6.3. Uscătorul cu patru benzi suprapuse „KCA-80”

Acest uscător este destinat uscării legumelor, fructelor, pastelor făinoase, articolelor de panificaţie ş. a.

Uscătorul (figura 6.3.1) este compus din patru transportoare 1, 2, 3 şi 4, aşezate unul sub altul. Fiecare din acest transportor are un mecanism individual de acţionare, datorită cărui fapt se poate schimba viteza de mişcare a produsului pentru fiecare bandă în parte. Transportoarele împreună cu mecanismele de acţionare sunt instalate pe carcasa metalică 9 confecţionată din profil „U”. Partea exterioară a uscătorului este căptuşită cu foi de metal 10.

Pentru amestecarea produsului care se usucă deasupra benzilor sunt instalate agitatoarele speciale 11. Deasupra uscătorului este instalată o hotă de lemn 12 care are forma unui trunchi de piramidă şi care se termină cu o conductă de aspiraţie 13.

Pe banda superioară produsul se încarcă cu ajutorul unui transportor înclinat 14 dotat cu raclete. Cantitatea de aer care se introduce în uscător datorită tirajului natural se reglează prin intermediul clapetei 15, al cablului 16 şi al blocurilor 17. Benzile transportorului sunt fabricate din sârmă inoxidabilă cu diametrul de 1,2 mm. Lăţimea benzii este de 2000 mm, lungimea – 9600 mm, iar suprafaţa secţiunii utile a benzilor, necesară pentru trecerea aerului, constituie circa 56 %.

Între ramurile utile şi cele libere ale benzilor transportoarelor sunt amplasate caloriferele de abur 5, 6, 7, şi 8, fabricate din ţevi de oţel şi înfăşurate cu aripioare elicoidale. Caloriferele fiecărui transportor sunt compuse din trei secţii, fiecare dintre secţii având câte 18 ţevi unite în serie. Suprafaţa de încălzire a caloriferului 5 constituie 200 m2, iar a caloriferelor 6, 7, şi 8 – 170...176 m2. Presiunea aburului care se introduce în caloriferul 5 este de 0,8 – 1 MPa, iar a aburului care se introduce în caloriferele 5, 7, şi 8 – 0,6...0,7 MPa.

Materia primă încărcată pe banda transportorului 1 trece sub agitatorul 11 care reglează grosimea stratului de produs de pe această bandă în limitele 30 – 40 mm. Produsul încărcat pe primul

1

transportor se mişcă spre extremitatea dreaptă a transportorului. Se recomandă ca sarcina materiei prime pe această bandă să nu depăşească 30 kg/m de lungime. Produsul parţial uscat pe banda transportorului superior se transmite pe ramura utilă a transportorului 2 care se mişcă de la stânga spre dreapta şi a. m. d. Produsul uscat se descarcă de pe banda transportorului 4 într-un buncăr special. Aerul necesar pentru a se realiza procesul de uscare pătrunde în uscător prin partea inferioară a lui şi se mişcă de jos în sus datorită tirajului natural, trecând consecutiv prin caloriferele tuturor transportoarelor cu o viteză de 0,25 – 0,5 m/s.

La uscarea legumelor, se recomandă de menţinut temperatura aerului după calorifere de 65...80 oC, cu excepţia ramurii utile a benzii transportorului 4, unde după calorifer temperatura aerului nu trebuie să depăşească 55 oC. Temperatura aerului după trecerea prin stratul de produs de pe bandă trebuie să fie mai mică de 45 oC, deasupra benzii primului transportor, deasupra benzilor de mijloc – nu mai superioară de 60 oC şi deasupra benzii inferiore – 50 oC. Umiditatea relativă a aerului care se evacuează din uscător prin hota de aspiraţie trebuie să fie 55...60 %, dar nu trebuie să depăşească 70 %.

Aerul se încălzeşte de la calorifere, trece prin produsul ce se găseşte pe banda 4, şi absoarbe din el o parte de umezeală. Prin aceasta, temperatura se micşorează. Apoi aerul este supus încălzirii repetate în caloriferul 7, trece prin produsul de pe banda 3, astfel mărindu-se conţinutul de umezeală a lui. Acest proces se repetă la trecerea de mai departe a aerului prin benzile 2 şi 1.

Regimul de uscare se reglează prin schimbarea productivităţii uscătorului, prin majorarea sau reducerea cantităţii de aer introdusă în uscător, prin schimbarea grosimii stratului de produs de pe prima bandă, prin schimbarea temperaturii aerului deasupra benzilor. Regimul de uscare se modifică atunci când umiditatea produsului uscat este prea înaltă sau prea joasă; când umiditatea aerului deasupra primei benzi e prea înaltă sau prea joasă, când umiditatea aerului care se introduce în uscător este prea înaltă.

