Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Сублимационное обезвоживание. Основные модельные представления 10
1.1. Современные представления о физической сущности процесса сублимационного обезвоживания 10
1.2. Проблемы, возникающие при сублимационном обезвоживании жидких и пастообразных материалов 20
1.3. Способы интенсификации сублимационного обезвоживания 29
1.4. Обезвоживание термолабильных материалов в вакууме при давлении, незначительно превышающем давление, соответствующее тройной.точке 47
1.5. Цель и постановка задач исследования 51
Глава 2. Исследование процесса кипения вязких термолабильных материалов в вакууме 53
2.1. Физическая модель кипения аномально вязкой жидкости в вакууме 53
2.2. Определение предельного напряжения сдвига для модельных веществ 59
2.3. Экспериментальная проверка 67
2.4. Сопоставление результатов теории с экспериментом 70
Глава 3. Исследование кинетических закономерностей вакуумного обезвоживания термолабильных материалов во вспененном и сплошном слое 74
3.1. Физическая модель вакуумного обезвоживания термолабильных материалов во вспененном состоянии 74
3.2. Физическая модель вакуумного обезвоживания термолабильных материалов в сплошном жидком слое 83
3.3. Экспериментальное исследование процессов обезвоживания сплошного и вспененного материала 85
3.4. Результаты вычислений. Сопоставление с экспериментом 86
Глава 4. Аппаратурное оформление для вакуумного обезвоживания термолабильных материалов 100
4.1. Вакуумная сушильная установка непрерывного действия 100
4.2. Устройство для очистки рабочей поверхности установки 105
Выводы 113
Литература 115
Приложения 130
- Проблемы, возникающие при сублимационном обезвоживании жидких и пастообразных материалов
- Определение предельного напряжения сдвига для модельных веществ
- Физическая модель вакуумного обезвоживания термолабильных материалов во вспененном состоянии
- Устройство для очистки рабочей поверхности установки
Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Вакуумная сушка1, проводимая при давлении, соответствующем тройной точке воды, является перспективным методом обезвоживания термолабильных материалов. Это объясняется тем, что при достаточно низкой температуре 10 - 15 С и небольшом ее перепаде по слою влажного материала достигается сравнительно высокая скорость процесса сушки. В сравнении с процессом обезвоживания ниже тройной точки воды, когда влажный материал находится в замороженном состоянии (сушка сублимацией), обезвоживание при давлении выше тройной точки воды имеет ряд преимуществ. Они заключаются в отсутствии явлений, присущих сублимационной сушке, таких, как неустойчивость поверхности раздела фаз, самоизоляция материала. Это приводит к созданию «мягких» условий нагрева, что, наряду с отсутствием травмирующего действия кристаллов льда, обеспечивает более высокое качество продукта. Вместе с тем, вакуумная сушка более экономична, т.к. энергозатраты, связанные с необходимостью эвакуации разряженных паров с помощью десублиматоров и требующие низкотемпературных источников холода, отсутствуют. Кроме того, при одинаковых размерах производительность вакуумной установки оказывается больше, чем сублимационной. Особенно эффективной является сушка в вакууме при обезвоживании вспененного материала. Однако, несмотря на очевидные преимущества обезвоживания в вакууме при давлениях, соответствующих равновесной температуре тройной точки воды или несколько ее превышающих, этот метод не нашел широкого применения. Это объясняется, прежде всего, недостаточной изученностью процесса тепло -массопереноса в специфических системах, каковыми являются большинство термолабильных жидких и пастообразных материалов.
Здесь и далее по тексту процесс обезвоживания, протекающий в области 5-20 ммрт.ст., мы будем называть вакуумной сушкой, а ниже 5 мм.рт.ст. - сублимационной.
Вместе с тем, на мировом рынке возрастает спрос на сухие материалы, используемые в концентратах, йогуртах, в продуктах быстрого питания, бактериальных препаратах, лекарствах, обычно получаемые дорогим вакуум -сублимационным способом.
