Способ и устройство для сушки материала - RU2614591C2
Код документа: RU2614591C2
Чертежи
Описание
Область техники
Изобретение относится к способу и устройствам для сушки материала, полученному таким образом продукту и к способу переоснащения и/или дооснащения устройства в соответствии с признаками, раскрываемыми в ограничительных частях независимых пунктов формулы изобретения.
Уровень техники
Для зерновых, в частности для пивоваренного ячменя, особое значение имеет замачивание и проращивание, а также последующее просушивание или сушка зерна с целью получения пригодного для хранения солода, предназначенного собственно для пивоварения. Устройство для сушки зерна называют сушильной печью.
Подобные этапы замачивания или проращивания, а также последующей сушки в печи применяют в том числе и для других продуктов питания и видов растений, в частности бобовых, например чечевицы, псевдозерновых и масличных культур. Различные другие продукты сушат для повышения стойкости при хранении.
При сушке в печи необходимо следить за тем, чтобы просушивание осуществлялось как можно более равномерно во всех слоях сушащегося материала и не допускалось превышение определенных предельных температур. При превышении таких предельных температур, которые могут зависеть, помимо прочего, от вида сушащегося материала, может происходить разрушение ферментов или нежелательное изменение цвета или вкуса сушащегося материала.
Из уровня техники известны способы и устройства для сушки материала в печи, позволяющие сушить материал потоком воздуха и тем самым обеспечивать его стойкость при хранении. Такие устройства для сушки, как правило, содержат перфорированную пластину, на которую слоями укладывают сушащийся материал. Такую пластину обычно называют сушильной решеткой. В известных способах при помощи таких устройств под сушильной решеткой генерируют воздушный поток, причем воздух поступает на сушащийся материал через отверстия сушильной решетки в направлении снизу вверх.
Для обеспечения равномерного просушивания всего сушащегося материала и, в частности, для предотвращения локального перегрева в подобных известных способах приходится тратить средства на согласование между собой продолжительности, расхода тепловой энергии, расхода электроэнергии на питание вентиляторов и рекуперации тепла.
Кроме того, в публикации «Transient performance of a natural ventilation solar kiln (Характеристики переходного процесса в солнечной сушилке с естественной вентиляцией» (Adnan Н. Zahned, Moustafa М. Elsayed, Renewable Energie (Возобновляемая энергия), т. 4, №2, стр. 189-95, 994) раскрыт способ сушки сушащегося материала с использованием солнечной сушилки. В солнечной сушилке материал сушат с помощью естественного потока воздуха, который может поступать на сушащийся материал как сверху, так и снизу. Основной недостаток способа с использованием солнечной сушилки заключается в том, что сушка материала зависит от погодных условий и, следовательно, с трудом поддается регулированию. Кроме того, поверхностные слои сушащегося материала сушат, по существу, избыточным потоком воздуха, в результате чего равномерное просушивание всего сушащегося материала на практике не гарантируется. Кроме того, естественный воздушный поток очень слаб и пригоден только для просушивания слоев очень малой толщины. Кроме того, сушка вследствие низкой скорости потока занимает очень много времени. Все эти факторы делают известный способ крайне неэкономичным.
Кроме того, в патентном документе US 5,420,393 раскрыто устройство для подогрева продуктов питания, причем горизонтальный воздушный поток, создаваемый по центру относительно сушильной решетки, направляют вдоль нижнего и верхнего поверхностного слоя сушащегося материала. В этом случае равномерное просушивание всего сушащегося материала также не гарантировано. Приблизительно равномерное просушивание возможно только при очень низкой толщине слоя, что делает и этот процесс неэкономичным. Кроме того, устройство не подходит для крупного производства.
Раскрытие изобретения
Таким образом, задачей настоящего изобретения является разработка способов и устройств сушки, которые позволят преодолеть описанные недостатки уровня техники. В частности, необходимо предложить упрощенные способы сушки и устройства, позволяющие равномерно и бережно просушивать сушащийся материал.
Согласно изобретению эту задачу решают способами и устройствами с признаками, раскрываемыми в независимых пунктах формулы изобретения.
Описываемый изобретением способ сушки сушащегося материала, в частности зерновых, псевдозерновых, масличных и бобовых культур, содержит в качестве первого технологического этапа укладку подлежащего обработке сушащегося материала на сушильную решетку с по меньшей мере одним отверстием с формированием слоя сушащегося материала. На следующем технологическом этапе создают поток газа, в частности воздушный поток, причем поток газа направляют из области сушильной решетки, обращенной к слою сушащегося материала, в область сушильной решетки, удаленную от сушащегося материала, с прохождением через слой сушащегося материала и сушильную решетку.
Обнаружилось, что такой способ позволяет простым образом гарантировать равномерное и бережное просушивание сушащегося материала. Это обусловлено тем, что, во-первых, потоку газа не придется перемещать удаляемую из сушащегося материала воду против направления силы тяжести, как это имеет место при использовании обычного потока газа, направленного снизу вверх. Вместо этого воду перемещают в направлении действия силы тяжести, что значительно эффективнее. Кроме того, это позволяет ускорить вытеснение воды из сушащегося материала. В результате общая длительность сушки уменьшается, что также препятствует нежелательному нагреву сушащегося материала. Кроме того, сначала просушивают самый верхний слой сушащегося материала, благодаря чему сухой материал можно легко снять и удалить из рабочей камеры устройства.
Размеры и расположение отверстия сушильной решетки должны быть подобраны таким образом, чтобы сушащийся материал не мог проваливаться в него и в то же время через него мог проходить поток газа.
Предпочтительно поток газа, в частности поток воздуха, создают с помощью по меньшей мере одного вентилятора, в частности нагнетающего вентилятора.
Поток газа, направленный из области сушильной решетки, обращенной к слою сушащегося материала, в область сушильной решетки, удаленную от сушащегося материала, можно создать с помощью вентилятора, который расположен в области сушильной решетки, обращенной к слою сушащегося материала, и сторона нагнетания которого обращена к слою сушащегося материала и сушильной решетке. В качестве альтернативы или дополнения поток газа может быть создан с помощью вентилятора, который расположен в области сушильной решетки, удаленной от сушащегося материала, а его сторона всасывания обращена к сушильной решетке и сушащемуся материалу.
Описываемый изобретением способ предпочтительно осуществляют в сушилке. Тем не менее, также возможен вариант, в котором описываемый изобретением способ осуществляют в модифицированном растильно-сушильном ящике или модифицированном ящике для замачивания, проращивания или сушки семян. В растильно-сушильном ящике сушащийся материал во время предыдущего этапа проращивания опрыскивают водой. Ящик для замачивания, проращивания или сушки семян дополнительно к сушилке содержит по меньшей мере один подающий и один отводящий трубопровод для воды, благодаря чему на предыдущем этапе проращивания обрабатываемый материал можно выдерживать под водой на сушильной решетке.
Предпочтительно поток воздуха проходит под острым углом к направлению силы тяжести, в частности, по существу, параллельно направлению действия силы тяжести через слой сушащегося материала, то есть из пространства над сушильной решеткой в пространство под сушильной решеткой.
На первом технологическом этапе варианта способа, описываемого изобретением, обрабатываемый сушащийся материал укладывают на сушильную решетку с образованием слоя сушащегося материала. На следующем технологическом этапе создают поток газа, в частности, поток воздуха, который проходит через слой сушащегося материала. На третьем технологическом этапе по меньшей мере однократно, а предпочтительно многократно удаляют часть слоя сушащегося материала, удаленную от сушильной решетки, из пространства, обращенного к слою сушащегося материала. Удаление может быть осуществлено, например, при помощи устройства для удаления, детально описываемого ниже.
Полученное снятие слоев в направлении сверху вниз выгодно тем, что сопротивление слоя потоку воздуха вследствие непрерывного уменьшения толщины слоя сушащегося материала непрерывно снижается. Таким образом, одновременно уменьшается потребление энергии, необходимой для работы вентилятора или вентиляторов.
Выгодным образом удаление производят на третьем технологическом этапе с использованием устройства для удаления, установленного с возможностью поворота относительно сушильной решетки вокруг, в частности, вертикальной оси. При этом устройство для удаления можно поворачивать вокруг этой оси, в то время как сушильная решетка останется неподвижной. В альтернативном варианте, не выходя за пределы объема изобретения, можно реализовать возможность вращения сушильной решетки вокруг оси, в то время как устройство для удаления не будет поворачиваться вокруг этой оси. Вращение устройства для удаления вокруг оси вращения относительно сушильной решетки позволяет добиться перекрытия устройством для удаления, по меньшей мере, большей части поверхности сушильной решетки, если она будет иметь, например, форму круга или кольца.
В предпочтительных вариантах исполнения устройство для удаления содержит по меньшей мере один шнек, с помощью которого можно снимать часть слоя сушащегося материала. Такой вариант особенно прост с конструктивной точки зрения. Кроме того, шнек защищает сушащийся материал, так как он, в частности, в очень малой степени приводит к разрушению сушащегося материала.
Шнек установлен с возможностью вращения вокруг оси вращения, образующей продольную ось шнека. Целесообразно эта продольная ось ориентирована, по существу, горизонтально. В особенно предпочтительном варианте шнек дополнительно выполнен с возможностью поворота вокруг, по существу, вертикальной оси вращения относительно сушильной решетки. Например, шнек может иметь возможность вращения вокруг этой оси, в то время как сушильная решетка не будет перемещаться. В альтернативном варианте, не выходя за пределы объема изобретения, сушильная решетка может иметь возможность вращения вокруг, по существу, вертикальной оси, в то время как шнек не может поворачиваться вокруг этой оси. В этом случае при вращении шнека вокруг оси вращения по отношению к сушильной решетке можно добиться перекрытия шнеком, по меньшей мере, большей части поверхности сушильной решетки, если она будет иметь, например, форму круга или кольца.
В качестве альтернативы или дополнения устройство для удаления может также содержать по меньшей мере один скребок, форма и возможность перемещения которого относительно сушильной решетки выбраны таким образом, чтобы сушащийся материал, находящийся на сушильной решетке, можно было снимать с помощью скребка. С этой целью скребок может имет, по меньшей мер, одну поверхность съема, которая может вступать в контакт с сушащимся материалом с целью его удаления. В частности, скребок может иметь возможность вращения вокруг вертикальной оси, и, таким образом, перекрывать, например, по меньшей мере, большую часть поверхности круглой или кольцеобразной сушильной решетки. При этом на общей стойке можно расположить, например, один или несколько скребков, проходящих в горизонтальном направлении и имеющих возможность вращения вокруг вертикальной оси. Устройство может также содержать несколько стоек, например от трех до шести стоек, которые могут быть расположены по периметру вокруг вертикальной оси вращения, в частности, на равном угловом расстоянии. На каждой из стоек можно расположить один или несколько скребков.
