RU190650U1

RU190650U1 - DRYING DEVICE

Info

Publication number: RU190650U1
Application number: RU2019106086U
Authority: RU
Inventors: Алексей Алексеевич Завалий; Владимир Степанович Паштецкий; Владимир Степанович Рутенко; Александр Сергеевич Рыбалко; Людмила Анатольевна Лаго
Priority date: 2019-03-04
Filing date: 2019-03-04
Publication date: 2019-07-08

Abstract

Полезная модель относится к оборудованию для переработки сельскохозяйственного сырья, а именно к устройствам конвективной и инфракрасной сушки при атмосферном давлении. Устройство может использоваться в сельском хозяйстве, пищевой промышленности и других смежных отраслях для сушки сельскохозяйственных продуктов, лекарственных трав, эфиромасличных растений с целью обеспечения высокого качества, сохранности продукции. Сушильное устройство включает сушильную камеру, установленные в ней ярусами лотки для продукта, инфракрасные излучатели, расположенные за пределами зоны размещения лотков и снабженные вогнутыми рефлекторами, а также вытяжной вентилятор и дополнительные выпуклые рефлекторы, обращенные отражающими поверхностями к отражающим поверхностям вогнутых рефлекторов. Кроме того, в сушильной камере установлен оптический инфракрасный датчик температуры поверхности продукта сушки, подключенный к регулятору температуры продукта, а также установлены нагревательный элемент в область входа в камеру потока холодного воздуха, а после нагревательного элемента, размещен датчик температуры воздуха, подключенный к регулятору температуры воздуха. Технический результат-исключение перегрева продукта. 1 ил.The invention relates to equipment for the processing of agricultural raw materials, namely, devices for convective and infrared drying at atmospheric pressure. The device can be used in agriculture, food industry and other related industries for drying agricultural products, medicinal herbs, essential oil plants in order to ensure high quality, safety of products. The drying device includes a drying chamber, product trays installed in it in tiers, infrared emitters located outside the tray placement area and provided with concave reflectors, as well as an exhaust fan and additional convex reflectors facing the reflecting surfaces of the concave reflectors. In addition, an infrared optical temperature sensor of the surface of the drying product is installed in the drying chamber, connected to the product temperature controller, and a heating element is installed in the area of entry into the cold air flow chamber, and after the heating element an air temperature sensor is connected to the air temperature controller . The technical result is the exception of overheating of the product. 1 il.

Description

Полезная модель относится к оборудованию для переработки сельскохозяйственного сырья, а именно к устройствам конвективной и инфракрасной сушки при атмосферном давлении.The invention relates to equipment for the processing of agricultural raw materials, namely, devices for convective and infrared drying at atmospheric pressure.

Устройство может использоваться в сельском хозяйстве, пищевой промышленности и других смежных отраслях для сушки сельскохозяйственных продуктов, лекарственных трав, эфиромасличных растений с целью обеспечения высокого качества, сохранности продукции. Под качеством продукта сушки понимают сохранение в продукте максимального количества биологически активных веществ, витаминов и аминокислот исходного сырья, а под сохранностью - стабильность его физико-механических и биологических свойств при условии отсутствия порчи, поражения микроорганизмами и грибком.The device can be used in agriculture, food industry and other related industries for drying agricultural products, medicinal herbs, essential oil plants in order to ensure high quality, safety of products. Under the quality of the drying product, we understand the preservation in the product of the maximum amount of biologically active substances, vitamins and amino acids of the original raw materials, and under preservation, the stability of its physicomechanical and biological properties, provided that there is no deterioration or damage by microorganisms and fungi.