2

Productivitatea medie a acestor uscătoare este 0,14 kg/s de umezeală evaporată sau 0,046...0,064 kg/s de cartofi uscaţi cu umiditatea iniţială de 75...80 % din masa totală.

Avantajele acestui uscător în comparaţie cu alte instalaţii de uscare:

continuitatea încărcării, uscării şi descărcării produsului;temperaturi iniţiale ale aerului mai joase datorită încălzirii

intermediare a lui;consum redus de combustibil datorită umidităţii relative finale

înalte a aerului;durată redusă de uscare datorită amestecării produsului pe

bandă şi trecerii lui de pe o bandă pe alta;o uscare mai uniformă datorită amestecării produsului pe

bandă şi direcţiei transversale de mişcare a aerului;posibilitatea de a regla parametrii aerului şi viteza de mişcare a

produsului;productivitate relativ înaltă, raportată la un m2 a suprafeţei

secţiei de producţie;condiţii bune de muncă a efectivului de deservire.

Dezavantajele acestui uscător constau în:incomoditatea deservirii lui din cauza încărcării materiei prime

şi descărcării produsului finit din una şi aceeaşi parte;pierderile enorme de căldură în mediul înconjurător, deoarece

pereţii uscătorului nu sunt izolaţi termic;lipsa ventilaţiei artificiale din care cauză produsul de uscare

depinde de condiţiile climaterice.

La fabrici, unde este folosit abur viu cu presiunea de 0,3...0,4 MPa, este necesar de instalat un supraîncălzitor de abur şi în calorifer de introdus abur supraîncălzit cu temperatura de 180...185 oC. Coeficientul de transmitere de căldură prin aceasta se va micşora nesemnificativ, deoarece majorarea rezistenţei termice de la perete la aerul de încălzit în acest uscător nu va avea loc.

3

Figura 6.3.1. Uscător cu patru benzi suprapuse „KCA-80”.

4

6.4. Uscător cu benzi suprapuse „ПKC-90”

Uscătorul „ПKC-90” (figura 6.4.1) este compus dintr-o carcasă metalică sudată, în interiorul căreia se găsesc cinci transportoare cu benzi aranjate unul deasupra altuia.

Figura 6.4.1. Uscător cu benzi suprapuse „ПКС-90”.

Produsul, care se încarcă de către transportorul 1 pe banda superioară 2, se deplasează consecutiv de pe o bandă pe alta de sus în jos şi se evacuează de pe banda inferioară din partea opusă încărcării produsului. Pentru încălzirea aerului între benzile transportorului sunt instalate caloriferele 3, fiecare din ele fiind dotat cu alimentare cu abur şi cu ţeve de evacuare a condensului. Aerul pătrunde de sub banda inferioară, şi apoi, consecutiv trece prin calorifere şi benzile amplasate mai sus. Aerul umed este evacuat prin camera de aspirare 4.

Avantajele acestui uscător:comoditatea descărcării produsului uscat;posibilitatea schimbării regimului de uscare în dependenţa de

condiţiile de lucru.

Dezavantajele uscătorului ПPKC-90 sunt:

5

circulaţia artificială a aerului şi existenţa mai multor conducte de aspiraţie.

Pentru îmbunătăţirea acestei construcţii e raţional de a păstra o conductă de aspiraţie, iar celelalte de înlocuit cu o hotă de aspiraţie. La alegerea dimensiunilor conductei este necesar să cunoaştem viteza de mişcare a aerului (4...5 m/s) şi existenţa deflectorului.

6

6.5. Calculul uscătorului cu benzi suprapuse

Uscătorul cu transportoare cu benzi suprapuse se calculează cu ajutorul diagramei I d. Cunoscând parametrii (temperatură şi umiditatea relativă) aerului exterior şi acceptând temperatura aerului sub bandă (după încălzitorul de aer) şi deasupra benzii (după ce aerul a străpuns stratul de produs) în limitele temperaturilor recomandate se construieşte procesul teoretic de uscare în diagrama I – d şi apoi şi a procesului real de uscare.

Din diagramă se poate de determinat conţinutul de umezeală şi entalpia aerului înaintea caloriferului de aer, după el şi după ce aerul a străpuns stratul de produs. Dispunând de asemenea date, se poate de calculat consumul aerului, a aburului şi a suprafeţei de încălzire a caloriferelor, dacă se cunoaşte productivitatea uscătorului, umiditatea iniţială şi finală a produsului. Dar dacă este cunoscut consumul aerului sau suprafaţa de încălzire a caloriferului de aer se poate de calculat productivitatea uscătorului şi consumul de abur.

