Suszarki konwekcyjne Są one najpowszechniej stosowane w przemyśle spożywczym, służą zarówno do suszenia produktów spożywczych, jak i odpadów przeznaczonych na pasze.Stan skupienia materiału suszonego może być stały, ciekły, półpłynny, pas­towaty itp,; a suszarki mogą pracować w sposób okresowy i ciągły.

Suszarki komorowe. Suszarki tego typu są budowane w postaci pojedynczej lub kil ku komór, wewnątrz których materiał suszony jest umieszczony na od­powiednich tacach lub sitach. Przepływ powietrza w suszarce może odbywać się wzdłuż tac nad materiałem lub maże być prostopadły w stosunku do sit (rys. 9.16), Przepływ powietrza przez warstwę materiału stwarza lepsze warunki wymiany ciepła i masy oraz umożliwia suszenie materiału w grubszej warstwie.; Niebezpieczeństwo kanalikowania wzrasta jednak ze wzrostem grubości warstwy jak również zwiększają się opory przepływu. Przy przepływie powietrza nad materiałem straty ciśn gazu wynoszą 250-500Pa natomiast warstwa pokrojonych warzyw o grubości 3 cm powoduje stratę ciśn rzędu 300 Pa. Wzrost grubości warstwy do 10 cm powoduje zwiększ strat ciśn gazu do 5 kPa, i Ponadto poprzeczny przepływ powietrza w suszarce wymaga stosowania podgrzewaczy międzystopniowych. Powietrze po przejściu przez kilka sit z materiałem obniża swoją temp i podwyższa wilgotność w takim stopniu, że z następnych sit nie następuje odparowanie wody. W tej sytuacji jest konieczne dogrzewanie powietrza w komorze suszarki oraz — o ile jest to możliwe — wywołanie przeciwprądowego ruchu materiału w stosunku do czynnika suszącego. Położenie sit w komorze suszarki może być okresowo zmieniane. Prędkość przepływu powietrza w suszarce może dochodzić do 5 m/s. względu na możliwość wywiewania materiału podsuszonego ,za bezpieczną przyjmuje się prędkość równą 1,5 m/s.

Suszarka komorowa: a) z podłużnym przepływem powierza. b) z poprzecznym przepływem powietrza

1 - podgrzewacz zewnętrzny, 2 - przesłona regulacji recyrkulacji. 3 - wózek 4 - prowadnica powietrza

' J C

Suszarki tunelowe Są stosowane do suszenia dużych ilości jednorodnego materiału. Materiał na tacach lub sitach ułożonych na wózkach przesuwa się wzdłuż tunelu suszarki w sposób ciągły. Kierunek ruchu może być współ- lub przeciwprądowy. Sita mają pow ok. 1,5 m² i są układane na wózku do wysokości 1,5—2 m. Załadowane wózki są wprowadzane okresowo do tunelu i przesuwają się w nim również okresowo. Przepływ powietrza odbywa sit głównie wzdłuż powierzchni materiału. Tunel może mieścić od kilku do kilkunastu wózków. Przepływ powietrza może odbywać się wzdłuż lub w poprzek tunelu.

Suszarka tunelowa 1 - podgrzewacz zew., 2 - wentylator, 3 - drzwi, 4 - wózek, 5 - odprow. powietrza zużytego

Suszarki taśmowe. Ten typ suszarek jest stosowany do suszenia materiałów w kawałkach oraz materiałów pastowatych. Konstrukcyjnie są one wykonane w postaci tunelu, w którym przesuwa się 1 taśma lub kilka taśm, umieszczonych jedna nad drugą. Przy suszeniu materiału w kawałkach taśmy są wykonane z siatki drucianej, a przepływ powietrza odbywa się przez warstwę materiału. Taśmy do suszenia materiałów pastowatych są wykonane z blachy perforowanej lub litej. Przepływ powietrza jest zwykle równoległy do taśmy. Szerokość taśm wynosi od 1,5 do 3 m.Suszarki taśmowe stosowane w przemyśle spożywczym są to urządzenia wielostopniowe, zapewniające równomierny przebieg procesu suszenia. Każda sekcja ma indywidualny ogrzewacz powietrza, jak również może mieć in­dywidualny wentylator. Ponadto suszarka taśmowa może być wykonana w postaci dwóch niezależnych tuneli, w których suszenie odbywa się w pierw­szym i w drugim okresie suszenia. Przesypywanie się materiału z taśmy na taśmę ma korzystny efekt mieszania, a ponadto powoduje odsłanianie się nowych powierzchni do kontaktu z czynnikiem suszącym.

