RU163071U1

RU163071U1 - INSTALLATION FOR VACUUM DRYING OF VEGETABLE MATERIALS

Info

Publication number: RU163071U1
Application number: RU2015128732/13U
Authority: RU
Inventors: Кристина Николаевна Завалишина; Оксана Валерьевна Евдокимова; Алексей Сергеевич Емельянов; Ольга Александровна Гнездилова
Priority date: 2015-07-14
Filing date: 2015-07-14
Publication date: 2016-07-10

Abstract

Установка для вакуумной сушки растительных материалов, например овощей, фруктов, ягод, ореха, содержащая вакуумную камеру, нагреватель, насос, камеру конденсации, систему охлаждения, систему контроля температуры и давления, причем внутри вакуумной камеры расположен барабан, который соединен с приводом через узел передачи вращения, при этом нагреватель расположен по оси барабана, отличающаяся тем, что внутренняя поверхность барабана покрыта стеклоподобной пленкой, выполненной из оксида тантала.Installation for vacuum drying of plant materials, for example vegetables, fruits, berries, nuts, containing a vacuum chamber, heater, pump, condensation chamber, cooling system, temperature and pressure control system, and inside the vacuum chamber there is a drum that is connected to the drive through the transmission unit rotation, while the heater is located on the axis of the drum, characterized in that the inner surface of the drum is covered with a glass-like film made of tantalum oxide.

Description

Полезная модель относится к области пищевой промышленности и предназначена для сушки растительных материалов, а также может быть использована для сушки ягод, овощей, трав и дикоросов.The utility model relates to the field of food industry and is intended for drying plant materials, and can also be used for drying berries, vegetables, herbs and wild plants.

Известна также установка для сушки растительных материалов (см. патент на изобретение №2302740, МПК A23B 7/02, F26B 3/00, опубл. 20.07.2007. Бюл. №20), которая состоит из двух сушильных вакуумных камер, ресивера, теплообменника, шлюзовой камеры, вакуумного и воздушного насосов, вентилятора и калорифера. Дополнительно установка содержит два теплообменника-конденсатора, при этом каждая сушильная камера соединена с одним из теплообменников-конденсаторов, а также с ресивером, к которому подключен вакуумный насос.A plant for drying plant materials is also known (see patent for invention No. 2302740, IPC A23B 7/02, F26B 3/00, publ. 07/20/2007. Bull. No. 20), which consists of two drying vacuum chambers, a receiver, a heat exchanger , airlock, vacuum and air pumps, fan and air heater. Additionally, the installation contains two heat exchangers-condensers, with each drying chamber connected to one of the heat exchangers-condensers, as well as to the receiver, to which the vacuum pump is connected.

Недостатком этой установки является сложность конструкции вследствие наличия двух камер, а также наличие шлюзовой камеры, воздушного насоса и дополнительной установки, содержащей два теплообменника-конденсатора, что увеличивает время обработки сырья.The disadvantage of this installation is the design complexity due to the presence of two chambers, as well as the presence of a lock chamber, an air pump and an additional installation containing two heat exchangers-condensers, which increases the processing time of raw materials.

Известна установка для вакуумной сушки растительных материалов (см. патент на полезную модель №150903, МПК A23B 7/00, опубл. 10.03.2015. Бюл. №7), например овощей, фруктов, ягод, ореха, содержащая вакуумную камеру, нагреватель, насос, камеру конденсации, систему охлаждения, систему контроля температуры и давления, причем внутри вакуумной камеры расположен барабан, который соединен с приводом через узел передачи вращения, при этом нагреватель расположен по оси барабана.A known installation for the vacuum drying of plant materials (see patent for utility model No. 150903, IPC A23B 7/00, publ. 03/10/2015. Bull. No. 7), for example vegetables, fruits, berries, nuts, containing a vacuum chamber, a heater, a pump, a condensation chamber, a cooling system, a temperature and pressure monitoring system, and inside the vacuum chamber there is a drum that is connected to the drive through a rotation transmission unit, while the heater is located on the axis of the drum.