Cantitatea de umezeală evacuată din produs în timpul uscării (kg/s):

, (6.5.1)

în care m1 reprezintă masa produsului umed care se introduce în uscător, kg/s;

m2 reprezintă masa produsului uscat care se evacuează din uscător, kg/s;

– respectiv, umiditatea iniţială şi finală a

produsului, %.

Masa produsului uscat, kg/s:

, (6.5.2)

7

Consumul aerului la uscare, kg/s:

, (6.5.3) în care l reprezintă consumul aerului la evaporarea 1 kg de umezeală din produsul de uscare, kg.

, (6.5.4)

în care reprezintă conţinutul de umezeală în aer înainte de a

străpunge stratul de produs de pe bantă, kg de umezeală / kg de aer;

– conţinutul de umezeală în aer după ce el a străpuns stratul

de produs de pe bantă, kg de umezeală / kg de aer.

Volumul aerului consumat la uscarea produsului, m3/s;

, (6.5.5)

în care R reprezită constanta gazelor;

– volumul specific al aerului, m3/s;

– temperatura aerului exterior, oC;

– umiditatea relativă a aerului exterior, %;

– presiunea aburului saturat la temperatura , Pa.

Cunoscînd volumul aerului de consumat şi presiunea lui, se alege ventilatorul.

Consumul de cadură în caloriferele uscătorului:Q= W q, (6.5.6)

în care q reprezintă consumul de căldură raportat la 1 kg de umezeală evaporată, J/kg;

q = l (I2- I1) , (6.5.7)

8

în care I2 şi I1 reprezintă entalpia aerului umed respectiv după caloriferele de aer şi pînă la ele în j/kg şi se află din diagrama I – d.

Cunoscând consumul de căldură la încălzirea aerului, se poate determina aria suprafeţei de încălzire F (m2) a caloriferelor, cantitatea de apă evaporată în timpul uscării şi consumul de abur viu D ( kg/s ) în caloriferele uscătorului, folosind expresiile:

, (6.5.8)

în care reprezintă diferenţa medie logaritmică de temperaturi, oC;

– entalpia aburului direct şi a condensului, j/kg ;

– coieficientul total de transmisie de căldură, W/m2 k .

Pentru caloriferele de aer dotate cu aripioare elicoidale:k = 10,23 v0,48 , (6.5.9)

în care v reprezintă viteza aerului, m/s.

9

6.6. Uscarea prin pulverizare

Uscarea prin pulverizare se foloseşte pentru uscarea materialelor care în stare umedă sunt în fază lichidă (soluţii, suspensii, paste subţiri) ca, de exemplu, suspensii de argilă, mase ceramice, coloranţi minerali, detergenţi, lapte de drojdie, lapte, produse farmaceutice, sucuri de fructe şi legume, gălbenuş şi albuş de ou etc. Agentul de uscare folosit este aerul cald sau amestecul aer–gaze de ardere.

6.6.1. Uscător prin pulverizare „Luva” (Elveţia)

Uscătorul prin pulverizare (figura 6.6.1.2) al firmei elveţiene „Luva” este compus dintr-un corp cilindric dotat cu fund conic (diametrul corpului – 5,4 m, înălţimea părţii cilindrice – 3,8 m, volumul total – 100 m3). În interiorul corpului este amplasat un dispozitiv de pulverizare care reprezintă un disc centrifug 10 de pulverizare, fixat pe arborele electromotorului 11. Discul se roteşte cu o viteză periferică egală cu 144 m/s (650 rad/s).

10

Figura 3. Pulverizatoare centrifuge:a – în formă de taler; b – în formă de cupă răsturnată; c – cu duze; d – cu canale radiale în corpul discului.

Pe fundul conic al instalaţiei se mişcă nişte raclete 9 (0,15...0,2 rad/s). Instalaţia este dotată cu încălzitor de aer 12, în care aerul se încălzeşte până la 150 oC. Presiunea aburului introdus în încălzitor este de 0,8 MPa. Pentru a separa particulele de produs uscat de aerul care se evacuează din uscător sunt instalate patru cicloane 5. Aerul este transportat cu ajutorul ventilatorului 4.

