一、干燥原理及结构
(一)流态化干燥
流态化干燥(又称流化床干燥或沸腾床干燥)是利用固体流态化原理而进行的一种干燥过程。流态化就是在外力作用下,使固体颗粒被空气吹起并悬浮于空气中作自由运动,颗粒间相互碰撞、混合、料层高度上升,使整个料层呈现出类似流体的形态。
流态化干燥原理,热风经筛板(又叫热风分布器或分布板)均布后,穿过湿物料层进行气—固间的传热传质,使物料中的水分蒸发,干燥好的物料由出料口排出,含有细粉的废气由顶部出去,进入气—固分离装置。当空气流速达到一定程度后,干燥器中的湿物料就会呈现出流态化,此时的空气流速称为“临界流化速度”。达到流态化后,如果在料层顶部位置开口,固体颗粒和空气的混合物会像流体一样流出。
自20世纪60年代以来,流态化技术逐步开始应用于干燥中,现已广泛应用在化工、轻工、医药、食品以及建材等行业。根据床层层数不同,流态化干燥设备又可分为单层流化设备和多层(2~5)流化设备。根据外力的不同,又将流化干燥机分为气流流化和振动流化两种形式。由于气流流化主要用于比较规则的颗粒状物料以及粉状物料的干燥,因此,本章重点介绍在脱水蔬菜加工中得到应用的振动流化床干燥机。
(二)振动流化床干燥机
振动流化床干燥机是通过安装于机体上的两台振动电机产生的激振力使机体振动(见物料接触并进行热交换,湿空气通过引风机由机体上部排除使物料达到脱水干燥目的。
振动流化床干燥机的系统,振动流化床干燥机系统一般包括鼓风机、空气过滤器、空气加热器、干燥机主机、喂料装置、旋风分离器、引风机以及将各部件连接起来的管道(含软管)等组成。物料的流态化和输送主要是靠分别位于干燥机两侧的振动电机产生的激振力来完成的。由于机械振动的加入,降低了物料的最小流化速度,使流态化现象提早出现,特别是靠近气体分布板的底层颗粒物料首先开始流化,有利于消除壁效应,改善了流态化质量。进入干燥器的热风一方面使物料处于流化状态,更主要的是在流态化状态下与干燥的湿物料实现传热传质,因此,振动流化床干燥机与一般气流流化干燥机相比,风量大大降低,一般约为普通流化床干燥器气量的20%~30%,而且细粉夹带现象减轻,细粉回 收系统负荷降低。
(三)振动流化床干燥机的结构与特点
1.结构
振动流化床主机主要由:风箱、振动电机、气动弹簧、孔板、流化室、扩大沉降室、出风室、支撑底座、进料斗、出料斗等组成。
2.特点
①振动源用振动电机驱动,运转平稳,维修方便,噪音低,寿命长。
②干燥速度快、生产效率高、振动能提高传质数倍、可使用高温而物料不会过热、振动能帮助输送,实现连续作业。
③一机多用,综合利用好,改变振动参数,可以改变物料在机内的停留时间,因而能对一定水分的黏稠性粒、片、条状物料进行很好的干燥。
④品质好,在流态化状态下干燥介质与物料充分接触,强烈混合,受热均匀,对物料表面的损伤小,可用于易碎物料的干燥;物料颗粒不规则时亦不影响工作效果。
⑤采用全封闭式的结构,有效的防止了物料与空气间交叉污染,作业环境清洁。
⑥振动促进流态化,使空气需要量减少,颗粒夹带率降低。机械效率与热效率高,节能效果好,比一般干燥装置可节能30%~60%。
3.分类
振动流化床干燥机按照底板开孔与否分为无孔底板与开孔底板两种形式;按照物料的运动轨迹不同可分为直线型和螺旋型两种;按照传热方式不同又可分为对流、传导及辐射三种形式。各类气流干燥机的结构形式。
二、干燥机的使用与维护
(一)设备操作规程
1.安装
(1)在流化床干燥机安装之前,应仔细核对设备基础施工是否正确,尤其是各个风机基础与图纸要求相一致,如发现问题,应及时纠正;
(2)各连接部位必须用密封条、密封垫相隔,以保证密封,确保干燥效果。干燥机主机与管道之间的连接必须采用软连接,保证主机工作的有效性。
(3)由于振动流化床干燥系统配用风机均为中高压风机,有时需要安装在室内,为了尽可能减少风机噪音的影响,安装时可以根据现场情况采用封闭、保温等降噪、隔音措施。
2.运行
振动流化床干燥机正常运行之前必须经过调试与试运行,无问题后,方才运行进入正常运行阶段。运行规程如下:
(1)确保鼓风机、引风机调节风门以及干燥机进风口调风阀处于关闭状态。
(2)按照操作使用说明书将干燥机供热系统调整到正常工作状态。
(3)流化床内先预铺料,用料把床面均匀铺好,以防进风短路。
(4)先开启鼓风机、再开启引风机,慢慢开启鼓、引风机调风阀,开启主机进风口调风阀,根据风管、风箱上的风压,调整各风阀的开度,使流化状态好。
(5)连续进料,连续出料,正常生产。
(6)生产完毕可停止加料,开启堰板,使床内物料排出,如床面上有些积料,可在停机后打开流化室人孔门,用人工方式向出料口方向清理,直到料排完为止。
(7)生产完毕,系统停车时,要先停振动电机,再停引风机、鼓风机等。
(二)维护保养
1.定期清理视镜窗、清扫落入下床体内的处理物,一个生产周期结束后必须清除床面孔内的堵塞物。
2.检查空气弹簧使用情况,检查弹簧内空气的压力,弹簧的高度,泄漏情况,橡胶的老化情况等。
3.更换软连接。当软连接发生破损时,会造成漏风和过风通道变窄或堵塞,引起风量等改变,应予以更换。
4.风机等按相应的随机说明书上的维护保养进行。
三、干燥机具体应用振动流化床干燥机是通用型果蔬脱水设备,由于流化大大提高了传热与传质效率,使得作业时间大大缩短,如与箱式、隧道窑干燥机相比,干燥时间可缩短到1/10;与带式干燥机相比,作业时间可缩短20%~50%。
利用160℃~180℃的热空气对经热烫的马铃薯颗粒做高温短时干燥,可促进产品膨胀多孔,有利于后面的干燥,并缩短复水所需的时间和提高产品的复水系数。