Suszarki bębnowe. W przemyśle spożywczym suszarki bębnowe są stosowane do suszenia niektórych materiałów odpadowych oraz materiałów krystalicz­nych i ziarnistych. W suszarkach bębnowych suszy się wytłoki jabłkowe, wysłodki buraczane, skrobię ziemniaczaną, pszenną i kukurydzianą, cukier, ziarna kakao i kawy, mączkę rybną, słód itp.

Suszarka bębnowa jest wykonana w postaci bębna obracającego się wokół własnej osi z prędkością obrotową l—15 obr/min. Oś bębna jest pochylona w stosunku do poziomu 0,5—6° w celu wywołania wzdłużnego ruchu materia­łu. Doprowadzenie ciepła do materiału odbywa się w drodze konwekcji lub konwekcji i przewodzenia. Istotnym elementem konstrukcyjnym suszarki bębnowej są przegrody wypełniające wnętrze bębna. Ich kształt i ułożenie (rys. 9.21) umożliwiają przesypywanie się materiału, jego intensywne mieszanie i praktycznie indywidualny kontakt każdej cząstki z czynnikiem suszącym.

Rodzaje przegród stosowanych w suszarkach bębnowych

Najbardziej korzystne są systemy przegród zapewniające równomierny roz­dział materiału oraz wyrównany kontakt z czynnikiem suszącym. Pojemność przegród i grubość materiału w bębnie określają masę materia­łu zatrzymaną w suszarce, a tym samym i czas suszenia. Czas przejścia materiału przez suszarkę wynosi 5 do 60 min.

Warunki wymiany ciepła w suszarce bębnowej są b. złożone. Wnikanie ciepła odbywa się do materiału będącego w ruchu i do materiału nieruchomego. Ponadto część ciepła jest dostarczana do materiału przez przewodzenie od gorących przegród i samego bębna. W związku tym współczynnik wnikania ciepła odnosi się nie do powierzchni materiału suszonego, ale do jednostki objętości bębna.

Ruch ciepła w bębnie

Suszarka bębnowa Roto-Louvre ma bęben składający się z części zewnętrznej i wewnętrznej. Bęben zewnętrzny jed­nakowej średnicy jest wsparty na rolkach tocznych. Część wewnętrzna bębna ma kształt ściętego stożka o większej podstawie w miejscu wylotu materiału z bębna. Część wewnętrzna ma konstrukcję żaluzjową, która umożliwia przepływ czynnika suszącego przez warstwę materiału. Wskutek stożkowego kształtu części wewnętrznej, grubość materiału w bębnie jest różna.Na początku bębna jest ona cieńsza, stawia mniejszy opór i więcej powietrza przepływa przez żaluzje. Przy wylocie bębna przepływ powietrza przez warstwę materiału jest mniejszy. W ten sposób uzyskano warunki równomiernego suszenia w bębnie. Przestrzeń między bębnem zewnętrznym i wewnętrzną częścią żaluzjową jest przedzielona na kanały. Czynnik suszący jest do­prowadzany tylko do tych kanałów, nad którymi znajduje się materiał suszony.

Suszarki talerzowe. Zastosowanie suszarek talerzowych w przemyśle spożyw­czym jest ograniczone do suszenia materiałów krystalicznych i twardych. Jest w nich suszony cukier, kazeina oraz pokruszone kości, jako materiał od­padowy przemysłu mięsnego. Suszarka talerzowa jest zbudowana z półek umieszczonych jedna nad drugą i osadzonych na wspólnej osi. Obracają się one z prędkością od 0,1 do l obr/min. Nad półkami są umieszczone zgarniacze, które powodują przesypywanie się materiału z jednej półki na drugą. Ciągłe odświeżanie powierzchni kontaktu międzyfazowego oraz przepływ czynnika suszącego przez przesypująca się warstwę materiału stwarzają dobre warunki wymiany ciepła i masy. Przepływ czynnika suszącego odbywa się w przestrzeni między półkami.

Suszarki opadowe. Suszarki tego typu są stosowane do suszenia materiałów ziarnistych. Ruch materiału odbywa się z góry do dołu pod wpływem siły ciężkości, a jego pow jest owiewana przez czynnik suszący. W przemyśle spożywczym suszarki opadowe są stosowane do suszenia ziarna zbóż i nasion oleistych.

