкие частицы сухого продукта подаются вместе с его основным потоком на выгрузку.
Сублимационные сушилки. Они работают при остаточном давлении 0,1...0,3 кПа. Процесс сушки осуществляется при отрицательных температурах, и вода в продукте находится в виде льда. При этом испарение влаги происходит без его плавления, т. е. сублимацией. Аппарат относится к сушилкам периодического действия, состоит из сублиматора (сушильной камеры), десублиматора (конденсатора-вымораживателя) и вакуум-насоса (рис. 5, б). Необходимой частью является холодильная установка для охлаждения конденсата (на схеме не показана). Внутри сублиматора размещены полки из полых плит, в которые насосом из бака в процессе сушки подается горячая вода. На полках размещаются противни с высушиваемым продуктом.
Сушилки с «кипящим» (псевдоожиженным) слоем. Их можно применять для сушки казеина и других пищевых продуктов.
Процесс сушки в «кипящем» слое позволяет увеличить поверхность контакта высушиваемого материала с теплоносителем (обычно воздухом), а следовательно, уменьшить размеры сушилки. Это интенсифицирует удаление влаги из продукта и значительно сокращает продолжительность сушки.
Сушилки в вихревом псевдоожиженном слое могут быть одно-и многокамерные. Некоторые сушилки комплектуют перемешивающими устройствами, которые препятствуют образованию комьев высушиваемого продукта.
Однокамерная сушилка работает следующим образом. По воздуховодам воздух вентилятором подается в блок калориферов и нагревается до 110..130С, затем поступает в аппарат и приводите состояние «кипения» высушиваемый материал. Отработавший влажный воздух через фильтр-ловушку выбрасывается в атмосферу. В процессе сушки продукт непрерывно перемещается под действием воздуха к месту выгрузки.
В многокамерной сушилке (рис. 5, в) каждая камера имеет свои параметры теплоносителя. При этом между камерами имеются перегородки, которые препятствуют смешиванию разного по степени сухости продукта. На (рис. 5, г) представлена сушилка с перемешивающим устройством. Нагретый воздух подается под решетку в первую зону. Он обеспечивает создание «кипящего» слоя, перемещение его в последующие зоны и выгрузку из сушилки готового продукта. Высота псевдоожиженного слоя для казеина 210...250 мм. Влажность продукта в процессе сушки снижается с 55...65 до 10...12%.

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ СУШКИ МОЛОКА И ЖИДКИХ МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ
Двухвальцовая атмосферная сушилка входит в состав сушильно-дробильного агрегата СДА-250 (рис. 6), предназначенного для производства сухого обезжиренного молока.

Рис. 6. Сушильно-дробильный агрегат СДА-250:
1 — двигатель; 2—редуктор; 3 — ограждение; 4—открытая зубчатая передача;
5 —сушилка; 6—вытяжной зонт; 7—коллектор; 8—дробилка; 9—сальниковое устройство; 10— шнек

Основными частями сушилки являются два полых чугунных вальца диаметром 0,8 и длиной 1 м. С торцов вальцы имеют съемные днища. К одному из них прикреплена полая цапфа, через которую по паропроводу подводится пар для нагрева вальцов и по трубе отводится конденсат. Давление пара 350...500 кПа позволяет нагревать вальцы до 110...130°С. Оси одного из вальцов имеют подвижные подшипники, что дает возможность регулировать зазор между ними от 0 до 6 мм. В рабочем положении он составляет 0,6...1 мм. Вращение вальцов навстречу друг другу с частотой 24 мин~' осуществляется от электродвигателя через редуктор и открытую зубчатую передачу.
Вдоль каждого валка установлен коллектор, с помощью которого предварительно нагретое до 55...60 С молоко подается тонким слоем на рабочие органы. По всей длине вальцов ниже коллектора размещен ножевой механизм, состоящий из ножа и прижимного устройства. Срезанная ножом тонкая пленка молока по наклонным щитам поступает в продольные шнеки, откуда поперечным шнеком транспортируется в нижнюю часть дробилки и ковшами цепного элеватора забрасывается для размола и просеивания.
Размалывающее устройство дробилки состоит из вращающегося била и просеивателя. Молотый продукт в виде порошка высыпается из бункера дробилки в бочки или мешки. Водяные пары, образующиеся при сушке продукта, отсасываются через систему вытяжки, состоящую из зонта, воздуховода и вентилятора.
Производительность сушилки по испаренной влаге 230...250 кг/ч, средний расход пара на 1кг испаренной влаги 0,5 кг. Мощность привода сушилки, дробилки и вентилятора соответственно 7,5; 0,8 и 2,2 кВт.



ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ СУШКИ ТВЕРДЫХ МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ

Сушилки для твердых молочных продуктов бывают периодического и непрерывного действия.
Сушилки периодического действия — это камерные сублимационные сушилки.
Сушилки непрерывного действия могут быть барабанные, ленточные, вибрационные и для сушки в псевдоожиженном слое.
Более подробно рассмотрим две последние установки.
Вибрационная сушилка (рис. 7) для сушки молочного сахара состоит из основания, спирального желоба, станины, электродвигателя, эксцентрикового механизма, загрузочного бункера и сборника сухого продукта. В основании сушилки между опорами закреплена дюралюминиевая трубка с набитым на ней желобом, имеющим переменный шаг витков и ширину 100 или 200...250 мм. Он связан с пружинным амортизатором и в процессе работы под действием электродвигателя и эксцентрикового механизма совершает возвратно-поступательное движение.

Рис.7 . Вибрационная сушилка:
1 — сборник сухого продукта; 2— нижняя цапфа; 3— верхняя цапфа;
4 — загрузочный бункер; 5 —пружинный амортизатор; 6 —верхняя   опора;
7—спиральный желоб; 8 — основание; 9—нижняя опора; 10— станина; 11 — электродвигатель; 12— эксцентриковый механизм

Влажный молочный сахар из центрифуги поступает в загрузочный бункер сушилки, из него — в вибрирующий желоб. В результате вибрации желоба сахар находится во взвешенном состоянии. Навстречу движущемуся по спирали продукту снизу верх перемещается горячий воздух. При контакте сырья и воздуха осуществляется процесс сушки.
Положительный эффект сушки продукта во взвешенном состоянии в аппаратах с вибрирующим рабочим органом реализован также в вибрационной конвективной сушилке СВК-1,0/4,0. Она предназначена для досушки и охлаждения сыпучих, зернистых и порошкообразных материалов, не склонных к налипанию и имеющих частицы размерами от 0,05 до 5 мм. Сушилка входит в состав установки ОСВ-1, ее можно использовать как отдельное оборудование. Рабочий орган сушилки совершает колебательные движения амплитудой 1 ...4 мм и частотой 12,5 Гц. Температура подаваемого на сушку воздуха 160...180 С. Производительность по испаренной влаге около 150 кг/ч.


Контрольные вопросы.
1. Чем отличаются контактные сушилки от конвективных?
2. Какие типы сушилок относят к аппаратам периодического действия?
3. В чем состоят основные достоинства и недостатки форсуночных и дисковых распылительных сушилок?
4. Какие способы очистки отработавшего воздуха от сухих частиц продукта вы знаете?
5. За счет чего обеспечивается отвод конденсата из вальцов сушильно-дробильного агрегата СДА-250?
6. Какой зазор должен быть между вальцами сушильно-дробильного агрегата СДА-250 в рабочем положении?
7. Что общего в технологическом процессе сушки молочных продуктов в вибрационных сушилках и аппаратах с «кипящим» (псевдоожиженным) слоем?
8. Какую сушилку можно рекомендовать для применения на предприятиях малой мощности и почему?