Файл: Производство рыбной муки и жира прессовым способом.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 30.11.2023

Просмотров: 85

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

W
1
и W
2
- соответственно начальное и конечное влагосодержание материала.
Характеристика
теплоносителя.
При сушке рыбной массы теплоносителем является воздух. Атмосферный воздух всегда содержит некоторое количество влаги, находящейся в парообразном состоянии. Наличие паров воды в атмосферном воздухе зависит от состояния погоды, температуры, климатических условий и т. д.
Рис. 26. Схема сушильной установки с калорифером и частичным подогревом
воздуха в сушильной установке
Влажный воздух практически является смесью идеальных газов.
Вода находится во влажном воздухе в состоянии перегретого пара до момента насыщения. Состояние насыщения есть предел, при котором малейшее увеличение количества водяных паров влечет за собой конденсацию их избытка. В насыщенном воздухе упругость (парциальное давление) паров воды равна давлению насыщенного водяного пара при данной температуре.
При расчетах сушильных установок легче и проще оперировать с количеством влажного воздуха, приходящимся на 1 кг сухого воздуха, который содержится в воздушной смеси, а не с массой или объемом этой смеси. Неизменность массы сухого воздуха, проходящего через сушилку, дает возможность без значительных перерасчетов точно выявлять характеристику воздуха в любых условиях.
Давление насыщенного водяного пара, теплосодержание и влагосодержание влажного воздуха и другие необходимые показатели для расчета берут из соответствующих справочных таблиц.
Анализ процесса высушивания. Для уяснения основ высушивания рыбного сырья ниже приводятся схемы сушилок с необходимым анализом процесса высушивания.
На рис. 26 показана схема сушилки, состоящей из калорифера, в котором происходит предварительный подогрев воздуха, и сушильной камеры, где осуществляется сушка материала. Воздух поступает в калорифер со следующими параметрами: температура t
0
относительная влажность φ
п
; влагосодержание
0
; теплосодержание Ι
0
. Пройдя калорифер, воздух поступает
в сушильную камеру с параметрами t
1
, φ
1
, d
1
I
1
. Очевидно, что t
1
>t
0
; I
1

0
; d
1
= d
0
; φ
1
&il; φ
0
Рис. 27. Схема сушильной установки с частичным внутренним обогревом
Воздух в калорифере получает некоторое количество тепла, поэтому его температура и теплосодержание повышаются; благосодержание воздуха не изменяется, поскольку в калорифере воздух не отдает влагу и не получает ее извне. Следовательно, относительная влажность воздуха, выходящего из калорифера, ниже относительной влажности воздуха, поступающего в калорифер. Пройдя через сушильную камеру и восприняв часть влаги; из высушиваемого материала, воздух выходит из сушильной камеры с параметрами t
2
, φ
2
, d
2
и I
2
, и в этом случае t
2
&il; t
1
; d
2
>d
1
; φ
2

1
Следовательно, воздух в период сушки теряет ощутимую теплоту (что характеризуется понижением его температуры), с полным переходом этой теплоты в теплоту парообразования, которую он воспринимает вместе с парами влаги; последние повышают влагосодержание воздуха.
На рис. 27 изображена схема сушилки с частичным внутренним обогревом, в которой часть тепла воздух получает от нагревательных приборов, находящихся в сушильной камере.
В этом случае если t
1
>t
0
, то d
0
= d
1
; φ
1
&il;φ
0
; Ι
1

0
Температура воздуха, выходящего из сушильной камеры, может быть различной: если количество тепла, сообщаемое воздуху в сушильной камере, меньше количества тепла, которое затрачивается, на испарение влаги, то t
2
>t
1
, и соответственно φ
2

1
; если количество тепла, сообщаемое воздуху в сушильной камере, равно количеству тепла, затрачиваемому на испарение влаги, то t
2
= t
1
и
φ
2
и φ
2

1
; если количество тепла, воспринятое воздухом внутри сушильной камеры, будет больше количества тепла, затрачиваемого на испарение влаги, то t
2
>t
1
, а
φ
2
в этом случае может быть >&il;φ
1
т. е. φ
2
может быть больше, равно или

