УДК 66.047:664 Н.О. Тусипов , М.М. Акимов , А.Е. Еренгалиев

УДК 66.047:664
Н.О. Тусипов1, М.М. Акимов1, А.Е. Еренгалиев1, С.Г. Давыдова2
1
Государственный университет имени Шакарима города Семей
2
Казахский гуманитарно-юридический инновационный университет
СУШИЛКИ ДЛЯ ПОЛИДИСПЕРСНЫХ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
Аннотация: В статье приведены результаты аналитического обзора литературных
источников с целью обоснования выбора типа сушилки для полидисперсных материалов. Кратко
рассмотрены основные типы и характеристики оборудования используемого для сушки пищевых
продуктов.
Ключевые слова: сушка, процесс, аппарат, пищевая промышленность, пищевые продукты,
сушилки, типы сушилок.
В Послании Президента Республики Казахстан Н.Назарбаева народу Казахстана.
Казахстанский путь - 2050: Единая цель, единые интересы, единое будущее указывается, что «важно
обеспечить перевод на инновационные рельсы агропромышленного комплекса. Глобальная
потребность в продовольствии будет возрастать. Будущее - за созданием сети новых
перерабатывающих предприятий в аграрном секторе, главным образом, в форме малого и среднего
бизнеса. Казахстан должен стать одним из крупных региональных экспортеров мясной, молочной и
других продукций земледелия». [1]
Одним из путей решения поставленных целей является разработка новых и
совершенствование существующих процессов и аппаратов пищевых производств, что даст найти
пути решения для создания новых ресурсо- и энергосберегающих технологий и обеспечит рост
выпуска конкурентоспособной и высококачественной экологически чистой продукции. [2]
На протяжении столетий во всем мире для консервирования различной пищевой и
сельскохозяйственной продукции применялась сушка или дегидратация. В настоящее время процесс
сушки является основным методом консервирования пищевых продуктов. Процесс сушки
представляет собой очень сложный способ обработки пищевых продуктов. Эффективность процесса
сушки и качество готового сушеного продукта зависят от физических и химических свойств сырья,
конструкции сушилки и ее эксплуатационного режима.
Основные цели сушки пищевых продуктов:
- удаление влаги из высушиваемого материала, которое способствует продлению сроков
хранения (известно, что избыточная влага способствует размножению микроорганизмов, что
приводит к порче пищевых продуктов);
- снижение массы и объема, что соответственно снижает затраты на их упаковку,
транспортировку и хранение;
- повышение качества.
Сушка пищевых продуктов позволяет сохранить форму, цвет, запах и пищевую ценность
высушенных продуктов, то есть получить продукт с высокими питательными и органолептическими
свойствами.
Сушке подвергаются различные пищевые продукты, которые отличаются по агрегатному
состоянию и размерам частиц, поэтому для их сушки применяются различные виды сушилок.
Основой классификации сушилок является их разделение по конструктивным признакам на
барабанные, туннельные, ленточные, шахтные, распылительные, камерные и др. Сушилки могут
быть изготовлены в различных вариантах.
По взаимному направлению движения сушильного агента и обрабатываемого сырья сушилки
могут быть прямоточные, противоточные, перекрестные.
По устройству циркуляции сушильного агента сушилки бывают с естественной или
искусственной циркуляцией.
По организации сушильного процесса сушилки делятся на нормальные, с подогревом внутри
камеры, с промежуточным подогревом, с возвратом отработавшего воздуха.
По давлению в сушильной камере сушилки делятся на атмосферные и вакуумные.
По роду сушильного агента различают сушилки, работающие на воздухе, топочных газах или
перегретом паре.
По
агрегатному состоянию
высушиваемого
материала
существуют
сушилки,
предназначенные для сушки твердых, жидких, пастообразных, пенообразных материалов.
По способу подвода теплоты от сушильного агента к высушиваемому материалу бывают
конвективные, контактные, радиационные, диэлектрические, сублимационные сушилки.
По режиму работы сушилки могут быть периодического или непрерывного действия. [3]
В таблице 1 показаны способы применения основных типов оборудования используемых в
пищевой промышленности для сушки пищевых продуктов.