Produsul, cu ajutorul unei pompe cu angrenaje, este pompat prin ţeava 1 spre discul de pulverizare 10 şi sub influenţa forţei centrifuge iese din orificiile discului cu o viteză extrem de mare, pulverizându-se. Aerul exterior trecând prin filtrele 3, se curăţă de praf şi se introduce în încălzitorul 12, unde se încălzeşte până la temperatura de 140...150 oC. Aerul încălzit aici se dirijează deasupra discului rotativ 10 printr-un spaţiu inelar, şi datorită unor directoare se mişcă în spirală.

11

Particulele de produs, contactând cu aerul fierbinte, se usucă şi cad pe fundul conic al uscătorului, de unde, cu ajutorul racletelor 9, se evacuează din instalaţia de uscare prin conducta 8. Prin această conductă se evacuează din instalaţie şi aerul utilizat care transportă produsul uscat în cicloane. Temperatura aerului la ieşire din uscător este de 80 oC. Produsul uscat, separat de aer în cicloane, se acumulează în buncărul 6, de unde se evacuează cu un dispozitiv special 7.

Figura 6.6.1.2. Uscător prin pulverizare ,,Luva” (Elveţia).

Dispozitivul de pulverizare, care este amplasat în corpul uscătorului, este răcit cu aerul refulat de ventilatorul 2. Dacă temperatura electromotorului 11 depăşeşte 125 oC, el împreună cu pompa care transportă produsul la uscare sunt automat oprite. În cele mai frecvente cazuri, instalaţiile de uscare prin pulverizare sunt

12

dotate cu aparate care funcţionează sub vid şi care servesc pentru concentrarea preliminară a produsului iniţial.

Praful de legume este de calitate mai superioară dacă temperatura aerului la ieşire din instalaţie este egală pentru sucul de tomate cu 77...80 oC, pentru sucul de dovlecei – 74...77 oC, pentru mazăre verde – 70...75 oC, pentru lapte condensat, albuş şi gălbenuş de ou 71...73 oC.

Cercetările au demonstrat că în timpul uscării praful de produse poate să se lipească de pereţii uscătorului şi dacă acest praf se găseşte mult timp sub acţiunea unei temperaturi înalte, calitatea lui se reduce brusc. Pe pereţii camerei se depun 27...34 % de praf de tomate, 9 – 15 % praf de mazăre verde şi 24 – 26 % praf de dovlecei. Aceasta are loc din cauză că particulele de produs, mişcându-se sub acţiunea forţei centrifuge, nu reuşesc să se usuce complet şi ajung la pereţii camerei, lipindu-se de ei. Pentru a evita lipirea prafului de pereţii uscătorului e necesar de majorat gradul de dispersare a produsului şi de schimbat modul de distribuire a aerului fierbinte.

Un dezavantaj substanţial al acestui uscător constă în aceea că aerul utilizat la ieşirea din cicloane antrenează cu el până la 10 % de particulele de produs uscat.

6.6.2. Uscător prin pulverizare „BПД-4”

Acest uscător (figura 6.6.2.1) se utilizează la uscarea produselor lactate şi funcţionează astfel.

Aerul exterior aspirat de ventilatorul 9 trece prin filtrul 1, unde se curăţă de impurităţi neorganice, apoi se încălzeşte în schimbătorul de căldură 2, după ce se introduce în camera de uscare a uscătorului 3.

Laptele condensat care se supune uscării se introduce prin intermediul unei pompe, cu angrenaje 10 şi prin conducta 8 în dispozitivul de pulverizare amplasat în camera de uscare şi care prezintă un disc dotat cu canale radiale care are o turaţie foarte mare.

13

Datorită unei suprafeţe dezvoltate de contact între particulele de produs şi aerul fierbinte uscarea produsului devine instantanee.

Aerul utilizat în camera de uscare este aspirat prin conducta 7 de ventilatorul 9, acesta antrenând cu el produsul finit – praful de lapte. Ultimul se separă de aer în ciclonul 5, de unde se descarcă prin intermediul unui dispozitiv special în conducta de transport pneumatic, unde se răceşte şi se transportă la maşina de ambalat. Aerul utilizat se evacuează în mediul ambiant prin conductele 11, 4 şi 6.

Ca agent de încălzire a aerului se utilizează aburul viu saturat.

Figura 6.6.2.1. Uscător prin pulverizare „BПД -4”:1 – filtru; 2 – schimbător de căldură; 3 – camera de uscare; 4, 6, 11 – conducte de evacuare a aerului; 5 – ciclon; 7 – conductă de aspirare; 8 – conductă de alimentare; 9 – ventilator; 10 – pompă cu angrenaje.

Caracteristica tehnică Tabelul 6.1.