меньше φ
1
в зависимости от того, насколько больше сообщено воздуху тепла в сушильной камере, чем затрачено на испарение влаги.
В сушилках с внутренним обогревом (рис. 28) количество тепла, сообщаемого воздуху в калорифере, равно нулю.
Следовательно, вторая схема (см. рис. 27) является общей для всех трех случаев (подогрев воздуха вне сушильной камеры; подогрев воздуха внутри сушильной камеры; частичный подогрев воздуха вне и внутри сушильной камеры).
Рис. 28. Схема сушильной установки с внутренним обогревом
Тепловой расчет сушильных установок осуществляется путем составления материального баланса, баланса влаги и теплового баланса.
* * *
Развитие сушильной техники направлено не только на обеспечение сохранности качества продукта в процессе сушки, но и на Снижение затрат производства, облегчение условий труда, максимальную экономию тепловой и механической энергии, упрощение и унификацию сушильных устройств и автоматизацию регулирования и контроля процессов сушки.
Большое значение придается применению сушильного агента с высокой температурой, использованию высоких локальных скоростей (до 100 м/сек и выше), глубокого вакуума, особенно дли сушки пищевого сырья. Много внимания уделяется специальной подготовке сырья перед сушкой (дробление, разрыхление вплоть до дисперсного состояния, нагрев, специальные добавки и т. д.).
Дальнейшее развитие получает учение о тепло - и массообмене
(влагообмене), которое основано на законах классической термодинамики и термодинамики необратимых процессов. При этом решаются важные задачи нахождения эффективных аналитических методов тепло
- и массопроводимости, особенно для сырья, в котором вода 'находится в связанном состоянии.
Сушка рассматривается как гетерогенная реакция, в которой наряду с диффузионной кинетикой важную роль играет кинетика химических, физико-
химических, биологических и ферментативных процессов, протекающих во время сушки.
В настоящее время наука вплотную подошла к оценке процессов сушки с точки зрения энергозатрат и регулирования не только окислительных и антиокислительных процессов, но и ускорения релаксации внутренних напряжений в материале в процессе сушки.
Сушильные установки. Высушивание производится в огневых сушилках, обогреваемых топочными газами, и паровых сушилках, обогреваемых паром при атмосферном давлении или разрежении. В огневых сушилках топочные газы действуют на высушиваемый материал непосредственно или через стенки сушилок, в паровых сушилках - только через стенки или змеевики аппарата.
В процессе сушки необходимо поддерживать строгий температурный режим. Температура теплоносителя должна понижаться по мере высушивания материала. Температуру теплоносителя внутри сушилок, обогреваемых топочными газами, регулируют путем ввода в сушилки наружного воздуха.
Рис. 29. График температур теплоносителя и продукта в огневых установках
системы 'Центри-фиш': 1 - температура газа; 2 - температура внутренней
поверхности сушилки; 3 - температура высушиваемого сырья; 4 - длина
сушильного барабана
Перепад между температурой воздуха, входящего в сушилку и выходящего из нее, должен быть тем больше, чем выше содержание влаги в высушиваемом материале. Это объясняется тем, что на испарение тратится теплота, переходящая в скрытую теплоту парообразования. Испарение влаги сопровождается поглощением тепла в количестве около 600 кал на
1 кг испарившейся влаги. Если температура теплоносителя близка к температуре высушиваемого, материала, то содержание влаги в продукте почти не меняется. График температур теплоносителя и продукта в огневых сушилках показан на рис. 29.
Величина температурного перепада зависит от рода высушиваемого материала. Так, например, если испарение влаги обеспечивается малым количеством теплоносителя, то перепад температур должен быть достаточно большим, и наоборот: если испарение влаги обеспечивается большим количеством теплоносителя, то перепад температур может быть небольшим.
Следовательно, во время высушивания необходимо следить за тем, чтобы