Известно сушильное устройство, включающее сушильную камеру, в которой установлены сетчатый поддон с высушиваемым материалом, вентилятор и инфракрасные излучатели, размещенные вблизи верхней стенки камеры. В корпусе камеры предусмотрены входное и выходное отверстия для сушильного агента. Над сетчатым поддоном установлен датчик температуры, соединенный с блоком автоматического регулирования, к которому подключен задатчик критической температуры нагрева. Внутренние стенки сушильной камеры и противень для просыпей выполнены из материала, имеющего зеркальную поверхность (патент РФ №2163992 С2, F26B 3/30, F26B 3/28, опубл. 10.03.2001, бюл. №7). Высушиваемый материал сначала подвергается облучению прямыми и отраженными инфракрасными лучами пока температура в камере не достигнет критической для конкретного материала (ориентировочно 100°С), после чего ИК-излучатели отключаются и переводятся в режим досушивания материала с пониженной до 50°С температурой нагрева при импульсном их включении. Устройство позволяет осуществлять автоматическое регулирование процесса сушки различных материалов растительного происхождения, а за счет использования отражения инфракрасных лучей снизить энергоемкость процесса сушки и повысить качество высушиваемого материала.A drying device is known, which includes a drying chamber in which a mesh tray with a material to be dried is installed, a fan and infrared emitters located near the upper wall of the chamber. The inlet and outlet openings for the drying agent are provided in the body of the chamber. A temperature sensor is installed above the mesh tray, which is connected to the automatic control unit to which the critical heating temperature master is connected. The inner walls of the drying chamber and the baking tray are made of a material having a mirror surface (RF patent №2163992 С2, F26B 3/30, F26B 3/28, publ. 10.03.2001, bull. №7). The dried material is first exposed to direct and reflected infrared rays until the temperature in the chamber reaches critical for a particular material (approximately 100 ° C), after which the IR emitters are turned off and transferred to the mode of drying the material with a lower temperature of 50 ° C power on. The device allows automatic regulation of the drying process of various materials of plant origin, and by using the reflection of infrared rays to reduce the energy intensity of the drying process and improve the quality of the material being dried.

Существенным недостатком устройства является то, что в нем применяется высокотемпературный нагрев, приводящий к разрушению витаминов и снижению качества готовой продукции. Кроме того, при одностороннем подводе теплоты высушиваемое сырье нагревается неравномерно, а имеющий зеркальную поверхность противень для сбора просыпей, предназначенный в том числе и для отражения инфракрасных лучей, не может в полной мере выполнять указанную функцию после оседания на нем просыпающихся частиц высушиваемого материала, что также приводит к снижению качества готовой продукции.A significant drawback of the device is that it uses high-temperature heating, leading to the destruction of vitamins and lower quality of the finished product. In addition, with one-sided supply of heat, the dried raw material is unevenly heated, and a mirror surface with a baking sheet for collecting spillages, also intended to reflect infrared rays, cannot fully perform this function after the waking particles of the material being dried settle on it, which also leads to a decrease in the quality of the finished product.

Известна сушильная установка, которая содержит размещенные в полости ее корпуса в несколько ярусов лотки для продукта, расположенные между верхними, средними и нижними инфракрасными излучателями, а также между верхними, боковыми, и нижними отражателями ИК-излучения. Форма и расположение отражателей подобраны таким образом, чтобы создать равномерно насыщенное тепловое и инфракрасное поле по всему сечению полости установки. Установка позволяет сократить время обработки продукта, повысить эффективность и качество сушки (патент РФ №2049295 C1, F26B 9/06, F26B 3/30, опубл. 27.11.1995).Known drying unit, which contains placed in the cavity of her body in several circles trays for the product, located between the upper, middle and lower infrared emitters, as well as between the upper, side, and lower reflectors of infrared radiation. The shape and location of the reflectors are selected in such a way as to create a uniformly saturated thermal and infrared field over the entire cross section of the installation cavity. The installation allows to reduce the processing time of the product, improve the efficiency and quality of drying (RF patent No. 2049295 C1, F26B 9/06, F26B 3/30, publ. 27.11.1995).

Недостатком известной установки является то, что удаление влажного воздуха из ее корпуса осуществляется через вентиляционные отверстия без применения вытяжного вентилятора, вследствие чего при интенсивном испарении влаги из продукта скорость ее удаления из установки будет недостаточной, что приведет к возрастанию времени сушки и затрат энергии, а также к снижению качества продукта. Кроме того, в установке отсутствуют средства контроля и регулирования температуры сушки.A disadvantage of the known installation is that the removal of humid air from its body is carried out through the ventilation holes without the use of an exhaust fan, as a result of which, with intensive evaporation of moisture from the product, the speed of its removal from the installation will be insufficient, which will increase the drying time and energy costs, as well as to reduce the quality of the product. In addition, in the installation there are no means of controlling and regulating the temperature of drying.

