Capitolul XIV

Teodor Ioan Trac

UTILAJE N INDUSTRIA ALIMENTAR

Usctoare

USCTOAREClasificare

Usctoarele se clasifica dup mai multe criterii:

funcie de presiunea de lucru:

usctoare la presiune atmosferic

usctoare sub depresiune funcie de regimul de operare:

usctoare cu funcionare discontinu

usctoare cu funcionare continu

funcie de modul de transmitere a cldurii:

usctoare convective

usctoare conductive

usctoare dielectrice

usctoare prin radiaie

funcie de tipul constructiv:

usctoare tip camer

usctoare tip tunel

usctoare cu tambur

usctoare cu band

usctoare tip coloan

usctoare pneumatice

usctoare prin pulverizare

usctoare prin fluidizare

Usctoare tip camer

Usctoarele tip camer se realizeaz n mai multe variante constructive, funcie de destinaie. n continuare se prezint dou astfel de usctoare: usctorul discontinuu tip camer i usctorul discontinuu tip camer cu crucioare-stelaj.

n figura 1 se prezint usctorul tip camer cu funcionare discontinu, utilizat n industria berii. Din punct de vedere constructiv funcional, acesta se compune din:

1 transportor elicoidal

2 band dozatoare

3 co de evacuare pentru aer uzat

4 canal colector pentru aer uzat

5 canal de recirculare pentru aer uzat

6 calorifer pentru nclzirea aerului

7 semigrtare rabatabile

8 camer de uscare

9 plnie colectoare pentru mal uscat

10 transportor cu raclete

11 ventilator.

Figura 1 Schema usctorului tip camer

Un alt usctor tip camer este usctorul discontinuu cu crucioare i polie (figura 2), compus din:

1 ventilator

2, 7 calorifere interioare

3 crucioare

4 calorifer exterior

5 clapet pentru recircularea aerului uzat

6 camera de uscare.

Modul de funcionare este urmtorul: produsul supus operaiei de uscare este dispus pe nite stelaje sau polie i apoi n crucioare (3) (vagonete), care se introduc n camera de uscare (6). Agentul de uscare este amestec de aer, nclzit de ctre caloriferul exterior (4) i caloriferele interioare (2), (7) i vehiculat cu ventilatorul (1). Recircularea aerului uzat se regleaz printr-o clapet (5).

Figura 2 Schema usctorului tip camer cu crucioare i polie

Usctoare tip tunel

Usctorul tunel este constituit dintr-o camer lung, care este parcurs n lungime, cu vitez mic, de produsul supus uscrii. Principiul constructiv funcional este urmtorul: produsul supus operaiei de uscare se aeaz pe crucioare (vagonete) care se introduc n tunel. La anumite intervale de timp se evacueaz un vagonet cu produs uscat pe la captul opus intrrii i se introduce un alt crucior cu produs umed. Deplasarea crucioarelor n tunel se face cu lanuri sau cu un dispozitiv de mpingere. Pentru uurarea naintrii crucioarelor n tunel, acesta se construiete cu o mic pant cobornd ctre captul de ieire. La cele dou capete, tunelul este nchis cu ui etane, care se deschid numai cnd se introduce sau se scoate un crucior.

Circulaia agentului de uscare (aer sau gaze de ardere) se poate realiza:

n curent paralel: pentru produse insensibile la cldur n stare umed dar sensibile n stare uscat, atunci cnd nu se cere o uscare naintat a produsului sau cnd agentul de uscare are temperatur ridicat;

n contracurent: pentru produse insensibile la cldur n stare uscat, atunci cnd se cere o uscare naintat a produsului sau cnd coninutul iniial de umezeal a agentului de uscare este relativ mare;

n curent ncruciat sau mixt (echicurent + contracurent).

n figura 3 se prezint usctorul convectiv tip tunel, compus din:

1 calorifer exterior

2 ventilator

3 clapete pentru reglarea debitului de aer

4 crucioare

5 tunel de uscare.

Modul de funcionare este urmtorul: produsul alimentar umed se introdusce n tunelul de uscare (5) pe nite crucioare cu rastele (4). Uscarea se produce cu agentul de uscare aeru nclzit de la caloriferul exterior (1) i antrenat n micare de ventilator (2). Debitul de aer proaspt, respectiv de aer uzat este reglat prin intermediul unor clapete (3).