Поверхность съема может быть плоской или изогнутой. Если скребок имеет возможность вращения вокруг вертикальной оси, то, предпочтительно по меньшей мере часть поверхности съема будет проходить под углом к радиальному направлению, перпендикулярному оси вращения. При этом под выражением «под углом» понимают, что радиальное направление не параллельно поверхности съема. Если поверхность съема изогнута, то выражение «под углом» будет означать, что радиальное направление не параллельно соответствующей касательной плоскости, по меньшей мере, в части поверхности съема.
Благодаря ориентации под углом часть слоя сушащегося материала можно снимать благодаря вращению скребка вокруг вертикальной оси в средней или внешней области сушильной решетки в зависимости от угла и направления вращения скребка. В некоторых вариантах исполнения скребок выполнен в виде плоской и, например, прямоугольной пластины, ориентированной под углом к радиальному направлению.
Также предпочтителен вариант, в котором часть слоя сушащегося материала будет транспортироваться и тем самым удаляться в направлении центральной части сушильной решетки. В частности, сушильная решетка может быть выполнена в виде горизонтально ориентированной пластины, по существу, кольцевой формы, причем центральное отверстие этой кольцевой пластины образует центральную область. Через центральное отверстие сушильной решетки может проходить устройство для сбора сушащегося материала с центральным разгрузочным отверстием для удаления сушащегося материала. Это устройство для сбора далее будет именоваться колоколом. Колокол может быть выполнен, например, в форме трубы и иметь круглое поперечное сечение в горизонтальной плоскости. Колокол может содержат, по меньшей мере одно выпускное отверстие, через которое сушащийся материал можно направлять с сушильной решетки в разгрузочное отверстие, в частности, посредством по меньшей мере одного шнека и/или по меньшей мере одного скребка. Выпускное отверстие может быть расположено на боковой или верхней поверхности колокола.
Съем в направлении центральной области позволяет собирать сушащийся материал в сравнительно небольшой области, в частности, с помощью колокола сравнительно малого диаметра. Кроме того, сушащийся материал можно направлять в центральную область при помощи движущегося устройства для удаления или при помощи движущейся сушильной решетки. Съем в направлении внешней области неподвижной сушильной решетки с помощью устройства для удаления, установленного с возможностью вращения вокруг вертикальной оси, приводит распределению сушащегося материала по различным областям вдоль внешней области, что значительно затрудняет сбор сушащегося материала.
В качестве альтернативы кольцу сушильная решетка может также иметь другую форму. Например, они могут иметь многоугольный, в частности прямоугольный внешний контур. Сушащийся материал, находящийся на такой сушильной решетке, может быть удален, например, с помощью скребка, установленного с возможностью смещения вдоль сушильной решетки, по существу, в горизонтальном направлении.
В особенно предпочтительном варианте предусмотрена возможность регулирования выпускного отверстия. Под «возможностью регулирования» понимают, с одной стороны, возможность изменения положения выпускного отверстия по отношению к сушильной решетке и/или устройству для удаления, в частности шнеку и/или скребку. Так, например, возможен вариант, в котором колокол можно перемещать целиком по вертикали. В качестве альтернативы или дополнения под «возможностью регулирования» понимают возможность изменения размера и/или формы выпускного отверстия. Это может быть реализовано, например, при помощи по меньшей мере одного запорного элемента, установленного с возможностью перемещения, в частности смещения и/или поворота относительно выпускного отверстия таким образом, чтобы в зависимости от относительного положения запорного элемента и выпускного отверстия открывалась различная часть выпускного отверстия. Запорный элемент может представлять собой, в частности, заслонку, выполненную с возможностью поворота относительно колокола вокруг, по существу, вертикальной оси. В качестве альтернативы или дополнения заслонку можно также перемещать по вертикали относительно колокола. В частности, выпускное отверстие можно регулировать таким образом, чтобы можно было изменять высоту самой нижней точки открытой части выпускного отверстия.
Благодаря возможности регулирования выпускного отверстия можно добиться того, что только определенная часть сушащегося материала, транспортируемого устройством для удаления, сможет попасть через выпускное отверстие в разгрузочное отверстие колокола. Например, в первом положении заслонки самая нижняя точка открытой части может находиться на первом уровне, а во втором положении заслонки самая нижняя точка может находиться на втором, более низком уровне. Таким образом, в первом положении можно удалять сушащийся материал, находящийся выше первого уровня; во втором положении можно дополнительно удалять сушащийся материал, находящийся между первым уровнем и вторым уровнем.
Предпочтительно колокол установлен с возможностью вращения вокруг, по существу, вертикальной оси относительно сушильной решетки. В частности, колокол можно поворачивать, когда сушильная решетка остается неподвижной. Это особенно выгодно в том случае, если эта вертикальная ось совпадает с осью вращения шнека или скребка, а колокол и шнек или скребок совместно вращаются вокруг этой оси. Благодаря этому можно обеспечить постоянную передачу сушащегося материала от шнека или скребка по меньшей мере на одно выпускное отверстие. В альтернативном варианте можно установить сушильную решетку с возможностью вращения, в то время как колокол будет оставлен неподвижным.
Выпускное отверстие можно регулировать поэтапно или плавно. Для этого, например, можно предусмотреть возможность ступенчатой или плавной регулировки запорного элемента.
Предпочтительно со слоя сушащегося материала снимают только удаленную от сушильной решетки часть, в частности самую верхнюю часть, которая уже просушена. В частности, можно снимать только ту часть слоя сушащегося материала, влажность которой опустилась ниже предварительно заданной предельной влажности. При этом другая часть слоя сушащегося материала, влажность которого все еще превышает предварительно заданную предельную влажность, не снимается. Такая предварительно заданная предельная влажность может составлять менее 15%, менее 10% или менее 5%, причем предельная влажность ниже 5% особенно предпочтительна для пивоваренного солода.