Наиболее близким по технической сущности является сушильное устройство, включающее сушильную камеру, установленные в ней ярусами лотки для продукта, инфракрасные излучатели, расположенные за пределами зоны размещения лотков и снабженные вогнутыми рефлекторами, а также вытяжные вентиляторы. Устройство дополнительно снабжено выпуклыми рефлекторами, обращенными отражающими поверхностями к отражающим поверхностям вогнутых рефлекторов, и установленными таким образом, что главные оптические оси пары вогнутого и выпуклого рефлекторов совпадают (Патент РФ №157342 U1, F26B 9/06, F26B 3/30, опубл. 27.11.2015, бюл. №33).The closest in technical essence is a drying device that includes a drying chamber, product trays installed in it in tiers, infrared emitters located outside the tray placement area and provided with concave reflectors, as well as exhaust fans. The device is additionally equipped with convex reflectors facing the reflecting surfaces to the reflecting surfaces of the concave reflectors and installed in such a way that the main optical axes of the pair of concave and convex reflectors coincide (Patent RF №157342 U1, F26B 9/06, F26B 3/30, publ. 27.11 .2015, bull. # 33).

Признаками устройства-прототипа, совпадающими с существенными признаками полезной модели, является наличие в сушильном устройстве сушильной камеры, установленных в ней ярусами лотков для продукта, инфракрасных излучателей, которые расположены за пределами зоны размещения лотков и снабжены вогнутыми рефлекторами, вытяжного вентилятора, а также выпуклых рефлекторов, обращенных отражающими поверхностями к отражающим поверхностям вогнутых рефлекторов, и установленных таким образом, что главные оптические оси пары вогнутого и выпуклого рефлекторов совпадают.The characteristics of the prototype device, which coincide with the essential features of the utility model, are the presence in the drying device of the drying chamber, installed in it by tiers of trays for the product, infrared emitters that are located outside the tray placement area and are equipped with concave reflectors, an exhaust fan, and convex reflectors facing the reflective surfaces to the reflective surfaces of the concave reflectors, and installed in such a way that the main optical axes of the pair of concave and convex reflectors coincide.

Техническим результатом полезной модели является снижение энергопотребления камеры, увеличение интенсивности сушки, уменьшение удельных затрат энергии при сохранении требований к качеству продукта сушки.The technical result of the utility model is to reduce the power consumption of the camera, increase the intensity of drying, reduce the unit cost of energy while maintaining the requirements for the quality of the drying product.

Сушильное устройство-прототип имеет следующие недостатки, приводящие к повышенным затратам энергии на процесс сушки. В устройстве значительная часть теплового излучения каждого ИК излучателя расходуется не на процесс влагоудаления, а на нагрев поступающего в сушильную камеру холодного воздуха, что приводит к увеличению времени сушки и, соответственно, к дополнительным затратам электроэнергии. Увеличение продолжительности сушки приводит к потере продуктом биологически активных веществ, витаминов и аминокислот, так как сушка при более низких температурах менее эффективна, чем сушка при высоких температурах.Drying device prototype has the following disadvantages, leading to increased energy costs for the drying process. In the device, a significant part of the thermal radiation of each IR emitter is spent not on the process of moisture removal, but on heating the cold air entering the drying chamber, which leads to an increase in drying time and, consequently, to additional power costs. An increase in drying time leads to the loss of biologically active substances, vitamins and amino acids by the product, since drying at lower temperatures is less effective than drying at high temperatures.

Недостатком устройства является также то, что в нем отсутствует средство для контроля температуры продукта в процессе сушки, что приводит к перегреву или недостаточному нагреву сушащегося продукта и снижает качество сушки.The drawback of the device is that there is no means for controlling the temperature of the product during the drying process, which leads to overheating or insufficient heating of the dried product and reduces the quality of drying.

В основу полезной модели поставлена техническая задача осуществление контроля температуры поверхности продукта сушки.The utility model is based on the technical task of controlling the temperature of the surface of the drying product.

Технический результат заключается в исключении перегрева продукта путем предварительного нагрева входящего в сушильную камеру воздушного потока, уменьшения времени на разогрев продукта и уменьшения энергозатрат за счет уменьшения времени работы ИК излучателей.The technical result consists in eliminating overheating of the product by preheating the air flow entering the drying chamber, reducing the time for heating the product and reducing energy consumption by reducing the operating time of the IR emitters.