Suszarka opadowa jest wykonana najczęściej jako prostopadłościenna komora, której wnętrze jest wypełnione odpowiedniego rodzaju przegrodami zapewniającymi dobry kontakt materiału z czynnikiem suszącym. Przegrody są wykonane w postaci pionowych perforowanych przewodów, żaluzjowych kolumn i daszków. Ze względu na specyfikę procesu suszenia ziarna zbóż w komorach są instalowane przeponowe ogrzewacze materiału. W ogrzewa­czach temp ziarna jest podnoszona bez odparowania wilgoci. Woda przemieszcza się z wnętrza ziarna ku jego powierzchni. Ziarno „poci się' i w tym stanie jest wprowadzane do strefy suszenia. Po usunięciu części wody ziarno może być ponownie ogrzewane kontaktowo i wprowadzane do następ­nej strefy suszenia. Suszarki opadowe do ziarna zbóż i nasion oleistych są wyposażone w sekcję chłodzenia materiału.

W suszarce daszkowej w komorze suszenia są zainstalowane dwu­spadowe daszki wykonane z blachy perforowanej lub litej. Daszki są ułożone w rzędach, a w przestrzeniach między daszkami przesypuje się ziarno Czynnik suszący jest doprowadzany do co drugiego rzędu daszków. Po przejściu przez warstwę ziarna zużyte powietrze jest odprowadzane przez daszki połączone z kanałem wylotowym powietrza. Ciepło jest dostarczone dc ziarna w drodze konwekcji od strumienia gazu i przez przewodzenie od powierzchni daszków. Strefy suszenia z rzędami daszków mogą być roz­dzielone podgrzewaczami ziarna.

Suszarki fluidyzacyjne. Ze względu na właściwości zawiesiny w stanie fluidalny suszarki fluidyzacyjne znajdują coraz powszechniejsze zastosowanie w przemyśle spożywczym. Są one stosowane głównie do suszenia materiałów krystalicznych i ziarnistych. W suszarkach fluidyzacyjnych suszy się laktozę, kazeinę, rozdrobnione sery twarde, dosusza się produkty aglomerowane i granulowane, a także suszy się rozdrobnione owoce i warzywa.

Fluidyzacja złoża materiału wilgotnego przez gorący strumień gazu stwarza bardzo dogodne warunki wymiany ciepła i masy. Kontakt czynnika suszącego z pow każdej cząstki oraz wzajemne zderzanie się cząstek i ich ruch powodują, że w suszarkach fluidyzacyjnych uzyskuje się objętościowe współczynniki wnikania ciepła od 10 do 20 razy większe w stosunku do współczynników uzyskiwanych w suszarkach bębnowych. Suszenie w suszarce fluidyzacyjnej przebiega szybko i równomiernie.

Suszarki fluidyzacyjne są konstruowane w postaci komór cylindrycznych lub prostokątnych. W komorze znajduje się przegroda, przez którą przepływa czynnik suszący i na której spoczywa warstwa materiału ziarnistego w stanie fluidalnym. Wykonanie przegrody musi zapewniać równomierny rozdział strumienia gazu i możliwie maksymalnie zapobiegać zakłóceniom fluidyzacji. Przegroda jest wykonywana z perforowanych blach, prętów, filcu oraz w postaci sita X . Komora suszenia może być wyposażona w przegrody kierujące i przedłużające czas pobytu materiału w suszarce jak również może mieć ogrzewacze wewnętrzne, zawieszone w warstwie fluidalnej. Zasilanie suszarki materiałem jest uzależniane od kształtu komory i usytuowania przegród. Suszarki o komorze prostokątnej są zasilane na jednym końcu komory, natomiast w komorach cylindrycznych zasilanie jest najczęściej osiowe.

Surowiec powietrze

Susz

Suszarka fluidyzacyjna o komorze prostokątnej

Suszenie fluidyzacyjne może być prowadzone wielostopniowo. Rozwiąza­nie techniczne takiego suszenia polega na szeregowym połączeniu kilku suszarek fluidyzacyjnych, a przepływ materiału odbywa się grawitacyjnie. Suszarka fluidyzacyjna kilkustopniowa może być umieszczona w jednym korpusie.

