Еще одним из важных параметров является распределение мощностей по полкам в многополочной системе. В любом случае, наилучший эффект достигается при повышенной мощности самой нижней группы на 15-25%. Это справедливо и для сушилок большого размера. Объясняется это тем, что входящий воздух, – а он входит снизу, является более холодным, чем в последующих слоях.

По мере высыхания продукта, количество воды в нем уменьшается и при постоянной мощности испаряющейся влаги может оказаться недостаточно для отвода избыточного тепла. Поэтому в этих сушилках введен специальный режим, позволяющий снизить мощность в два раза и перейти, в так называемый, «режим досушки». Есть и другой, иногда более выгодный, вариант. Дело в том, что продукты при сушке значительно уменьшаются как по массе, так и по объему. Например, лук – в 12 раз, морковь – в 8-11 раз, капуста – до 40 раз и т.д. Поэтому, после снижения суммарной массы в 3-4 раза, продукты с верхних полок можно пересыпать на нижнюю, тогда толщина слоя будет достаточной для выделения необходимого количества влаги для охлаждения. Освободившиеся верхние полки снова загрузить свежей продукцией. Это позволяет значительно поднять производительность установки. Такой подход особенно выгоден при использовании относительно больших установок, например, фермерами.

Одной из главных, в случае шкафной сушки, является проблема отвода пара, образующегося при испарении воды. Пар задерживается в рабочем объеме и начинает поглощать большую часть энергии излучателей, что приводит к перегреву продукта. Это не только снижает эффективность использования энергии, но и резко ухудшает качество целевого продукта. Он становится темным, неоднородно-высушенным. Для устранения этого процесса, разработаны две системы отвода пара.

1. Использованы эжекторы (рис.1,а). В этом случае пар отводится за счет эжекции. Преимущество данной системы заключается в том, что она может быть применена для сушилок любого размера и не требует коренной переработки конструкции при этом. Фактически, мы образуем насос в канале между эжектором и стенкой устройства, который интенсивно выводит выделяемую из продуктов влагу за счет избыточного тепла и не требует дополнительной затраты энергии на принудительную вентиляцию камеры.
2. Применена лабиринтная система (рис.1,б). Этот вариант позволил увеличить единовременную загрузку в 1,6 раза, а также показал эффективность использования энергии на 15-25% выше, в зависимости от типа продукта, так как эта конструкция позволяет в полной мере использовать для сушки и конвективную составляющую. Недостатком ее является необходимость очень точного расчета геометрических размеров и формы канала для получения максимальной эффективности даже при незначительных конструктивных изменениях.

Угол наклона эжектора и его форма выбираются из условия, что проекция нижней части эжектора должна перекрывать середину поддона. В то же время, недопустимо, чтобы эжектор перекрывал ход лучей к продукту. Только в этом случае обеспечивается максимальная эффективность отвода пара.

Для многоэтажных конвейерных сушилок, скорость движения ленты по мере перехода продукта на нижние слои, замедляется, что ведет к накоплению более толстых слоев продукта, выделяется достаточно влаги для охлаждения и появляется возможность получать высококачественную продукцию.

Следует еще раз сказать о том, что при правильной конструкции, выборе материала для покрытия излучателей и их мощности, температура на продукте должна быть ниже температуры окружающей среды. Охлаждение идет за счет интенсивного испарения влаги. Конечно, на скорость сушки и температуру продукта влияет влажность воздуха. Наши сушилки, при испытаниях, проведенных в Малайзии, Сингапуре, Вьетнаме, Таиланде, где относительная влажность достигает 95-100%, показали превосходные результаты. Ни один из аналогов, фактически не обеспечивал нормальной сушки, не говоря о слишком большом расходе энергии и слишком длинных временах экспозиции.

Как оказалось, всего этого можно достичь, применяя в технологическом процессе сушки, специально подобранную по функциональному назначению импульсную керамику, которую и наносят на излучающие ИК элементы.