Благодаря тому, что длительность сушки сушащегося материала не превышает необходимую длительность, можно дополнительно снизить потребление энергии. Кроме того, можно добиться особенно равномерного просушивания в снятых слоях сушащегося материала.
Такой способ частичного снятия слоя сушащегося материала в направлении сверху вниз возможен также в том случае, если поток газа, в отличие от описанного выше варианта, будет проходить через сушильную решетку и слой сушащегося материала снизу вверх.
Тем не менее, особенно предпочтительна комбинация двух этих аспектов способа: благодаря направленному сверху вниз потоку газа сначала просушивается самая верхняя часть слоя сушащегося материала, которую после этого можно удалить. Это позволяет пропускать поток газа непосредственно через сушащийся материал, оставшийся после удаления части слоя сушащегося материала, и просушивать его особенно быстро и равномерно.
Предпочтительно, после, по меньшей мере, нескольких выполнений третьего технологического этапа снимают удаленную от сушильной решетки часть слоя сушащегося материала, вертикальный размер которой не превышает 50%, предпочтительно не превышает 25%, и наиболее предпочтительно не превышает 10% от вертикального размера всего слоя сушащегося материала перед первым выполнением третьего технологического этапа.
Если вертикальный размер слоя сушащегося материала станет меньше определенного минимального размера, может случиться так, что под действием потока газа в слое сушащегося материала образуются отдельные каналы, исключительно через которые затем будет проходить поток газа. Это приведет к неравномерному просушиванию. Поэтому предпочтительно выполняется контроль наличия после удаления на сушильной решетке слоя сушащегося материала предварительно заданного минимального размера. Этот предварительно определенный минимальный размер зависит в том числе от вида сушащегося материала. Например, он может составлять 30 см.
Таким образом, при последнем исполнении третьего технологического этапа можно, при необходимости, снять часть слоя, вертикальный размер которой превышает размер ранее снятых частей слоя. Так, например, с исходного слоя сушащегося материала толщиной 100 см можно сначала снять семь частей слоя толщиной по 10 см, после чего останется слой толщиной 30 см. Чтобы не нарушать предварительно заданный минимальный размер 30 см, весь оставшийся слой толщиной 30 см удаляют в ходе одного следующего осуществления третьего технологического этапа.
Во многих вариантах исполнения в качестве потока газа используют поток воздуха, забираемого из окружающей среды. Кроме того, можно отрегулировать относительную влажность потока воздуха до контакта с сушащимся материалом путем добавления или удаления влаги. Тем не менее, во многих случаях будет достаточно оставить неизменной относительную влажность воздуха, взятого из окружающей среды.
Поток газа, используемый в описываемом изобретением способе, в частности поток воздуха, может иметь, например, температуру в диапазоне от 30°С до 130°С. Тем не менее, эта температура может зависеть в том числе от вида сушащегося материала и/или желаемой конечной влажности.
Поток газа, в частности поток воздуха, можно нагреть до нужной температуры при помощи известных нагревательных устройств.
С точки зрения энергетики особенно предпочтителен вариант, в котором часть тепловой энергии части потока газа, уже прошедшего через слой сушащегося материала (выходящий поток газа), передается части потока газа, еще не прошедшей через слой сушащегося материала (входящий поток газа). Это можно реализовать, например, с помощью по меньшей мере одного теплообменника, в частности, по меньшей мере, одного теплообменника с перекрестными потоками, через который пропускают как выходящий поток газа, так и входящий поток газа. Теплообменник с перекрестными потоками в этом случае образует упомянутое выше нагревательное устройство, позволяющее нагреть поток газа, имеющий, например, температуру окружающей среды, до первой повышенной температуры.
В альтернативном варианте, не выходящем за рамки объема изобретения, устройство может содержать по меньшей мере один первый теплообменник и по меньшей мере один второй теплообменник, причем первый теплообменник находится во входящем потоке газа, а второй теплообменник - в выходящем потоке газа. В этом случае тепловую энергию можно передавать с помощью теплоносителя от второго теплообменника к первому теплообменнику.
В теплообменнике возможна конденсация воды из сушащегося материала, поглощенной потоком газа. Эту воду можно отводить через слив, расположенный на теплообменнике.
Предпочтительно во входящем потоке газа на выходе из теплообменника может быть расположено по меньшей мере одно дополнительное нагревательное устройство. Такое дополнительное нагревательное устройство позволяет нагревать поток газа с первой повышенной температуры до второй, еще более повышенной температуре.
Другой аспект настоящего изобретения относится к устройству, служащему, в частности, для осуществления описываемого изобретением способа.
Описываемое изобретением устройство для сушки материала, в частности зерновых, псевдозерновых, масличных и бобовых культур, содержит рабочую камеру с по меньшей мере одной расположенной в ней сушильной решеткой, предназначенной для укладки слоя сушащегося материала. Сушильная решетка содержит по меньшей мере одно отверстие. Кроме того, устройство содержит по меньшей мер, один вентилятор для создания потока газа, в частности потока воздуха. Размеры и расположение отверстия сушильной решетки должны быть подобраны таким образом, чтобы сушащийся материал не мог проваливаться через него, и в то же время через него мог проходить поток газа.
