EA010823B1 - Способ вакуумной сушки и установка для его осуществления - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к области вакуумной сушки и может быть использовано для сушки материалов растительного происхождения, имеющих клеточную структуру, в частности древесины и пиломатериалов; фруктов, ягод, овощей, трав, а также для сушки строительных материалов и материалов химической, фармацевтической и микробиологической промышленности. Повышение интенсивности удаления влаги из камеры, снижение энергозатрат и уменьшение длительности сушки достигается тем, что в способе вакуумной сушки материалов, включающем укладку материала в штабель, его загрузку в камеру и нагрев материала при разрежении в камере, согласно изобретению осуществляют подачу предварительно нагретого сушильного агента, который пропускают между уложенными в штабель слоями материала и производят непрерывное удаление влажного сушильного агента из камеры. Нагрев материала ведут при разрежении 100-10мм рт.ст. Расширение арсенала средств аналогичного назначения, упрощение конструкции установки и отвода конденсата из корпуса, уменьшение времени сушки и повышение производительности установки достигается тем, что установка для вакуумной сушки, содержащая корпус с крышкой, тележку для высушиваемого материала, вакуумную насосную установку, нагревательный элемент и систему конденсации, согласно изобретению снабжена воздухоподающим устройством и вакуумным трубопроводом, который соединен с верхней частью корпуса и вакуумной насосной установкой, система конденсации включает конденсатор, установленный на вакуумном трубопроводе, и сборник конденсата, а нагревательный элемент размещен в нижней части корпуса под тележкой и связан с воздухоподающим

Description

Изобретение относится к области вакуумной сушки и может быть использовано для сушки материалов растительного происхождения, имеющих клеточную структуру, в частности древесины и пиломатериалов; фруктов, ягод, овощей, трав, а также для сушки строительных материалов и материалов химической, фармацевтической и микробиологической промышленности.

Известен способ сушки досок, в котором формируют пакет досок и осуществляют побудительную циркуляцию воздуха в пакете, доски в пакете располагают вертикально, а воздух побудительной циркуляции направляют снизу вверх вдоль пластей и ребер досок, при этом закрывают торцы досок водным эмульсионным веществом, обладающим адгезией с сырой древесиной доски (патент РФ № 2191330, кл. Р26В 3/04,2002).

Необходимость сушки материала только при его вертикальном расположении сужает технологические возможности способа.

Известна установка для сушки древесины, содержащая цилиндрический корпус с крышкой, сообщенный с источником вакуума, камеру сушки, размещенную внутри корпуса с зазором и образованную боковыми и верхней перегородками, последняя из которых выполнена с возможностью вертикального перемещения и соединена с корпусом пружинами, и тепллообменное устройство, последнее расположено вдоль корпуса за боковыми перегородками, выполненными перфорированными с переменным размером перфорации по их длине и установленными с образованием замкнутых сегментных зазоров для теплоносителя, подаваемого вентилятором, размещенным в камере сушки внутри корпуса, сообщенных между собой через сегментные зазоры, причем в зазоре между верхней перегородкой и корпусом размещена герметичная емкость, выполненная из эластичного материала (патент РФ № 2156934, кл. Р26В 9/06,2000).

Образование сегментных зазоров внутри корпуса за боковыми перегородками усложняет конструкцию установки и уменьшает полезный объем корпуса, что приводит к снижению полезного объема установки.

Известен способ сушки капиллярно-пористых материалов, включающий нагревание материала и воздействие на материал энергии колебаний ультразвуковой частоты, сушку материала проводят под вакуумом, а нагревание материала осуществляют воздействием энергии электромагнитного поля высокой частоты и/или энергией механических колебаний ультразвуковой частоты, при этом нагревание материала, вакуумирование и воздействие на материал энергии механических колебаний ультразвуковой частоты осуществляют одновременно. Воздействие энергией механических колебаний ультразвуковой частоты осуществляют при удельной мощности воздействия 1-60 кВт/м³ материала при частоте колебаний 15-25 кГц. Вакуумирование осуществляют при остаточном давлении 0,0001-700 мм рт.ст. (патент РФ № 2168127, кл. Р26В 7/00,2001).