Таким образом, работы, направленные на создание технологии, методов управления процессом вакуумной сушки, проводимой в диапазоне давлений 800 - 3000 Па, представляют собой важную задачу.
ЦЕЛЬ. Выяснение закономерностей тепло - массообмена в процессе обезвоживания жидких и пастообразных термолабильных материалов в сплошном и во вспененном состояниях при давлениях, лежащих вблизи тройной точки воды (800 - 3000 Па), как основы создания методов расчета рационального способа его организации, и для разработки высокоэффективного сушильного оборудования.
Для достижения этой цели поставлены следующие задачи:
1. Создание физических моделей процесса вакуумного обезвоживания при
кондуктивном подводе энергии, соответствующих трем основным типам
поведения материала в процессах:
Кипение бингамовской жидкости в вакууме.
Сушка материала во вспененном состоянии в вакууме.
Сушка жидкого пастообразного материала в сплошном слое в вакууме.
2. Экспериментальное определение реологических свойств продуктов,
необходимых для расчета процесса обезвоживания жидких пастообразных
термолабильных материалов в вакууме.
3 Экспериментальная проверка адекватности предложенных физических моделей реальному развитию процесса обезвоживания жидких пастообразных термолабильных материалов в вакууме.
4. Разработка способа очистки рабочего участка теплоподводящей поверхности вакуумной ленточной установки.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА.
- Предложены физические модели:
Кипения бингамовской жидкости в вакууме;
Сушки материала во вспененном состоянии в вакууме;
Сушки жидкого пастообразного материала в сплошном слое в вакууме.
Разработана инженерная методика расчета процесса обезвоживания неньютоновских жидкостей и пастообразных материалов.
Получены реологические характеристики материалов различного типа, подвергаемых вакуумному обезвоживанию.
Предложен принцип очистки рабочей поверхности от вязкоупругих материалов, основанный на создании локальных напряжений, превышающих предельную прочность материала за счет импульсно -дискретного перемещения ленты транспортера.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ. Разработаны:
Инженерная методика расчета процесса обезвоживания неньютоновских жидкостей и пастообразных материалов.
Реологические характеристики материалов различного типа, подвергаемых вакуумному обезвоживанию.
Конструкция сушилки, позволяющая проводить процесс обезвоживания в непрерывном режиме.
Принцип очистки рабочей поверхности от вязкоупругих материалов, основанный на создании локальных напряжений, превышающих предельную прочность материала за счет импульсно - дискретного перемещения ленты транспортера.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Материалы диссертационной работы обсуждались на 3-й международной конференции "Пища. Экология. Человек.", Москва, 1999 г.
ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертационной работы опубликовано 5 печатных работ.
ОБЪЕМ И СТРУКТУРА РАБОТЫ. Диссертация изложена на 130 страницах, состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы из 194 наименований и приложений. Содержит 46 рисунков.
Проблемы, возникающие при сублимационном обезвоживании жидких и пастообразных материалов
Одним из таких способов является подвод энергии через замороженный слой материала, который может быть применен для сушки жидких и пастообразных материалов (рис. 1.5). Идея состоит в том, чтобы необходимую для сублимации теплоту подводить не через осушенный слой материала, как обычно, а через замороженный (влажный) слой, теплопроводность которого примерно в 50 раз больше осушенного. Несмотря на то, что температурный перепад из-за возможного плавления льда на границе контакта материала с теплоотводящей поверхностью может быть невысоким, эффект интенсификации должен быть налицо.