Таблица 1 - Варианты применения сушильных аппаратов (сушилок)
Тип оборудования
Лотковые сушилки или сушильные шкафы
Используемый продукт
Фрукты,
овощи,
мясные
продукты,
кондитерские изделия
Туннельные сушилки
Фрукты, овощи
Ленточные сушилки
Овощи, крупы, фрукты, зерновые продукты,
орехи
Барабанные (поворотные) сушилки
Семена, крупы, крахмал, сахар
Пневматические
сушилки
или
сушилки Крахмал, мезга, зерновые культуры, гранулы,
мгновенного действия
порошки
Сушилки с псевдоожиженным слоем
Овощи, гранулы, зерна, горох
Распылительные сушилки
Молоко, сливки, кофе, чай, соки, яйца,
экстракты, сиропы
Вальцовые сушилки
Молоко, хлопья, супы, детское питание, соки,
пюре
Агрегат для сушки во вспененном состоянии
Фруктовые соки и пюре
Агрегат для сушки со сбросом давления
Фрукты и овощи
Сублимационные сушилки
Хлопья, соки, мясо, креветки, кофе, овощи,
экстракты
Оборудование для сушки пищевых продуктов должно выбираться и конструироваться с
учетом свойств сырья, требований к качеству сухого продукта, экономического анализа и оценки
затрат, требований к технике безопасности и охране окружающей среды.
Сушилки периодического действия, лотковые сушилки и сушильные шкафы могут быть
использованы для сушки различных пищевых продуктов, однако их использование и
производительность ограничены большой продолжительностью циклов сушки и ее
неравномерностью на разных участках сушильной камеры. К основным преимуществам таких
сушилок можно отнести относительно низкие капитальные затраты, включая техническое
обслуживание, а также возможность непосредственного изменения объемов сушки, что важно для
различных испытаний в небольшом масштабе. Промышленное применение сушильных шкафов
ограничено относительно небольшой их производительностью.
Сушка сыпучих твердых веществ, не допускающих склеивания, с высокой
производительностью требует зачастую применения туннельных или конвейерных сушилок.
Конвейерные сушилки обеспечивают лучший контроль условий сушки, а также более равномерное
качество. Ленточный конвейер и вибрирующий слой обеспечивают более равномерную сушку, а
также более эффективное энергопотребление, но увеличивают размеры капиталовложений.
Распылительные и пневматические сушилки используются в основном для получения сухих
порошковых и гранулированных материалов. Для обеспечения необходимой конечной влажности
распылительные сушилки используются зачастую с дополнительным сушильным агрегатом.
Распылительные сушилки используются для дегидратации жидких и полужидких пищевых
продуктов - например, растворов, суспензий и паст. Такие сушилки обладают высокой
производительностью, но требуют больших капитальных и энергетических затрат.
Барабанные сушилки применяются в процессе сушки продуктов, имеющих тенденцию к
склеиванию. Такие агрегаты обеспечивают очень высокую интенсивность сушки, а также
равномерное высушивание продукта. Как уже отмечалось выше, следует принимать во внимание
возможность повреждения пищевых продуктов из-за столкновений и трения. Барабанные сушилки
хорошо подходят для сушки жидкостей, кашиц и паст с высокой интенсивностью и эффективным
использованием энергии, но их применение также требует относительно высоких капитальных затрат
и расходов на техническое обслуживание. Применение подобных сушилок ограничено из-за
возможности повреждения продуктов, чувствительных к воздействию повышенных температур.
Высушенные в стандартной воздушной, а также в барабанных сушилках, пищевые продукты, как
правило, бывают подвержены чрезмерным повреждениям, замедленной регидратации или
восстановлению.
Вакуумная и сублимационная сушка представляют собой очень дорогостоящие методы
дегидратации, но поскольку процесс сушки проходит при более низких температурах, то термические
повреждения продукта сводятся к минимуму, а качество продукта при использовании названных
методов очень высоко. Применение вакуумной и сублимационной сушки ограничивается пищевыми
продуктами, очень чувствительными к воздействию тепла, а также очень дорогими.
В таблице 2 приведены основные характеристики широко используемых типов сушилок для
пищевых продуктов.
