Способ землякова н.в. интенсификации процессов сушки и грануляции в закрученном слое полидисперсного продукта

Изобретение относится к сушке и грануляции пылевидных материалов и может быть применено в пищевой и химической промышленности. Способ интенсификации процессов сушки и грануляции в закрученном взвешенном слое полидисперсного продукта, заключающийся в создании нисходящего и восходящего, закрученных в одном направлении воздушных потоков, причем восходящий является теплоносителем, а нисходящий непрерывно транспортирующим сырьевой продукт, который в объеме рабочей камеры формируется во взвешенный, тороидальный, закрученный вокруг вертикальной оси слой, имеющий нижнюю и верхнюю границы, удерживаемый на определенной высоте, при этом восходящий поток создают из нескольких отдельных, одинаковых по расходу потоков, равноудаленных по кругу друг от друга, закрученных по кругу вокруг оси аппарата и наклоненных к ней под углом от 35 до 65°, при этом все отдельные потоки восходящего потока закручены вокруг своих осей в одном направлении, по винтовым спиралям против часовой стрелки, если слой продукта вращается по часовой стрелке, при взгляде на него сверху и по часовой стрелке, если слой при взгляде на него сверху вращается против часовой стрелки и при этом каждому отдельному потоку формируют в сечении круглую площадь, кроме того, в направлении своего вращения вокруг оси аппарата взвешенному слою предают вращение по винтовой траектории вокруг направления своего движения, обеспечивая при этом на верхней границе волновые выступы, количество которых создают равным количеству отдельных потоков, от 2 до 10. Изобретение позволяет интенсифицировать процесс сушки и грануляции продукта и снизить энергозатраты. 3 ил.

 

Изобретение относится к сушке и грануляции пылевидных материалов и касается как способа сушки, так и способа грануляции пылевидных пищевых продуктов, например, таких как сухое молоко, сухие сливки, сахарная пудра, какао, растворимый кофе, чай, технического продукта - казеин и других.

Известен способ грануляции пылевидных материалов во встречных закрученных потоках (ВЗП) [1], обеспечивающий создание нисходящего запыленного минеральным удобрением, например карбамидом, закрученного потока в цилиндрической полости, вокруг вертикальной оси и закрученного в том же направлении восходящего потока воздуха - теплоносителя. В известном способе обеспечивается возможность создания взвешенного, закрученного в виде тора, слоя пылевидного материала. В закрученном слое имеются пылевидные частицы разных размеров, при этом более мелкие обгоняют крупные и при их столкновении мелкие залипают на крупных, образуя конгломерат (гранулы). Кроме того, сам закрученный слой по ходу своего вращения вокруг оси рабочей камеры претерпевает еще и собственное винтовое вращение за счет взаимного переплетения частей восходящего потока, выходящего из четырехзаходного завихрителя, каналы которого в сечении имеют прямоугольную форму и образуют общий восходящий поток, состоящий из четырех частей, которые вращения вокруг собственной оси не имеют. Число таких переплетений (волн) точно соответствует количеству винтовых каналов шнекового завихрителя. То есть, если завихритель двухзаходный, то число переплетений - два, если завихритель четырехзаходный как в [1], то число переплетений четыре.

Недостатком известного способа является то, что отдельные каналы шнековых завихрителей в сечении имеют прямоугольную площадь, что не дает возможности обеспечить вращение потока в каждом канале вокруг своей оси из-за большого гидравлического сопротивления. Поэтому вращение потока из каждого канала начинается уже за пределами завихрителя, непосредственно в закрученном слое из-за взаимодействия с нисходящим потоком. А это снижает интенсификацию перемешивания и смывания частиц потоком теплоносителя при сушке, а при грануляции снижается интенсификация роста гранул скатыванием встречных пылинок.

Известен также способ формирования восходящего потока в аппарате ВЗП не шнековым завихрителем, а завихрителем, выполненным из направляющих бортов, размещенных перпендикулярно на плоском диске, перпендикулярном оси аппарата, или на поверхности конуса [2].