Если принять, как и в предыдущем случае, что распределение температуры соответствует стационарному, то соответственно можно записать: Например, при толщине Я=0,01м, 7J-7J=10K, ул=800кг/м , =2900кДж/кг, /1=2Вт/м К получим =5272 с, т.е. примерно на порядок меньше, чем в случае, когда теплота передается к замороженному материалу через осушенный слой. Однако на практике осуществить этот процесс не просто, т.к. требуется обеспечить плотный контакт осушиваемого материала с нагревателем, исключающим возможность парообразования в зоне контакта. Вместе с тем, как показано Э.И. Каухчешвили и В.В. Васильевым [36], при сублимационной сушке жидкостей неизбежно возникают зазоры между продуктом и днищем противня. Этот эффект, присущий самому процессу, существенно ограничивает его интенсивность и, на наш взгляд, требует специального изучения. Анализ работ, посвященных сублимационной сушке, показывает, что причины нарушения контакта кроются, прежде всего, в термических деформациях, возникающих на границе раздела материала с теплопроводящей поверхностью. Поэтому успешная реализация этого способа сушки невозможна из-за полного отсутствия данных о термической деформации обезвоживаемых сублимацией продуктов, обусловленной не столько тепловым расширением, сколько фазовым превращением в совокупности с адгезионными явлениями.
Таким образом, реализация всех достоинств процесса сублимационной сушки с подводом энергии через замороженный слой может быть достигнута только в том случае, если будут выполнены условия, обеспечивающие поддержание непосредственного контакта материала с теплоподводящей поверхностью. Анализ физической обстановки на границе «теплоподводящая поверхность - материал», его адгезии и термических деформаций, возникающих в процессе обработки. Важнейшим фактором является влияния давления на теплопроводность пара в зазоре.
Наиболее полное исследование рассматриваемой проблемы приведено в работах [36, 76]. Изучению собственно процесса сублимации при наличии зазора предшествует определение коэффициента термической деформации К (рис. 1.6) и величины адгезии.
Авторами показано, что модель, основана на гипотезе об аддитивности свойств материала, удовлетворительно определяет реальные термические деформации в условиях чистого фазового превращения (осуществляющегося при плавлении). Переохлаждение, возникающее при замораживании, вызывает расхождение между экспериментальными и теоретическими результатами, свидетельствующее о запаздывании процесса кристаллизации.
Выполненные расчеты показали, что в условиях, характерных для сублимационного обезвоживания, в материале возникают растягивающие напряжения, что является следствием противодействия стенок стремлению материала оторваться от них, при этом величина максимальных касательных напряжений превосходит допустимые значения. Это приводит к нарушению контакта.
Установлено, что величина зазора зависит от формы сосуда и способа замораживания. При нарушении контакта между материалом, замороженным на плоской поверхности, величина зазора определяется ее шероховатостью и практически не зависит от режимных параметров. Для вертикальных цилиндрических сосудов при центробежном способе замораживания кольцевой зазор определяется по формуле Здесь b - внутренний радиус цилиндрического сосуда; Р - коэффициент объемного расширения. В условиях, характерных сублимационному обезвоживанию биопрепаратов, как правило, Кп \ и в зазоре имеет место молекулярный режим переноса тепла и массы. В этих условиях суммарный расход вещества из щели, образованной материалом и стенкой сосуда, можно определить, как разность между количеством молекул, сублимируемых из материала dN = dS и количеством молекул, отраженных от стенки, которое в свою очередь зависит от их поверхностной концентрации. Расход вещества через щель определится как сумма расхода от всех элементов поверхности: где со - среднеарифметическая скорость молекул водяного пара. Численный расчет показал, что максимальный поток вещества из щели на три порядка меньше потока пара со свободной поверхности материала и на расстоянии, составляющем три - четыре толщины от края, практически равен нулю. Таким образом, поток тепла от стенки и зазора к поверхности фазового перехода передается, главным образом, через замороженный слой материала, при этом поток через микротрещины не оказывает существенного влияния на процесс. Этот вывод позволил установить механизм регенерации теплоотводящих поверхностей в вакууме путем их кратковременного нагрева.
Определение предельного напряжения сдвига для модельных веществ
Физическая модель процесса сублимационной сушки гранулированного материала в оребренном противне.
Одним из традиционных методов увеличения интенсивности сублимационной сушки гранулированного материала является применение оребренных противней. Положительный эффект в данном случае достигается, с одной стороны, благодаря увеличению площади теплоподводящей поверхности, с другой - за счет реализации двухстороннего энергоподвода к слою материала [120].
Отличительными чертами процесса сушки дисперсного материала в оребренном противне от сублимации на плоской поверхности является, во-первых, движение потока пара через весь слой материала. При сушке гранулированного сырья на плоскости отвод пара осуществляется в направлении перпендикулярном поверхности фазового перехода. Пар проходит только через верхний слой замороженных гранул.
Во-вторых, в оребренном противне имеет место подвод тепла не только от ребер противня, но и от его дна.
Проведенная оценка влияния движущегося в ячейках оребренного противня пара на процесс сублимации. Показано, что в условиях, характерных для сублимационной сушки гранулированных пищевых продуктов, движущийся через слой сырья пар не вносит принципиальных изменений в механизм процесса сублимационного обезвоживания (доля тепла, отбираемого на прогрев пара, не превышает 2% расхода тепла на фазовый переход лед-пар; увеличение эффективной теплопроводности сушимого материала составляет 4 -7%).
Тепло, подводимое от дна противня, равно 1/5 - 1/7 общего количества тепла, поглощаемого гранулированным сырьем в процессе сушки в оребренном противне [120]. При обосновании принятых допущений в [120] высказывается следующие соображения. Нарушение плоскопараллельности продвижения фронта сублимации может быть обусловлено только различием между локальными и осредненными теплофизическими характеристиками сушимого материала. Изменение температуры замороженной области по высоте ячейки противня связано с повышением давления паров у дна ячейки в сравнении с давлением на выходе из нее. Подробный анализ этого явления показывает, что в реальных процессах сушки гранулированных пищевых продуктов общий перепад температуры не превышает 1,5С (в противне высотой 6-Ю"2 м). Оценка затрат тепла на прогрев пара: образующиеся на фронте фазового перехода пары движутся, преодолевая гидродинамическое сопротивление сдоя гранулированного материала. При этом количество пара, проходящего через замороженную или осушенную зону, определяется положением фронта сублимации в данный момент времени. Сублимация дисперсного материала в условиях механического воздействия на слой продукта. Сублимация при периодическом перемешивании. Одним из наиболее эффективных способов, позволяющим повысить скорость процесса сушки, является перемешивание [42, 57, 119, 178]. Полученные результаты показывают, что перемешивание является эффективным средством ускорения процесса сублимационного обезвоживания при контактном методе энергоподвода, и, кроме того, значительной эффективности можно добиться даже при периодическом перемешивании материала. К этому выводу можно также добавить, что перемешивание предотвращает негативный для процесса сушки эффект смерзания гранул замороженного раствора [85, 94]. Сублимация при периодическом уплотнении материала у теплопод-водящей поверхности. Уплотнение материала у поверхности теплоподвода может проводиться различными способами [90]: — периодическим воздействием одновременно на всю поверхность слоя (например, с помощью поршня); — последовательным уплотнением слоя (например, катящимися по поверхности материала прижимными валками); — сжатием слоя постоянно действующей нагрузкой (например, с помощью перфорированных пластин или сеток). Сублимация льда из выделенного в слое элемента в пределах времени Ах соответствует процессу сублимации свободно лежащего слоя. Как показано в [119], если количество теплоты, связанное с перестройкой температурного поля в слое шлака, значительно меньше теплоты фазового перехода, то задача может быть решена в рамках квазистационарного приближения, т.е. в предположении линейного распределения температуры в слое обезвоженного продукта в любой момент времени. Отметим, что при достаточно малых Ах периодическое перемешивание является более эффективным способом интенсификации процесса сублимации, чем периодическое сжатие. При любом виде воздействия на слой с уменьшением А х сокращается время сублимации. Сублимация при сообщении слою механических колебаний. Сообщение слою сублимирующего дисперсного материала механических колебаний для интенсификации тепло- и массобменных процессов является одним из способов перемешивания, который нашел достаточно широкое применение в отечественной и зарубежной практике. Как показывает опыт, наиболее активное воздействие на процессы тепло- и массообмена оказывают механические колебания двух диапазонов частот: 2-104-Ч08 Гц - ультразвук и ІО МО2 Гц - вибрации. По данным отечественных исследователей при атмосферной конвективной сушке материалов в поле ультразвука получено сокращение длительности процесса в 4-10 раз, а при воздействии вибраций в 1,5-2 раза по сравнению с обычной конвективной сушкой. Физическая сущность влияния ультразвуковых колебаний на тепло и массообмен сводится к воздействию акустических течений на пограничный слой и ламинарный подслой среды.