поступление в сушилку теплоносителя было равномерным и соответствовало количеству влаги, подлежащей удалению из продукта; при этом строго учитывается продолжительность пребывания материала в сушилке и соблюдается наивыгоднейший температурный перепад. Необходимое количество теплоносителя в сушилку подается равномерно при помощи эксгаустера.
Контроль за ходом высушивания продукта ведется путем систематического наблюдения за температурой и влагосодержа-нием газов, выходящих из сушилки.
Для экономии топлива и получения продукции хорошего качества процесс высушивания ведут таким образом, чтобы в отходящих газах при низкой их температуре содержалось как можно больше паров воды.
Для выяснения возможного предела влагосодержания отходящих газов при экономном расходовании теплоносителя разберем несколько примеров.
В отработанных газах при температуре 40°С и относительной влажности
70% содержится 0,034 кг паров воды на 1 кг сухого газа; в отработанных газах при температуре 70°С и той же относительной влажности (70%) содержится
0,176 кг паров воды на 1 кг сухого газа. В первом случае для удаления из продукта 1 кг влаги расходуется 1:0,034, т. е. около 6 кг сухого газа, а во втором - 1:0,176. Следовательно, при повышении температуры отработанных газов от 40 до 70°С при одной и той же степени насыщения работа теплоносителя увеличивается в 5 раз.
Если в атмосферу выпускаются газы с повышенной температурой, то, на первый взгляд, покажется, что при этом теряется большое количество тепла и, следовательно, затрачивается больше топлива; в действительности же имеет место обратное явление.
Анализируя расход тепла в приведенных выше примерах, видим, что при температуре 40°С и влажности 70% теплосодержание отходящих газов составляет 30 кал на 1 кг сухого газа. Следовательно, с 30 кг газа удаляется в атмосферу 30X30 = 900 кал тепла. При температуре 70°С и при той же степени насыщения теплосодержание отработанных газов равно 127 кал на 1 кг сухого газа, но так как в последнем случае на испарение 1 кг воды затрачивается
6 кг сухого газа, то с этим количеством газа теряется в атмосферу 127X6 =
762 кал тепла. Таким образом, при выпускании в атмосферу газов с повышенной температурой теряется меньше тепла, чем при выпускании газов с пониженной температурой при одинаковом влагосодержании.
Следовательно, для более экономного расходования топлива при высушивании нужно выпускать в атмосферу отработанные газы при возможно более высокой температуре, которая может быть допущена без понижения кормовой ценности продукта.


Повышение температуры отработанных газов при одной и той же степени насыщения очень выгодно, так как это заметно снижает расход теплоносителя, благодаря чему уменьшаются размеры эксгаустеров и расход энергии на них, а также расход топлива за счет сокращения потерь тепла в атмосферу.
Наилучшие условия высушивания рыбного сырья создаются тогда, когда температура отходящих газов поддерживается в пределах 65 - 70°С.
Скорость высушивания продукта зависит от скорости диффузии воды в нем и от размера высушиваемых частиц его. Если скорость поступления воды из внутренних слоев продукта к его поверхности будет отставать от скорости удаления влаги из поверхностных слоев, то поверхностные слои продукта могут оказаться пересушенными, в то время как внутренние его слои останутся еще совершенно влажными.
Процесс сушки идет нормально, когда в определенный промежуток времени с единицы поверхности высушиваемого материала удаляется такое количество воды, какое в тот же промежуток времени поступает из внутренних слоев к поверхности. Соблюдение этих необходимых условий сушки исключает образование корки, перегрев продукта и обеспечивает получение продукта влажностью 10 - 12%, согласно требованиям действующего стандарта.
Высушивание сырья должно осуществляться таким образом, чтобы температурный режим сушки, состояние отходящих газов и другие показатели обеспечивали наименьшую продолжительность процесса сушки без снижения кормовых свойств продукта. Непрерывность и равномерность поступления в сушилку сырья и теплоносителя также являются необходимыми условиями нормальной работы сушилок.
В сушилках непрерывного действия материал может двигаться в одном направлении с теплоносителем (работа по принципу параллельного тока) или в направлении, противоположном направлению теплоносителя (работа по принципу противотока). В сушилках, работающих по принципу параллельного тока, материал с высокой влажностью встречает теплоноситель с большой влагоемкостью. Скорость удаления влаги из высушиваемого материала уменьшается по мере продвижения его в глубь сушилки. Вначале процесс удаления влаги идет интенсивно, а по мере уменьшения влажности материала, снижения температуры и повышения относительной влажности теплоносителя отдача влаги материалом замедляется.
В сушилках, работающих по принципу противотока, поступающий теплоноситель сначала встречает на своем пути подсушенный материал, отнимает у него остаток влаги, а затем проходит через сырой жом, предельно насыщаясь взятой у него влагой, и уходит в атмосферу.
На рис. 30 графически изображен процесс сушки во вращающейся сушилке.


