Способ распылительной сушки текучих продуктов

 

Использование: при сушке растворов и суспензий, преимущественно соков. Сущность изобретения: потоку продукта создают пленочный режим течения в поле центробежных сил, распыляют его путем пропускания через пленку продукта в направлении к оси вращения поля центробежных сил потока газообразного теплоносителя, осуществляют обработку дисперсного продукта теплоносителем и раздельно выводят сухой продукт и обработанный теплоноситель из зоны контакта, при этом расход продукта задают не более значения, определяемого по расчетной эмпирической формуле. 3 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к технологии сушки растворов и суспензий и может быть использовано, преимущественно при сушке соков.

Известен способ распылительной сушки текучих продуктов, включающий подачу потока продукта, его распыление, обработку газообразным теплоносителем и раздельный вывод сухого продукта и отработанного теплоносителя из зоны контакта (заявка ФРГ N 4113512, кл. А 23 L 3/44, 1992).

Недостатком этого способа является низкое качество сушки из-за возможности попадания в сухой продукт недосушенных капель.

Задача изобретения повышение качества сушки.

Поставленная задача решается тем, что в способе распылительной сушки текучих продуктов, включающем подачу потока продукта, его распыление, обработку газообразным теплоносителем и раздельный вывод сухого продукта и отработанного теплоносителя из зоны контакта, согласно изобретению, потоку продукта создают пленочный режим течения в поле центробежных сил, а его распыление осуществляют путем подачи газообразного теплоносителя через пленку продукта в направлении к оси вращения поля центробежных сил, при этом расход продукта задают не более значения, определяемого по формуле: где q максимальный расход текучего продукта, кг/с; Q расход газообразного теплоносителя, кг/с; R расстояние от пленки продукта до оси вращения поля центробежных сил, м; μ_ж; μ_г вязкость текучего продукта и газообразного теплоносителя соответственно, Па·с; ω частота вращения, с^-1; r_ж плотность текучего продукта, кг/м³.

Это позволяет исключить попадание в сухой продукт недосушенных капель, что повышает качество сушки. В предпочтительном варианте теплоноситель подают в пульсирующем режиме. Это повышает дисперсность капель и качество сушки.

В другом предпочтительном варианте теплоноситель подают со сверхзвуковой скоростью истечения, наиболее предпочтительно создавая его потоку закрученную структуру. Это также повышает дисперсность капель продукта и качество сушки, а также интенсифицирует массообмен.

Способ реализуется следующим образом.

Текучий продукт, например осветленный яблочный сок или сливовый сок с мякотью, подают в поле центробежных сил, создаваемое вращением приемной емкости или введением потока продукта с высокой линейной скоростью тангенциально в приемную емкость, имеющую форму тела вращения. В поле центробежных сил продукт распределяется по стенке приемной емкости в виде пленки, текущей по спирали. Одновременно через пленку продукта в направлении к оси вращения поля центробежных сил подают газообразный теплоноситель в пульсирующем режиме и/или при сверхзвуковой скорости истечения и, желательно закрученной структуре потока. На выходе из подающих каналов при пульсирующем режиме подачи или сверхзвуковой скорости истечения, а особенно интенсивно при сочетании этих параметров, происходит турбулентный срыв потока теплоносителя, сопровождающийся образованием и схлопыванием в пленке продукта кавитационных полостей. Закрученный сверхзвуковой поток газообразного теплоносителя имеет бочкообразную форму и создает в пленке продукта регулярные скачки уплотнения ультразвуковой частоты до дробления потока на отдельные пузырьки, всплывающие в пленке под действием сил инерции и архимедовой силы выталкивания и при противодействии сил трения и поля центробежных сил. В таких условиях в пузырьках газообразного теплоносителя возникают тороидальные потоки, а при его подаче со сверхзвуковой скоростью и/или в пульсирующем режиме, также возникают пульсации объема, способствующие ускоренному обновлению поверхности контакта фаз, и при характерных для данного способа числах Рейнольдса, равных 100 -1000, осредненные по времени числа Нуссельта составляют 20 -100. Теплообмен такой интенсивности приводит к практически мгновенному разогреву продукта до температуры газообразного теплоносителя, а всплытие пузырьков последнего и поле ультразвуковых колебаний приводят к диспергированию текучего продукта и его выносу из пленки в осевую часть поля центробежных сил. При соблюдении условия [1] полученного эмпирическим путем, происходит полное диспергирование текучего продукта. При высоком разбросе дисперсности частиц текучего продукта и неполном высыхании его наиболее крупных капель, последние, как имеющие наибольшую гидравлическую крупность, под действием поля центробежных сил возвращаются в пленку. Высушенный продукт совместно с газообразным теплоносителем выводится из зоны распыления, а затем они разделяются после завершения сушки одним из известных приемов, например пропусканием потока через самоочищающийся тангенциальный фильтр.

Следует отметить, что генерирование ультразвуковых колебаний в пленке продукта повышает его дисперсность, а капли становятся носителями ультразвуковой волны, ускоряющей массообменные процессы между дисперсным продуктом и газообразным теплоносителем.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить качество сушки за счет исключения возможности попадания в сухой продукт недосушенных капель продукта.

Формула изобретения

1. Способ распылительной сушки текучих продуктов, включающий подачу потока продукта, его распыление, обработку газообразным теплоносителем и раздельный вывод сухого продукта и отработанного теплоносителя из зоны контакта, отличающийся тем, что потоку продукта создают пленочный режим течения в поле центробежных сил, а его распыление осуществляют путем подачи газообразного теплоносителя через пленку продукта в направлении к оси вращения поля центробежных сил, при этом расход продукта задают не более значения, определяемого по формуле
где q максимальный расход текучего продукта, кг/с;
Q расход газообразного теплоносителя, кг/с;
R расстояние от пленки продукта до оси вращения поля центробежных сил, м;
μ_ж; μ_г - вязкость текучего продукта и газообразного теплоносителя соответственно, Па · С;
ω - частота вращения, с^-1;
ρ_ж - плотность продукта, кг/м³.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что теплоноситель подают в пульсирующем режиме.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что теплоноситель подают со сверхзвуковой скоростью истечения.

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что потоку теплоносителя создают закрученную структуру.