Анализ процесса распылительной сушки в нестационарном аэродинамическом потоке

Для анализа процесса распылительной сушки с использованием дополнительного подвода сушильного агента была проведена серия экспериментов, выявляющих влияние введения дополнительного потока сушильного агента, а так же частоты изменения его направления и скорости сушильного агента.

Целью проводимых исследований являлось: анализ кривых сушки полученных экспериментальным и расчетным путем, изучение и анализ технологических режимов распылительной сушки при различном сочетании управляющих воздействий, коррекция режимов в зависимости от изменения структурно-механических свойств продукта.

Для изучения влияния технологических режимов на процесс сушки провели серию экспериментов на лабораторном стенде позволяющих оценить оптимальные параметры для определенных групп продуктов с известной начальной вязкостью. Экспериментальные исследования проводились в соответствии с методикой, указанной в пункте 3. В качестве объектов исследования были взяты по одному продукту из каждой группы с влажностью 40 %:

I группа - низковязкие продукты: концентрированное молоко «Шадринское;

II группа - средневязкие продукты: концентрированная витаминизированная смесь на молочной основе «Малютка»;

III группа - высоковязкие продукты: концентрированная витаминизированная смесь на молочной основе «Милковит».

По результатам проводимых экспериментов в целом можно судить о процессе сушки и влиянии активного гидродинамического режима на все группы в целом.

Использовались следующие технологические режимы: температура сушильного агента 80, 60 и 40 °C, скорость основного потока 0,1-1 м/с, скорость дополнительного потока 5-15 м/с, частота вращения клапана пульсатора 10-100 с1. Для обеспечения полного охвата большинства возможных вариантов комбинирования технологических параметров составлена таблица 4.1.

Таблица 4.1 - Технологические параметры сушки

Параметры

t, °C

40/60/80

со, с1

10

10

10

50

50

50

100

100

100

Voa/v попер

0,01

0,1

1

0,01

0,1

1

0,01

0,1

1

Изучено влияние скорости основного и дополнительного потока, частоты вращения пульсатора на скорость сушки различных продуктов.

Исследованию подвергались по 3 образца каждого продукта, которые высушивались до определенной влажности и при заданных условиях.

Результаты экспериментов, представленные в виде графиков приведены в приложениях А-В.

При анализе приведенных графиков процесса сушки при использовании активных гидроаэродинамических режимов весь процесс можно разделить на три участка.

На первом этапе сушка продукта происходит в неустановившемся режиме, на котором скорость вылета частицы значительно больше остальных воздействующих на нее скоростей, однако время этого участка крайне ограничено и не оказывает влияния на дальнейший процесс.

На втором участке продукт попадает в активное поле действия управляющего элемента - пульсатора. Частица начинает двигаться по криволинейной траектории, подвергается воздействию сушильного агента с нескольких сторон, что приводит к смещению градиента влагоотдачи.

Третий участок является заключительным, процесс влагоотдачи завершен и частица удаляется из сушильной камеры.

Выявлено, что наиболее интенсивно процесс сушки для большинства категорий продуктов идет при повышенной температуре и наибольшей частоте вращения пульсатора. Однако замечено, что низковязкие продукты при больших частотах вращения пульсатора слипаются и на выходе получаются большими комками, что отрицательно сказывается на качестве продукта. Это объясняется тем, что при больших числах изменения направления поперечного потока при сушке низковязких продуктов происходит слипание частиц более легкого и мелко распыленного продукта. При сушке более вязкого продукта необходимо наибольшее усилие для переедания поперечного импульса, поэтому сушка идет наиболее хорошо при больших скоростях поперечного потока, в тоже время увеличение частоты увеличивает силу встряхивания частицы и процесс сушки идет наиболее быстро. Отношения скоростей во всех случаях не оказывает большого влияния на скорость сушки, однако влияет на агломерационный состав порошка, т.е. при повышенных скоростях появляются плохо просушенные комочки из слипшихся частиц продукта.

Были проведены эксперименты позволяющие определить максимальное значение частоты вращения дроссель-клапана пульсатора. Увеличение частоты вращения клапана до 150-200 с1 не оказывает существенного влияния на процесс и, следовательно, не целесообразно для использования.

На рисунке 4.4 приведены кривые сушки средневязкого продукта при tB=80 °C при больших частотах вращения пульсатора.

Кривые сушки при больших значениях частоты вращения

Рисунок 4.4 - Кривые сушки при больших значениях частоты вращения

дроссель-клапана пульсатора

Как видно из графика дальнейшее увеличение частоты не приводит к ускорению процесса сушки и требует дополнительных затрат, что соответственно не целесообразно.

По результатам проведенных экспериментов можно сказать о существенном влиянии на скорость сушки молочных продуктов колебательного движения воздушно-капельной смеси.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >