Спосіб сушіння термолабільних матеріалів і апарат для його здійснення

1.Способ сушки термолабильных материа лов, осуществляемый в импульсном псевдоожиженном слое, отл ича ющийс я тем, что импульс ное псевдоожижение осуществляют при постоян ном расходе теплоносителя не над всей поддер живающей ре шеткой одновременно, а ли шь над отде льными ее зонами, и эти зоны непрерывно смещают с регулир уемой скоростью в направле Изобретение относится к области сушки термолабильных материалов и может быть использовано, например, для сушки измельченных овощей и фруктов. Известен способ сушки полидисперсных материалов и установка для его осуществления. По известному осуществляют процесс сушки самосадочной поваренной соли в кипящем (псевдоожиженном) слое с вы водом кр упной фракции из слоя, а мелкой фракции из надслоевой зоны совместно с отработавшим теплоносителем, причем, с целью регулирования конечной влажности выводимых фракций, в надслоевую зону вводят дополнительный поток теплоносителя. Описанный способ сушки осуществляется с помощью установки, содержащей следующие существенные признаки: камера кипящего слоя с газораспределительной решеткой, подключенной снизу к патрубку ввода теплоносителя, разгрузочное устройство для отвода с решетки крупной фракции и газоотводящее устройство в вер хней части камеры для вывода мелких фракций, трубопровод в надслоевой зоне для дополнительного нии зон с неподвижно лежащим на поддерживающей решетке материалом. 2. Аппарат для сушки термолабильных материа лов, содержащий сепарационную камеру, камеру псевдоожижения, газовую камеру, патрубки ввода и вывода теплоносителя, патрубки ввода и выво да материала, газораспределительную ре шетк у, поддерживающую решетку, отличающийся тем, что поддерживающая решетка закреплена непод вижно, а газораспреде лите льная ре ше тка уста новлена на вер тикальном ва лу с возможностью изменения направления вращения и бесступенча ты х ре гулировок часто ты вра щения и живого се чения в пределах 0-25%. 3. Аппарат по п. 2 , отличающийся тем, что газо распределительная решетка состоит из трех тон ких дисков, закрепленных др уг над другом, в двух из них проделаны равномерно расположенные отверстия в виде, например, угловых секторов, а в третьем диске проделаны отверстия, ограничен ные кривыми линиями, предпочтительно двумя спиралями Архимеда. ввода теплоносителя, который снабжен регулирующей заслонкой. В этой установке сушка материала осуществляется в условиях поддержания устойчивого псевдоожижения над всей площадью решетки. Расход теплоносителя при наперед заданном режиме сушки является неизменным во времени, причем сушка крупной фракции (90...95% исходного влажного материала) осуществляется над решеткой в слое, а мелкая фракция (5...10% исходного влажного материала) досушивается при ее транспортировке в средства газоочистки смесью двух потоков газа: отработавшего теплоносителя (на выходе из кипящего слоя) и дополнительного потока теплоносителя, вводимого в надслоевое пространство камеры. Данная установка обладает тем недостатком, что в случае сушки высоко влажных термолабильных материалов, например, измельченных овощей и фр уктов, в ней невозможно создать устойчивое псевдоожижение слоя, поскольку первая критическая скорость псевдоожижения влажных частиц превышае т втор ую крити ческую скорость СЧ! О t О) СМ 27964 уноса высушенных частиц. При попытке перевести слой в псевдоожиженное состояние путем увеличения расхода теплоносителя возникает интенсивный унос основной массы частиц. Поэтому установка может работать какое-то время только в режиме фильтрации теплоносителя через слой неподвижно лежащих на решетке частиц. За счет контакта неподвижных частиц с горячей решеткой неизбежным является ухудшение качества высушиваемого материала. Может, например, возникнуть пригар частиц к решетке или произойти другие нежелательные физические или химические превращения материала (изменение цвета всей массы частиц, химическое превращение материала с выделением газа и др.). Кроме того, из-за необходимости ограничения расхода теплоносителя процесс сушки является неинтенсивным. Известен аппарат для проведения исследования различных те хнологических процессов в импульсном псевдоожиженом слое. В этом источнике описаны только конструкции газораспределительных и одновременно поддерживающих слой решеток. Оговорено также наличие клапана, с помощью которого можно осуществлять либо импульсную подачу ожижающего агента (теплоносителя), либо равномерную. Хотя конструкция аппарата не описана, но очевидным является наличие в нем следующи х существенных признаков: камера псевдоожижения с сепарационной зоной, патрубки ввода и вывода материала, патрубки ввода и вывода теплоносителя, газораспределительная и одновременно поддерживающая слой неподвижная решетка, клапан для обеспечения постоянной или импульсной подачи теплоносителя, газовая камера. Расход теплоносителя при зафиксированном положении клапана может поддерживаться неизменным во времени. Состояние слоя над всей решеткой является одинаковым. При максимально допустимом расходе теплоносителя рабочая его скорость не должна превышать второй критической скорости (скорости уноса высушенных частиц). Импульсная подача теплоносителя осуществляется за счет непрерывного изменения во времени положения клапана. Расход теплоносителя в каждом импульсе изменяется от минимального до максимального значения и затем наоборот от максимального до минимального значения. Состояние слоя над решеткой при любом расходе теплоносителя в течение каждого импульса является одинаковым над всей решеткой: в зависимости от положения клапана в данный момент слой является либо неподвижным, либо находится в фазах с различными значениями числа псевдоожижения. При этом в каждом импульсе даже в момент максимального расхода теплоносителя его рабочая скорость не должна превышать вторую критическую скорость (скорость уноса высушенных частиц). Максимально допустимый расход теплоносителя при этом является заниженным. При ограничении расхода теплоносителя как при его непрерывной, так и при импульсной подаче, не возникает первая критическая скорость псевдоожижения влажных частиц. По этой причине при обоих режимах подачи теплоносителя он фильтруе тся через слой неподвижно лежащих на решетке частиц. Следовательно, в любом случае рассматриваемый аппарат воспроизводит модель ранее рассмотренного аналога и обладает его недостатками: в процессе сушки неизбежно ухудшение качества материала, интенсивность процесса является недостаточно высокой. Более того, при импульсной подаче теплоносителя с помощью клапана не только сам аппарат, но и вся сушильная установка работает в режиме пульсирующих нагр узок и поэтому обладает недостаточной надежностью. В конечном счете, данный аппарат обладает большим количеством недостатков, чем ранее описанный аналог- Тем не менее, из-за наличия такого существенного признака как клапан, позволяющий осуществля ть импульсную подачу теплоносителя, данный аппарат выбран в качестве прототипа. В основу предлагаемого изобретения поставлена задача усовершенствовать способ сушки термолабильных материалов и аппарат для его осуществления путем оснащения создаваемого аппарата новыми существенными признаками, обеспечивающими поддержание импульсного псевдоожижения при неизменном во времени расходе теплоносителя, повышение надежности и производительности сушильной установки. Аппарат схематически изображен на фиг. 1. Он включает в себя следующие существенные признаки: сепарационную камеру 1, камеру псевдоожижения 2, поддерживающую слой неподвижную реше тку 3 , вра щающуюся газораспределительную решетку 4, газовую камеру 5, патрубок ввода теплоносителя 6, патрубок вывода отработанного теплоносителя 7, патрубок ввода исходного влажного материала 8, патрубок вывода высушенного материала 9, вал 10. Неподвижная поддерживающая слой решетка 3 является беспровальной и может иметь сколь угодно большое живое сечение (например, 95%). Поэтому, выполняя функцию поддержания слоя, она практически не выполняет функцию газораспределения. Газораспределительная решетка 4 состоит из трех тонких дисков, закрепленных друг над другом на вертикальном валу, который может вращаться совместно с этими дисками в том или ином направлении с регулируемой угловой скоростью. Конструкция дисков схематически представлена на фигуре 2. Диски А и Б в конструктивном отношении являются одинаковыми. В них проделаны равномерно расположенные отверстия в виде, например, угловых секторов. Живое сечение каждого из этих дисков равно 50%. Суммарное живое сечение дисков А и Б может быть отрегулировано в пределах О-Ї -50%. Диск В имеет отверстия, ограниченные кривыми линиями, предпочтительно двумя спиралями Ар химеда. По конструктивным соображениям центры построения этих спиралей расположены на противоположных концах любого диаметра такой окружности, центр которой совпадает с центром диска, а ее ради ус со