Недостатком этого аналога - способа [2], так же, как и в [1], является то, что отдельные каналы такого лопастного завихрителя в сечении имеют прямоугольную площадь, что также не дает возможности обеспечить вращение потока в каждом межлопастном канале вокруг своей оси из-за большого гидравлического сопротивления. Поэтому вращение каждого из потоков, выходящих из каналов завихрителя, начинается уже за пределами завихрителя, непосредственно в закрученном слое. Что, несомненно, снижает интенсификацию перемешивания и смывания частиц потоком теплоносителя при сушке, а при грануляции снижается интенсификация роста гранул скатыванием встречных пылинок.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа [3], является патент России «Способ грануляции сахарной пудры во взвешенном закрученном слое». Известный способ предполагает создание в объеме рабочей камеры взвешенного и непрерывно обновляемого закрученного слоя из полидисперсного порошка пищевого продукта. Взвешенное состояние закрученного слоя вокруг вертикальной оси в рабочей камере обеспечивается созданием его в виде четырехволнового, закрученного в винтовую спираль по направлению вращения с помощью четырех потоков, выходящих из четырех каналов, имеющих в сечении четырехугольную площадь, четырехзаходного шнекового завихрителя.

Недостатком известного способа-прототипа является то, что так же, как и в [1], и в [2], отдельные каналы шнекового завихрителя восходящего потока в сечении имеют прямоугольную площадь, что не дает возможности обеспечить вращение потока в каждом канале вокруг своей оси из-за большого гидравлического сопротивления в прямоугольном канале. В связи с чем вращение потока, выходящего из каждого канала, начинается уже за пределами завихрителя, непосредственно в закрученном слое, что снижает время сушки или гранулообразования полидисперсного пылевидного пищевого продукта.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в снижении времени сушки или гранулообразования полидисперсного пылевидного пищевого продукта.

Это достигается тем, что способ интенсификации процессов сушки и грануляции в закрученном взвешенном слое полидисперсного продукта, заключающийся в создании нисходящего и восходящего, закрученных в одном направлении воздушных потоков, причем восходящий является теплоносителем, а нисходящий - непрерывно транспортирующим сырьевой продукт, который в объеме рабочей камеры формируется во взвешенный, тороидальный, закрученный вокруг вертикальной оси слой, имеющий нижнюю и верхнюю границы, удерживаемый на определенной высоте, при этом восходящий поток создают из отдельных одинаковых потоков, равноудаленных друг от друга и расположенных по винтовым траекториям по кругу вокруг оси аппарата и наклоненных к ней под углом от 35 до 65°, при этом все эти отдельные потоки закручены вокруг своих осей в одном направлении, против часовой стрелки, если слой продукта вращается по часовой стрелке, при взгляде на него сверху и по часовой стрелке, если слой при взгляде на него сверху вращается против часовой стрелки и при этом каждому отдельному потоку в сечении создают круглую площадь, кроме того в направлении своего вращения вокруг оси аппарата взвешенному слою предают вращение по винтовой траектории вокруг направления своего движения, обеспечивая при этом на верхней границе волновые выступы, количество которых создают равным количеству отдельных потоков, от 2 до 10.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 в продольном сечении показан выров рабочей камеры со схемой течения в ней потоков воздуха и существования взвешенного слоя, изображенного с местным выровом. На фиг.2 изображен укрупнено фрагмент взвешенного и закрученного слоя вблизи стенки рабочей камеры аппарата. На фиг.3 изображен слой продукта при взгляде на него сверху, по стрелке А.

Способ осуществляется следующим образом.

Создают нисходящий 1 и восходящий 2, закрученные в одном направлении воздушные потоки, причем восходящий 2 является теплоносителем, а нисходящий 1, непрерывно транспортирующим сырьевой продукт 3, который в объеме рабочей камеры формируется во взвешенный, тороидальный, закрученный вокруг вертикальной оси 4 слой 5. Слой 5 имеет нижнюю 6 и верхнюю 7 границы своего существования. Эти границы 6 и 7 в динамическом процессе не являются четко выраженными. При этом восходящий поток создают из нескольких отдельных, одинаковых по расходу потоков 8, равноудаленных по кругу друг от друга и закрученных вокруг оси 4 аппарата, и которые могут быть наклонены к оси 4 под углом α, в интервале от 35° до 65°. При этом все отдельные потоки 8, составляющие один восходящий поток 2, закручены вокруг своих осей 9 в одном направлении, по винтовым спиралям 10: против часовой стрелки, если слой 5 из продукта 3 вращается вокруг оси 4 по часовой стрелке, при взгляде на него сверху; и по часовой стрелке, если слой 5 из продукта 3, при взгляде на него сверху, вращается вокруг оси 4 против часовой стрелки. Конструктивными параметрами каждому отдельному потоку 8 изначально формируют в сечении круглую площадь. Кроме того, слою 5 при его перемещении вокруг геометрической оси 4 в полости рабочей камеры 11 аппарата придают дополнительное вращение по траектории 12, с одновременным обеспечением его перемещения в направлении 13 и обеспечивая при этом на верхней границе 7 четко выраженные волновые выступы 14, количество которых создают равным количеству отдельных потоков 8.

