193692. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés szemcsés anyagok és mezőgazasági termények konvekciós szárításához
1 193692 A találmány tárgya eljárás szemcsés, kapillár-pórusos anyagok és mezőgazdasági termények szárítására gravitációs anyagáramlású, konvekciós szárítóberendezésben, amelynek a szárítóközeg be- és kifúvására szolgáló csatornái vannak, s ahol az eljárás során a szárítóközeget ellenáramban legalább kétszer vezetjük át a gravitációsan áramló szárítandó anyagon. A találmány tárgya továbbá az ezen eljárás foganatosítására szolgáló berendezés, amelynél a kifúvó csatornák átvezető csatornához csatlakoznak. A szemcsés, kapillár-pórusos anyagok, — amelyek közé általában a mezőgazdasági termények is tartoznak — makrokapilláris és mikrokapilláris csatornarendszerekkel bírnak, amelyek közül a makrokapilláris csatornák keresztmetszeti átmérője 10~5 cm-nél nagyobb, a mikrokapilláris csatornák átmérője pedig 10-5 cm-nél kisebb, ugyanakkor mindkét csatornarendszer a szemcse felszíne felé nyitott. A szárítás első, kezdeti szakaszában a kétféle kapilláris csatornarendszerben elhelyezkedő nedvességtartalom távozik el, éspedig a következő módon: előbb a makrokapilláris csatornában jévő víznek a szemcse felszínén elhelyezkedő meniszkusza kezd párologni, miközben a meniszkusz az anyag belsejébe húzódik vissza és az anyagnak a kapillárisokkal átszőtt részéből a víz nagyrésze eltávozik. Ez alatt a mikrokapillárisok meniszkusza a kapillárisos nyomáskülönbség hatására a szemcse felszínén helyezkedik el, és csak akkor húzódik be a szemcse belsejébe, amikor a makrokapilláris csatornákon át való párolgás befejeződött. Ebben az első szárítási szakaszban gyakorlatilag a szabad vízfelszín párolgására jellemző jelenség folyik le és az anyag felszínének hőmérséklete a heves párolgás hűtőhatása következtében lényegében nem növekszik, ami hőre érzékeny anyagok, pl. mezőgazdasági termények esetében a szárított termék minősége szempontjából szükséges előfeltétel. A szárítási teljesítmény növelhető a szárítóközeg áramlási sebességének növelésével, az anyag károsodása nélkül. Az áramlási sebesség növelésének azonban határt szab a gravitációs anyagmozgás és a szárítóközeg ellenáramú mozgása hatására bekövetkező fluidizációt előidéző áramlási határsebesség, amely felett már megkezdődik a szemcséknek a szárítóból való kisodródása. A szárítás második szakaszában a makrokapillárisok már levegővel vannak töltve és az anyag visszamaradt nedvessége gőz alakjában a diffúzió jelensége szerint távozik el. Eközben maga a szárítandó anyag a belsejében lezajló csökkenő intenzitású párolgás miatt egyre jobban felmelegszik, ami a szárítóközeg megengedhető hőmérsékletét a hőre érzékeny anyagok esetében korlátozza. Az anyag belsejébe irányuló hőtranszport azonban a szemcsefelület és a szárítóközeer reiativ sebességének növelésével itt is mindaddig fokozható, amíg a fluidizáció jelensége fel nem lép és a diffúziós nedvesség-transzport a hőbevitellel egyensúlyban van. A szárítóberendezés teljesítményét változatlan biológiai és egyéb jellemzőkkel rendelkező anyag folyamatos átáramlása esetén az szabja meg, hogy a szárítóberendezésre jellemző szárítási sebesség (teljesítmény) eléréséhez mennyi ideig kell a szárítandó anyagnak a szárítóban tartózkodnia az adott kezdeti- és az előírt végnedvesség esetében. A szárító teljesítményét tehát a térfogatának megfelelő anyagtömeg és a szárítási idő hányadosából lehet meghatározni. Ugyanezzel a módszerrel határozható meg a szárítandó anyag tömegárama is. Ha a szárítóberendezésbe folyamatosan betáplált anyag nedvességtartalma lecsökken, akkor ez az anyag mindaddig a számára szükségesnél nagyobb hőbetáplálást kap, amíg az előző, nagyobb nedvességtartalmú anyag a szárítóból ki nem fogy. Az anyag gravitációs mozgása és a meleg szárítóközeg áramlása közötti relatív sebesség ugyanis az alacsonyabb nedvességtartalmú anyag számára nagy hőbevitelt okoz, emiatt az anyag a kelleténél jobban kiszárad és ez a túlszárítás energiapazarlással jár. Ha viszont a szárítóberendezésbe folyamatosan betáplált anyag nedvességtartalma megnövekszik, akkor ez az anyag mindaddig a számára szükségesnél kevesebb hőbetáplálást kap, ami az előző, szárazabb anyag a szárítóból ki nem fogy. Emiatt az anyag nem szárad ki az előírt mértékben és ezért a folyamatos anyagmozgást le kell állítani. A leállás után a meginduló anyagáramlás egy ideig túlszárított terméket eredményez, mert az anyagkihordás szüneteltetése alatt a szárítóban lévő teljes anyagtömeg a szárítóközeg áramának van kitéve és folyamatosan tovább szárad. Ily módon tehát ugyancsak energiapazarlással járó túlszáradás következik be. Ha a szárítóberendezésbe folyamatosan beáramló szárítandó anyag nedvességtartalma a korábbihoz képest megváltozik, — növekszik vagy csökken — akkor ennek hatása a makrokapillárisok meniszkuszán végbemenő párolgás zónájának változásában mutatkozik meg. A zóna ugyanis rövidül, ha a korábbinál szárazabb,viszont hosszabbodik, ha a korábbinál nedvesebb anyag érkezik a szárítóba. A szárítóban uralkodó körülmények azonban nem kedvezőek az anyag nedvességtartalmának mérésére, mert változó hőmérsékletű környezetben és — különösen mezőgazdasági termények esetében — az anyagáramot kísértő hulladékok és szennyezések egyidejű jelenléte mellett kellene a mérést megvalósítani. Az ismert szárítóberendezések legtöbbjének közös hátránya, hogy a szárítandó anyag időben változó nedvességtartalmához nem képesek alkalmazkodni, vagyis egyetlen nedvességtartahnú terméket eredményeznek energia-2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