Используя подобные элементы, был рассчитан, спроектирован и изготовлен экспериментальный конвейер для сушки макаронной продукции. Он был испытан на базе цеха по производству макаронных изделий компании “Цесна-Тау”, которая любезно предоставила нам возможность тестирования метода и устройства (г. Алма-Ата, Казахстан).

Исходные данные конструкции:

Излучающие элементы, имели различные электрические параметры, в зависимости от их местоположения в рабочей зоне линии. Рабочая зона была разбита на три участка с различной активностью излучения керамики. В начале линии, формировался большой поток лучевой энергии, где температура продукта во всей массе ускоренно доводилась до заданного режима сушки. Затем продукт попадал в основную зону интенсивной сушки. После чего, в третьей зоне глубинной сушки, с уменьшенной скоростью возгонки, влажность продукта доводилась до минимально возможной при заданных скоростях линии и ее ограниченной длины.

Основное назначение экспериментального конвейера, изначально состояло в демонстрации возможности применения специальной функциональной керамики в процессах сушки макаронных изделий.

Сравнение проводилось с итальянским оборудованием цеха. Технический проект технологического процесса производства макаронных изделий выполнен в организации Z.D.J. Engineering Limited проектировщиком Др. Милан Жежель.

Наилучший вариант традиционного процесса сушки представлен в таблице 1.

Сушка проводится в сушилке шкафного типа (по производительности равной экспериментальному конвейеру), имеющей мощность 31000 Вт.

Данные по нашей экспериментальной сушке:

Пробная работа на экспериментальном конвейере показала, что изделия после сушки были твердо-упругие, на изломе стекловидные, с равномерной структурой по глубине.

Таблица 1. Конвекционная сушка в сушилке шкафного типа

Определяя динамику сушки, измеряли вес контрольных участков. Для этого выполнили три навески по 1000+/-2гр. Транспортерная лента была загружена полностью по всей длине.

Контрольные зоны были расположены среди потока продукта. После одного прогона продукта через активную зону за 7 мин 30 сек получили следующие результаты:

Таблица 2. Результаты (по весу) контрольной сушки

В среднем остаточный вес после прогона составил 880,76 г, что соответствует 20%-ной остаточной влажности при 30%-ной влажности исходного теста.

Из приведенных графиков динамики сушки рисунка 4 видно, что в сравнении с контрольной сушкой на стандартном оборудовании конвекционного типа (такой же производительности), где подобные результаты были получены через 60 минут, ИК сушка с применением функциональной керамики по времени прошла в 8 раз быстрее.

На единицу продукции экспериментальным конвейером затрачено в 26 раз меньше энергии по сравнению с традиционным методом.

Таблица 3. Экономические показатели процесса сушки экспериментальным конвейером.

Изделия, прошедшие предварительную сушку, разложили на кассетах и оставили на воздухе для досушки и стабилизации продукта. По внешнему виду готовые изделия не отличались от аналогичных изделий, полученных традиционным способом сушки по технологии, представленной в таблице 3.

Результаты варки сведены в таблицу 4.

Таблица 4. Потребительские и качественные свойства сушеных макаронных изделий.

Результат. При сравнении п.1 и п.3 (даже с учетом увеличения времени варки с 12 минут до 16 минут) наглядно видно, что изделие не разварилось и не слиплось.

Двойной прогон под активной зоной контрольной партии продукта с промежуточным остыванием привел к некоторому ухудшению потребительских свойств по сравнению с однократным. Это объясняется тем, что процесс сушки с использованием функциональной керамики нельзя прерывать, удаляя продукт из активной лучевой зоны, так как при этом нарушается динамика сушки и происходят необратимые изменения продукта, ухудшающие его потребительские свойства.

Процессы сушки макаронных изделий с использованием импульсных ИК- преобразователей в значительной степени отличаются от обычных. В процессе сушки необходимо обеспечивать непрерывный отвод паров, выделяющихся из продукта, при помощи продуваемого воздуха. Поскольку пар, выделенный продуктом, препятствует прохождению лучей вглубь структуры и массы самого продукта, энергия лучей начнет поглощаться паром. Он перегревается, что приведет к вторичному нагреву продукта и нарушению динамики процесса сушки. Сушка может в значительной степени замедлиться и это приведет к порче самого продукта (продукт начнет «вариться» на пару). Качественные показатели начнут приближаться к продуктам, высушенным обычными традиционными способами. Использование закрытых камер с дополнительным увлажнением недопустимо.