В соответствии с изобретением вентилятор выполнен и расположен таким образом, чтобы обеспечивать поток газа, в частности поток воздуха, направленный из области, обращенной к слою сушащегося материала, в область, удаленную от слоя сушащегося материала, и проходящий через слой сушащегося материала и сушильную решетку.
Вентилятор может быть расположен в области, обращенной к слою сушащегося материала, и/или может состоять в сообщении с возможностью передачи текучей среды с областью, обращенной к слою сушащегося материала, что позволит создать поток газа, направленный из области, обращенной к слою сушащегося материала, в область, удаленную от слоя сушащегося материала, и проходящий через слой сушащегося материала.
Вентилятор может быть также расположен в области, удаленной от слоя сушащегося материала, и/или может состоять в сообщении с возможностью передачи текучей среды с областью, удаленной от слоя сушащегося материала, и может быть сконфигурирован таким образом, чтобы он позволял создать поток газа, направленный из области, обращенной к слою сушащегося материала, в область, удаленную от слоя сушащегося материала, и проходящий через слой сушащегося материала.
Под подобной конфигурацией вентилятора понимают расположение с ориентацией всасывающей стороны вентилятора к рабочей камере, что позволит создать поток газа, направленный из области, обращенной к слою сушащегося материала, в область, удаленную от слоя сушащегося материала, и проходящий через слой сушащегося материала.
Кроме того, вентилятор может быть расположен в области, обращенной к слою сушащегося материала, и/или может состоять в сообщении с возможностью передачи текучей среды с областью, обращенной к слою сушащегося материала, или же вентилятор может быть расположен в области, удаленной от слоя сушащегося материала, и/или может состоять в сообщении с возможностью передачи текучей среды с областью, удаленной от слоя сушащегося материала.
Предпочтительно вентилятор состоит в сообщении с возможностью передачи текучей среды с трубопроводом для подачи газа, в частности воздуха, предназначенного для создания потока газа, направленного из области, обращенной к слою сушащегося материала, в область, удаленную от слоя сушащегося материала, и проходящего через слой сушащегося материала. Одновременно или в качестве альтернативы вентилятор может состоять в сообщении с возможностью передачи текучей среды с трубопроводом для отвода газа, в частности воздуха, причем вентилятор выполнен таким образом, чтобы можно было создать поток газа, направленный из области, обращенной к слою сушащегося материала, в область, удаленную от слоя сушащегося материала, и проходящий через слой сушащегося материала.
Это позволит расположить вентилятор за пределами рабочей камеры и предпочтительно снизить его загрязнение за счет удаления от рабочей камеры.
Вариант исполнения устройства, описываемого изобретением, предусматривает наличие рабочей камеры с расположенной в ней сушильной решеткой, предназначенной для укладки сушащегося материала. Кроме того, устройство содержит устройство для удаления, установленное с возможностью поворота относительно сушильной решетки вокруг, в частности, вертикальной оси. Как указано выше, устройство для удаления может таким образом перекрывать, по меньшей мере, большую часть поверхности сушильной решетки, если она имеет, например, форму круга или кольца.
Предпочтительно устройство выполнено таким образом, чтобы слой сушащегося материала и устройство удаления можно было перемещать друг относительно друга, по существу, вдоль вертикали, перпендикулярной сушильной решетке.
Устройство для удаления служит для съема части слоя сушащегося материала, удаленной от сушильной решетки, то есть, в частности, самой верхней части слоя сушащегося материала. С одной стороны, слой сушащегося материала можно перемещать по вертикали относительно устройства для удаления. В качестве альтернативы или дополнения устройство для удаления можно перемещать относительно слоя сушащегося материала.
Предпочтительно устройство для удаления выполнено таким образом, чтобы его можно было перемещать, в частности, поднимать и опускать относительно слоя сушащегося материала. В результате слой сушащегося материала можно будет смещать относительно сушильной решетки. В альтернативном варианте, не выходящем за пределы объема изобретения, сушильная решетка установлена с возможностью подъема и опускания.
Комбинация описываемого изобретением расположения вентилятора и описываемого изобретением устройства для удаления выгодна тем, что создаваемый вентилятором, направленный сверху вниз и проходящий через слой сушащегося материала и сушильную решетку поток газа обеспечивает просушивание самой верхней части слоя сушащегося материала. Самую верхнюю часть слоя можно снимать устройством для удаления, в результате чего соответствующий сушащийся материал, оставшийся непосредственно под снятой частью слоя сушащегося материала, может непосредственно обдуваться потоком газа и быстро и равномерно просушиваться.
Предпочтительно устройство для удаления содержит по меньшей мере один шнек для удаления и передачи сушащегося материала с сушильной решетки. В качестве альтернативы или дополнения устройство для удаления может также содержать по меньшей мере один описанный выше скребок.
Описываемое изобретением устройство может содержать устройство для охлаждения обработанного сушащегося материала. Предпочтительно это устройство для охлаждения расположено вне рабочей камеры, в которой происходит сушка. Соответствующую снятую и выведенную из устройства часть слоя сушащегося материала можно непрерывно охлаждать в таком устройства для охлаждения. В то же время другую часть сушащегося материала можно сушить в рабочей камере. Поскольку охлаждение обработанного сушащегося материала обычно следует за процессом сушки в рабочей камере, устройство для охлаждения, расположенное вне рабочей камеры, позволяет выгодным образом сократить общую длительность технологического процесса. Охлаждение осуществляют, например, с помощью потока газа, предпочтительно потока воздуха, температура которого ниже температуры сушащегося материала.
