Обладнання для процесів сушіння мікробіологічних продуктів

      2.2Вихрова сушильна установка типу СВІ

  Вихрові сушильної установки типу СВІ. Високопродуктивна вихрова сушильна установка знайшла широке застосування у виробництві ферментних препаратів. У вихровий сушильній установці суміщені процеси сушіння і подрібнення продукту.Установка складається з вихрової сушарки,  складної конфігурації, фільтрів грубого і тонкого очищення повітря, що подається, фільтра очищення повітря, що видаляється, калориферів і вентиляторів, гвинтового конвеєра для транспортування пилу, що надходить із бункерів рукавних фільтрів, циклонів і поворотною головкою. При подрібненні  культури гриба відбувається одночасна сушка її в два ступені, завдяки чому при порівняно невеликих габаритах сушарки випаровується 330 кг вологи на годину при незначних втратах ферментної активності.  Деталі установки, дотичні з матеріалом, виготовлені з нержавіючої сталі. Гвинтовим живильником культура гриба подається в ежектор сушилки і підхоплюється потоком повітря, що надходить з калоріфера. Теплоносій надходить по каналу в зону подрібненя дробарки, підхоплює частинки продукту і переносить їх у другу частину сушарки. Таким чином, в першій зоні відбувається первинна сушка культури гриба з одночасним подрібненням. По другому каналу в нижню частину вихрової камери від калорифера подається вторинний теплоносій. Швидкість повітря, що надходить з калорифера, регулюється за допомогою п'яти поворотних лопатей, розташованих в нижній частині сушильної камери. Готовий висушений продукт виходить із сушарки по вертикальній трубі через поворотну головку і надходить у каскад циклонів. Подаваний для сушіння культури гриба повітря піддається очищенню на фільтрах грубого і тонкого очищення і підігріву в калорифері  до 140 °С (у першому потоці) і в калорифері до 100 °С (у другому потоці).Відпрацьоване  повітря, пройшовши циклони, надходить в систему рукавних фільтрів  загальною площею поверхні 50 м2, розсташований в чотирьохсекційних корпусі. У кожній секції установлено 14 тканинних рукавів. Грати в нижній частині корпусу фільтра служать для рівномірного розподілу повітря по фільтруючих рукавах. По черзі секції рукавів періодично встряхуются особливим механізмом, і пил з бункерів фільтра надходить у шнековий конвеєр, де з'єднується з основним потоком - сухого продукту.

Вивантаження продукту здійснюється через шлюзовий затвор. Відпрацьоване повітря, пройшовши повітряний фільтр, вентиляторами викидається в атмосферу.Сушарка забезпечена автоматичними засобами контролю і регулювання параметрів процесів зі звуковою і світловою сигналізацією.

   2.3Парові конвеєрні сушарки типу КСК.

Сушарки даного типу застосовуються для сушіння культур мікроскопічних грибів.  Продуцентів ферментів, кормових антибіотиків та інших продуктів мікробіологічного синтезу. Сушарки

застосовують для сушіння різних мікробіологічних препаратів можна  лише за умови повної герметизації і тонкого очищення видаляємого з неї повітря. Сушарка являє собою металеву шафу, всередині якого розташовані чотири-п'ять гілок стрічок  сітчастого  транспортера. Транспортерні стрічки виконані з проволочної сітки з нержавіючої сталі з осередками 20 X 1,5 мм, і кожна з них натягнута на приводний і ведений  металеві барабани. Транспортерні стрічки мають різну ширину в залежності від продуктивності сушарок. Кожна стрічка може мати самостійний привід з варіатором швидкостей, або може бути встановлено загальний для всіх гілок привід, що дозволяє змінювати швидкість стрічок від 1,14 до 1,0 м / хв. Повітря для сушіння надходить під нижню гілку конвеєра сушарки і нагрівається за допомогою парових калориферів, виготовлених у вигляді трубчастих секцій і встановлених між сітчастими стрічками кожної гілки. Повітря, що проходить крізь усі сітчасті конвеєри, і продукти, що лежать на них, насичується вологою і викидається в атмосферу після очищення вентиляторами.    Продукт перед сушінням попередньо гранулюється і з допомого транспортера  подається на верхню гілку конвеєра сушарки. Він переміщується разом із стрічкою і в кінці кожної стрічки зсипається на нижню. При висушуванні культур мікроскопічних грибів температура повітря в нижній зоні дорівнює 40 °С, середньої - 52 і у верхній 65-70 °С. Сушилку необхідно встановлювати в ізольованому, добре вентильованому приміщенні. Продуктивність по висушенному продукту дорівнює 4 т / добу.У сушарках КСК поверхню кожної стрічки використовується. Тільки на половину, так як нижні гілки стрічок рухаються без матеріала. Для усунення цього недоліку створені численні сушарки, в яких матеріал знаходиться на верхній і нижній гілках стрічок як при прямому, так і при зворотньому ході.

