Для получения альбумина на предприятиях мясной промышленности используют сушилки, в которых применяют различные способы распыления, а также разные принципы движения теплоносителя и частиц сырья.
Распылительные сушилки с центробежным распылением. Принцип дискового распыления использования в сушилках А1-ОРЧ, А1-АРС, а также в установках фирм «Нема» (ГДР), «Ниро Атомайзер» и «Ангидро» (Дания) и др. В сушилках данного типа кровь (кровепродукты) поступает самотеком по кровепроводу внутри сушильной камеры в полость вращающегося диска через его центральное отверстие. Благодаря центробежной силе, развивающейся в результате вращения диска, кровь выбрасывается через отверстия на периферической части диска, распыляясь на мельчайшие капли.
Высокая степень диспергирования для достаточной скорости высушивания и, следовательно, для получения качественного продукта требует значительных окружных скоростей для вращения диска — при диаметре диска 180 мм частота вращения доходит до 170 с-1.
Паровая турбина, вертикальный вал которой непосредственно соединен с диском, является вполне надежным двигателем, обеспечивающим необходимую скорость вращения диска при условии снабжения паром давлением не менее 0,7 МПа, так как только при этом обеспечивается необходимая частота вращения Диска (133-142 с-1 при его диаметре 360 мм), в том числе собственно диска (210 мм) и выступающих вставных трубок (150 мм). При снижении давления поступающего на турбину пара скорость вращения падает, что сказывается на производительности сушилки. Обычно применяют паровые турбины мощностью 10—12 кВт при давлении пара 0,75 МПа, частота их вращения составляет 140 с-1. После турбины пар используют для нагрева воздуха в калориферах.
Применение высокочастотного двигателя позволяет упростить схему автоматизации процесса сушки и повышает надежность работы привода.
Распылительная сушильная установка А1-ОРЧ предназначена для сушки обезжиренного молока, заменителей цельного молока, крови и ее фракций. Установка состоит из сушильной камеры, систем подачи продукта и сушильного агента, предварительной подготовки сырья, отвода и фасовки готового (высушенного) продукта, а также щита управления.
Кровь (кровепродукты) подается из приемной емкости винтовым насосом по трубопроводу в центробежно-распылительный механизм, который распыляет исходное сырье в сушильной камере. Одновременно в сушильную камеру поступает горячий воздух, который нагнетается вентилятором через фильтр и калорифер. В калорифере воздух нагревается паром давлением 1—1,3 МПа до температуры 150—160 °С. В результате контакта с горячим воздухом сырье высыхает. Часть частиц падает на дно сушильной камеры и скребковым механизмом подается к окнам в полу, а затем шнеком перемещается в пневмотранспорт. Пневмотранспорт снабжен шлюзовыми затворами. Более мелкие частицы с отработанным воздухом поступают по трубопроводу в систему циклонов, где отделяются от воздуха. Отработанный воздух вентилятором выбрасывается в атмосферу.
Высушенный продукт поступает в приемный бункер, а затем в агрегат фасовки и упаковки. Для очистки от мелких частиц продукта воздух из приемного бункера вентилятором подается в циклоны. Благодаря применению пневмотранспорта альбумин перед фасовкой охлаждается.
Сушильная установка А1-ОРЧ предназначена для использования на крупных мясокомбинатах мощностью не менее 100 т мяса в смену.
Сушильная установка А1-ОРЧ обеспечивает получение черного и светлого пищевого альбумина, соответствующих по качественным показателям действующей нормативно-технической документации.
Высокое содержание в черном и светлом пищевом альбумине растворимых белковых веществ свидетельствует о том, что рекомендованные режимы сушки крови и плазмы исключают денатурацию белковых веществ и позволяют получить высококачественный пищевой альбумин. Испытания также подтвердили, что общее содержание микроорганизмов в готовом продукте определяется прежде всего санитарным состоянием исходного сырья.
Сушильная установка А1-АРС предназначена для сушки пищевых продуктов, обладающих высокой термочувствительностью. Она состоит из сушилки, включающей камеру, устройство для пневмоочистки стенок и днища камеры, распылитель, калориферно-вентиляционное оборудование; питающего насоса, циклона и оборудования пневмоохлаждения порошка.