В последние годы за рубежом, в связи с развитием сушки диспергированных продуктов, для интенсификации процесса сублимации используется воздействие механических колебаний. Эффективность воздействия последних на интенсивность процесса сушки определяется главным образом активностью перемешивания частиц высушиваемого продукта.
Установлено, что интенсивность ультразвуковой энергии на расстоянии 30 см от источника, при снижении давления от атмосферного до 1 мм.рт.ст. (133,3 Н/м) уменьшается лишь на 25-30%. Этот результат свидетельствует о возможности применения энергии ультразвука для интенсификации вакуумной сублимационной сушки [19].
На основании вышесказанного можно сделать вывод, что резкое сокращение процесса сублимационной сушки продуктов возможно ожидать за счет воздействия на объект сушки механических колебаний, а также за счет уменьшения геометрических параметров высушиваемого тела. Кроме того, безусловно, важнейшим направлением в интенсификации процесса сушки является разработка рациональных технологических приемов, а именно: использование комбинированных методов энергоподвода, асцеллирующего режима, осуществление процесса по непрерывному циклу и т.д. Способы энергоподвода в данной работе не рассматриваются.
Физическая модель вакуумного обезвоживания термолабильных материалов во вспененном состоянии
Цель эксперимента - проверка адекватности предложенной модели реальному процессу. В связи с тем, что многие параметры, определяющие кинетику процесса, неизвестны (поверхностное натяжение, содержание инертного газа в отдельных пузырьках, дисперсность пены), идентичность модели реальному процессу проверялась путем одновременного изучения кинетики сушки материала в сплошном и во вспененном слое, а также по характеру влияния изменения параметров процесса на кинетику сушки. Результаты представлены ниже.
Проверка результатов расчета проводилась на экспериментальной установке, общий вид и схема которой представлены на рис. 2.8 и 2.9. Установка позволяла параллельно исследовать два образца, поддерживать и фиксировать заданные параметры процесса (тепловые потоки, давление в камере, давление водяного пара в камере).
В опытах рабочие ячейки с обрабатываемым материалом, распределенным в виде слоя толщиной 10 -12 мм по теплоподводящим поверхностям противней помещали в вакуумную камеру. В ячейке, где исследовалось обезвоживание сплошного слоя материала, материал предварительно дегазировали, чтобы исключить процесс пенообразования. Конденсатор 6 заполняли охлаждающей смесью (рассол или вода со льдом), камеру вакуумировали до давления порядка 10 - 25 мм.рт.ст., после чего включали нагревательный элемент. Температуру теплоподводящей поверхности поддерживали постоянной на уровне температуры насыщения при рабочем давлении. Скорость убывания массы материала в процессе сушки определяли по показаниям весов ВЛТК-500, которые снимали визуально через определенные промежутки времени. В отдельных случаях фиксировали также показания датчика теплового потока.
В ходе эксперимента был установлен интенсифицирующий эффект вспенивания при одинаковых параметрах процесса.
