ДОСЛІДЖЕННЯ КРОХМАЛЬНОЇ ПАТОКИ ЯК ОБ′ЄКТУ РОЗ-ПИЛЮВАЛЬНОГО СУШІННЯ В СИСТЕМІ «КРАПЛЯ-ПАРОГАЗОВЕ СЕРЕДОВИЩЕ»

Abstract

Стаття присвячена дослідженням крохмальної патоки як об’єкту розпилювального сушіння в системі «крапля-парогазове середовище» на експериментальному стенді сушіння одиничних крапель у потоці нагрітого теплоносія. Рідкий концентрат крохмальної патоки з вмістом сухих речовин 78-83% має високов’язку консистенцію, що викликає ускладнення в багатьох технологічних процесах. Отримання її у формі сухого порошку методом розпилювання дозволить поліпшити умови використання та розширити галузі її застосування. Наявність цукристих речовин у складі відносно кислих розчинів сприяє прояву властивостей, характерних для аморфних речовин та полімерних матеріалів. За рахунок цього крохмальна патока належить до категорії термопластичних матеріалів – одних з найскладніших об’єктів розпилювального сушіння. Здатність до висушування колоїдної системи, якою є крохмальна патока, а також адгезійність висушених часток у камері розпилювальної сушарки, закладені в її фізико-хімічних характеристиках та реологічних властивостях. Саме вони визначають кінетику сушіння крапель її розчинів, морфологію та міцність висушених часток під впливом різних температурних режимів. Дослідження процесу сушіння крапель крохмальної патоки з масовою часткою редукуючих речовин 38-42% проводились з розчинами концентрацією сухих речовин 40%, 45%, 50%, 55%, 60% і температурах теплоносія 140 оС, 160оС, 180оС, 200оС. Встановлено, що при вмісті сухих речовин у розчинах ≥50% і підвищенні температури теплоносія до 200оС відбувається миттєве зростання градієнтів концентрації та тиску на поверхні щільної непроникливої оболонки висушуваної краплі, що характерно для колоїдних систем. Свідченням тому є наведені фотоматеріали різких змін форми, розмірів та структури крапель у стадіях кипіння та досушування. Більш того, різке зростання дифузійного опору процесам вологопереносу призводить до утримання залишкової вологи всередині кралі. Підтвердженням тому стало зафіксоване в процесі вивчення фізичного стану висушених крапель (часток) даних розчинів (≥50%) кипіння водяної пари у вигляді бульбашок, які виникали з отворів крапель під час їх зондування у потоці теплоносія. Більшу здатність висушуватись до сухого стану, визначену за кінетичними залежностями відносної тривалості зневоднення крапель до крапки кр.3, встановлено для розчинів з концентрацією <50% при температурі теплоносія 180-190оС. Однак, у потоці теплоносія висушені краплі усіх досліджених концентрацій розчинів патоки перебували у в’язко-пластичному стані і проявляли адгезійність. За результати аналізу фізичного стану висушених крапель крохмальної патоки у потоці теплоносія та поза його межами лише після охолодження частки набували твердості при відсутності адгезійних властивостей.