Figura 3 Schema usctorului tip tunel

Usctoare cu band

Din punct de vedere constructiv funcional, usctoarele cu band se aseamn cu cele tip tunel: produsul supus operaiei de uscare se deplaseaz n interiorul camerei de uscare (figura 4). Produsul nainteaz n camera de uscare pe benzi transportoare. Agentul de uscare (aer) se nclzete de ctre un radiator i se vehiculeaz n contracurent cu produsul de ctre un ventilator printr-un distribuitorul. Aerul cald se recircul, iar cel uzat se evacueaz.

Figura 4 Principiu constructiv - funcional al usctorul cu bandn figura 5 se prezint trei moduri de circulaie a produsului n interiorul unui usctor cu benzi: o singur trecere prin usctor (a), dou treceri (b) i mai multe treceri (c).

n figura 6 se prezint usctorul cu benzi suprapuse utilizat n industria pastelor finoase, compus din:

1 transportor de alimentare

2 ventilatoare

3 transportoare cu benzi perforate

4 carcas.

Benzile perforate (3) se afl n micare uor vibratorie. Capetele benzilor sunt decalate pentru a permite produselor de pe benzile superioare s cad pe benzile inferioare. Sub fiecare band ventilatoarele (2) vehiculeaz agentul de uscare (aer).

Modul de funcionare este urmtorul: produsul se alimenteaz de ctre un transportor pe banda superioar. De pe aceasta, produsul parial uscat cade succesiv pe fiecare band pn la evacuarea din utilaj. n contracurent cu produsul i pe sub benzi se vehiculeaz agentul de uscare (aer).

a

b

c

Figura 5 Tipuri de usctoare cu benzi suprapuse

Figura 6 Schema usctorului cu benzi suprapuse pentru uscarea pastelor finoase scurte

Usctoare cu tvi

Usctoarele cu tvi se utilizeaz pentru uscarea fructelor i legumelor. El funcioneaz cu aer cald i au dou zone de uscare.

Un astfel de usctor (figura 7) se compune din:

1 incinta de uscare

2 ventilator

3 ghidaje

4, 5 calorifere

6 tvi

7 dispozitiv pentru scoaterea tvilor.

Tvile cu produse se introduc la nceput toate deodat. Dup un interval de timp, egal cu timpul de uscare, cu ajutorul unui dispozitiv (7) se scoate tava de jos cu produsul uscat, toate celelalte tvi rmase n usctor cobornd cu o treapt. La partea superioar rmne astfel un spaiu gol n care se introduce o nou tav cu produs umed. Dup aceleai intervale de timp se repet operaiile de evacuare, coborre i alimentare.

Pentru trecerea tvilor din treapta I n treapta a II-a de uscare, se scot tvile afar i se introduc din nou sub caloriferul (4). nclzirea n trepta a II-a se realizeaz prin intermediul caloriferului (5). Agentul termic (aer) se vehiculeaz cu ajutorul ventilatorului (2) care aspir aerul umed din usctor i l recircul sau l evacueaz n afar.

Figura 7 Schema usctorului cu tvi

Usctoare cu celule verticale

Usctoarele cu celule verticale se utilizeaz n industria berii pentru uscarea malului. Din punct de vedere constructiv funcional, un astfel de usctor (figura 8) se compune din:

1 incint cu cinci niveluri

2 perei despritori

3 celule pentru produs

4 deschidere comunicant cu spaiul de aer cald

5 celule de aer

6 deschidere comunicant cu spaiul de aer rece

7 sistem de nclzire

I, II, III, V, V nivelurile usctorului.

Figura 8 Schema usctorului cu celule verticale

Nivelurile II, III i IV reprezint usctorul propriu-zis, format din celule (3) desprite ntre ele prin perei (2) din tabl perforat cu ochiuri alungite. Fiecare celul are dou deschideri: una comunic cu spaiul de aer rece, (6) cealalt cu spaiul de aer cald (4) vehiculat prin canalele verticale care fac legtura pe toate nivelurile cu camera de nclzire.

Modul de funcionare este urmtorul: materia prim umed (produsul granular) se alimenteaz la nivelul de deasupra celulelor, pn la umplerea complet a acestora. Dup aproape 12 ore se deschid ubrele, iar malul cade n necuri. Cnd se observ c malul a cobort de pe nivelul II, se nchid ubrele, timp n care se aduce o nou cantitate de mal de la nivelul V n celulele de pe nivelul IV. Operaiile de transfer a malului de pe nivel pe nivel se repet pn la atingerea procentului de umiditate stabilit.