14

LG LI LSProductivitatea în materie primă, kg/hConcentraţia produsului la intrare în uscător, %Cantitatea de apă evaporată, kg/hCantitatea de praf la ieşire din uscător, kg/hUmiditatea prafului uscat, %Densitatea volumică a produsului, kg/dm3

Temperatura aerului la intrare în uscător, oCConcentraţia produsului la ieşire din vaporizator, %Cantitatea de grăsime şi a amestecului de adaos după TMK 30, kg/h

2044

421150

8944

0,55

175–180

-

-

1970

481000

9702,5

0,5

175–180

-

-

2392

50,71141

12513

0,5

175–180

42

362

Caracteristicile tehnice din tabel sunt indicate pentru uscarea materialului de bază, adică laptelui degresat LG, laptelui integral LI, laptelui semi-gras LS cu folosirea aburului ca agent de încălzire.

15

6.6.2. Calculul instalaţiilor de uscare prin pulverizare

Particulele de produs, separându-se de discul rotativ de pulverizare, se mişcă la început cu o viteză mare, dar mai târziu această viteză repede scade din cauza rezistenţei mediului gazos.

Când forţa de greutate a particulei devine egală cu forţa de rezistenţă a mediului, particula începe a se mişcă cu o viteză constantă de plutire.

Dacă valoarea criteriului Reynolds Re < 1 viteza de plutire (m/s):

, (6.6.3.1)

în care d reprezintă diametrul particulei, m;

– densitatea amestecului de produs şi a gazilui, kg/m3;

– coeficientul viscozităţii dinamice a gazului, Pa s;

– acceleraţia căderii libere a corpului, m/s2.

Conform formulei lui Iurie M. I. diametrul particulei (m):

16

, (6.6.3.2)

în care reprezintă viteza unghiulară a discului, rad/s;

– tensiunea superficială a produsului, N/m;

– raza discului, m.

Timpul necesar pentru eliminarea umezelei din particulă, adică durata uscării depinde de suprafaţa particulelor de produs pulverizat, de cantitatea de produs indtrodusă în uscător într-o unitate de timp şi de intensitatea schimbului de căldură dintre aer şi particulele de produs. G. K. Filonenko şi P. D. Lebedev recomadă următoarea expresie pentru determinarea duratei de uscare, s:

, (6.6.3.3)

în care reprezintă cantitatea de căldură transmisă produsului, J/s;

– densitatea produsului iniţial ( de uscat ), kg/m3;

– diametrul particulei, m;

– masa produsului încărcat în uscător, kg/s;

α – coeficientul de transfer de căldură de la aer la produs, W/m2

k şi se determină cu ajutorul criteriului lui Nusselt, Nu.

Conform lui L. I. Cudreaşov: dacă 0 < Re < 100, Nu = 2+0,33Re0,5 , iar dacă 100< Re< 300, Nu = 0,567Re0,5

17

Diferenţa logaritmică dintre temperaturile produsului şi a aerului, oC:

, (6.6.3.4)

în care reprezintă, respectiv, temperatura iniţială şi

temperatura finală a aerului, oC;

reprezintă temperatura termometrului umed, oC.

Cantitatea de căldură transferată de la aer la produs, J/s, (6.6.3.5)

în care reprezintă cantitatea umezelei evaporate, kg/s;

– căldura latentă de evaporare a apei, J/kg;

– căldura specifică a produului, J/(kg k);

– respectiv temperatura iniţială şi temperatura finală a produsului, oC.

Productivitatea uscătorului prin pulverizare se determină din expresia:

, (6.6.3.6)

în care reprezintă diferenţa medie dintre temperaturile

produsului şi a aerului, oC; – coeficientul volumic de transfer temic, W/m3 k;

, (6.6.3.7)

18

în care reprezintă suprafaţa totală a particulelor la sfîrşirtul

uscării, m2;

– volumul camerei de uscare, m3.

, (6.6.3.8)

în care , reprezintă, respectiv, masa (kg) şi densitatea (kg/m3)

produsului finit;

– diametrul particulelor, m.

Tarasov F. M. recomandă de acceptat A în funcţie de temperatura iniţială a agentului termic. t, oC 120 130 140 150 A, kg/m3 s 0,67 0,78 0,9 1,0

Dacă cunoaştem , apoi productivitatea uscătorului, kg

umezeală pe 1 s : , (6.6.3.9)

Această expresie este folosită şi pentru calculul , dacă este

cunoscut W.6.7. Uscătoare cu tambur rotativ

Uscătoarele cu tambur rotativ se utilizează în industria alimentară pentru uscarea zahărului tos, borhotului de sfeclă, tescovinei de mere şi a altor deşeuri din industria alimentară.

