بخشی از مقاله
.1 چکیده
دستگاه خشک کن سیلندری از نوع دو استوانهای اتمسفریک که ظرفیت طراحی آن بر اساس تولید شیرخشک کمچربی به میزان 50 کیلوگرم در روز با رطوبت نهایی %3 انجام گرفتهاست. ماده اولیه دستگاه شیر کمچربی با رطوبت اولیه %75 بوده که پس از طی مراحل فیلتراسیون و پاستوریزاسیون، هموژنیزه گردیده و سپس به فضای بین دو سیلندر ریخته میشود.
برای بالا بردن قابلیت انعطاف دستگاه جهت تولید مواد خشک شده دیگر نظیر پودر میوهجات، غذای کودک، پودر خون و پودر آب پنیر با مشخصات فیزیکی و رطوبتهای نهایی مختلف از یک کنترلکننده دور موتور جریان متناوب استفاده میشود که پس از تقلیل دور آن توسط مجموعه گیربکس و چرخ زنجیر، شرایط سرعت دورانی متغییر بین 0 تا 14 دور در دقیقه برای سیلندرها فراهم می گردد.تجهیزات دستگاه از دو بخش تجهیزات اصلی شامل مجموعه سیلندرها، مجموعه مکانیزم جداکننده مواد، مجموعه سیستم انتقال قدرت، سیستم تغذیه ماده اولیه، پایه و تابلوی کنترل و تجهیزات جانبی شامل سیستم بخاردهی دستگاه مرکب از دیگ بخار و کلیه وسایل و اتصالات مربوط به سیستم لولهکشی خط بخار میباشد.
مواد اولیه مورد استفاده در این دستگاه عمدتا از نوع میلهگرد، ورق و مقاطع فولادی بوده که به لحاظ شرایط خاص کارکرد آن از نظر رطوبت، مجموعه سیلندرها از نوع فولاد زنگنزن و در سایر مجموعهها از نوع فولاد معمولی و یا مقاوم به سایش استفاده شدهاست. در رابطه با خرید مواد اولیه و قطعات مورد نیاز دستگاه باید اذعان اشتد که به جز یک اتصال چرخندهکه امکان ورود بخار و خروج مایع از سیلندرها را توأماً به وجود میآورد، تمامی خریدها به صورت ریالی هزینه گردیده است.
.2 مقدمه
در بین کلیه عملیات واحد در صنایع، شاید بتوان گفت که عملیات مربوط به خشک کردن مواد بیشترین کاربرد را دارا میباشند. به همین جهت مکانیزم خشک کردن مواد و طراحی دستگاههایی که در مقیاس صنعتی مورد بهرهبرداری قرار می گیرند از اهمیت ویژهای برخوردارند. در اکثر عملیات خشک کردن در یکی از اشکال متنوع به کار میرود و حتی در فرآیندهای صرفاً مکانیکی نیز امکان دارد در مرحلهای قبل از عرضه محصول نهایی به بازار از فرآیندهای خشک کردن استفاده شود.خشک کردن محصولات کشاورزی جزء فرآیندهایی به شمار می رود که انرژی زیادی مصرف می کند. در میان روش های جدید خشک کردن، روش بستر سیال از اهمیت خاصی برخوردار است
در حالیکه بررسی به عمل آمده نشان می دهد که از کل سرمایهگذاری سالانه در صنایع غذایی و شیمیایی درصد عمدهای به نصب و توسعه دستگاههای مربوط به عملیات خشککردن اختصاص دارد - کسرلینگ، . - 1967در مرحله خشک کردن انرژی و به دنبال آن هزینههای زیادی صرف میشود به طوریکه 12 درصد انرژی کل مصرفی در فرآیندهای تولید صرف خشک کردن، و هم چنین بیش از 60 درصد هزینههای تولید را به خود اختصاص میدهد - سیاهرول و همکاران، - 2002 و حتی امروزه تخریب محیط زیست میشود کهمستقیماً بر روند اقتصادی کشورهای جهان تاثیرگذار است
اهداف زیادی در ارتباط با رطوبتگیری از محصولات وجود دارد که از مهمترین آنها میتوان به امکان ذخیرهسازی درازمدت مواد، کاهش درصد رطوبت برای محدود کردن رشد میکروبها و حفظ خصوصیات کیفی از قبیل طعم و ارزش غذایی و دارویی و نهایتاً افزایش راندمان حمل و نقل و ذخیرهسازی اشاره نمود
یکی از انواع دستگاههای خشککن که امروزه در صنایع کاربرد فراوانی دارد خشککن سیلندریاتمسفریک میباشد کهعمدتاً در صنایع معدنی جهت تولید پودرهای مورد استفاده در صنعت کاشی و سرامیک و هم چنین پودر میوهجات، پودر گوشت، شیرخشک، غذای بچه، پودر آب پنیر و انواع نشاستههای خوراکی در صنایع غذایی و لبنی کاربرد دارد - فلوز، . - 1998 نوع تحت خلأ آن نیز به طور معمول در صنایع شیمیایی جهت تولید انواع پاککنندهها و رزینها و در صنایع دارویی جهت تولید پودر خون و سرمهای غلیظ و دیگر مواد مورد استفاده قرار میگیرد.