Поставленная задача решается тем, что в сушильном устройстве, включающем сушильную камеру, установленные в ней ярусами лотки для продукта, инфракрасные излучатели, расположенные за пределами зоны размещения лотков и снабженные вогнутыми рефлекторами, а также вытяжной вентилятор и дополнительные выпуклые рефлекторы, обращенные отражающими поверхностями к отражающим поверхностям вогнутых рефлекторов и установленные таким образом, что главные оптические оси пары вогнутого и выпуклого рефлекторов совпадают, согласно полезной модели, в сушильной камере установлен оптический инфракрасный датчик температуры поверхности продукта сушки, подключенный к регулятору температуры продукта, а также установлены нагревательный элемент в область входа в камеру потока холодного воздуха, а после нагревательного элемента, по потоку воздуха, размещен датчик температуры воздуха, подключенный к регулятору температуры воздуха.The task is solved by the fact that in a drying device that includes a drying chamber, product trays installed in it in tiers, infrared emitters located outside the tray placement area and provided with concave reflectors, as well as an exhaust fan and additional convex reflectors facing the reflective surfaces to reflect surfaces of the concave reflectors and installed in such a way that the main optical axes of the pair of concave and convex reflectors coincide, according to the utility model, in The drying chamber has an optical infrared sensor for the surface temperature of the drying product connected to the product temperature regulator, and a heating element is installed in the area of entry into the cold air flow chamber, and after the heating element the air temperature sensor is connected to the air temperature regulator .

Между совокупностью существенных признаков полезной модели и достигаемым техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь.The following causal relationship exists between the set of essential features of the utility model and the technical result achieved.

Использование нагревательного элемента, например трубчатого электрического нагревателя (ТЭНа), позволяет осуществить предварительный нагрев входящего воздушного потока до заданной температуры, тем самым заместить часть энергии излучения, которая в устройстве-прототипе расходуется на нагрев воздуха. Энергия излучателей в этом случае будет расходоваться непосредственно на процесс влагоудаления из продукта. ТЭН необходимо размещать в сечении входа воздуха в устройство. Для контроля температуры воздуха после предварительного нагрева необходимо использовать датчик температуры воздуха, который размещают по потоку воздуха за ТЭНом и подключают к регулятору температуры воздуха, управляющему включением и отключением электропитания ТЭНа.The use of a heating element, such as a tubular electric heater (heating element), allows pre-heating the incoming air flow to a predetermined temperature, thereby replacing part of the radiation energy, which in the prototype device is used to heat the air. The energy of the emitters in this case will be spent directly on the process of moisture removal from the product. The heating element must be placed in the air intake section of the device. To control the air temperature after preheating, it is necessary to use an air temperature sensor, which is placed along the air flow behind the heating element and connected to the air temperature regulator that controls switching on and off the power supply to the heating element.

Предварительный нагрев воздуха, поступающего в сушильную камеру из окружающей среды, позволяет уменьшить энергозатраты на сушку сырья за счет уменьшения времени работы ИК излучателей. Предварительно нагретый воздух также уменьшает время сушки и улучшает ее равномерность за счет поддержания постоянной температуры сырья на всех ярусах, что благоприятно сказывается на содержании в сырье биологически активных веществ, витаминов и аминокислот, при этом сохраняется цвет, запах и структура продукта, то есть обеспечивается его качество.Preheating the air entering the drying chamber from the environment reduces the energy consumption for drying the raw materials by reducing the operating time of the IR emitters. Preheated air also reduces drying time and improves its uniformity by maintaining a constant temperature of the raw materials on all tiers, which favorably affects the content of biologically active substances, vitamins and amino acids in the raw material, while maintaining color, smell and structure of the product; quality.

Датчик температуры воздуха и регулятор, управляющий электропитанием нагревательного элемента, обеспечивают постоянство температуры воздуха, поступающего в устройство, что способствует уменьшению энергозатрат на процесс сушки и сокращает время сушки.An air temperature sensor and a regulator controlling the power supply of the heating element ensure the constancy of the temperature of the air entering the device, which contributes to a reduction in energy consumption for the drying process and shortens the drying time.