Воздействие энергией электромагнитного поля высокой частоты и/или энергией ультразвуковой частоты усложняет процесс регулирования сушки, так как в течение короткого времени возможно пересушивание материала или его обугливание.

Известна установка для вакуумной сушки, содержащая тележку с штабелем, установленную в герметичной теплоизолированной камере, снабженной закрывающейся крышкой и нагревательным элементом, систему охлаждения, вакуумный насос, систему конденсатоотвода и систему подачи воздуха, соединенные посредством трубопроводов и запорной арматуры с камерой, и контрольно-измерительные приборы. Нагревательный элемент выполнен в виде П-образной оребренной снаружи трубы, размещенной горизонтально в нижней части камеры на всю ее длину, один конец которой соединен с топкой, а другой конец выведен наружу из камеры, при этом камера дополнительно снабжена теплоизоляцией коробчатого сечения, размещенной между П-образной трубой и стенками камеры с уклоном к топке, а над топкой и передней частью П-образной трубы установлен защитный экран (патент РФ № 2164649, кл. Р 26 В 5/04, 2001).

Выполнение нагревательного элемента в виде трубы, соединенной с топкой, усложняет процесс регулирования температуры в камере. Наличие топки требует обязательной установки дымохода, что увеличивает громоздкость установки, усложняет ее конструкцию и приводит к загрязнению окружающей среды дымовыми газами.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ вакуумной сушки материалов, включающий укладку материала в штабель, его загрузку в корпус и нагрев материала при разрежении в корпусе. В процессе сушки пары воды поднимаются в верхнюю часть корпуса, попадают на сравнительно холодную верхнюю часть поверхности корпуса. На этой поверхности пары конденсируются, и вода стекает по наклоненным листам на боковые поверхности корпуса и далее в каналы, выполненные в корпусе (патент РФ № 2215954, кл. Р26В 5/04, 2003). Установка для осуществления данного способа содержит корпус с крышкой, тележку для высушиваемого материала, вакуумную насосную установку, нагревательное устройство и систему конденсации. Система конденсации включает установленные в корпусе панели для стока конденсата, которые выполнены в виде листов из стеклопластика, наклонно размещенных в верхней части корпуса под углом друг к другу по обе стороны от вертикальной плоскости симметрии корпуса с образованием промежутка для поступления пара в верхнюю часть корпуса. Нагревательное устройство состоит из гибких углеродных электронагревателей постоянного тока. В нижней части

- 1 010823 корпуса проложены каналы для сбора конденсата в соединенные между собой сливные бачки, расположенные под камерой у ее глухого конца поперек ее продольной оси (патент РФ № 2215954, кл. Р26В 5/04,2003).

Установка панелей для стока конденсата в корпусе и сбор конденсата в каналах, проложенных в камере сушки, усложняет отвод конденсата и приводит к увеличению продолжительности времени сушки, так как в процессе сушки через сутки и далее 1 раз в сутки необходимо производить слив конденсата. При этом возможно повторное испарение конденсата и оседание влаги на высушиваемом материале, что приводит к повышению энергозатрат. Таким образом, общее время сушки составляет более 5 суток, что свидетельствует о невысокой производительности установки.

Задачей изобретения является усовершенствование способа вакуумной сушки материалов и расширение технологических возможностей способа путем обеспечения сушки материала как в его горизонтальном, так и в вертикальном расположении, а также разработка экологически чистой установки для вакуумной сушки материалов растительного происхождения, строительных материалов и материалов химической, фармацевтической и микробиологической промышленности.

Технический результат - повышение интенсивности удаления влаги из корпуса, снижение энергозатрат и уменьшение длительности сушки - достигается тем, что в способе вакуумной сушки материалов, включающем укладку материала в штабель, его загрузку в корпус и нагрев материала при разрежении в корпусе, согласно изобретению, осуществляют подачу предварительно нагретого сушильного агента, который пропускают между уложенными в штабель слоями материала и производят непрерывное удаление влажного сушильного агента из корпуса.