Обоснование указанного интервала угла α заключается в том, что если угол α меньше 35°, то увеличиваются потери материала, уносимого в выхлопной патрубок аппарата, а при угле α, большем 65°, проявляется контакт слоя 5 со стенкой 12, что ведет к абразивному износу стенки и снижение качества продукта из-за подмешивания в него микрочастиц металла от стенки рабочей камеры.

Вращению потока 5 против часовой стрелки по траекториям 15, если слой 5 из продукта 3 вращается вокруг оси 4 по часовой стрелке, при взгляде на него сверху, способствует движение нисходящего потока 1 со стороны стенки 11, а со стороны оси 4 (с внутренней стенки тора) способствует контакт слоя 5 с движущимся восходящим потоком 2.

При вращении потока 5 по часовой стрелке, если слой 5 из продукта 3, при взгляде на него сверху, вращается вокруг оси 4 против часовой стрелки, происходит то же самое.

Обоснование указанного интервала количества отдельных потоков 8 (от 2 до 10) объясняется тем, что при числе потоков 8, равном одному, в слое 5 не создается спирального вращения 12, по направлению его вращения, а при числе потоков 8 более десяти увеличивается гидравлическое сопротивление в восходящем потоке.

Организация в сечении каждого потока 8 круглой площади сечения обеспечивает энергосберегающую закрутку каждого потока воздуха в каналах завихрителя восходящего потока и, в целом, обеспечивает энергосберегающую технологию процесса.

Создание спиралеобразного движения 12 полидисперсного сырьевого продукта в массе вращающегося слоя 5 обеспечивает интенсификацию перемешивания отдельных частиц и их всестороннего смывания потоком теплоносителя при сушке, а при грануляции увеличивается интенсификация роста гранул методом скатывания на нагоняемых и встречно пересекающихся траекториях пылинок сырьевого продукта. Кроме того, данный способ вписывается в рамки государственной программы разработки новых технологий на уровне нанотехнологий. Это обеспечивается тем, что вращение взвешенного в пневмотранспортном режиме движения полидисперсного продукта по часовой стрелке или против часовой стрелки, во взвешенном и закрученном как вокруг оси 4, так и по траектории 12 потока 5 способствует переходу кинетической энергии вращения в потенциальную энергию продукта в рамках спин-осциляторной модели [4], что повышает потребительские качества продукта как при его хранении, так и при транспортировании, так и для пищевых продуктов, из него изготовленных [5]. Обеспечение прохода нисходящего потока 1 между слоем 5 и стенкой 11, с обеспечением вращения слоя 5 по траектории 12, способствует также снижению механического разрушения сушимого либо гранулируемого продукта, исключая его трение о внутреннюю стенку 11 аппарата [6].

Полезность созданного способа заключается в повышении интенсификации процессов сушки и грануляции, с повышением качества обрабатываемого продукта в закрученном и взвешенном слое полидисперсного продукта, за счет предварительной закрутки каждого отдельного потока, составляющих общий восходящий поток, который во взаимодействии с нисходящим закрученным потоком создает спиралеобразное вращение слоя продукта по ходу его вращения вокруг оси аппарата, а также в снижении энергозатрат процессов.

Источники информации

1. Кандидатская диссертация «Разработка аппарата для осуществления процесса грануляции пылевидных материалов во встречных закрученных потоках», по специализации 05.17.08. - процессы и аппараты химической технологии. М., Московский текстильный институт им. А.Н.Косыгина, 1982 г.

2. Патент России на изобретение №2223137.

3. Патент России на изобретение №2241925.

4. www.kotov.u-sonic.ru Б.Котов, В.Хмелев. Классические подходы к механике микромира в популярном изложении (стр.9).

5. А.В.Бобров. Полевые информационные взаимодействия // Сборник трудов. - Орел: Орел ГТУ, 2003. - 569 с. (стр.330).

6. Сажин Б.С. Основы техники сушки. М.: Химия, 1984. - 320 с. (стр.7).