Вихрова сушарка 5 складається  з дробарки, розташованої в вихровий камері діаметром 1500 і шириною 320 мм. При подрібненні культури гриба відбувається одночасна сушка її в два ступені, завдяки чому при порівняно невеликих габаритах сушарки випаровується 330 кг вологи на годину при незначних втратах ферментної активності.Деталі установки, дотичні з матеріалом, виготовлені з нержавіючої сталі. Гвинтовим живильником культура гриба подається в ежектор сушиилки 5 і підхоплюється потоком повітря, що надходить з калоріфера 4. Теплоносій надходить по каналу в зону подрібнення дробарки, підхоплює частинки продукту і переносить їх у другу частину сушарки. Таким чином, в першій зоні відбувається первинна сушка культури гриба з одночасним подрібненням. По другому каналу в нижню частину вихрової камери від калорій сфера 4 'подається вторинний теплоносій. Швидкість повітря, що надходить з калорифера 4 ', регулюється за допомогою п'яти поворотних лопатей, розташованих в нижній частині сушильної камери. Готовий висушений продукт виходить із сушарки по вертикальній трубі через поворотну головку 6 і надходить у каскад циклонів 7.Подаваний для сушіння культури гриба повітря піддається очищенню на фільтрах грубого 1 і тонкого очищення 2 і підігріву в калорифері 4 до 140 ° С (у першому потоці) і в калорифері 4 'до 100 РС (у другому потоці).

2.4.Шахтна сушарка типу ВІС-42-ДУ

Установка складається  з сушильної камери 7, двох калоріферів 4, трьох вентиляторів 1 і 12 і трьох циклонів 2. Камера має металевий каркас 11, обшитий листовим залізом і покритий шаром теплоізоляції. Всередині неї через кожні 120 мм по висоті розташовані 20 горизонтальних рухомих полиць 6. Кожна полка складається з 16 окремих пластин 8, розмірами 120 XX 60 мм, які в задані проміжки часу автоматично повертаються на кут 90 °. При цьому продукт скидається на розташовані нижче полки, а перевернуті полки повертаються  у вихідне горизонтальне положення. Перевертання полиць відбувається кожні, 25-40 с. Внутрішніми перегородками камера 7 розділена на три частини. Що дозволяє раціонально використовувати розподіл тепло-агента по зонах сушіння. У першій зоні, у верхній частині камери, розташовані 6 полиць, у другій зоні, в середній частині, - 8 полиць і в третій, нижній частині, -6 полиць. У передній бічній частині камери розташовані дверцята 9, до яких є вільний доступ. До задньої бічної частини підведені повітропроводи від двох вентеляторів 12 і калориферів 4 і вихід відпрацьованого теплоагента. Третій витяжному вентилятору 1 і циклонів 2. Кінематична схема повороту пластин полиць розрахована таким чином, що загальна тривалість сушіння становила 10 хв. Подрібнений вологий продукт безперервно надходить через приймальний бункер у завантажувальний апарат і автоматично рівномірним шаром розподіляється на верхній полиці камери сушарки .I повітря, засмоктуваний відцентровим вентилятором 12, через фільтри грубого очищення 14 і тонкого очищення 13 нагнітається в камері сушарки через калорифер 4, в якому нагрівається до 85 - 90 ° С. Висушений продукт з останньої полиці розвантажується в бункер 10. Проходячи в одному напрямку з висушуваним матеріалом  над полками 6, повітря по перехідному каналу направляється між полицями, де рухається вже у зворотньому напрямку і потім видаляється. Температура повітря після калорифера в зонах контро ¬ ліруется термометрами 3. Для вимірювання вологості входить в камеру повітря встановлені психрометри 5. Нижній вентилятор 12 подає в нижню зону сушарки повітря температурою 60-70 ° С, де відбувається досушування продукту до вмісту вологи 10-12%.. Отработавший повітря відсмоктується вентилятором 1 через циклони 2 я видаляється в атмосферу, а частки висушуний матеріал і відокремлюються по мірі накопичення періодично вивантажуються. Перед видаленням повітря в атмосферу його очищають у фільтрах грубого очищення 14 й тонкого очищення.