6.7.1. Uscătorul cu tambur rotativ „УСС – 30”

19

Pentru uscarea zahărului tos până la umiditatea finală 0,03 – 0,05 % se utilizează uscătorul cu tambur a cărui construcţie a fost propusă de M. I. Martânov şi de P. V. Serioghin.

Tamburul uscătorului (figura 6.7.1.1), construit pentru o productivitate de 3000 t. de sfeclă pe zi sau 18,7 t de zahăr pe oră constă din două compartimente – de uscare 1 şi de răcire 2. Tamburul este înclinat în direcţia mişcării zahărului (...0) şi se reazemă prin intermediul bandajelor 9 pe două perechi de role 11. Uscătorul este antrenat de electromotorul 12 a căruia putere este de 21,5 kW, reductorul 18 şi cuplul de coroană compus din pinionul 10 şi pinionul de coroană 20. Tamburul se roteşte cu 3,8 rot/min. Deplasarea axială a tamburului este evitată datorită rulmenţilor axiali 22.

Figura 6.7.1.1. Uscătorul cu tambur rotativ „УСС – 30”:1, 2 – respectiv, compartimentul de uscare şi compartimentul răcire; 3 – pâlnie; 4 – calorifer; 5 – cameră; 6, 7 – alimentatoare; 8, 14 – jaluzele; 9 – bandaje; 10, 20 – pinioane; 11 – role; 12 – electromotor; 13, 15 – conducte; 16 – cămaşă; 17 – racord; 18 – reductor; 19 – cameră imobilă de încărcare; 21 – ştuţ; 22 – rulmenţi axiali; 23 – manşă.

Zahărul se introduce din alimentatorul 7 în camera imobilă de încărcare 19 şi din ea – în tambur, în interiorul căruia de-a lungul

20

sunt instalate nişte dispozitive dotate cu palete destinate amestecării zahărului.

Aerul exterior trece prin pâlnia 3 în caloriferul 4 şi se introduce în compartimentul de uscare a aparatului şi se mişcă în echicurent cu zahărul. Cantitatea aerului se reglează prin intermediul jaluzelelor 8 care se deplasează cu ajutorul manşei 23. Aerul se introduce în calorifer prin ştuţul 21.

Din compartimentul de uscare zahărul nimereşte în compartimentul de răcire. În acest compartiment aerul se mişcă în contracurent cu zahărul şi este introdus prin conductele 13 şi 15. Cantitatea aerului se reglează prin intermediul jaluzelelor 14.

Din compartimentul de răcire, zahărul se transmite în camera 5, de unde se descarcă prin alimentatorul 6, care, de obicei, serveşte pentru a evita infiltrarea aerului în tambur. Aerul utilizat din compartimentul de uscare şi răcire se aspiră cu ventilatorul prin racordul 17 din camaşa 16.

Pentru a încărca şi a descărca zahărul din uscătorul „УСС – 30” se utilizează alimentatoarele care nu permit infiltrarea aerului în tambur în locurile de introducere şi evacuare a zahărului. Alimentatoarele (figura 6.7.1.2) reprezintă un dispozitiv din patru palete 1 fixate prin sudare pe o ţeavă 4 şi care sunt închise din părţile frontale cu pereţii 2. Dispozitivul este instalat în corpul 3 dotat cu capacul 5. Corpul este dotat cu racordul 10 de introducere şi cu racordul 11 de evacuare a zahărului. În capacele corpului se află rulmenţii 6, în care se roteşte arborele 7 de la un electromotor şi reductor. Ţeava 4 se îmbină prin intermediul manşonului 8 şi a şuruburilor 9 cu arborele 7 care se roteşte cu o viteză de 17 rot/min. În corpul 4 rotorul formează patru camere cu capacitatea fiecare de 33 dm3. Productivitatea alimentatorului e de 18,75 t/h.

21

Figura 6.7.1.2. Alimentatorul uscătorului „УСС – 30”:1 – palete; 2 – pereţi; 3 – corp; 4 – ţeavă; 5 – capac; 6 – rulmenţi; 7 – arbore; 8 – manşon; 9 – şuruburi; 10, 11 – racord.

Compartimentul de uscare al aparatului constă din corpul cilindric 1 (figura 6.7.1.3) care se fixează prin intermediul flanşei 11 la flanşa zonei de aspiraţie. În corp sunt instalate paletele de afânare a zahărului. La începutul corpului, din partea de introducere a zahărului pe corp sunt fixate paletele 2 curbilinii, care dirijează za-hărul pe cinci rânduri de palete 3 fixate pe muchiile 4 ale corpului în partea medie a tamburului. Nu departe de la capătul opus al corpului sunt amplasate scările 5 şi 9, care se fixează prin intermediul buloanelor 6 la corp. Între scări, prin intermediul plăcilor 7, sunt fixate crucile 8 care ocupă tot volumul corpului. La ieşirea zahărului din compartimentul de uscare pe corp sunt instalate paletele 10 care transmit zahărul în compartimentul de răcire.