Особенностью установки является наличие устройства для пневматической очистки стенок и днища камеры и пневмоохладителя, который в совокупности позволяет использовать высокотемпературный режим (температура воздуха на входе 200—220 °С) и обеспечивать при этом высокое качество сухого продукта. Камера выполнена с дном, имеющим малый угол наклона, что позволяет уменьшить высоту установки.
Принцип работы установки заключается в следующем. Исходное сырье питающим насосом подается в распылитель сушилки, которым распыляется в объеме камеры. Воздух, подаваемый нагнетательным вентилятором, нагревается в паровом, а затем в электрическом калориферах, после чего поступает в камеру и обезвоживает мелкие частицы сырья. Сухие частицы потоком воздуха отводятся в циклоны, в которых порошок оседает на стенках и дне циклона. Воздух отсасывается вентилятором из циклонов в атмосферу. Порошок, оставшийся в сушильной камере на стенках и дне, удаляется пневмоочистительным устройством. Порошок из циклонов поступает в пневмотрассу, подхватывается охлажденным воздухом, и затем транспортируется в разгрузочный циклон, в котором отделяется от воздуха и выводится из циклона на упаковку. Очищенный воздух вентилятором подается на входной коллектор основных циклонов.
Для контроля и регулирования основных технологических параметров предусмотрена система автоматического управления. Температура воздуха на входе поддерживается автоматически изменением производительности питающего насоса.
В сушилках фирмы «Нема» производительностью по испаренной влаге 300 и 500 кг/ч распыление осуществляется центробежным диском с турбинным или электрическим приводом. В сушилке производительностью 300 кг/ч установлена одноступенчатая паровая турбина мощностью 12,5 кВт с несколькими скоростными ступенями и вертикальным валом для насадки распылительного диска с частотой вращения 133 с-1. Чтобы обеспечить постоянную частоту вращения турбины при колебаниях давления свежего пара или нагрузки, поставлен центробежный скоростной регулятор с приводом от вала турбины через цилиндрическую зубчатую передачу.
Вмонтированный в вал турбины регулятор закрывает быстрозапорный вентиль при повышении частоты вращения турбины на 10-15% (оптимальной). Быстрозапорный регулятор действует на масляном реле, которое, в свою очередь, управляет масляным цилиндром у храпового приспособления быстрозапорного вентиля.
Для контроля частоты вращения служит пристроенный к кожуху электрический датчик, который подает сигнал вмонтированному в распределительный щит дистанционному указателю частоты вращения ротора.
Сушильная установка фирмы «Нема» работает следующим образом. Кровь (кровепродукты) из закрытого приемного бака вместимостью 1000 дм3, изготовленного из алюминия, нагнетается центробежным насосом в алюминиевый напорный бак вместимостью 80 дм3. Насос производительностью 1 м3/ч снабжен электродвигателем мощностью 1,5 кВт.
Сырье из напорного бака проходит самотеком через автоматический регулирующий вентиль с моторным приводом и реле. Регулирующее устройство в зависимости от температуры выходящего из сушилки воздуха контролирует количество поступающей в сушилку крови.
Из автоматического вентиля кровь (кровепродукты) через воронку поступает в полость распылительного диска, диаметр которого равен 360 мм, в том числе диаметр собственно диска 210 мм. Диск, изготовленный из нержавеющей стали (масса 12 кг), приводится в движение от вала паровой турбины (расход пара 29,8 кг/ч) или редуктора. При частоте вращения до 133 с-1 кровь (кровепродукты) распыляется, образуя факел, равномерно распределяющийся в горизонтальной плоскости по сечению камеры.
Сушильная камера представляет собой цилиндр диаметром и высотой 4,5 м у сушильной установки производительностью 300 кг/ч и 5,5 м у сушилки производительностью 500 кг/ч. Корпус камеры изготовлен из листового железа, оцинкованного внутри и покрытого изоляцией из стеклянного волокна толщиной 70 мм. Слой изоляции с наружной стороны защищен листовой сталью толщиной 1 мм. Пол камеры сделан из профильной стали, залитой цементом, по которому уложены керамические плитки. В полу камеры (в центре) находится круглое отверстие для установки приводного механизма и в стороне — квадратное отверстие для выгрузки альбумина.
В корпусе камеры имеется дверь со смотровым окном, а в крышке башни — центральное круглое отверстие для воздуховода и квадратное смотровое. Для удаления альбумина над полом установлены два скребка, которые получают движение от приводного механизма с электродвигателем мощностью 1,5 кВт. Частота вращения скребков 0,8 с-1. Альбумин через спускной люк попадает в шнек, принимающий альбумин также из фильтров, которые направляют его на сито, представляющее собой подвешенный в наклонном положении плоский ящик, нижняя сторона которого охлаждается воздухом.