W celu zwiększenia prędkości przepływu powietrza przez złoże bez wywiewania cząstek materiału opracowano suszarkę fluidyzacyjną od­środkową w postaci perforowanego cylindra obracającego się w obudowie. Z jednej strony do przestrzeni między cylindrem i obudową jest doprowadzane powietrze z prędkością 7,5—15 m/s i przechodzi przez perforac­ję cylindra. Stosowane prędkości są ok. 10 razy większe w stosunku do standardowego procesu fluidyzacji. Powietrze przechodzi dwukrotnie przez warstwę materiału. Cylinder obraca się z taką prędkością, aby uzyskiwane przyspieszenia były 5—8 razy większe od przyspieszenia ziems­kiego.

Suszarki pneumatyczne. W suszarkach pneumatycznych wykorzystuje się zjawisko transportu pneumatycznego z tym, że medium robocze stanowi gorący gaz. Suszenie pneumatyczne stosuje się do materiałów ziarnis­tych i krystalicznych.

Suszarki pneumatyczne są budowane jako urządzenia pionowe i poziome z możliwością wielokrotnej cyrkulacji materiału w aparacie. Szeregowe połączenie suszarek pneumatycznych daje urządzenie wielostopniowe.

surowiec

susz

1 - rozdzielacz, 2 - podgrzewacz

Suszarki rozpyłowe. Suszenie cieczy, zawiesin i emulsji w przemyśle spożyw­czym jest prowadzone w suszarkach rozpyłowych. W komorze suszarki materiał jest dyspergowany do postaci małych kropli za pomocą odpowiednich urządzeń

Proces suszenia rozpyłowego obejmuje 3 etapy: rozpylenie materiału, suszenie oraz oddzielenie materiału wysuszonego od zużytego czynnika suszą­cego. W przemyśle spożywczym najczęściej są stosowane rozpylacze odśrod­kowe, a rozdzielanie zawiesiny materiału wysuszonego w powietrzu jest prowadzone w cyklonach.

Krople cieczy opuszczające rozpylacz mają prędkość dochodzącą do kilkudziesięciu i więcej metrów na sekundę. Krople te napotykają na opór powietrza i zmniejszają swoją prędkość, aż do momentu osiągnięcia prędkości swobodnego opadania. Czas zmniejszania prędkości kropli jest uzależniony od wielkości kropli oraz jej prędkości początkowej i zwykle jest rzędu setnych lub dziesiętnych części sekundy. Suszarki rozpyłowe są budowane jako urządzenia współprądowe, przeciw-prądowe i o mieszanym przepływie materiału i czynnika suszonego. W przemy­śle spożywczym praktycznie biorąc stosuje się tylko suszarki rozpyłowe współprądowe. Komora suszenia składa się z części cylindrycznej i stożko­wej. Część cylindryczna jest główną komorą suszenia, natomiast zadaniem części stożkowej jest ułatwienie odbioru materiału wysuszonego z suszarki. Największe cząstki materiału wysuszonego zsypują się po ścianach części stożkowej i są odbierane bezpośrednio z komory suszenia. Cząstki drobne są porywane ze strumieniem gazu i oddzielane w cyklonach.

Suszarki kontaktowe Ten typ suszarek jest stosowany do suszenia materiałów pastowatych i stężo­nych zawiesin, które są odporne na działanie podwyższonej temp. Poza tym ogrzewanie kontaktowe jest stosowane w suszarkach pracujących pod zmniejszonym ciśnieniem. Są stosowane do suszenia miazgi ziemniaczanej (płatki ziemniaczane), drożdży paszowych oraz materiałów krystalicznych (glukoza) i odpadów przemysłu spożywczego.

Suszarki walcowe. Zasada działania suszarki walcowej polega na suszeniu materiału nałożonego w postaci cienkiej warstwy na gorącą powierzchnię walca i następnie usunięciu produktu za pomocą odpowiedniego skrobaka. Suszarki walcowe są wykonywane jako urządzenia jedno- i dwuwalcowe. Czynnikiem grzejnym najczęściej jest nasycona para wodna.

Materiał suszony doprowadzany do suszarki jednowalcowej jest na­kładany na powierzchnię grzejną za pomocą odpowiedniego wałka lub wałków rozprowadzających. Przy kilku wałkach rozprowadzających grubość warstwy materiału suszonego zwiększa się od pierwszego wałka.

Suszarki z mieszadłami. Suszarki tego typu są stosowane do suszenia materia­łów sypkich i granulowanych. Są one wykonane zwykle w postaci leżącego cylindrycznego zbiornika, wewnątrz którego są zainstalowane mieszadła. Zbiornik może być otoczony płaszczem grzejnym, natomiast zasadniczym elementem grzejnym jest mieszadło. Suszarki te są stosowane w przemyśle spożywczym do suszenia takich materiałów, jak mączka rybna, śruta sojowa, glukoza, skrobia i produkty odpadowe.