Предпочтительно ниже по направлению потока от сушильной решетки расположено конденсирующее устройство. Вода из сушащегося материала, поглощенная потоком газа, может быть снова отдана в конденсирующем устройстве. Это выгодно тем, что позволяет реализовать циркуляцию потока газа вследствие итогового снижения относительной влажности, в частности относительной влажности воздуха. Функции конденсирующего устройства может выполнять описанный выше теплообменник.
Предпочтительно конденсирующее устройство, в частности теплообменник, содержит слив для отведения конденсата из устройства.
Другой аспект настоящего изобретения относится к продукту, то есть обработанному сушащемуся материалу, полученному с помощью описанного выше способа согласно изобретению и/или описанного выше устройства согласно изобретению.
Еще один аспект настоящего изобретения относится к способу переоснащения и/или дооснащения устройства для сушки материала. В одном из вариантов этот способ содержит этап установки вентилятора, выполненного и расположенного таким образом, чтобы обеспечить поток газа, в частности поток воздуха, направленный из области, обращенной к слою сушащегося материала, в область, удаленную от слоя сушащегося материала, и проходящий через слой сушащегося материала и сушильную решетку. В частности, уже имеющийся вентилятор устройства можно изменить таким образом, чтобы с его помощью можно было создать поток газа, который мог бы проходить из области, обращенной к слою сушащегося материала, в область, удаленную от слоя сушащегося материала, через слой сушащегося материала. Кроме того, уже имеющийся вентилятор можно поместить в такое положение, чтобы с его помощью можно было создать такой поток газа.
В качестве альтернативы или дополнения способ содержит этап установки устройства для удаления, выполненного и расположенного в устройстве таким образом, чтобы слой сушащегося материала и устройство для удаления можно было перемещать друг относительно друга, по существу, вдоль вертикали, перпендикулярной сушильной решетке.
Кроме того, устройство для удаления, обеспеченное в рамках способа переоснащения и/или дооснащения устройства для удаления, может иметь один, несколько или все признаки, описанные выше.
Краткое описание чертежей
Изобретение детально описывается ниже со ссылкой на несколько вариантов осуществления и фигур, не ограничивающих защищаемый объем изобретения.
На фигурах изображено:
Фигура 1: схематичное изображение первого варианта исполнения устройства, описываемого изобретением.
Фигуры 2а, 2b: два вида второго варианта исполнения устройства, описываемого изобретением, с устройством для удаления, содержащим шнек.
Фигуры 3а, 3b: схематичное изображение первого варианта исполнения колокола в устройстве, описываемом изобретением.
Фигуры 4а, 4b: схематичное изображение второго варианта исполнения колокола в устройстве, описываемом изобретением.
Фигуры 5а, 5b: схематичное изображение третьего варианта исполнения колокола в устройстве, описываемом изобретением.
Фигуры 6а, 6b: два вида третьего варианта исполнения устройства, описываемого изобретением, с устройством для удаления, содержащим несколько скребков.
Осуществление изобретения
На фигуре 1 схематично изображен первый вариант исполнения устройства, описываемого изобретением. Устройство содержит рабочую камеру Р, окруженную стенкой 12 в форме обечайки цилиндра. В рабочей камере Р находится сушильная решетка 20 с несколькими отверстиями 21, на которую уложен слой D сушащегося материала. Слой D сушащегося материала может содержать, например, зерновые, в частности пивоваренный солод.
Вентилятор 30 через входное отверстие 81 всасывает из окружающей среды воздух, проходящий сначала по первым трубопроводам теплообменника 82 с перекрестными потоками, где он нагревается до первой повышенной температуры. После прохождения через вентилятор 30 воздух поступает на следующее нагревательное устройство 83, где он нагревается до второй, более высокой температуры. После этого воздух проходит через трубопровод 31 и выполненное в стенке 12 отверстие 84 вбок в рабочую камеру Р. Таким образом, создают поток L воздуха, проходящий из области X, находящейся выше сушильной решетки 20, в направлении сверху вниз через слой D сушащегося материала и сушильную решетку 20 в область Y, находящуюся ниже сушильной решетки 20. Под сушильной решеткой 20 воздух выводится из устройства через трубопровод 32 для выпуска воздуха.
Ниже по направлению потока воздух проходит через вторые трубопроводы теплообменника 82 с перекрестными потоками, где отдает часть своей тепловой энергии входящему потоку газа. В теплообменнике 82 с перекрестными потоками возможна конденсация воды, поглощенной воздухом после прохождения через слой D сушащегося материала. Образованный при этом конденсат можно отвести через слив 61. Наконец, воздух выходит из устройства через выпускное отверстие 88.
С этого момента и далее одинаковые ссылочные обозначения относятся к одинаковым компонентам на фигурах.
На фигурах 2а и 2b изображены два вида следующего варианта исполнения. Согласно горизонтальному разрезу на фигуре 2а устройство содержит цилиндрическую стенку 12. Внутри стенки 12 расположена кольцевая сушильная решетка 20, отверстия которой не показаны на фигуре с целью упрощения восприятия. В центральной области 22 сушильной решетки 20 находится цилиндрический колокол 11, ориентированный в вертикальном направлении и содержащий центральное разгрузочное отверстие 48. Кроме того, в устройстве над сушильной решеткой 20 предусмотрен шнек 41 с продольной осью 43, вокруг которой он может вращаться и которая проходит в горизонтальном направлении. Шнек 41 закреплен на балке 45, также проходящей в горизонтальном направлении.