Следует сказать, что вышеприведённые данные были получены без использования проточно-вытяжной вентиляции, при высокой влажности в помещении цеха.

Рис.5. Зависимость скорости сушки от вентилирования. 1 – Сушка при слабой вентиляции помещения. 2 , 3 – Сушка при включении общей приточно-вытяжной вентиляции.

Из приведенного графика, характеризующего классические процессы сушки в замкнутом пространстве, видно, что при использовании принудительной вентиляции, можно получить более лучшие результаты по динамике сушки.

В результате проведенных экспериментальных работ по конвейерной сушке макаронных изделий, с использованием преобразователей спектра, были сделаны следующие выводы.

Для расчета высокоэкономичной и оптимальной конструкции проектируемого конвейера с использованием функциональной керамики необходимо исходить из следующих положений:

Так же значительно улучшить и оптимизировать динамику сушки можно применением в конструкции конвейера излучателей с различными типами самой функциональной керамики.
Некоторые типы керамики, имеют лучшие параметры в начальной стадии сушки, другие же, оказывают лучшее воздействие в середине процесса. И есть керамические излучатели, которые, экономичнее и качественнее досушивает продукт.

Учитывая при проектировании все перечисленное выше факторы и их влияние на процессы сушки, можно достичь гораздо лучших экономических и качественных характеристик, чем приведенные выше в испытанном экспериментальном конвейере.

Основные достоинства сушильных конвейеров для сушки макаронных изделий с применением специальной функциональной керамики — это:

Совместно с ООО “Инфра-Полимер” и ПО “Узбекрезинотехника” проведены испытания конвейера, составленного из 10 аналогичных модулей, с активной рабочей зоной 5 метров.

Конвейер предназначался для сушки сыпучих ингредиентов применяемых в производстве резинотехнических изделий: мела, каолина, сажи, цинковых белил, серы, канифоли, тиурама, микрокальцита и т.п. Конечно, он может быть использован и в других областях человеческой деятельности, где требуется сушка подобных материалов.

В результате проведенных контрольных сушек, в сравнении со стандартным применяемым оборудованием подобного класса, производительность ИК сушки, с применением преобразователей спектра, оказалась в 3 раза выше, а энергоемкость в 3 раза меньше. Суммарный выигрыш по энергосбережению составил 9 раз.

Как мы уже отмечали, модульные блоки и составленные из них необходимой длины конвейеры, могут с успехом применяться и в других областях производств и переработки различного сырья.

Например, конвейерные сушильные транспортеры с успехом могут использоваться при закладке зерна в зернохранилища и в мукомольной промышленности. Тем более, что в этих случаях применения, стерилизующие свойства функциональной сушильной керамики немаловажны. Продукты, высушенные подобным методом, имеют повышенный срок хранения, без изменения своих качественных характеристик

Известно, что чем более высокий уровень растрескиваемости, тем большее количество риса стирается и шелушится и, следовательно, снижается его качество и потребительские свойства. Таким образом, главными требованиями в процессе сушки риса, являются экономичность и скорость сушки, при минимальном уровне растрескивания зерна. Сушильная промышленность должна обеспечивать наименьший уровень потерь.

Уровень растрескивания зерна, определялся в “Институте Послеуборочных Технологий” известным методом. Укладывалось 100 зерен “падди” на посеребренное стекло под флуоресцентную лампу и определялся уровень растрескиваемости (процентное отношение).
Изучив сравнительные данные по сушке, полученную динамику сушки риса, кукурузы и ячменя и зависимость влияния плотности высушиваемого зерна на необходимый уровень мощности ИК излучения, а также влияние температуры сушки (при различных внешних температурах воздуха) на растрескиваемость зерна, при определенном подводе мощности к излучающим элементам, спроектирован многоярусный конвейер пересыпного типа.