22

Figura 6.7.1.3. Compartimentul de uscare:1 – corp; 2 – palete curbulinii; 3, 10 – palete; 4 – muchii; 5, 9 – scări; 6 – buloane; 7 – plăci; 8 – cruci; 11 – flanşă.

Compartimentul de răcire al aparatului „USS – 30” are o construcţie analogică cu construcţia compartimentului de uscare, deosebindu-se prin aceea că în compartimentul de răcire lipseşte zona în care ar fi instalate paletele curbilinii 2 şi paletele 3. Lungimea totală a compartimentului de răcire e de 4000 mm.

Principiul de funcţionare şi construcţia uscătoarelor cu tambur rotativ sunt, în principiu, identice şi pot fi interschimbabile în ramurile industriei alimentare.

23

6.7.2. Calculul uscătoarelor cu tambur rotativ

Dacă este cunoscută cantitatea de umezeală evaporată din material W (în kg/h) şi cantitatea de umezeală evaporată în 1m3 de volum al uscătorului timp de 1h A (în kg/m3h), atunci volumul tamburului (în m3)se determină din expresia:

, (6.7.2.1)

Pe de altă parte, volumul tamburului:

, (6.7.2.2)

în care reprezintă diametrul tamburului , m.

24

Lt – lungimea tamburului, m;

Consumul agentului de uscare L (în kg/h) se determină din ecuaţia:

, (6.7.2.3)

în care V0 reprezintă volumul agentului umed la ieşirea din tambur

care revine la 1 kg de agent uscat, m3;β – coeficientul de umplere a tamburului ;Vag – viteza agentului la ieşirea din tambur, m/s.

Diametrul necesar al tamburului se determină cu expresia:

, (6.7.2.4)

Cunoscând volumul şi diametrul tamburului, determinăm

lungimea lui cu expresia:

, (6.7.2.5)

Conform standardelor în vigoare se recomandă de confecţionat

tamburul uscătoriilor cu diametrul 1200, 1400, 1800, 2000, 2200, 2400 şi 2800 mm, iar raportul maxim şi cel minim

.Dacă este selectată construcţia tamburului uscătorului, apoi

durata de aflare a materialului în tambur se verifică cu ecuaţia:

, (6.7.2.6)

în care reprezintă productivitatea tamburului în kg de material umed / h;

– productivitatea tamburului în kg de material uscat / h;– durata de aflare a materialului în tambur, min;

25

– densitatea materialului, kg/ .

, de unde . (6.7.2.7)

Cantitatea de umezeală evaporată (în kg/s) constituie:

; (6.7.2.8)

, (6.7.2.9)

în care reprezintă cantitatea de material absolut uscat care trece prin tambur, kg/h ( =const.);

Volumul tamburului, luând în consideraţie umiditatea materialului, va fi calculat cu expresia:

. (6.7.2.10)

Înlocuind în expresia (6) valoarea lui şi ( )/2, din expresiile (7) şi (8) vom obţine:

(6.7.2.11)

După transformările care se impun, vom obţine:

. (6.7.2.12)

Cum se vede din ecuaţia (6.7.2.11), durata de uscare a

materialului în condiţii similare depinde de coeficientul de umplere a tamburului cu material,de densitatea volumică a materialului, de conţinutul iniţial şi final al umezelei în material.

În continuare se determină unghiul de inclinare a tamburului şi frecvenţa de roţatie a lui.

26

Înstalaţia tamburului sub un unghi oarecare facilitează deplasarea materialului de-a lungul tamburului. Mărimea unghiului de înclinare depinde de proprietăţile materialului care se usucă şi poate varia de la 0.5 la 6°.

Se recomandă următoarele valori ale unghiurilor de inclinare pentru următoarele materiale:

Unghiul de înclinare mai superior de 6° nu trebuie să fie acceptat, fiindcă acesta condiţionează majorarea presiunii asupra rolelor de support.

Frecvenţa de rotaţie a tamburului se selectează din următoarele considerente. Particulele de material care se supun uscării în tambur nu trebuie să fie antrenate de corpul tamburului, adică, în funcţie de coeficientul de frecare a particulelor de corpul tamburului, particulele se deplasează timp de o rotaţie la o distanţă oarecare de-a lungul axei tamburului.