   2.5.Вальцеві сушарки

Контактні вальцьові  сушарки застосовуються для сушки  рідких або пастоподібних матеріалів (паст водоростей, дріжджів, антибіотиків, вітамінів та ін) при атмосферному тиску або під вакуумом. Велике значення при сушінні в вальцьових сушарках має герметичність сушильної камери, що запобігає забрудненню висушуючого  продукту. Застосування вальцьових сушарок в мікробіологічній промисловості доцільно на підприємствах малої потужності. Недоліком цих сушарок є висока температура вальців (140-150 °С) в кінці процесу сушіння, що призводить до часткової інактивації білка і амінокислот в товарному продукті (до 15%). Одновальцові атмосферні сушильні апарати неперервної дії мають обертовий барабан  з приводом, всередину якого подається пара. Барабан частково занурений в корито, куди через штуцер  вступає розчин. У кориті раствор перемішується мішалкою  і наноситься на барабан шаром товщиною 0,1-1 мм. Протягом одного оберту барабана шар продукту встигає висохнути і знімається з його поверхні ножами . Висушений продукт шнеком видаляється з сушарки. Пар тиском до 0,5 МПа надходить через порожнисту цапфу барабана, конденсат відводиться через ту ж цапфу по сифонної трубі. У деяких конструкціях вальцьових сушарок продукт наноситься на барабан за допомогою валиків, які розпилюють розчин або намазують шар пасти на барабан. Число оборотів вальця регламентується режимом чотирьох ростного електродвигуна. Виготовляють два типорозміри одновальцьових атмосферних сушарок з діаметром барабана 600, 800, ТОВ, 2000 мм. У цих сушарках забороняється сушка вибухонебезпечного-ПГО матеріалу і матеріалу, що виділяє шкідливі і отруюючі пари. Продуктивність сушарки по випаровуваної вологи в залежності від виду висушуваного продукту становить 10-50 кг / (м2-год). Сушарка двухвальцьова атмосферна складається з двох барабанів вальців з ретельно відшліфованої поверхністю, що обертаються назустріч один одному з частотою 2 - 10 хв-1. Закритому кожусі 1. Один з них встановлено в рухливих підшипниах, що дозволяє регулювати зазор між вальцями до 1-2 мм. Над вулицями розташовані зонт , з-під якого вентилятором видаляється пара, що утворюється в процесі сушіння, і розпилювальний пристрій процеси сушіння і знімання висушеного продукту здійснюються так само, як в одновальцьовій сушарці. Привід вальців складається з електродвигуна, редуктора і зубчастих передач. Продукт, знятий з вальців, часто вимагає досушування, яке виробляється в шнекових досушивателях мають сорочки і мішалки. Обертання шнеків виконується від приводу. Досушенний продукт виводиться  через штуцер. Конденсат з барабана виводиться через сифонну трубку, а з підігрівача через цапфу пустотілого вала шнека і сифонних трубках, розташовану з торця валу. Для зняття готового продукту з поверхні вальців встановлені ножі. Для нормальної роботи сушарки необхідно, щоб робочі поверхні вальців були гладкими, зібрані робочі вальці вільно оберталися, рухливі підшипники легко переміщалися за допомогою спеціальних гвинтів, ножі, що знімають продукт, щільно і рівномірно прилягали по всій довжині утворюючої вальця і ​​не було щілини між вальцями і ножем. Кількість вологи, що випаровується з 1 м2 площі поверхні нанагрівання в одиницю часу, менше, ніж у одновальцьових.Двухвальцьові сушарки виготовляються з діаметром барабанів 600, 800, 1000 мм і довжиною вальця 1500, 2500 і 3200 мм.Вакуумні одновальцеві і двухвальці сушарки мають герметичний кожух і забезпечені допоміжним обладнанням для створення і підтримки в апараті вакууму (сепаратори, конденсатори, вакуум-насоси). Для обігріву вальців крім пара використовують гарячу воду або висококиплячі органічні теплоносії.Достоїнствами вальцьових сушарок є безперервна сушка при досить високому поверхневому випаровуванні до 70 кг, економічність сушіння внаслідок малих втрат тепла з відпрацьованим повітрям; недоліками порівняно висока вологість висушеного продукту, можливість перегріву  продукту при сушці.