ста вляет 0,05...0,07 радиуса диска, причем минимальный радиус при построенииспиралей должен быть принят равным диаметру названной окружности. Живое сечение такого диска равно 50%. Диски установлены с возможностью поворота вокруг вертикальной оси и фиксации в требуемом поло 27964 жении. Суммарное живое сечение дисков А, Б и В может быть бесступенчато о трегулировано в предела х 0-^25% Данные пределы являются настолько широкими, что содержат в себе и те конкретные значения живого сечения газораспределительной решетки, которые применены в известных те хнических решениях (например, в прототипе живое сечение реше тки соста вляе т 2,2% и 4,2%). При вращении газораспределительной решетки за счет радиальных отверстий в дисках А и Б возникают вращательно перемещающиеся волны псевдоожижения над поддерживающей решеткой 3, а за счет отверстий в диске В возникают радиально перемещающиеся волны псевдоожижения над той же решеткой 3, причем радиальные волны, в зависимости от направления вращения решетки, перемещаются либо от центра к периферии, либо от периферии к ее центру. Вращающаяся газораспределительная решетка 4 исключает возможность возникновения застойных зон материала на неподвижной поддерживающей слой решетке 3 и бесступенчато регулировать частоту импульсов псевдоожижения в каждой конкретной точке поддерживающей слой решетки при постоянном расходе теплоносителя. При этом за счет изменения живого сечения газораспределительной решетки обеспечивается достижение первой критической скорости псевдоожижения влажных частиц без опасения, что в надслоевом пространстве возникнет вторая критическая скорость уноса высушенных частиц. Новыми существенными признаками в способе сушки термолабильных материалов и аппарате для его осуществления являются: импульсное псевдоожижение осуществляют при постоянном расходе теплоносителя, причем возбуждение импульсов достигается за счет то го, что псевдоожижению подвергают слой не над всей поддерживающей решеткой одновременно, а лишь над отдельными ее зонами и эти зоны непрерывно смещают с регулируемой скоростью в направлении зон с неподвижно лежащим на поддерживающей решетке материалом; поддерживающая решетка выполняет только функцию поддержания слоя и закреплена неподвижно, а газораспределительная решетка выполняет только функцию газораспределения и устано влена на вер тикальном валу с возмож ностью изменения направления вращения и бесступенчаты х регулировок частоты вращения и живого сечения в пределах 0-25%; газораспределительная решетка состоит из трех тонких дисков, закрепленных друг над др угом, в двух из них проделаны равномерно расположенные отверстия в виде, например, угловы х секторов, а в тре тьем диске проделаны отверстия, ограниченные кривыми линиями, предпочтительно двумя спиралями Архимеда. Предложенный аппарат вы водят на требуе мый режим сушки следующим образом: загружают в аппарат требуемое количество влажного материала; осуществляют подачу холодного теплоносителя при неподвижной газораспределительной решетке; регулир уя живое сечение газораспределительной решетки и расход теплоносителя, приводят слой на поддерживающей решетке в псевдоожиженное состояние на тех участках, которые расположены над отверстиями газораспределительной решетки; включают привод газораспределительной решетки и устройство для нагрева теплоносителя; регулируя температуру теплоносителя, его расход, частоту вра щения газораспределительной решетки и изменяя направление ее вращения, выявляют номинальные параметры процесса сушки. Условия проведения этих действий для сушки измельченной моркови в аппарате с поддерживающей решеткой диаметром 1 метр: рабочая скорость теплоносителя над слоем 1,2 н м/сек; расход теплоносителя 4400 кг/час; темпера тура исходн ого теплон оси теля до е го нагрева 6,6°С; начальная влажность продукта 90%, влажность продукта после сушки 10%; температура теплоносителя поступающего в слой 80-И 20°С; температура о трабо та вшего теплоноси теля 40°С; к о ли че ство те п ла вво дим о го в ап па р а т 90000-И 32000 кКал/час; производительность аппарата по готовому продукту 11,3*23,2 кг/час. 27964 Фиг. 1 27964 Фиг. 2 27964 ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Бульв. Лесі Українки, 26, Київ, 01133, Україна (044) 254^2-30, 295-61-97 Підписано до др ук у ёо .Р^ 2001 p . Формат 60 x84 1 /8. Обся г О І? обл.-вид. арк. Тираж 50 прим . Зам . 6 /3 УкрІНТЕІ Вул. Горького, 180, Київ, 03680 МСП, Україна (044) 268-25-22 6