6.9. Uscător cu tunel

Acest uscător (figura 6.9.1) se întrebuinţează pentru uscarea legumelor şi fructelor întregi sau tăiate în rondele sau felii. De obicei, aceste uscătoare reprezintă două tunele aranjate paralel cu funcţionare autonomă. Fiecare tunel are două compartimente: 1 – de uscare a produsului şi 2 – de răcire a produsului uscat şi uşile 4 de introducere în tunel a cărucioarelor 11: uşi de introducere, uşi intermediare şi uşi de evacuare a cărucioarelor cu produs uscat. Pe cărucioare se aranjează una deasupra alteia lăzi de lemn încărcate cu produs de uscat. Cărucioarele încărcate se deplasează în tunel pe nişte şine 10. Ele se încarcă în tunel peste un interval de timp concret pentru fiecare produs iniţial. Din compartimentul de uscare, cărucioarele nimeresc în compartimentul de răcire prin uşile intermediare 4, care se deschid în mod automat şi apoi se descarcă din tunel prin uşile din dreapta. Agentul termic – aerul fierbinte – se

27

introduce cu ventilatorul 3 în caloriferul electric 5 şi, fiind încălzit, se refulează în compartimentul de uscare 1, mişcându-se în contracurent cu cărucioarele cu produs. Aerul utilizat se aspiră de ventilatorul 3, recirculând în continuu. În compartimentul de răcire 2, aerul exterior se introduce cu ventilatorul 7 şi se mişcă în contracurent cu produsul uscat, apoi se evacuează prin conducta 8. Cărucioarele se deplasează pe şine datorită unui dispozitiv special compus dintr-un lanţ 14 dotat cu degetele 13. În timpul mişcării lanţului, degetele 13 împing suportul 12 fixat pe cărucior şi îl deplasează la o anumită distanţă.

Figura 6.9.1. Uscător cu tunel:1 – cameră de uscare;2 – cameră de răcire;3, 7 – ventilator;4 – uşi;5 – calorifer; 6 – conductă de aer utilizat; 8 – conductă de aer rece; 9 – împingător de cărucioare; 10 – şine; 11 – cărucior cu produs de uscat; 12 – degetul căruciorului;

28

13 – suport; 14 – transportor cu lanţuri; 15 – roţi de lanţ.

6.10.1. Calculul consumului de căldură şi al agentului termic

Consumul de căldură şi de agent termic se calculează în ordine următoare:

1. Se determină cantitatea totală de apă, evaporată din produs în timpul uscării W (în kg):

, (6.10.11)

în care G1 prezintă masa produsului încărcat în camera de uscare kg;n şi m – conţinutul substanţelor uscate în produs iniţial şi

respectiv finit %;w1 şi w2 – umiditatea produsului respectiv iniţial şi finit %;

2. În timpul răcirii şi congelării nu se consumă căldura, însă umezeala se evaporă datorită căldurii, preluată de la răcirea şi congelarea produsului.

Cantitatea de umezeală evaporată în perioada de congelare W1

(în kg):

, (6.10.12)

29

în care W′ reprezintă cantitatea de umezeală autocongelată la temperatura -15°C.

(W′ = 0,8 ÷ 0,85% din cantitatea totală de umezeala din produs);

Cap şi Co – capacitatea termică a apei şi a materialului uscat,

to – temperatura de solidificare a sucului din produs, °C;Gusc – masa materialului uscat, kg;ti şi tf – temperature iniţială şi finală a produsului, °C;r – căldura latentă de evaporare a apei la temperatura medie a

produsului, ;

rt – căldura de topire a gheţii (pentru apă rt = 336×10³ );

Cg – capacitatea termică a gheţii (Cg = 3,349 );

3. După datele experimentale s-a stabilit că cantitatea de apă, evaporată în timpul perioadei a doua alcătueste 75-85% din toată apa eliminată:

W2 = (0.75 ÷ 0.85) W; (6.10.13)4. Cantitatea de apă eliminată în a treia perioadă (în kg):W3 = W – W1 – W2;

5. Consumul căldurii în timpul sublimării şi uscării la cald (în J):

Q= W2rsubl+ W3 rev; (6.10.14)

rsubl , rev – căldura de sublimare şi evaporare a apei la temperatura medie a produsului în timpul perioadei a III.

6. Consumul agentului termic (apa fierbinte) Qa (în kg):

30

, (6.10.15)

în care reprezintă capacitatea termică, ;

tia şi tf

a – temperatura iniţială şi finală a apei, °C.

31