Способ интенсификации процессов сушки и грануляции в закрученном взвешенном слое полидисперсного продукта, заключающийся в создании нисходящего и восходящего, закрученных в одном направлении воздушных потоков, причем восходящий является теплоносителем, а нисходящий - непрерывно транспортирующим сырьевой продукт, который в объеме рабочей камеры формируется во взвешенный, тороидальный, закрученный вокруг вертикальной оси слой, имеющий нижнюю и верхнюю границы, удерживаемый на определенной высоте, отличающийся тем, что восходящий поток создают из нескольких отдельных, одинаковых по расходу потоков равноудаленных по кругу друг от друга, закрученных по кругу вокруг оси аппарата и, наклоненных к ней под углом от 35 до 65°, при этом все отдельные потоки восходящего потока закручены вокруг своих осей в одном направлении, по винтовым спиралям против часовой стрелки, если слой продукта вращается по часовой стрелке при взгляде на него сверху, и по часовой стрелке, если слой при взгляде на него сверху вращается против часовой стрелки, при этом каждому отдельному потоку формируют в сечении круглую площадь, кроме того, в направлении своего вращения вокруг оси аппарата взвешенному слою предают вращение по винтовой траектории вокруг направления своего движения, обеспечивая при этом на верхней границе волновые выступы, количество которых создают равным количеству отдельных потоков, от 2 до 10.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технике распылительной сушки и грануляции полидисперсных материалов во взвешенном состоянии из растворов в закрученном потоке воздуха - теплоносителя и может быть использовано для сушки и грануляции как пищевых материалов, таких как сухое молоко, растворимое кофе, сухие сливки, листовой и гранулированный чай, так и фармацевтических или химических материалов.

Изобретение относится к области подготовки сырья в черной и цветной металлургии, строительной, химической, других отраслях промышленности, а также сельском хозяйстве.

Изобретение относится к области тепломассообменных процессов, в частности к сушке вихревым потоком дисперсного материала, и может быть использовано для сушки частиц с преимущественно поверхностной влагой, например песка.

Изобретение относится к сушке и грануляции пылевидных материалов и касается способа сушки пылевидных пищевых материалов, например, таких как сухое молоко, растворимый кофе, сухие сливки и другие.

Изобретение относится к сушильной технике и может использоваться для сушки в режиме пневмотранспорта различных дисперсных материалов в пищевой, спиртовой, пивоваренной, комбикормовой промышленности.
Изобретение относится к технике сушки термолабильных дисперсных материалов и может быть использовано при проведении процесса сушки фторопласта дисперсионного Ф-4Д в аппаратах периодического действия, работающих в режиме кипящего или виброкипящего слоя.

Изобретение относится к сушке и грануляции пылевидных материалов и касается способа грануляции пылевидных пищевых материалов, например таких как сахарная пудра, какао, растворимый кофе, казеин, сухое молоко, сухие сливки и другие.

Изобретение относится к сушильной технике и может быть использовано для сушки дисперсных веществ в замкнутых системах. .

Изобретение относится к грануляции пылевидных материалов скатыванием и касается способа грануляции пылевидных пищевых продуктов, например таких как сухое молоко, растворимый кофе, какао, сахарная пудра и другие

Изобретение относится к области тепломассообменных процессов, в частности к нагреву, сушке или охлаждению дисперсного материала

Изобретение относится к пищевой и перерабатывающей промышленности и может быть использовано в крахмалопаточном, спиртовом и пивоваренном производстве для сушки влажных гидрофильных продуктов
Изобретение относится к грануляции пылевидных материалов скатыванием и касается способа грануляции пылевидного растворимое кофе

Изобретение относится к пищевой, химической, микробиологической и фармацевтической промышленности и может быть использовано для сушки дисперсных материалов. В установке для сушки дисперсных материалов, включающей сушильную камеру с паровой рубашкой, подводящий и отводящий воздуховоды, газораспределительную решетку, встроенный теплообменник типа «труба в трубе» и патрубки для подачи теплоносителя тангенциально, новым является то, что крышка сушильной камеры оснащена направляющим перфорированным конусом для газовзвеси и патрубком для подачи теплоносителя в верхнюю часть сушильной камеры, рекуперативный теплообменник оснащен патрубками для подачи пара в межтрубное пространство и отвода конденсата, а ребра на его наружной поверхности расположены вертикально в случае подачи теплоносителя под газораспределительную решетку и сушки материала в псевдоожиженном слое или по винтовой линии в случае одновременного осевого и тангенциального ввода теплоносителя в сушильную камеру и сушки материала в закрученном потоке; под теплообменником размещен отбойник для изменения направления нисходящего потока газовзвеси; установка снабжена загрузочным устройством, включающим шнек и дезинтегратор. Изобретение должно обеспечить повышение качества готового продукта за счет интенсификации процесса сушки и исключения комкования материала, а также в повышении надежности работы установки. 3 ил.