На рис. 3.5 - 3.7 приведены результаты сравнительной вакуумной сушки различных материалов во вспененном и жидком виде (экспериментальные и расчетные данные). Расчеты выполнены с использованием программ Excel и «Статистика» (см. приложения). Зависимости скорости процесса сушки получены из предположения линейного распределения температуры по слою материала.
Как видно из графиков, теоретическая скорость процесса сушки вспененного материала остается постоянной, а скорость сушки жидкого материала постоянно возрастает и, тем не менее, остается меньше, чем скорость вспененного материала. Полное время процесса до начала досушки в два раза выше, что соответствует выводам теории. Об адекватности теории и эксперимента свидетельствуют рис. 3.5 - 3.7. Таким образом, допущения, принятые в описании модели и, в том числе, пренебрежение диффузионным сопротивлением пленок, говорят о ее правомерности и могут быть положены в основу данного процесса. На рис. 3.8. - 3.10. приведены результаты расчета зависимости скорости сушки от параметров процесса и характеристик пенной структуры (давление в камере, температурный напора, диаметр пузырька).
На рис. 3.11. - 3.16. приведены уникальные фотографии структуры высушенных материалов во вспененном состоянии в вакууме, которые хорошо согласуются с результатами теоретическими и экспериментальными данными. Фотографии, полученные нами при помощи микроскопа с цифровой камерой «Panasonic DS25». На основании полученных результатов установлено:
Сушка термолабильных материалов в вакууме во вспененном состоянии позволяет существенно увеличить интенсивность процесса обезвоживания по сравнению с сушкой материала в сплошном слое. Эффект обусловлен незначительным термическим сопротивлением слоя пены, образующейся в вакууме, и тем обстоятельством, что основная масса жидкости, находящейся в пене, сосредоточена в узлах и каналах.
Предложенная физическая модель сушки вспененного материала в вакууме учитывает главные факторы, определяющие кинетику процесса обезвоживания: диффузионное и термическое сопротивления пенной структуры, особенности распределения жидкости в пене, а также специфику процесса переноса теплоты. Данная физическая модель соответствует результатам эксперимента и может быть положена в основу моделирования и управления процессом сушки вспененного материала в вакууме.
Физическая модель сушки сплошного материала в вакууме хорошо согласуется с экспериментальными результатами.
Устройство для очистки рабочей поверхности установки
Как уже отмечалось, исследования обезвоживания материала во вспененном состоянии в вакууме интересны не только в чисто научном отношении, но также имеют большое значение для инженерной практики. Настоящий раздел посвящен практическому применению результатов исследования.
Выявленная в результате исследования значительная эффективность сушки термолабильных материалов в вакууме во вспененном состоянии является существенным резервом увеличения производительности вакуумных установок. Кроме того, значительного сокращения длительности процесса можно добиться путем проведения сушки в непрерывном режиме, в связи с чем нами разработана конструкция вакуумной ленточной установки, работающей при давлении 10 мм.рт.ст. с кондуктивным энергоподводом, предназначенная для сушки пищевых продуктов.