Нагрев материала ведут при разрежении 100 - 10^-2 мм рт.ст.

Штабель укладывают из двух пакетов таким образом, что обращенные друг к другу стороны пакетов образуют в поперечном сечении корпуса угол с вершиной, обращенной вверх, над которой располагают перекрытие. Такая укладка материала в штабеле при горизонтальном или наклонном расположении слоев повышает интенсивность сушки.

Слои материала в штабеле располагают вертикально, при этом также достигается высокая скорость сушки.

Подача предварительно нагретого сушильного агента и непрерывное удаление влажного сушильного агента из корпуса обеспечивает повышение интенсивности сушки.

При этом нагретый сушильный агент, например воздух, является рабочим телом, нагревающим высушиваемый материал, и одновременно служит средой, отводящей влагу от высушиваемого материала. За счет того, что нагретый воздух выполняет роль и нагревателя материала и транспортера влаги для удаления ее из корпуса, значительно сокращается время сушки и исключаются непроизводительные энергозатраты.

Технический результат - расширение арсенала средств аналогичного назначения, упрощение конструкции установки и отвода конденсата из корпуса, уменьшение времени сушки и повышение производительности установки - достигается тем, что установка для вакуумной сушки, содержащая корпус с крышкой, тележку для высушиваемого материала, вакуумную насосную установку, нагревательный элемент и систему конденсации, согласно изобретению, снабжена воздухоподающим устройством и вакуумным трубопроводом, который соединен с верхней частью корпуса и вакуумной насосной установкой, система конденсации включает конденсатор, установленный на вакуумном трубопроводе, и сборник конденсата, а нагревательный элемент размещен в нижней части корпуса под тележкой и связан с воздухоподающим устройством.

Нагревательный элемент может быть скомпонован с воздухоподающим устройством в виде одного узла. В других вариантах выполнения установки нагревательный элемент и воздухоподающее устройство могут быть выполнены в виде двух раздельных узлов, связанных между собой.

Конденсатор имеет трубчатую форму и установлен вдоль продольной оси корпуса. Нагревательный элемент выполнен в виде спирали, подключенной к источнику питания.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен общий вид установки; на фиг. 2 - вид сверху; на фиг. 3 - вид сбоку; на фиг. 4 - продольный разрез корпуса; на фиг. 5 - поперечный разрез.

Установка для вакуумной сушки содержит корпус 1 с крышкой 2, тележку 3 для высушиваемого материала, вакуумную насосную установку 4, нагревательный элемент 5, воздухоподающее устройство 6 и вакуумный трубопровод 7, который соединен с верхней частью корпуса 1 и вакуумной насосной установкой 4, систему конденсации, включающую конденсатор 8, установленный на вакуумном трубопроводе 7, и сборник конденсата 9. Нагревательный элемент 5 размещен в нижней части корпуса 1 под тележкой 3 и связан с воздухоподающим устройством 6.

Конденсатор 8 имеет трубчатую форму и установлен вдоль продольной оси корпуса 1.

Нагревательный элемент 5 выполнен в виде спирали, подключенной к источнику питания (не показан). Крышка 2 установлена с помощью навеса 10 и крепежного элемента 11. Корпус 1 имеет ребра жесткости 12, вакуумная насосная установка 4 снабжена приводом 13. В корпусе 1 расположены рельсы 14 для перемещения тележки 3.

Реализация способа и работа установки осуществляется следующим образом.

- 2 010823

Пример 1.

Укладывают на тележку 3 высушиваемый материал, например, доски, с образованием между ними зазора. Тележку закатывают по рельсам 14 внутрь корпуса 1, закрывают крышку 2, герметизируя внутреннюю полость корпуса. Включают вакуумную насосную установку 4 и откачивают воздух из корпуса, создавая разрежение, например до 1-10^-1 мм. рт. ст. После этого включают нагревательный элемент 5 и пропускают через него воздух с помощью воздухоподающего устройства 6. Нагретый воздух проходит через зазоры, образованные между досками. В результате нагрева досок теплым воздухом из них начинает выделяться влага, которая испаряется и отводится этим же воздухом через вакуумный трубопровод 7, а затем конденсируется в установленном на вакуумном трубопроводе 7 конденсаторе 8 и стекает в сборник конденсата 9. Постоянный отвод влаги в условиях вакуума обеспечивает интенсивную сушку материала при низкой температуре (60-70°С), при этом исключается конденсация влаги в корпусе, что снижает продолжительность сушки и не требует дополнительных операций по удалению конденсата из корпуса. Сушку досок ведут до конечной влажности 7%. Длительность сушки составляет 2-4 суток.