Сито непрерывно получает возвратно-поступательное движение от шатуна, связанного с электродвигателем мощностью 1 кВт. Альбумин, продвигаясь по ситу, просеивается и направляется в спускной патрубок для упаковки. Воздух, поступающий из помещения к тонкому алюминиевому днищу сита, охлаждает альбумин и отсасывается вентилятором. Этот же вентилятор отсасывает нагретый воздух от паровой турбины и выбрасывает его наружу. Производительность вентилятора 2400 м3/ч, напор 0,4 кПа, мощность электродвигателя 1 кВт.
Воздух, поступающий для обезвоживания сырья, очищается в фильтрах, которые состоят из шести отдельных съемных клеток, изготовленных из лабиринтообразных волнистых пластинок, смачиваемых тонким слоем масла для улавливания пыли из проходящего воздуха. Производительность каждого фильтра при температуре 15 °С равна 7200 м3/ч.
Очищенный воздух поступает в трехступенчатый пластинчатый нагреватель-калорифер, где он нагревается до температуры 140 °С. Первая ступень нагревателя питается свежим паром давлением 0,7 МПа, вторая — отработанным паром турбины давлением 0,2 кПа и третья — конденсатом первой ступени.
Вентиляторы забирают до 25 % горячего воздуха из калориферов и направляют его через верхний и нижний воздуховоды в зону распыления под диском и над ним (помогая созданию винтообразного движения аэрозоля и высушенных частиц). Основная часть горячего воздуха (до 75%) этого калорифера всасывается в сушильную камеру через две диаметрально противоположные щели в боковых стенках так называемой зоны распыления жидкости. При этом горячий воздух завихряет поток образующегося аэрозоля. Аэрозольный туман приобретает винтообразное вращательное движение по всему объему башни. Производительность вентилятора 1900 м3/ч при температуре 130 °С, напор 0,38 кПа, мощность электродвигателя 0,6 кВт.
Нагретый воздух поступает в камеру в четырех точках: из двух боковых щелей в нижней части камеры, внизу из центра и сверху — для регулирования высоты факела. Такая подача (смешанного типа) обеспечивает сравнительно равномерное распределение воздуха по сечению камеры и создает большую поверхность соприкосновения его с факелом распыления. Благодаря этому тепло воздуха используется лучше, чем в сушилках другого типа. Отработавший воздух уходит из сушилки с относительной влажностью 30%, в то время как в других сушилках она не превышает 15—20%. Кроме того, нагретый в специальном калорифере воздух отдельным вентилятором подается для обдувания фильтров, что способствует лучшей очистке фильтрующих рукавов, а также досушиванию порошка, улавливаемого фильтром из отработавшего воздуха.
Отработавший воздух из камеры, увлекая легкие частицы альбумина, попадает в фильтровальную установку с шерстяными фильтровальными рукавами (96 шт. у сушилки производительностью 300 дм/ч и рукавов у сушилки производительностью 500 дм3/ч), в которых частицы альбумина отделяются от воздуха.
Фильтровальная установка состоит из двух отделений по четыре камеры в каждом. Привод встряхивающего механизма размещен на крышке установки и приводится в движение через редуктор от электродвигателя мощностью 1,5 кВт. Встряхивание одной секции продолжается 30 с, а разрыв между очередными встряхиваниями — около 1 мин.
Воздух для продувки фильтров нагревается до температуры 80 °С в одноступенчатом пластинчатом нагревателе, который размещен на крышке фильтровальной установки и рассчитан на нагревание 15% проходящего через фильтр воздуха. Вся установка работает при остаточном давлении 0,57—0,76 кПа, что предотвращает потери альбумина.
Главный вентилятор, имеющий электродвигатель мощностью 22 кВт, отсасывает отработавший воздух из всей установки и выводит его наружу. Производительность вентилятора при температуре 60 °С и давлении 1,4 кПа равна 25 000 м3/ч. Параллельные вспомогательные вентиляторы (2 шт.) производительностью 3200 м3/ч каждый при температуре 130°С и общем напоре 0,38 кПа имеют электродвигатели мощностью 1 кВт.