Как показано на боковом разрезе на фигуре 2b, первая внутренняя оконечность 46 балки 45 закреплена на верхней закрытой оконечности 15 колокола 11. В результате как колокол 11, так и балка 45 установлены с возможностью совместного вращения вокруг вертикальной оси 14. Внешняя оконечность 47 балки 45 направляется по кольцевой направляющей 13, проходящей от стенки 12 в радиальном направлении вовнутрь. Шнек 41 установлен на балке 45 с помощью двух регулируемых по длине кронштейнов 44.
Колокол 11 содержит боковое выпускное отверстие 42. При вращении шнека 41 самую верхнюю часть Т1 слоя D сушащегося материала направляют радиально вовнутрь в направлении колокола 11. Там часть Т1 слоя D сушащегося материала направляют в выпускное отверстие 42, из которого она падает через разгрузочное отверстие 48 вниз, что показано стрелкой 15.
За счет совместного вращения шнека 41 и колокола 11 вокруг вертикальной оси 14 можно снимать самую верхнюю часть Т1 слоя D сушащегося материала по всей площади сушильной решетки 20 и направлять ее в разгрузочное отверстие 48.
Затем шнек 41 опускают, регулируя длину кронштейнов 44 относительно стенки 12, сушильной решетки 20 и колокола 11, например, на 5 см. При дальнейшем вращении шнека 41 вокруг своей продольной оси 43 можно снять вторую часть Т2 слоя D сушащегося материала. В альтернативном варианте, не выходящем за рамки изобретения, шнек 41 не опускают, а вместо этого поднимают сушильную решетку 20 относительно стенки 12, шнека 41 и колокола 11. Разумеется, в обоих случаях вращение шнека 41 вокруг вертикальной оси 14 и опускание или подъем можно также осуществлять одновременно.
В описанном выше варианте исполнения сушильная решетка 20 и стенка 12 остаются неподвижными. Тем не менее, возможен вариант, не выходящий за пределы объема изобретения, в котором стенка 12 будет вращаться вместе с балкой 45 и шнеком 41 вокруг вертикальной оси 14. В этом варианте внешняя оконечность 47 балки 45 может быть жестко соединена со стенкой 12, в результате чего необходимость в кольцевой направляющей 13 отпадет. В альтернативном варианте, не выходящем за пределы объема изобретения, сушильная решетка 20 установлена с возможностью вращения вокруг вертикальной оси 14. В этом варианте ни стенка 12, ни балка 45 не должна иметь возможности вращения вокруг вертикальной оси 14. Тем не менее, шнек 41 должен быть установлен с возможностью перемещения по отношению к сушильной решетке 20, чтобы шнек 41 мог перекрывать, по возможности, всю площадь сушильной решетки 20.
В вариантах исполнения, в которых шнек 41 смещают в вертикальном направлении, а сушильную решетку 20 нет, необходимо предусмотреть возможность регулирования выпускного отверстия 42. В противном случае при снятии первой, самой верхней части Т1, по меньшей мере, в центральной области 22 сушильной решетки 20 будет также частично сниматься вторая часть D2 слоя, которая, возможно, еще не была в достаточной степени просушена. На фигурах 3а-5b показаны различные варианты исполнения колокола 11, с помощью которых можно реализовать подобную возможность регулирования выпускного отверстия 42.
Для этого на фигуре 3а схематично изображен первый колокол 11 с выпускным отверстием 42. Это выпускное отверстие 42 образовано двумя прямыми вертикальными кромками 71 и проходящей по периметру горизонтальной кромкой 72. В области выпускного отверстия 42 находится плоская заслонка 73, имеющая форму, позволяющую ей примыкать к внутренней стенке 49 колокола 11. Она ограничена двумя прямыми вертикальными кромками 75 и проходящей, по существу, по периметру горизонтальной кромкой 76.
Заслонка 73 имеет возможность перемещения в вертикальном направлении, что показано стрелкой 79. В зависимости от настройки вертикального положения заслонки 73 открывается большая или меньшая часть выпускного отверстия 42, через которую сушащийся материал может попадать в разгрузочное отверстие 48.
Как показано на боковом разрезе на фигуре 3b, заслонка 73 в представленном варианте исполнения содержит направляющую пластину 74, проходящую от верхней оконечности заслонки 73 под углом вниз в разгрузочное отверстие 48. С помощью этой направляющей пластины 74 можно контролировать поток сушащегося материала. Также возможен вариант, не выходящий за рамки настоящего изобретения, в котором заслонка 73 не содержит такой направляющей пластины 74.
На фигурах 4а и 4b в аксонометрии изображен еще один вариант исполнения. Выпускное отверстие 42 имеет такую же форму, как и в варианте, показанном на фигурах 3а и 3b. Заслонка 73' также имеет плоскую форму и благодаря своему исполнению примыкает к внутренней стенке 49 колокола 11. В то же время заслонка 73' содержит наклонную кромку 77, соединяющую друг с другом одну из двух вертикальных кромок 75 и горизонтальную кромку 76. Колокол 11 во время работы устройства вращается вокруг вертикальной оси 14, предпочтительно в показанном направлении R вращения. В этом направлении R вращения более короткая из двух вертикальных кромок 75 заслонки 73' расположена спереди в направлении R вращения, в то время как более длинная из двух вертикальных кромок 75 расположена сзади в направлении R вращения.