Недостатком данной установки является снижение качества готового продукта из-за нарушения его структуры в процессе контакта сырой осушаемой массы с внутренней поверхностью барабана. Это обусловлено налипанием сырой осушаемой массы в пограничном слое барабана. При этом налипшая масса практически не отрывается при вращении барабана, что приводит к перегреву сырой массы и соответственно к ухудшению качества готового продукта.The disadvantage of this installation is the reduction in the quality of the finished product due to a violation of its structure in the process of contact of the wet drained mass with the inner surface of the drum. This is due to the sticking of the wet drained mass in the boundary layer of the drum. At the same time, the adhering mass practically does not come off when the drum rotates, which leads to overheating of the wet mass and, accordingly, to a deterioration in the quality of the finished product.

Технической задачей предлагаемой полезной модели является поддержание заданного качества готового продукта при длительной эксплуатации установки путем осуществления нормированных условий сушки растительных материалов за счет устранения процесса налипания осушаемой массы в пограничном слое контакта ее с внутренней поверхностью барабана.The technical task of the proposed utility model is to maintain the desired quality of the finished product during long-term operation of the plant by implementing normalized drying conditions for plant materials by eliminating the sticking process of the drained mass in the boundary layer of its contact with the inner surface of the drum.

Технический результат по поддержанию качества готового продукта заключается в устранении налипания и достигается тем, что установка для вакуумной сушки растительных материалов, например овощей, фруктов, ягод, ореха, содержащая вакуумную камеру, нагреватель, насос, камеру конденсации, систему охлаждения, систему контроля температуры и давления, причем внутри вакуумной камеры расположен барабан, который соединен с приводом через узел передачи вращения, при этом нагреватель расположен по оси барабана, при этом внутренняя поверхность барабана покрыта стеклоподобной пленкой, выполненной из оксида тантала.The technical result of maintaining the quality of the finished product is to eliminate sticking and is achieved by the fact that the installation for vacuum drying of plant materials, for example vegetables, fruits, berries, nuts, containing a vacuum chamber, heater, pump, condensation chamber, cooling system, temperature control system and pressure, moreover, a drum is located inside the vacuum chamber, which is connected to the drive through a rotation transfer unit, while the heater is located along the axis of the drum, while the inner surface of the bar the ban is covered with a glass-like film made of tantalum oxide.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема для вакуумной сушки растительных материалов, на фиг. 2 - барабана с внутренней поверхностью, покрытой стеклоподобной пленкой, выполненной из оксида тантала.In FIG. 1 is a circuit diagram for vacuum drying plant materials; FIG. 2 - a drum with an inner surface covered with a glass-like film made of tantalum oxide.

Установка содержит цилиндрическую вакуумную камеру 1, внутри которой расположен барабан 2, имеющий форму цилиндра, механизм передачи вращения 3 барабана, который с помощью цепной передачи 4 через редуктор 5 и электродвигатель 6 соединен с блоком управления 7 электродвигателем. Датчики давления 9 и температуры 10 расположены снаружи вакуумной камеры 1. Блок управления 8 нагревателя так же расположен снаружи и соединен с датчиком температуры 10 и нагревателем 14. Камера конденсации 11, с двух сторон которой расположены вентили 12, закреплена снаружи на нижней стенке вакуумной камеры 1. Вакуумный насос 13 присоединен к вакуумной камере 1. Нагреватель 14, имеющий форму трубки, расположен на оси вращающегося барабана. Так же к установке прилагается загрузочный лоток 15 и устройство выгрузки 16.The installation comprises a cylindrical vacuum chamber 1, inside which a drum 2 having the shape of a cylinder is located, a mechanism for transmitting rotation of the drum 3, which is connected to the control unit 7 of the electric motor via a chain gear 4 through a gearbox 5 and an electric motor 6. The pressure sensors 9 and temperature 10 are located outside the vacuum chamber 1. The heater control unit 8 is also located outside and connected to the temperature sensor 10 and the heater 14. The condensation chamber 11, on the two sides of which there are valves 12, is mounted outside on the bottom wall of the vacuum chamber 1 The vacuum pump 13 is connected to the vacuum chamber 1. The heater 14, having the shape of a tube, is located on the axis of the rotating drum. Also, a loading tray 15 and an unloading device 16 are attached to the installation.