Распылительный диск приводится в действие непосредственно от вертикального вала турбины, которая снабжена регулятором частоты вращения, регулирующим вентилем для пара и быстрозапорным вентилем. Ротор турбины имеет по окружности лопасти шириной 14 мм.
Регулятор давления обеспечивает постоянное равномерное давление отработавшего пара турбины (0,02 МПа). При работе турбины давление пара уравновешивается водяным столбом высотой 2 м.
Для смазки турбины служит шестеренный масляный насос, который приводится через редуктор от электродвигателя мощностью 0,5 кВт. Насос всасывает из бака необходимое количество масла и нагнетает его под давлением 0,34 МПа через масляный фильтр и маслоотделитель в подшипники паровой турбины и быстрозапорную установку.
Пускают и обслуживают распылительную установку «Нема» следующим образом. Открывают паровые вентили к обоим калориферам свежего воздуха, и к калориферу продувного воздуха (давление пара должно быть не менее 0,7 МПа). После продувки перекрывают конденсационные горшки и пускают воду в маслоотделитель. Затем включают главный выключатель на распределительном щите, сеть электроуправления, масляный насос и охлаждающий вентилятор. При достижении давления 0,24 кПа по манометру быстрозапорного вентиля включают ручной рычаг быстрозапорного вентиля, затем открывают водоотводный вентиль для постоянного удаления конденсата, полностью открывают быстрозапорный вентиль и медленно открывают вентиль для поступления свежего пара в турбину. При этом следят за показанием тахометра — при достижении частоты вращения 133 с-1 открывают вентиль полностью (обводной вентиль в трубопроводе отработавшего пара надо заранее открыть, чтобы отработавший пар мог выйти).
Затем отключают дистанционный указатель температуры, регулятор подачи крови (кровепродуктов), главный и вспомогательный вентиляторы. При этом следят за температурой воздуха после калориферов, на входе в камеру и на выходе из нее. Установочную стрелку на контактном термометре ставят на желаемую температуру воздуха (например, 75 °С) и медленно открывают кран подачи крови (кровепродуктов) на впускном сосуде, который прежде был заполнен водой. После этого через окно в двери сушилки следят за началом распыливания воды с тем, чтобы сразу включить насос подачи крови (кровепродуктов). Затем включают уборочной механизм, фильтровальную установку и охлаждающее сито.
В процессе работы сушилки наблюдают за давлением пара (не ниже 0,7 МПа) и контролируют температуру входящего воздуха по показывающему прибору. Если температура воздуха ниже 140 °С, проверяют правильность работы водоотводчиков. Кроме того, следят за температурой воздуха на выходе из сушилки — если она ниже 70°С, проверяют, регулятор подачи крови и температуру воздуха на входе (она должна быть не Ниже 140 °С). При поступлении к распылительному диску слишком большого количества крови немедленно дросселируют ручной кран на впускном баке с тем, чтобы температура воздуха в головке камеры повысилась.
При неожиданной остановке сушилки (в связи с прекращением подачи электропитания, перегрузкой двигателя и т. п.) необходимо немедленно закрыть кран подачи крови впускного бака на сушильной камере.
В процессе эксплуатации сушилки смазывают все ее механизмы. При остановке сушилки после опорожнения бака с кровью (кровепродуктами) его промывают водой и нагнетают воду по трубопроводам, пока не будут очищены все трубопроводы и сосуды. Вода поступает в распылительный диск, в сушильной камере она испаряется, не оказывая влияния на качество готового продукта, находящегося в камере. Незадолго до полного удаления промывной воды во впускном баке ставят установочную стрелку контактного термометра примерно на температуру 100 °С, после чего с помощью регулирующего двигателя постепенно закрывают регулирующий вентиль.
Затем выключают насос, закрывают кран на впускном баке, вентиль свежего пара для паровой турбины и быстрозапорный вентиль. После этого выключают масляный насос, охлаждающий вентилятор и прекращают подачу охлаждающей воды на маслоохладитель, закрывают паровые вентили и выключают скребковый механизм, фильтровальную установку, охлаждающее сито, главный и вспомогательные вентиляторы, установки для измерения температуры и электродвигатель регулятора, сеть электроуправления и главный выключатель. Потребление электроэнергии всей установки на 1000 кг крови составляет 59 кВт.