      2.6.Сублімаційні сушарки

Сублимаційна  сушка  полягає у видаленні вологи з  продуктів шляхом їх заморожування  і подальшого переходу льоду, що утворився  в продукті, в пару, минаючи рідку  фазу, при на гріванні продукту під  вакуумом. При сублімаційному сушінні волога переміщається в продукті у вигляді пари, не захоплюючи з собою частинки екстрактивних речовин і мікроорганізмів. Сублімаційні сушарки в мікробіологічних виробництвах застосовується для високотермолабільних мікроорганізмів, дріжджів, вітамінів, антибіотиків, ферментів і ін.

       Зазвичай  процес сублімаційного сушіння  починається з заморожувування  поверхні продукту при температурі  мінус -20,-30 °С. Швидкість заморожування  термолабільних матеріалів істотно  впливає на збереження життєдіяльності  мікроорганізмів і активності біологічних препаратів, так як при швидкому охолодженні продукту утворюється лід всередині клітин, відбувається швидка зміна складу внутрішньої позаклітинних фізіологічних розчинів, що призводить до руйнування і загибелі клітки. Усі біологічні матеріали, що піддаються сублімаційному сушінню, мають різну вологість, тому вони володіють і особистими і потрійними евтектичними точками, при яких можливе рівновагу льоду, рідкої фази і пара. Отже, для різних мікробіологічних матеріалів швидкість заморожування визначається експериментально. Процес сублімації відбувається при значеннях тиску парів над поверхнею матеріалу і температури в точках, розташованих нижче потрійної точки фазової рівноваги розчинника (води). Зазвичай при сублімаційному сушінні мікробіологічних матеріалів залишковий тиск дорівнює 133,3Па, і температура матеріалу на початку сушіння дорівнює мінус 20 - мінус 30 °С. Коли вологість продукту зменшиться до мінімальної, температура матеріалу піднімається до плюс 30 - плюс 40 °С. Такі умови сушіння забезпечують мінімальний процес окислення продукту внаслідок незначного вмісту кисню в газовому середовищі сушильної камери. У промислових сублімаційних сушарках теплоту до продукту підводять або теплопровідністю, або з допомогою інфрачервоних променів. Сублімаційні сушарки бувають періодичної і неперервної дії.  Установка складається з циліндричної закритої сушильної камери (субліматора) з розташованої в ній етажеркою порожнистих полиць,  куди зажувати висушуваного матеріалу. Субліматор працює періодично спочатку як охолоджуюча камера надійшов на сушку матеріалу, потім як сушильна. При режимі охолодження всередину полиць насосом  подають охолоджуючий агент. Охолодження теплоносія виробляється в теплообміннику, забезпеченому змійовиком, по якому проходить холодоагент, надходить від холодильної установки. Коли субліматор працює в режимі сушарки, теплоносій, що підігрівається в теплообміннику, подається в порожнисті полки насосом. Конденсація парів, утворених при сушінні в субліматорі, провадиться в конденсаторі-десубліматорі. Він являє собою теплообмінник, в міжтрубний простір якого посту пає паровоздушна суміш в субліматор. По трубах  десубліматора проходить холодоагент (аміак, фреон), що подається від холодильної установки. Зазвичай для охолодження поверхонь сублімації і конденсації використовують двох-або триступінчаті компресорні установки, здатні забезпечити охолодження поверхонь до температури мінус 60 - мінус 40 ° С. Неконденсующая гази видаляються з десублиматори  вакуумі-насосом. Сконденсовані пари осідають у вигляді шару льоду на поверхні охолоджуваних труб десублиматори. Так як в процесі роботи десублиматори труби покриваються значним шаром льоду, то його періодично необхідно розморожувати, для чого в труби подають гарячу воду з підігрівача .Останнім часом набули велике застосування сублімаційні сушарки безперервної дії. Безперервна сублімаційна сушарка складається з двох субліматор і двох десублиматорів, що працюють поперемінно.При сублімаційному сушінні питома теплота фазового перетворювання льоду в пари при температурі мінус 20 - мінус 30 ° С складає близько 3 МДж на 1 кг льоду. Крім цього теплота розтрачується на нагрів деталей і вузлів установки, маси сухого матеріалу і на плавлення льоду в десублиматорі (близько 0,4 МДж / кг).Годинна продуктивність сублімаційних сушарок неперерної дії по випареної вологи становить понад 200 кг. Час перебування продукту в сушарках від 40 до 110 хв, максимальна температура продукту в кінці сушіння не більше 27 °С.