Внутренняя поверхность 17 барабана 2, покрыта стеклоподобной пленкой 18, выполненной из наноматериала (например, пленка оксида тантала) (см., например, Литвинова В.А., Саврук Е.В. Наноразмерные пленки оксида тантала, полученные ионно-плазменным методом // Сборник трудов региональной научно-практической конференции «Современные проблемы и достижения агарной науки в животноводстве, растениеводстве и экономике» - Томск: ТСХИ НГАУ, 2010. - Вып. 12. - С. 299-301).The inner surface 17 of the drum 2 is covered with a glass-like film 18 made of nanomaterial (for example, a tantalum oxide film) (see, for example, Litvinova V.A., Savruk E.V. Nanosized films of tantalum oxide obtained by the ion-plasma method // Proceedings of the regional scientific-practical conference "Modern problems and achievements of agrarian science in animal husbandry, crop production and the economy" - Tomsk: TSHI NSAU, 2010. - Issue 12. - P. 299-301).

Установка для сушки растительных материалов работает следующим образом.Installation for drying plant materials works as follows.

После засыпки в барабан 2 сырья, которое предварительно вымыто, то есть дополнительно насыщено каплеобразной влагой между сырьем и внутренней поверхностью 17 образуется пограничный слой, обусловленный зоной контакта осушаемого продукта и материала барабана 2. В результате появляется «пятно жидкости» на внутренней поверхности 17 барабана 2. По мере поступления теплового потока от нагревателя 14 осуществляется прогрев массы осушаемых продуктов, то есть происходит испарение количества влаги, находящейся в них с градиентом температур gradt1, направленный от нагревателя 14 в сторону внутренней поверхности 17 барабана 2.After filling the drum 2 with raw materials that have been previously washed, that is, additionally saturated with drop-like moisture, a boundary layer is formed between the raw materials and the inner surface 17, which is caused by the contact zone of the product to be dried and the material of the drum 2. As a result, a “liquid stain” appears on the inner surface 17 of the drum 2 As the heat flux from the heater 14 arrives, the mass of the products being drained is heated, that is, the amount of moisture in them with a temperature gradient gradt1 evaporates by systematic way from the heater 14 toward the inner surface 17 of the drum 2.

Затрачиваемая на процесс испарения теплота приводит к снижению температуры в пограничном слое и gradt2 направляется от внутренней поверхности 18 в сторону осушаемого продукта (см., например, Исаченко А.С. Теплопередача. М.: 1980. - 372 с., ил.).The heat spent on the evaporation process leads to a decrease in temperature in the boundary layer and gradt2 is directed from the inner surface 18 towards the drained product (see, for example, Isachenko A.S. Heat transfer. M .: 1980. - 372 p., Ill.).

В результате встречного перемещения температурных градиентов (gradt1 и gradt2) в зоне контакта осушаемого продукта и внутренней поверхности 17 наблюдается интенсификация тепломассообмена с превышением нормированных значений температур процесса осушки, что и приводит к ухудшению качественных показателей готового продукта.As a result of the counter-movement of temperature gradients (gradt1 and gradt2) in the contact zone of the drained product and the inner surface 17, intensification of heat and mass transfer is observed in excess of the normalized temperatures of the drying process, which leads to a deterioration in the quality of the finished product.