Таблица 2 - Характеристики некоторых сушильных аппаратов (сушилок)
Тип сушилки
Лотковые сушилки
или сушильные
шкафы
Тоннельные и конвейерные сушилки
Вальцовые сушилки
Сушилки с
псевдоожиженным
слоем
Пневматические
сушилки
Распылительные
сушилки
Барабанные сушилки
Вакуумные и сублимационные сушилки
Испарительная
способность,
кгw/(м2ч)
Потребление
энергии,
кДж/кгw
Термический
КПД, %
Продолжительность
пребывания продукта
в сушилке, с, мин, ч
0,1÷1
3000÷4500
50-80
2-24 ч
5÷18
4000÷6000
35÷60
10÷180 мин
30÷120
3500÷6000
40÷70
10÷60 мин
30÷90
3100÷6000
40÷80
5÷30 мин
10÷100
3500÷5000
50÷75
2÷15 с
1÷30
4000÷5000
50÷60
5÷120 с
4÷30
3000÷3500
70÷85
10÷30 с
1÷7
>7500
—
1÷24 ч
Применение сушилок с псевдоожиженным слоем ограничено работой с теми пищевыми
продуктами, частицы которых, как правило, по размерам превышают 0,1 мм, равномерно образуют
кипящий слой без механических повреждений.
Высокотемпературный и кратковременный технологический процесс обеспечивает очень
высокую интенсивность испарения, особенно на входе, где испарение несвязанной влаги
осуществляется практически мгновенно. Для предотвращения перегрева небольших частиц и
недостаточного высушивания крупных необходим ограниченный гранулометрический состав с
максимальным размером частиц от 1 до 2 мм. Скорость газа зависит от размера частиц, но, как
правило, она составляет от 10 до 30 м/с. Типовые размеры сушилок варьируются от 0,6 до 1,1 м в
диаметре.
Пневматические сушилки и сушилки с псевдоожиженным слоем отличаются высокой
интенсивностью сушки и термической эффективностью, а также возможностью регулирования
условий сушки. Кроме этого, благодаря простоте конструкции и небольшому количеству подвижных
компонентов капитальные затраты и затраты на проведение технического обслуживания
относительно невысоки. [4]
Применение сушилок с псевдоожиженным слоем приводит к меньшим тепловым
повреждениям, а регидратация высушенных в таком оборудовании продуктов отличается более
высоким качеством.
Из всего выше сказанного можно сделать вывод, что сушилки в псевдоожиженном слое
имеют ряд преимуществ перед другими видами сушилок, которые в значительной степени повышают
интенсивность тепло- и массообмена и обеспечивают получение качественного высушенного
продукта.
ЛИТЕРАТУРА:
1 Послание Президента РК Н. Назарбаева народу Казахстана от 17.01.2014 г. – URL:
http://www.akorda.kz/ (дата обращения 02.04.2014)
2 Замаев С.М. Научное обеспечение процесса сушки хлебопекарных дрожжей в
псевдоожиженном слое при осцилирующем теплоотводе [Электрон. ресурс]. – 2007. – URL:
http://diss.rsl.ru/ (дата обращения: 12.02.2014).
3 Плаксин Ю.М., Малахов Н.Н., Ларин В.А. Процессы и аппараты пищевых производств –
М.: Колос, 2007 С.525-530
4 Валентас К. Дж., Ротштейн Э., Сингх Р. П. Пищевая инженерия: справочник с примерами
расчетов / (ред.) / пер. с англ. под общ. науч. ред. А. Л. Ишевского. — СПб: Профессия, 2004. С. 200202
ПОЛИДИСПЕРСИЯЛЫ ТАМАҚ ӨНІМДЕРІ ҮШІН КЕПТІРГІШТЕР
Н.О. Түсіпов, М.М. Әкімов, А.Е. Еренғалиев, С.Г. Давыдова
Түйін: Бұл мақалада полидисперсиялы материалдарды кептіру үшін кептіргіштің үлгісінің
тандау мақсатында әдеби бастаулардың аналитикалық шолуының нәтижелері келтірілген. Тамақ
өнімдерді кептіруге арналған жабдықтардың негізгі үлгілері және мінездемелері қысқаша
қарастырылған.
DRYERS FOR POLYDISPERSE FOOD PRODUCTS
N.O. Tusipov, M.M. Akimov, A.E. Erengaliev, S.G. Davydova
Summary: This paper presents the results of an analytical review of the literature to justify the
choice of the type of dryer for polydisperse materials. Briefly describes the main types and characteristics of
the equipment used for drying food.