به طور کلی هنگامی که اطلاعات کافی در زمینه یک فرآیند در دسترس نباشد، در ابتدا طراحی و ساخت واحد آزمایشی نمونهضرورت یافته و سپس نتایج حاصل از آن برای مقیاسهای صنعتی و نیمه صنعتی به کار گرفته میشود. مراحل اجرای پروژه شامل فاز مطالعه و شناسایی تجهیزات دستگاه، طراحی قطعات و تهیه نقشههای اجرایی، خرید مواد اولیه، ساخت و کنترل کیفیت قطعات و نهایتاً مونتاژ، تست و راهاندازی دستگاه میباشد.
.3 مواد و روشها
با توجه به بررسی های انجام شده، هیچگونه فعالیتی در زمینه های طراحی، ساخت خشککن های سیلندری در کلیه بخشها اعم از خصوصی و دولتی تا مرحله شروع طرح صورت نگرفته بود، لذا در فاز اول اجرای طرح لازم بود که همزمان با مطالعات اولیه، اجزاء و تجهیزات دستگاههای مشابه خارجی شناسایی گردند که در این راستا پس از هماهنگیهای انجام شدهاز دستگاه خشک کن سیلندری نصب شده در کارخانه غذای کودک در کارخانجات صنایع شیر منطقهای تهران بازدید به عمل آمد. دستگاه خشک کن سیلندری مستقر در کارخانه غذای کودک از نوع دو استوانهای با روش تغذیه ماده از بالای سیلندرها میباشد.
دستگاه ساخت یک شرکت هلندی بوده و ظرفیت ان در حدود 125 کیلوگرم در ساعت تولید انواع غذای بچه بر پایه گندم و آرد و برنج میباشد. قابلیت دستگاه به گونهای است که تولید پودر کاکائو و سایر محصولات نیز با آن امکان پذیر میباشد. جهت آمادهسازی ماده اولیه در ابتدا مخلوط آرد گندم، شیرخشک، روغن ذرت و شکر را در آب حل کرده و تا مقدار رطوبت %60 پیش پخت مینمایند. سپس با پمپاژ مواد اولیه و از طریق لولههایی از جنس فولاد ضدرنگ آن را بر روی سطح دو سیلندر که توسط بخار داغ گرم میشوند، می ریزند. پس از چسبیدن به سطح آنها و چرخش سیلندرها، محصول خشک شده توسط تیغههایی از سطح سیلندرها تراشیده میشود. در ادامه محصول نهایی توسط نقالههای حلزونی به داخل آسیاب هدایت و بستهبندی میگردد.
دستگاه آزمایشگاهی شامل سیلندرها، مجموعه جداکننده محصول، سیستم تغذیه اتوماتیک ماده اولیه. سیستم انتقال قدرت و نیز تجهیزات گرمادهی شامل دیگ و سیستم لوله کشی خط بخار، آسیاب جهت پودر کردن مواد خشک شده، نقالهها و سیستم روغنکاری مدار بسته میباشد که با توجه به ظرفیت پایین مدل آزمایشگاهی دردست ساخت، سیستمهای روغنکاری، نقالهها و آسیاب از لیست تجهیزات مورد نیاز دستگاه حذف و سیستم تغذیه اتوماتیک ماده اولیه با توجه به محدودیتهای موجود به گونهای دیگر طراحی و نصب گردیده است.
روش طراحی دستگاه خشک کن آزمایشگاهی براساس مطالعه فرآیند تولید ومشخصات تجهیزات دستگاه نصب شده در کارخانه غذای کودک اتخاذ گردید. طراحی خشککن آزمایشگاهی بر اساس نوع دو استوانهای انجام گرفت. این موضوع که حداقل دمای سطح استوانهها باید در حدی باشد که بتواند تمامی رطوبت موجود در ماده اولیه را دفع نماید، به عنوان نقطه آغاز طراحی دستگاه انتخاب گردید و بر این اساس با توجه به ضریب کلی انتقال حرارت که قابل محاسبه میباشد، دمای بخار اشباع ورودی به استوانهها تعیین گردیده است. همچنین با استفاده از موازنه جرم و انرژی، ظرفیت دیگ بخار به دست آمده است. سرعت دورانی استوانهها با توجه به زمان اقامت ماده بر روی استوانهها به دست میآید. ضخامت جداره استوانهها با استفاده از تحلیل تنش، در استوانهها تعیین شده است و نهایتا این که انتخاب موتور الکتریکی، گیربکس، تسمه و پولی و سیستم انتقال قدرت بر اساس گشتاور مورد نیاز محاسبه شده است - هجرتی، . - 1376در ارتباط با مراحل مونتاژ، نصب و راهاندازی گردید.
.3-1 روشهای خشک کردن
با وجود این که خارج کردن رطوبت از مواد تر را میتوان از طریق فرآیندهای آبزدایی مکانیکی مانند گذراندن از صافیو یا فشرده کردن نیز انجام داد اما فرآیند خشک کردن معمولاً به معنی تبخیر رطوبت مواد در فرآیند همزمان انتقال حرارت و جرم میباشد - کیی، . - 1972تعداد بسیار متنوع موادی که لازم است خشک شوند از نظر خواص فیزیکی و شیمیایی با هم کاملاً متفاوتند. همچنین طرق مختلف حرارتدهی برای فرآیند خشک کردن وجود دارد، بنابراین مشکل است که بتوان همه روشهای ممکن برای خشک کردن را دستهبندی کرد. با وجود این تعدادی از روشهای پایه و معمولاً خشککردن را که در صنایع به کار می روند میتوان مجزا و دستهبندی نمود.