Изобретение относится к технике сушки дисперсных материалов во взвешенно-транспортируемом слое, например, хлористого калия, содержащих поверхностную влагу, и может быть использовано в химической, пищевой и других отраслях промышленности. Способ сушки протекает при скорости теплоносителя в диапазоне 0,75÷1,1 от скорости витания частиц материала наибольшего размера и порозности слоя в интервале 0,75÷0,95. Указанный способ сушки осуществляется в сушильной установке, содержащей полую сушильную камеру постоянного поперечного сечения, с установленной в ее нижней части газораспределительной решеткой, а верхней частью входящей в разгрузочное устройство - сепарационную камеру. Технический результат изобретения заключается в интенсификации процесса сушки, устранении налипания влажного материала на газораспределительную решетку и стенки камеры за счет увеличения скорости теплоносителя, снижении габаритов по высоте, уменьшении термического измельчения материала, повышении эффективности использования термического потенциала теплоносителя, обеспечении необходимого и достаточного времени пребывания материала в сушилке благодаря эффекту удерживающей способности решетки. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области термообработки во взвешенном состоянии в режиме пневмотранспорта твердых мелких частиц, преимущественно древесного происхождения, и может быть использовано для сушки и торрефикации древесных частиц. Комплекс включает устройство для непрерывной термообработки мелких частиц обрабатываемого материала, выполненное в виде камеры, обеспечивающей пневмотранспортировку смешанного потока газообразного теплоносителя и мелких частиц. Камера термообработки выполнена в виде закольцованного канала, предпочтительно с круглым поперечным сечением одинаковым по всей длине канала, и снабжена вентилятором, причем узел возврата материала для повторной термообработки установлен внутри канала и выполнен с возможностью регулирования объема повторно циркулирующего в канале потока, при этом узел вывода смешанного потока теплоносителя и мелких частиц обрабатываемого материала снабжен одним циклоном и выполнен с возможностью разделения отходящих газов на два потока. Способ сушки реализуется с помощью указанного комплекса. Температуру теплоносителя на входе в канал термообработки поддерживают в пределах 400÷700°C, а содержание кислорода в теплоносителе, например дымовых газах, поддерживают ниже 10 мас.%, при этом подачу материала на сушку поддерживают в количестве, обеспечивающем температуру потока на выходе из канала не выше 150°C. Способ торрефикации также реализуется с помощью комплекса, при этом температуру теплоносителя на входе в канал термообработки поддерживают в пределах 500÷600°C, а содержание кислорода в теплоносителе, например дымовых газах, поддерживают ниже 8 мас.%, при этом подачу материала на сушку поддерживают в количестве, обеспечивающем температуру потока на выходе из канала не ниже 200°C, а время нахождения частиц материала в канале термообработки поддерживают в пределах 6÷40 секунд. Комплекс является универсальным, позволяет оперативно подстраиваться в режиме непрерывной работы под любой тип исходного сырья и обеспечивает повышение качества сушки. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение может быть использовано в пивоваренной и масложировой промышленности при использовании кизельгуровых фильтров. Для автоматического управления процессом термической регенерации кизельгура по измеренным параметрам расходов и мощностей в ходе процесса по программно-логическому алгоритму, заложенному в микропроцессор, осуществляют оперативное управление технологическими параметрами с учетом накладываемых на них двухсторонних ограничений. Рассчитывают суммарные теплоэнергетические затраты на процесс термической регенерации кизельгура, определяют их производную по количеству отделяемой влаги. В зависимости от знака производной воздействуют на расход исходного продукта в антибатной зависимости. Изобретение позволяет повысить эффективность регенерации кизельгура, точность и надежность управления технологическими параметрами на всех стадиях процесса, снизить материальные и энергетические затраты на единицу массы готового продукта, повысить его качество. 2 ил.
Наверх