Suszarki pracujące pod obniżonym ciśnieniem

Suszenie w warunkach obniżonego ciśnienia jest stosowane wówczas, gdy materiał jest wrażliwy na działanie temperatury. Odparowanie cieczy odbywa się przy niższych temperaturach w stosunku do temperatur stosowanych w suszarkach atmosferycznych. W pewnych przypadkach następuje przy­spieszenie procesu ruszenia. Przy suszeniu pod obniżonym ciśnieniem ciepło może być doprowadzane do materiału w drodze przewodzenia lub promienio­wa nią.

Suszarki pracujące pod obniżonym ciśnieniem są wyposażone w komory suszenia, urządzenie wytwarzające i utrzymujące obniżone ciśnienie w układzie oraz w skraplacze oparów. Do obniżania ciśnienia w suszarce stosuje się pompy i pierścieniem wodnym oraz pompy strumieniowe. Skraplacze są przeponowymi wymiennikami ciepła chłodzonymi wodą lub solanką. Większość typów suszarek pracujących w warunkach ciśnienia atmo­sferycznego może być dostosowana do suszenia pod obniżonym ciśnieniem. Wymaga to hermetyzacji komory suszenia, rozwiązania sposobu ogrzewania oraz podłączenia odpowiednich pomp i skraplaczy. Wyróżnia się suszarki pracujące pod obniżonym ciśnieniem — komorowe, taśmowa, talerzowe i walcowe, które konstrukcyjnie niewiele różnią się od odpowiednich suszarek atmosferycznych. Ponadto są produkowane suszarki bębnowe pracujące pod obniżonym ciśnieniem, które konstrukcyjnie znacznie się różnią od analogicz­nych urządzeń atmosferycznych.

Suszarki bębnowe pracujące pod obniżonym ciśnieniem są budowane w postaci cylindrycznego lub złożonego z dwóch stożków zbiornika otoczone­go płaszczem grzejnym. Zbiornik jest wprawiany w ruch obrotowy, a oś obrotu jest uzależniona od jego kształtu. Ruch obrotowy bębna jest zaprojektowany w ten sposób, że materiał jest poddawany intensywnemu mieszaniu w czasie suszenia. Wielokrotne przesypywanie się materiału goręcej powierzchni sprzyja wymianie ciepła. Uzyskiwane współczynniki przenikania ciepła wynoszą od 5 do 11 W/(m²-K), Przypuszcza się, że w suszarce może występować konwekcyjny ruch ciepła od oparów materiału suszonego, ponieważ współczynnik wnikania ciepła od ścian suszarki do oparów wynosi od 80 do 115 W/(m²*K) a opary opuszczające komorę suszenia są. przegrzane.

Suszarki pracujące pod obniżonym ciśnieniem są stosowane do suszenia truskawek, ekstraktów mięsnych i słodowych, mięsa, napojów mlecznych; koncentratu pomarańczowego, mas czekoladowych, niektórych warzyw, odżywek dla dzieci.

Suszarki promiennikowe i dielektryczne Do ogrzewania materiału w suszarce może być wykorzystane promieniowanie cieplne lub prądy wysokiej częstotliwości (mikrofale).

Przy ogrzewaniu materiału promieniami podczerwonymi uzyskuje się duże strumienie cieplne i w materiale powstają, znaczne gradienty temperatury. Taka sytuacja jest niekorzystna w przypadku materiałów wykazujących skurcz podczas suszenia oraz materiałów, w których opory przenoszenia ma wewnątrz ciała są duże. Z tego względu zastosowanie promieniowania cieplnego w suszarnictwie produktów spożywczych jest bardzo ograniczone. Mogą być ono używane do suszenia materiałów w postaci cienkich taśm i małych granulek.. Suszenie dielektryczne polega na ogrzewaniu materiału prądami wysokiej częstotliwości. Mimo wielu zalet ma ono zasadnicze wady, które bardzo ograniczają możliwości zastosowań przemysłowych. Ogrzewanie to nie może być stosowane dla dobrych przewodników elektryczności, nie może być stosowane w suszarkach pracujących pod obniżonym ciśnieniem, wymaga ekranowania i odpowiedniego zabezpieczenia przed porażeniem. W rezultacie koszty inwestycyjne i eksploatacyjne są wysokie.

---