Конвейер представляет собой конструкцию шкафного типа, размером 2880мм х 900мм х 2800мм.

Семь рядов транспортерных сеток шириной 600мм, устанавливаются со смещением так, чтобы продукт в процессе сушки, пересыпался с верхних рядов на нижние ряды, двигающиеся во встречном направлении. Излучатели установлены вдоль направления движения транспортерной сетки. Расстояние между элементами, расстояние от сетки до элементов и мощности излучателей выбраны такие, чтобы обеспечивался равномерный поток лучевой энергии, пронизывающий определенную закладываемую толщину слоя риса.

Суммарная длина активной зоны составляет 14 метров. Скорость возгонки влаги из продукта при нормальном атмосферном давлении, ограничена структурой самого продукта (плотностью). Дальнейшее увеличение длины активной зоны транспортера в одной конструкции оказалось нецелесообразным. Увеличивая длину активной зоны, скорость транспортера соответственно увеличится. Возникнет необходимость в значительном увеличении подводимой мощности ИК потока, и мощности приводов, так как весовая нагрузка на транспортерную ленту повысится. Спроектированный конвейер предназначен для работы в непосредственной близости от мест переработки и складирования продукции, где, как правило, нагрузка на электрические сети ограничена мощностью небольших силовых подстанций.

Учитывая поставленные задачи, для данной конструкции, потребители пришли к выводу, что производительность, габариты и мощностные нагрузочные характеристики – оптимальны. Дальнейшие, конструктивные коррекции комплекса можно будет делать уже под конкретно поставленные задачи.

Результаты контрольных сушек продуктов показали, что только отработкой прототипов сушильных установок, в реальных рабочих режимах эксплуатации, можно достичь качественных и эксплуатационных характеристик сушильных комплексов, работа которых складывается из многих взаимовлияющих факторов. Во всех случаях, доработка устройств к конкретным климатическим условиям и специфическим техническим нормам их использования, значительно улучшает весь процесс сушки (вспомните о выборе керамики для условий повышенной влажности), по сравнению с серийными установками широкого применения. Подтверждением этого, как уже отмечалось, являются отчеты института послеуборочных технологий СРВ, в которых указано, что после коррекции сушилки и керамики, скорость сушки увеличилась в 1,6-3,5 раза у каждого продукта (при различных внешних условиях) при более высоком качестве конечного продукта.

Физико-химические исследования качества готовой продукции и расчеты потерь основных пищевых веществ при ИК сушке с применением керамических преобразователей спектра, свидетельствуют, что только этот метод сушки обеспечивает наивысшую сохранность белков, липидов, биологически активных и экстрактивных веществ, а также витаминов. Отсутствие микробной обсемененности изделий свидетельствует об их хорошем санитарно-бактериологическом состоянии, сказывающемся на сроках хранения продуктов. Ни в одном из исследованных полуфабрикатах не было выявлено условно-патогенных и патогенных бактерий, готовые изделия имели низкий коли-титр. Органолептической оценке качества изделия прошедшего сушку, подвергался продукт, плохо поддающийся сушке и почти полностью теряющий при этом свои вкусовые качества — это узбекский плов. Оценка качества базировалась на экспериментальном определении сенсорной чувствительности дегустаторов. Результаты оценки свидетельствуют, что такие показатели, как вкус, аромат, сочность, консистенция, у восстановленного после сушки продукта такие же, как и у свежеприготовленного плова. Проводя сушку в сушилках, оборудованных излучающими элементами, покрытыми функциональной керамикой, появляется возможность заготавливать на относительно долгое хранение готовые блюда и продукты, которые прошли полную стадию приготовления, имеющие высокие питающие и качественные свойства. Все контрольные и сравнительные сушки различных продуктов и промышленных материалов показали, что, используя специальную функциональную импульсную керамику, можно получать высокие экономические и качественные показатели в процессе сушки различных продуктов и промышленных технических материалов.