Заслонка 73' установлена с возможностью поворота вокруг вертикальной оси 14 относительно колокола 11 и во время работы устройства вращается совместно с колоколом 11 вокруг оси 14. На фигурах 4а и 4b изображены два различных положения заслонки 73'. В первом положении, показанном на фигуре 4а, открыта меньшая часть выпускного отверстия 42, причем самая нижняя точка 78 открытой части находится на первом уровне. Во втором положении, показанном на фигуре 4b, заслонка 73' повернута вокруг вертикальной оси 14, в результате чего в настоящее время открыта большая часть выпускного отверстия 42; самая нижняя точка 78' открытой части находится на втором уровне, который ниже первого уровня. В первом положении, показанном на фигуре 4а, можно удалить сушащийся материал, расположенный выше первого уровня; во втором положении, показанном на фигуре 4b, можно дополнительно удалить сушащийся материал, который расположен между первым уровнем и вторым уровнем.
Как показано на фигурах 5а и 5b, на колоколе 11 друг над другом расположены четыре заслонки 73''-1 - 73''-4, которые можно поворачивать вокруг вертикальной оси 14 относительно колокола 11 и независимо друг от друга. В положении, показанном на фигуре 5а, самая верхняя заслонка 73''-1 находится в открытом положении; три нижние заслонки 73''-2 - 73''-4 находятся в закрытом положении. В этом положении открыта только самая верхняя часть выпускного отверстия 42. На фигуре 5b дополнительно открыта вторая сверху заслонка 73''-2. При этом открывается расположенная ниже часть выпускного отверстия 42.
На фигуре 6а показан вид сверху третьего варианта исполнения устройства, описываемого изобретением. Это устройство содержит кольцевую сушильную решетку 20 с отверстием в центральной области 22. Через отверстие в центральной области 22 проходит вертикально ориентированная центральная стойка 90, установленная с возможностью вращения вокруг вертикальной оси 14, а также колокол 11. На стойке 90 расположены три опоры 93 балки, на каждой из которых закреплена балка. Балки 45 проходят от опор 93 балок в радиальном направлении В наружу и расположены на угловом расстоянии 120° друг от друга. На нижней стороне каждой балки 45 находится семь скребков 91. Каждый скребок 91 выполнен в виде прямоугольной пластины и ориентирован под углом α примерно 50° к радиальному направлению В.
При вращении стойки 90 и расположенных на ней балок 45 в направлении R вращения скребки 91 перемещаются относительно сушильной решетки 20. В результате поверхности 92 съема скребков 91 вступают в контакт со слоем D сушащегося материала, расположенным на сушильной решетке 20. За счет выбора угла α и направления R вращения это приводит к удалению части слоя D сушащегося материала в среднюю область 22 сушильной решетки 20. На фигуре 6b показан боковой разрез устройства, изображенного на фигуре 6а. На фигуре 6b показана левая половина (слева от оси 14) и правая половина (справа от оси 14). Левая и правая половины показывают различные рабочие положения устройства в различные моменты времени, которые для большей наглядности изображены на одной и той же фигуре.
Как показано двойными стрелками 94, опоры 93 балок (как показанной на левой половине фигуры 6а, так и двух других балок 45) можно перемещать в вертикальном направлении, то есть параллельно оси 14 относительно стойки 90. Таким образом, можно регулировать высоту балок 45 и тем самым высоту скребков 91, каждый из которых закреплен посредством кронштейна 98 на балке 45. Следует отметить, что в описанном варианте исполнения балки 45 фактически постоянно расположены на одной высоте; хотя на фигуре 6b на левой и правой половине показаны разные высоты, имеющие место, разумеется, в различные моменты времени. Колокол 11 имеет форму цилиндрической трубы, и на его верхней стороне выполнено выпускное отверстие 42. Колокол 11 также установлен с возможностью перемещения в вертикальном направлении, что показано двойной стрелкой 95.
В изображенном слева рабочем положении показанная здесь балка 45 (и две другие балки 45, не показанные на фигуре) находятся над слоем D сушащегося материала. Колокол 11 находится в таком вертикальном положении, при котором выпускное отверстие 42 находится приблизительно на том же уровне, что и верхняя сторона слоя D сушащегося материала. В этом рабочем положении можно сушить сушащийся материал, находящийся на сушильной решетке 20.
При опускании опор 93 балок будут также опущены балки 45 и скребки 91, в результате чего они проникнут в самую верхнюю часть Т1 слоя D сушащегося материала. Одновременно колокол 11 опускают до тех пор, пока выпускное отверстие 42 не окажется ниже верхней стороны слоя D сушащегося материала. При вращении стойки 90 и тем самым, скребков 91 самая верхняя часть Т1 слоя сушащегося материала будет удалена в направлении центральной области 22, откуда она будет падать через выпускное отверстие 42 и воронку 96 в сборную трубу 97, в которой собирается сушащийся материал. Предпочтительно опускание скребков 91, опускание колокола 11 и вращение скребков 91 вокруг оси 14 выполняют синхронно. После удаления первой части Т1 слоя можно последовательно удалить другие части Т2, Т3, Т4 и Т5 слоя.
Реферат
Изобретение относится к пищевой промышленности. Способ сушки зерновых, псевдозерновых, масличных или бобовых культур, согласно которому осуществляют укладку обрабатываемого сушащегося материала на сушильную решетку с формированием слоя сушащегося материала, создание потока газа, проходящего через слой сушащегося материала, и по меньшей мере однократное, а предпочтительно многократное удаление части слоя сушащегося материала. При этом поток газа направляют с прохождением через слой сушащегося материала, а удаление сушащегося материала выполняют с помощью устройства для удаления, установленного с возможностью поворота относительно сушильной решетки вокруг, в частности, вертикальной оси. Предложенное изобретение обеспечивает равномерное и бережное просушивание материала. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 11 ил.