Диаграмма показывает, что наибольшей опасности перегрева продукт подвергается в конце сушки, когда уменьшается диффузия влаги, в результате чего происходит повышение его температуры.
Рис. 30. Графическое изображение процесса сушки
Сушилки, обогреваемые топочными газами (огневые). Из огневых сушилок для сушки рыбного сырья наиболее широко применяются следующие типы вращающихся сушилок: сушилки, работающие по принципу прямотока и противотока, и сушилки смешанного действия, в которых топочные газы действуют на сырье как непосредственно, так и через стенки сушилки.
В сушилках, работающих по принципу прямотока, сушка протекает не так быстро, как при других способах высушивания. Чтобы компенсировать этот недостаток, увеличивают длину сушильного цилиндра, благодаря чему увеличивается продолжительность сушки без снижения производительности сушилки.
Гораздо быстрее осуществляется высушивание сырья в сушилках, работающих по принципу противотока. Горячие газы, поступающие в сушилку, омывают продукт в тот момент, когда он выходит из сушилок, так что перепад температур между газами и продуктом достигает максимума.
Процесс сушки в конечной фазе протекает очень медленно, поэтому при таком способе высушивания сокращается общая продолжительность сушки.
Сушилки, работающие по принципу противотока, имеют следующие преимущества перед сушилками, работающими по принципу прямотока; быстрое высушивание и, следовательно, большая производительность, отсутствие возможности "спекания" продукта (влажный продукт сушится влажными газами), минимальное содержание остаточной влаги в конечном продукте.
В сушилках, работающих по принципу противотока, жом не соприкасается с топочными газами. Высушивание осуществляется за счет тепла, получаемого
через стенку барабана от топочных газов, которые омывают вращающийся цилиндр и отдают тепло.
Жом продвигается вдоль сушилки благодаря параллельному расположению угольников, лопаток и рычажного приспособления. Перед началом работы лопатки, закрепленные подвижно на металлическом стержне, устанавливают под требуемым углом при помощи рычага, обеспечивая тем самым замедленное или ускоренное продвижение жома. Сухой продукт непрерывным потоком выходит из сушилки на лоток, с которого попадает на транспортное приспособление, передающее сушенку на размол. В этой сушилке может быть высушено любое сырье независимо от его первоначальной влажности.
Отсутствие непосредственного соприкосновения топочных газов с высушиваемым продуктом улучшает условия работы и исключает возможность пропитывания сушенки дымом.
Противоток в движении теплого отходящего воздуха и поступающего в сушилку сырья сокращает расход топлива за счет предварительного и равномерного прогревания сырья.
В первой зоне сушильного барабана у выхода сушенки поступающий воздух нагревается, влагоемкость его повышается и вследствие этого из материала удаляется остаточная влага. Во вторую зону сушилки воздух поступает с пониженной влагоемкостью, но при подогреве температура его повышается.
В сушилках данной конструкции с приближением теплоносителя к концу сушильного барабана с загрузочной стороны температура и относительная влажность его повышаются, а влагоемкость понижается. Подача воздуха в сушилку регулируется при помощи специальных клапанов. Перед началом работы сушилку предварительно и медленно прогревают в течение 15 - 20 мин.
Перед поступлением отпрессованной и разрыхленной массы в сушилку усиливают подогрев и тем самым обеспечивают необходимую температуру теплоносителя.
На рис. 31 представлена сушилка с двойным цилиндром, не имеющим лопастей и снабженным рядом каналов. Теплоноситель может свободно проходить из каналов в цилиндр. Циркуляция происходит только в каналах, расположенных непосредственно под продуктом, благодаря чему обеспечивается непрерывный поток газов через высушиваемую массу, которая непрерывно перемещается при вращении цилиндра. Рыбное сырье подается в цилиндр через расположенные в передней части сушилки трубы, которые соединены с впускным отверстием для газов. Цилиндр вращается таким образом, что сила тяжести и давление, создаваемое потоком газов, не позволяют частицам продукта проникать в газовую камеру. Сушилка данной системы очень гибка в работе и позволяет сушить, кроме рыбного сырья, отходы ракообразных и другие более вязкие и клейкие вещества.