На рис. 4.1. показана вакуумная сушильная установка непрерывно дискретного действия, предназначенная для получения высококачественных порошковых материалов из биологических продуктов, которая разработана в Московском государственном университете инженерной экологии. Данная установка может применяться в следующих областях: Пищевая промышленность: - Овощи и порошки для приправы, - Экстракты дрожжей, - Супы быстрого приготовления, - Концентрированные плодовые и фруктовые соки (яблоко, персик, груша, абрикос, апельсин, виноград, лимон, банан, папайя, манго), - Молоко и белки, - Спиртные напитки, основанные на солодовом экстракте (мальтоза), - Крошка шоколада, - Мгновенно растворимый чай и экстракты кофе, - Специальные порошки (мед, желчь), - Порошок солодового экстракта, - Наполнители массы, пектин, - Кусковые изделия плодов, овощей, фруктов, ягод (виноград, земляника, черника). Фармацевтическая и косметическая промышленность: - Ферменты,, белки, - Витамины, антибиотики, - Экстракты для медицинских целей. Химическая промышленность: - Красители, - Металлические окиси и пигменты, - Синтетический лизин (L-лизина), - Лак порошковый. Установка выполнена в виде единого блока. Основные стадии обработки -вспенивание, вакуумное обезвоживание и измельчение высушенного продукта происходит в пределах одной вакуумной камеры в непрерывном режиме. Такое решение не только позволяет уменьшить энергозатраты, снизить стоимость установки и упростить ее изготовление, но также преследует цель создания основы гибкого автоматизированного производства. Конструкция вакуумной ленточной установки Основные узлы установки: вакуумная камера, конденсатор (14), дозатор (15), машинное отделение; Дозатор обеспечивает надежный ввод обрабатываемого материала в камеру, где поддерживается давление 1300 Па. Габаритные размеры вакуумной установки: длина - 11000 мм, ширина - 3000 мм, высота - 6500 мм. Установка состоит из корпуса (длина - 10000 мм, диаметр - 3000 мм.) и машинного отделения, расположенного под корпусом вакуумной камеры. Камера изготовлена из нержавеющей стали с вмонтированными в нее по длине смотровыми окнами для визуального контроля над процессом сушки [50]. Транспортная лента (16) представляет собой ленту (теплоподводящая поверхность) из нержавеющей стали, которая приводится в движение с помощью двух валиков, привод на которые осуществляется с помощью храпового механизма (рис. 4.5.) и возвратно-поступательного механизма, который выводится из установки через сильфон. Применение сильфона обеспечивает более надежную работу по сравнению с эластичными уплотнениями, которые используются при передаче вращающегося момента на вал ленточного транспортера. Энергоподвод к материалу осуществляется при помощи нагревательных пластин, в которых в качестве теплоносителя используется горячая вода. Теплоподвод к транспортной ленте делится на зоны нагрева, температура которых зависит от влажности продукта. Этапы процесса обезвоживания в ленточной вакуумной камере непрерывного действия Первая зона: При достижении нагревающей поверхности жидкий материал вспенивается с быстрым испарением содержащейся в нем влаги. В первой зоне испаряется приблизительно 50 % воды, содержащейся в материале. Влажность материала 50 - 66 %. Вторая зона: Большая часть содержащейся в материале воды испаряется и вспененная поверхность стабилизируется, а температура высушенного материала незначительно повышается. Во второй зоне испаряется приблизительно 40 % воды, содержащейся в материале. Влажность материала 66-95%. Третья зона: Материал высушен окончательно, содержание воды в нем соответствует требованиям, предъявляемым к высушенным продуктам. Одновременно температура высушенного материала повышается. В третьей зоне испаряется приблизительно 10 % воды содержащейся в материале. Влажность материала 95 - 97 %. Четвертая зона: Здесь происходит понижение температуры высушенного материала. За счет этого укрепляется структура продукта. Температура охлаждающей поверхности от 10 до 20С. Влажность материала 95 - 97 %. Далее высушенный материал удаляется с ленточного транспортера с помощью разработанного нами нового принципа очистки теплоподводящей поверхности, основанного на создании локальных напряжений, превышающих предельную прочность материала за счет импульсно - дискретного перемещения ленты транспортера. Затем куски высушенного материала измельчаются в дробилке (3) и через шлюз поступают в бункер. Десублимация выделяющегося пара осуществляется на наружной поверхности труб, охлаждаемых фреоном. Разрежение в установке создается вакуумным насосом (13). Рассматриваемая установка относится к классу установок непрерывного действия. Обрабатываемый материал через дозатор вводится в вакуумную камеру на теплоподводящую поверхность, выполненную в виде ленточного транспортера, где вследствие низкого давления происходит вспенивание продукта. По мере обезвоживания ленточный транспортер передвигается в разные зоны нагрева, затем куски высушенного материала дробятся и через шлюз поступают в бункер.