Usctoare turn

Dintre usctoarele turn se prezint dou exemple, i anume usctorul turn prin pulverizare i usctorul tip coloan.

Usctorul turn prin pulverizare (figura 9) realizeaz uscarea pe urmtorul principiu: produsul umed se pulverizeaz ntr-un curent de aer foarte cald, dimensiunile mici ale particulelor de produs permind o evaporare instantanee a apei. Usctorul se compune din:

1 sistem de nclzire

2 conduct de alimentare pentru material umed

3 sistem de pulverizare

4 turn de uscare5 agitator mecanic

6 conduct de evacuare.Modul de funcionare este urmtorul: materialul umed se alimenteaz printr-o conduct (2) i sistemul de pulverizare (3) n turnul de uscare (4) unde, datorit dimensiunilor mici ale particulelor, apa se evaporeaz instantaneu, cu agent termic aerul nclzit de la sistemul de nclzire (1). Produsul uscat se colecteaz la baza turnului, de unde un agitator mecanic (5) l desprinde de pe capacul inferior i l descarc n conducta de evacuare (6).

Figura 9 Schema usctorului turn prin pulverizare

Usctorul turn tip coloan pentru cereale (figura 10) se compune din:

1 coloan

1a zona de uscare

1b zona de rcire

2 dispozitiv de golire

3 plnie colectoare pentru produs uscat

4 plnie de alimentare pentru material umed

5 canale pentru agent de uscare

6 camere de distribuie pentru agent de uscare

7 camere de distribuie pentru agent de rcire

8 ventilator pentru gaze de ardere

9 camera de ardere

10 ventilator pentru agent de rcire

11 jaluzele.

n coloan au loc dou procese: uscarea produsului umed n zona de uscare i rcirea produsului uscat n zona de rcire.

Figura 10 Schema usctorului turn tip coloan pentru cereale

Operaia de uscarea se desfoar astfel: agentul de uscare (aer) se introduce n coloana de uscare prin jaluzele reglabile (11). Combustibilul necesar arde n focar (camera de ardere) (9), de unde gazele de ardere sunt vehiculate cu ventilatorul (8). Agentul de uscare aerul nclzit se distribuie n interiorul coloanei, n zona de uscare, prin camere de distribuie (6) i canale (5).

Operaia de rcire se realizeaz n felul urmtor: agentul de rcire (aer rece) se vehiculeaz de ctre ventilator (10) i ajunge astfel, prin camerele de distribuie (7), n interiorul coloanei (1), i anume n zona de rcire.

La final, produsul uscat i rcit se golete din coloan prin acionarea dispozitivului (2), cerealele uscate cznd n plnia colectoare (3).

Usctoare rotative

Usctoarele rotative se utilizeaz pentru uscarea continu a produselor solide de dimensiuni mici (semine de floarea-soarelui, cristale de zahr etc.).

Din punct de vedere constructiv funcional, un astfel de usctor (figura 11) se compune din:

1 conduct de alimentare pentru material umed

2 canale elicoidale

3 tambur cilindric

4 camera de ardere

5 racord de evacuare pentru produs uscat.

Modul de funionare este urmtorul: materialul umed se alimenteaz printr-o conduct (1) n interiorul tamburului cilindric (3). Agentul de uscare (gaze calde sau amestec de gaze calde i aer) se nclzete n camera de ardere (4) i vehiculeaz de ctre un ventilator. Pentru mprtierea materialului n curentul de agent de uscare i pentru deplasarea sa spre captul de evacuare, tamburul (3) se rotete i pe partea sa interioar sunt realizate canale elicoidale (2). Produsul uscat se evacuez la captul opus alimentrii printr-un racord (5), iar gazele ncrcate cu umiditate se aspir de un ventilator i se refuleaz n atmosfer.

Figura 11 Schema usctorului rotativ

Usctoare cu discuri rotative

Usctoarele cu discuri rotative se utilizeaz la uscarea continu a cristalelor de zahr.

Din punct de vedere constructiv funcional, un astfel de usctor (figura 12) se compune din:

1 racord de alimentare pentru material umed2 racord de evacuare pentru aer uzat

3 canale

4 ax

5 discuri

6 carcas cilindric

7 dispozitiv automat de evacuare pentru produs uscat

8 racord de alimentare pentru agent de uscare

9 racord de evacuare pentru produs uscat.