При покрытии внутренней поверхности 17 стеклоподобной пленкой 18, выполненной из оксида тантала, капельная влага, выделяемая из сырья в пограничном слое не образует «пятна жидкости», так как капельки жидкости скользят по внутренней поверхности 17 по мере перемещения барабана 2 и не коагулируют, а испаряются в виде мелкодисперсных частиц. В результате не образуется температурный градиент (gradt2) и процесс тепломассообмена в пограничном слое протекает в заданных условиях сушки без интенсификации температурных режимов, соответственно, с поддержанием нормированного качества готового продукта.When coating the inner surface 17 with a glass-like film 18 made of tantalum oxide, the droplet moisture released from the raw materials in the boundary layer does not form a “liquid spot”, since the droplets of liquid slide on the inner surface 17 as the drum 2 moves and do not coagulate, but evaporate in the form of fine particles. As a result, a temperature gradient (gradt2) does not form and the heat and mass transfer process in the boundary layer proceeds under specified drying conditions without intensifying the temperature regimes, respectively, while maintaining the normalized quality of the finished product.

Загрузочный лоток 15 состыковывают с вакуумной камерой 1 и по нему в барабан 2 загружают растительный материал, предназначенный для сушки, предварительно вымытый, очищенный и нарезанный, согласно требованиям стандарта, После этого загрузочный лоток убирают, устанавливают нагреватель 14, камеру 1 герметично закрывают. Далее включают электродвигатель 6, от которого момент вращения через редуктор 5, цепную передачу 4 и механизм передачи вращения 3 передается на барабан. Скорость вращения барабана 1 об/мин. Загруженный продукт начинает перемешиваться. Далее включают вакуумный насос 13 для обеспечения рабочего вакуума в камере 1. Одновременно с включением насоса 13 осуществляют подачу проточной технологической воды для охлаждения камеры конденсации 11 и включают нагреватель 14. Сигнал от датчиков давления 9 и температуры 10 поступает на блок управления 8, который осуществляет управление параметрами процесса по заданной программе для каждого вида продуктов. Сушка продуктов происходит при температуре не выше 60°С. После окончания цикла и разгерметизации камеры 1 нагреватель 14 убирают, а выгрузку продукта производят с помощью устройства выгрузки 16 при вращающемся барабане 2. Из камеры конденсации 11 удаляют выпаренную в процессе сушки воду.The loading tray 15 is docked with the vacuum chamber 1 and vegetable material intended for drying is pre-washed, cleaned and cut according to the requirements of the standard into the drum 2, then the loading tray is removed, the heater 14 is installed, the chamber 1 is hermetically closed. Next, include an electric motor 6, from which the torque through the gear 5, the chain gear 4 and the transmission mechanism of rotation 3 is transmitted to the drum. The rotation speed of the drum 1 rpm The loaded product begins to mix. Next, turn on the vacuum pump 13 to provide a working vacuum in the chamber 1. Simultaneously with the pump 13, flowing technological water is supplied to cool the condensation chamber 11 and the heater 14 is turned on. The signal from the pressure sensors 9 and temperature 10 is supplied to the control unit 8, which controls process parameters for a given program for each type of product. Drying of products occurs at a temperature not exceeding 60 ° C. After the cycle and depressurization of the chamber 1, the heater 14 is removed, and the product is unloaded using the discharge device 16 with the rotating drum 2. From the condensation chamber 11, the water evaporated during the drying process is removed.

Оригинальность предлагаемой полезной модели заключается в том, что поддержание заданного качества готового продукта при длительной эксплуатации установки достигается путем устранения налипания осушаемого сырья с наличием капельной жидкости за счет покрытия внутренней поверхности барабана стеклоподобной пленкой, выполненной из оксида тантала.The originality of the proposed utility model lies in the fact that maintaining the specified quality of the finished product during long-term operation of the installation is achieved by eliminating the sticking of the drained raw materials with the presence of dropping liquid by coating the inner surface of the drum with a glass-like film made of tantalum oxide.

Claims

Installation for vacuum drying of plant materials, for example vegetables, fruits, berries, nuts, containing a vacuum chamber, heater, pump, condensation chamber, cooling system, temperature and pressure control system, and inside the vacuum chamber there is a drum that is connected to the drive through the transmission unit rotation, while the heater is located on the axis of the drum, characterized in that the inner surface of the drum is covered with a glass-like film made of tantalum oxide.