Пример 2.

Сушку осуществляют по примеру 1, но в штабель укладывают ягоды или фрукты, образуя горизонтальные слои, между которыми выполняют зазоры. Нагретый воздух пропускают между уложенными в штабель слоями материала и производят непрерывное удаление влажного сушильного агента из камеры с помощью вакуумной насосной установки 4. Температуру в корпусе устанавливают равной 60-70°С, разрежение доводят до 100 мм.рт.ст. Время сушки составляет 30 ч.

Пример 3.

Способ осуществляют по примеру 1, но в штабель укладывают строительные материалы, например, кирпич. При этом штабель укладывают из двух пакетов таким образом, что обращенные друг к другу стороны пакетов образуют в поперечном сечении камеры угол с вершиной, обращенной вверх, над которой располагают перекрытие (не показано). При таком расположении материала нагретый воздух попадает в центральную часть корпуса 1 и распространяется в обе стороны, омывая высушиваемый материал каждого пакета. За счет перекрытия нагретый воздух принудительно проходит через каждый из зазоров между слоями материала, нагревая его и впитывая в себя влагу, а затем выходит с боковой стороны корпуса, перемещается вверх и отводится за счет создаваемого разрежения, равного 10^-1 мм. рт. ст. Температуру в корпусе устанавливают равной 120-150° С. Время сушки составляет 24 ч.

Преимуществом предлагаемого способа сушки является его применимость практически для любого материала. При этом способ укладки материала в штабель зависит от структуры материала и его размеров. Сыпучий материал целесообразно укладывать в горизонтальные слои, пиломатериалы или волокнистые длинномерные изделия можно укладывать вертикально, горизонтально или наклонно, максимально используя объем корпуса.

Установка для вакуумной сушки имеет простую конструкцию и высокую производительность. Возможность сушки материала при сравнительно низкой температуре позволяет использовать установку при производстве биологически активных продуктов из растительного сырья, так как исключается термическое разложение биологически активных веществ. Высокое качество продукта обеспечивается при сушке фруктов, ягод, овощей, лекарственных трав.

Claims (6)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Способ вакуумной сушки материалов, включающий укладку материала в штабель, его загрузку в камеру и нагрев материала при разрежении в камере, отличающийся тем, что нагрев материала осуществляют путем подачи предварительно нагретого сушильного агента, который пропускают между уложенными в штабель слоями материала и производят непрерывное принудительное удаление влажного сушильного агента из камеры.
2. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что нагрев материала ведут при разрежении 100-10^-2 мм рт. ст.
3. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что штабель укладывают из двух пакетов таким образом, что обращенные друг к другу стороны пакетов образуют в поперечном сечении камеры угол с вершиной, обращенной вверх, над которой располагают перекрытие.
4. 4. Установка для вакуумной сушки, содержащая корпус с крышкой, тележку для высушиваемого материала, вакуумную насосную установку, нагревательный элемент и систему конденсации, отличающаяся тем, что она снабжена воздухоподающим устройством и вакуумным трубопроводом, который соединен с верхней частью корпуса и вакуумной насосной установкой, система конденсации включает конденсатор, установленный на вакуумном трубопроводе, и сборник конденсата, а нагревательный элемент размещен в нижней части камеры под тележкой и связан с воздухоподающим устройством.
5. 5. Установка по п.4, отличающаяся тем, что конденсатор имеет трубчатую форму и установлен вдоль продольной оси корпуса.
6. 6. Установка по п.4 или 5, отличающаяся тем, что нагревательный элемент выполнен в виде спирали, подключенной к источнику питания.