Modul de funcionare este urmtorul: materia prim (zahr umed) se alimenteaz printr-un racord (1) pe discul superior i, sub influena forei centrifuge, se mprtie spre marginea carcasei (6), de unde cade pe peretele conic. Aceast micare se repet, treptat zahrul se usuc, n curent de aer ascendent. Agentul de uscare (aer proaspt) este alimentat printr-un racord (8).

Operaia de uscare se realizeaz prin circulaia n contracurent a produsului (zahr) i agentului de uscare (aer). n zona final, zahrul cade de pe peretele conic pe discul inferior care l mprtie n curentul de aer rece adus pe la partea inferioar, realiznd astfel rcirea.

Produsul finit (zahr uscat) se evacueaz automat de ctre un dispozitiv (9) printr-un racord (9), n mod automat cu dispozitivul 7.

Aerul uzat se evacueaz prin racordul (2).

Figura 12 Schema usctorului cu discuri rotative

Usctoare cu tamburi

Usctoarele cu tamburi se utilizeaz pentru uscarea soluiilor, suspensiilor i pastelor nu prea consistente. Aceste tipuri de usctoare se construiesc n mai multe variante constructive, care difer ntre ele prin numrul tamburilor (unul sau dou), prin modul de realizare a filmului de lichid pe suprafaa tamburului, prin modul de desprindere a precipitatului, prin presiunea la care lucreaz (presiune atmosferic sau sub vid).

n figura 13 se prezint usctorul discontinuu conductiv (prin contact) cu un tambur. Se disting componentele:

2 cilindru orizontal

3 cuit rzuitor

4 distanier

5 cuv

6 racord de alimentare.

Modul de funcionare este urmtorul: materia prim (produsul lichid) se alimenteaz printr-un racord (6) n cuv (5), de unde se ntinde ntr-un film subire (1) pe tamburul cilindric orizontal (2), nclzit la interior cu agent termic (abur, ap cald sau ulei). Sub influena cldurii transmise prin conducie de la agentul termic la filmul de lichid i datorit aerului nconjurtor, apa se vaporizeaz pe parcursul a aproximativ trei sferturi dintr-o rotaie a tamburului. La final, reziduul solid uscat se desprinde de pe suprafaa tamburului cu ajutorul unui cuit rzuitor (3).

Figura 13 Schema usctorului continuu conductiv (prin contact) cu un tambur

Usctoare cu radiaii infraroii

Usctoarele cu raze infraroii se utilizeaz pentru operaii de uscare a produselor vegetale (spanac, ceap, morcovi, fructe etc.).

Uscarea cu raze infraroii const n nclzirea suprafeei produsului supus uscrii datorit energiei radiate de o surs de radiaii infraroii. Deoarece nici oxigenul i nici azotul nu absorb radiaiile infraroii, acestea nu nclzesc aerul, ci nclzesc direct i repede suprafaa corpului iradiat, respectiv a produsului alimentar umed supus uscrii.

Usctorul cu radiaii infraroii (figura 14) se compune din:

1 arztor

2 camer de ardere

3 injector

4 sistem de iradiere

5 prenclzitor

6 ventilator

7 transportor du band.

Produsul umed se alimenteaz pe banda transportoare i n timpul transportului este supus uscrii prin intermediul radiaiilor infraroii provenite de la sistemul de iradiere, compus din radiani (becuri electrice cu filament de wolfram, radiani metalici sau ceramici).

Figura 14 Schema usctorului cu radiaii infraroii1. Descriei principiul constructiv-funcional al usctoarelor tip tunel!

2. Descriei modurile de circulaie a agentului de uscare n usctoarele tip tunel!

3. Descriei modul de funcionare al usctorului cu benzi suprapuse pentru uscarea pastelor finoase!

4. Descriei modul de funcionare al usctorului cu tvi!

5. Descriei modul de funcionare al usctorului turn prin pulverizare!

6. Descriei operaiile de uscare i rcire n usctorul turn tip coloan pentru cereale!

7. Descriei modul de funcionare al usctorului rotativ!

8. Descriei modul de funcionare al usctorului cu discuri rotative!

9. Descriei modul de funcionare al usctorului cu un tambur!