SZEMES TERMÉNYEK HÕKEZELÉSE KOLONNÁBAN
Dr. Angyal István
BME Vegyipari Géptan Tanszék
Email: angyal@eik.bme.hu

Bevezetés:
A szemes termények feldolgozása során gyakran használt hõkezelési eljárás a fõzés és a szárítás. Lényegi eltérés a két mûvelet között a víztartalom változásába van. A szárításnál a termény víz-tartalma csökken, míg fõzésnél növekszik. Ennek megfelelõen változik a fûtõközeg víztartalma is. A hõkezelés mind szakaszosan mind folyamatos üzemben végezhetõ. Ezen munkában a fo-lyamatos üzemmel és fõzéssel foglalkozunk, de az itt említett eljárások értelemszerûen szaka-szos üzemre és szárításra is használhatók.
Tartózkodási idõ: 
A tartózkodási idõ nagysága és kézben tarthatósága döntõ jelentõséggel bír. Az átlagos tartóz-kodási idõ:

Az összefüggésben szereplõ száraz tömeg becsülhetõ. A pontos érték mérését a felvett víz ne-hezíti. A tömegáram adott értéken tartásáról az adagolók gondoskodnak.
Becsülhetõ illetve mérhetõ az egyes részecskék tartózkodási idejének a szórása.
Fûtési lehetõségek:
A tartózkodási idõ csökkentése érdekében célszerû a fõzés hõmérsékletének növelése. A meg-növelt hõmérséklet csökkenti a csiraszámot, de kedvezõtlenül hat a vitamin és a enzimtartalom-ra. Gõzfûtést alkalmazva a hõmérséklet növelése együtt jár a nyomás növekedésével. A nyomás növekedése számos konstrukciós probléma megoldását követeli. Ilyenek például:
· Adagoló és más segédberendezések tömítettsége
· Résáram befolyása az adagolás pontosságára
· Vákuum-kialakulás veszélye
· Hõszigetelés szárazon tartása
A gõzbevezetés két módon történhet:
· Anyaghalmaz felett történõ bevezetés egyszerû csõcsonkkal. Ennél a megoldásnál feltétlenül zárt kolonnát kel építeni. A gõzbevezetés a kolonna fedelén elhelyezkedõ csonkon történik. Ugyanitt középen kerül sor a termény beadagolásra. Konstrukciós megoldással gondoskodni kell arról, hogy az anyag ne tömhesse el a gõzbevezetõ csonkot. A felsõ beadagolónak ekkor biztosítani kell a megfelelõ zárást nyomás ellenében. Ennél a megoldásnál a gõz az anyaggal együtt felülrõl lefelé áramlik. A hõcsere típusa egyenáramú, ami intenzív hõátadást jelent a legfelsõ rétegben. A szemcséken kialakuló kondenz vastagságával ez lefelé haladva némiképp csökken. A felsõ adagolón óhatatlanul távozó gõzmennyiség megfelelõ konstrukciós kialakí-tással csökkenthetõ. Ezzel a megoldással a kolonna kibõvül egy elõmelegítõ részel. Ebben a hõcsere típusa ellenáramú. Gondos tervezéssel elérhetõ, hogy a zárt térbe bejutó termény el-érje a fõzés hõmérsékletét (elõmelegítés).
· Anyaghalmazra történõ rávezetés réssel vagy perforált fallal. Ezen megoldás akkor alkalmaz-ható, ha lemondunk a túlnyomásról. Ekkor a terményhalmaz teteje légtér felé nyitott. A gõz bevezetése a halmaz alá a kolonna falán készített résen vagy perforált szakaszon történik. A bevezetés magasságában egy rövid szakaszon kereszt és vegyes áramlás mellett alakul ki a hõátadás. A felsõ részen ellenáram az alsón egyenáram alakul ki. A lefele emelkedõ majd ál-landósuló hõmérséklet-eloszlás miatt a lefelé és felfelé irányuló gõzáramok nagyságai eltérõ-ek. A megfelelõ arány kialakítását a bevezetés magasságával tudjuk befolyásolni. Rossz mé-retezés esetén megnövekszik a gõzfogyasztás (az alul vagy felül távozó gõz miatt) illetve le-lassul a felmelegedés.
Adagolás:
A kolonna megfelelõ üzemeltetéséhez mind alul az elvételhez mind felül a beadagoláshoz sza-bályozható adagolót szükséges beépíteni. A két adagolóval biztosítani lehet, a kolonnában tar-tózkodó anyag állandóságát. A lehetséges adagolótípusok:
· cellás adagoló
· szalagos adagoló
· csigás adagoló
· vibrációs adagoló
· kalibrált kifolyónyílás
· kvantált mennyiségek adagolása ki-bekapcsolással
A kiválasztott adagolónak el kell viselnie a gõzt és annak kondenzét, túlnyomás esetén megfelelõ zárást kell biztosítani a gõznek.
Szabályozás:
A kolonna üzemeltetéséhez szabályozni kell:
· a fûtõgõz nyomását és mennyiségét
· a kiadagolás vagy a beadagolás tömegáramát (száraz állapotra vonatkoztatott)
· a kolonnában tartózkodó anyag tömegét vagy térfogatát
A szabályozás pontosságát a szemes termény fõzésideje és annak szórása határozza meg.
Rétegellenállás:
A berendezés méretezéséhez feltétlenül szükséges a rétegellenállás ismerete. Ennek nagyságát :
· a porozitás
· a szemcsegeometria
· a kialakult áramlás jellege (lamináris v. turbulens)
határozza meg. Nehezíti a probléma kezelését
· a fõzés közben bekövetkezõ duzzadás
· a jelenlévõ kondenz (filmként és cseppként)
· a halmaz tömörülése és lazulása
A méretezés további szempontjai:
A gazdaságos üzem feltétele a gõzfogyasztás optimalizálása. A távozó gõz felesleges költségeket és nem kívánt fluidizációt okoz. Ez egyes adagolóknál megengedhetetlen.
Jól méretezett kolonnában dugós áramlás alakul ki. Ebben a kúpos részt leszámítva jól becsülhetõk a sebességek és a tartózkodási idõ. Fontos a boltozódás megakadályozása.
Induláskor légteleníteni kell a rendszer, gõzkimaradás esetén gondolni kell a vákuum keletkezésére.
A biztonságos méretezés alapja lehet a kísérletekre épülõ modell megalkotása. Ez a le-hetséges termények változatossága miatt nehezen általánosítható.
Jelölésjegyzék:
t       s        átlagos tartózkodási idõ
   kg/s     a beadagolt szemes termény tömegárama
kg    a kolonnában tartózkodó szemes termény száraz tömege (víztartalom növekedés nélkül).