Рис.4 Сублімаційна сушильна установка

На рис.4 показана принципова схема сублімаційної сушарки  періодичної дії. Ця установка складається  з циліндричної закритої сушильної  камери (субліматора) 1 з розташованої в ній етажеркою порожнистих полиць 2.Субліматор працює періодично спочатку як охолоджуюча камера надійшов на сушку матеріалу, потім як сушильна. При режимі охолодження всередину полиць 2 насосом 5 подають охолоджує агент. Охолодження теплоносія виробляється в теплообміннику 3, забезпеченому змійовиком.. Схема сублімаційної сушильної установки періодичної діїпо якому проходить холодоагент, надходить від холодильної установки 4. Коли субліматор працює в режимі сушарки, теп ¬ лоносітель, що підігрівається в теплообміннику 7, подається в порожнисті полки насосом 6.Конденсація парів, утворених при сушінні в субліматор, про  провадиться в конденсаторі-десублиматори 10. Він являє собою теплообмінник, в Міжтрубний простір якого поступає паропавітряна суміш з субліматора. По трубах 11 десубліматора проходить холодоагент (аміак, фреон), що подається від  холодильного установки 9. Зазвичай для охолодження поверхонь сублімації і конденсації використовують двох-або триступінчаті компресорні установки, здатні забезпечити охолодження поверхонь до температури мінус 60 - мінус 40 ° С.Неконденсірующаяся гази видаляються з десублиматори  вакуум-насосом 8. Сконденсовані пари осідають у вигляді шару льоду на поверхні охолоджуваних труб десублиматори. Так як в процесі роботи десублиматори труби 11 покриваються значи ¬ тільних шаром льоду, то його періодично необхідно розморожувати, для чого в труби 11 подають гарячу воду з підігрівача 7.Останнім часом набули велике застосування сублімаційних ¬ ні сушарки безперервної дії. Безперервна сублімаційна сушарка складається з двох субліматор і двох десублиматори, що працюють поперемінно.

2.7.Розпилювальні сушарки для термолабільних розчинів.

Розпилювальна сушка  в мікробіологічної промисловості  використовується для висушування концентратів культуральної речовии кормових антибіотиків, амінокислот, ферментів, екстрактів культур грибів, отриманих на твердих поживних середовищах. І методом об'ємної аерації, розчинів опадів, отриманих при осадженні ферментів органічними розчинниками або нейтральними солями, а також фільтратів культуральної рідини. Концентрація сухих речовин в розчинах, що надходять на сушіння, повинна бути не менше 10%. Застосовувані на мікробіологічних підприємствах розпорошительні сушарки дозволяють проводити процес при досить м'яких режимах, які виключають високі втрати біологічно активних речовин. У розпилювальних сушарках можливо також поєднання процесів сушіння та мікрокапсулювання. де. Відцентрове розпилення продукту дає можливість одномірно розпилюючого рідини і інтенсифікувати процес випарювання вологи. Висушують розчин проходить через диск головки, що обертається з великою частотою, завдяки чому частинки рідини перетворюються в дрібні краплі (туман) і збільшується активна поверхня рідини. Спосіб розпорошити надійніший в порівнянні зі способами сушіння під тиском і пневматичним допомогою сопел і має незначну небезпеку засмічення, низьку чутливість системи до абразивного впливу, можливість зміни швидкості подачі, частоти обертання диска, а отже, і розміру частинок без істотної зміни інших параметрів. Камери, призначені для сушіння, виготовляються з нержавіючої сталі. Вони можуть бути з плоским днищем або конічним, причому перші мають пристрій для видалення висушеног продукту. В камерах з конічним днищем готовий продукт у вигляді порошку видаляється під дією сили тяжіння. Достоїнствами розпилювальних сушарок є швидкість процесу сушіння, низька температура матеріалу при сушінні, продукту у вигляді дрібного порошку, що не потребує далекого подрібнення і володіє хорошою розчинністю. Зважаючи виключно швидкого сушіння температура матеріалу протягом усього періоду сушки не перевищує температури випарюючої вологи (60-70 °С) і залишається значно нижче температури сушильного агента. До недоліків відносяться порівняно великі розміри сушильної камери внаслідок невеликій швидкості руху сушильного  агента і невеликої напруги камери по випаровуваної вологи (до 2-25 кг / (м8 * год), а також складність механізмів розпилення та системи пиловловлювання і розвантаження. Розпилювальні сушарки з плоским днищем. Рослинна сушарка типу СРЦ-ВП прямоточна неперервної дії з плоским днищем. Сушарка являє собою сушильну камеру , в якій рідкий продукт розпорошується з допомогою швидко крутящогось  диска. Одночасно в камеру подають гаряче повітря або димові гази, старанно очищені в батареях циклонів і скрубера, які рухаються паралельним потоком з матеріалом.