Диаметр частиц полученного альбумина менее 0,25 мм, расход пара для нагрева воздуха в расчете на 1 кг испаренной влаги составляет 2,75 кг, количеству испаренной влаги 350 кг/ч, количество поступающего воздуха 12000 м /ч. Остаточное давление на выходе из сушилки составляет 6,5 кПа, а на выходе из фильтра 1,1 кПа.
Принципиальная схема распылительной сушилки фирмы «Ангидро». Кровь (кровепродукты) с помощью: питательного насоса подается в сушильную камеру, где она подвергается центробежному распылению и приходит в соприкосновение в воздухораспределителе с сухим горячим воздухом, нагретым воздухонагревателем. В результате отданного горячим воздухом тепла происходит обезвоживание распыленного сырья. При этом воздух насыщается влагой. Выходя из сушилки, охлажденный и очищенный от пылевидных частиц воздух уносит влагу, отданную ему при
испарении сырья. Из сушильной камеры воздух отсасывается вентилятором.
Полученный альбумин удаляется из пневматического сборника сушилки. Установка снабжена щитом управления с контрольными приборами.
Порошок от отработанного воздуха отделяется в циклонах, которые снабжены вращающимися выпускными клапанами для перепуска готового порошка в пневматический охладитель. Отработанный воздух из циклонов также отсасывается вентилятором. Альбумин выгружается в тару из циклона с вихревой ловушкой.
Распылительная установка фирмы «Ангидро» производительностью по испаренной влаге 300 кг/ч отличается компактностью, так как паровой воздухоподогреватель (калорифер) устанавливают непосредственно на крышке сушилки для устранения потерь тепла в воздуховодах. Кроме того, порошкообразный альбумин охлаждается в пневматической системе воздухом, засасываемым из помещения. Сушильную камеру изготавливают из нержавеющей стали, она имеет плоское дно с пневматическим сборником для порошка. Такая конструкция камеры облегчает ее чистку, а пневматическое удаление альбумина обеспечивает кратковременное пребывание его в камере, что повышает качество получаемого продукта.
Распылительные сушилки с механическими форсунками. Механические форсунки используют в распылительных сушилках различных типов. При этом сушилки могут отличаться количеством форсунок и их положением в процессе работы — стационарное или в состоянии движения.
Распылительная сушилка со стационарно расположенной форсункой фирмы «Нема» имеет производительность по испаренной влаге 70 кг/ч. Она снабжена одной механической форсункой с отверстием диаметром 1 мм, установленной в центре сушильной камеры, которая имеет диаметр 2,9 м и высоту 4,4 м. Кровь из бака подается к форсунке под давлением 6 МПа, создаваемым гидравлическим насосом высокого давления, и распыляется снизу вверх. Воздух температурой 130-140 °С поступает в сушильную камеру и распределяется в ней так же, как и в сушилках этой же фирмы с дисковым распылением производительностью по испаренной влаге 300 и 500 кг/ч: Горячий воздух нагревается в калорифере паром давлением 0,6 МПа.
Распыление крови (кровепродуктов) через форсунку сушильной камеры обеспечивается трехпоршневым регулируемым насосом высокого давления производительностью 3,5—7,5 м3/ч с давлением нагнетания 9,8 МПа.
Насос высокого давления состоит ид жесткой литой станины, закрепляемой на сварной раме, гидроблока, привода и электродвигателя мощностью 30 кВт. Гидроблок, в котором размещены клапаны всасывания и нагнетания, а также всасывающий и нагнетательные патрубки, крепится на шпильках к станине. У каждого из трех поршней имеется пара клапанов.
Клапан, вставляемый в тело гидроблока, состоит из трех шаров, поджимаемых пружиной к притертому к ним седлу. При ходе поршня насоса вперед (к гидроблоку) создается давление, преодолевающее усилие пружины в нагнетательном клапане, шары поднимаются и кровь устремляется по нагнетательному трубопроводу к форсункам. При ходе поршня назад пружина нагнетательного клапана вновь крепко прижимает шары к седлам, не позволяя жидкости проникать обратно в полость гидроблока. При этом создаваемое поршнем разрежение позволяет клапанам на всасывании преодолеть сопротивление своих пружин, и кровь (кровепродукты), поджатая давлением, создаваемым на подпоре другим насосом, заполняет полость цилиндра. Подпор нужен для того, чтобы улучшить наполнение цилиндров, так как в крови (кровепродуктах) содержатся пузырьки воздуха. Поршни насоса приводятся в движение механизмом привода, размещаемым в станине.