Для обеспечения заданного значения температуры поверхности продукта в ходе сушки используется инфракрасный оптический датчик температуры, направленный на поверхность продукта сушки, расположенного в центральной части лотка устройства. Поддержание заданного значения температуры способствует сокращению времени сушки при обеспечении высокого качества продукта. Инфракрасный оптический датчик температуры поверхности продукта сушки соединен с регулятором температуры поверхности продукта, управляющим включением и отключением электрического питания источников инфракрасного излучения.To ensure the specified temperature of the product surface during drying, an infrared optical temperature sensor is used, directed to the surface of the drying product located in the central part of the tray of the device. Maintaining the temperature setpoint helps reduce drying time while ensuring high product quality. An infrared optical sensor for the surface temperature of the drying product is connected to a product surface temperature controller that controls the on and off of the electric power supply of infrared radiation sources.

Совокупность существенных признаков полезной модели является необходимым и достаточным условием для достижения технического результата.The set of essential features of the utility model is a necessary and sufficient condition for achieving a technical result.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором представлен схематично разрез сушильной камеры. Сушильное устройство состоит из корпуса сушильной камеры 1, в которой установлены ярусами лотки 2 для сырья, инфракрасные излучатели 3, размещенные за пределами зоны размещения лотков и снабженные вогнутыми рефлекторами 4, а также выпуклые рефлекторы 5 и вытяжной вентилятор 6. В устройстве также установлен регулятор температуры продукта 7, к которому подключен оптический инфракрасный датчик температуры поверхности продукта сушки 8, расположенный таким образом, чтобы его излучатель, подающий сигнал на измерение температуры продукта, смотрел на центр среднего сетчатого лотка. В область потока всасываемого в камеру через входное отверстие 9 холодного воздуха установлен нагревательный элемент 10, после которого по потоку воздуха размещен контактный датчик температуры воздуха (термопара) 11, подключенный к регулятору температуры воздуха 12.The essence of the utility model is illustrated in the drawing, which shows a schematic section of the drying chamber. The drying device consists of a casing of the drying chamber 1, in which trays 2 for raw materials are installed in tiers, infrared emitters 3 placed outside the tray placement area and provided with concave reflectors 4, as well as convex reflectors 5 and exhaust fan 6. The device also has a temperature controller product 7, to which the optical infrared temperature sensor of the surface of the drying product 8 is connected, located so that its emitter, giving a signal to measure the temperature of the product, l on the center of the middle mesh tray. A heating element 10 is installed in the area of the cold air intake into the chamber through the inlet 9, after which a contact air temperature sensor (thermocouple) 11 is connected to the air temperature regulator 12 through the air flow.

Устройство работает следующим образом. Тепловое излучение от ИК излучателей 3, отражаясь от вогнутых и выпуклых рефлекторов, распределяется по лоткам 2 равномерно. Регулятор температуры продукта 7 с подключенным к нему оптическим инфракрасным датчиком 8 следит за установленной температурой на поверхности продукта, не давая продукту перегреться, отключая ИК излучатели при достижении верхнего порога установленной температуры, при этом температура должна быть максимальной, но не превышающей значение, при котором происходит интенсивное разложение витаминов, аминокислот и биологически активных веществ высушиваемого сырья. Нагревательный элемент 10 осуществляет нагрев поступающего в камеру воздушного потока, за температурой нагрева следит регулятор температуры воздуха 12 с подключенным к нему контактным датчиком температуры 11. Вытяжной вентилятор 6 вытягивает воздух из камеры со скоростью 0,05 м/с, что позволяет полностью удалять испаренную из сырья влагу, не заветривая продукт.The device works as follows. Heat radiation from the IR emitters 3, reflected from the concave and convex reflectors, is distributed evenly over the trays 2. The product temperature controller 7 with the connected infrared optical sensor 8 monitors the set temperature on the product surface, preventing the product from overheating, turning off the IR emitters when the upper threshold of the set temperature is reached, and the temperature should be maximum, but not exceeding the value at which intensive decomposition of vitamins, amino acids and biologically active substances of the dried raw materials. The heating element 10 heats the air flow entering the chamber, the temperature control is monitored by the air temperature controller 12 with a temperature sensor 11 connected to it. The exhaust fan 6 pulls the air out of the chamber at a speed of 0.05 m / s, which allows you to completely remove evaporated from raw moisture, not weathered product.

Технико-экономические преимущества заявляемого устройства по сравнению с ближайшим аналогом состоят в снижении энергозатрат на сушку (за счет предварительного подогрева воздуха, поступающего извне), повышении качества сушки (за счет приборного контроля температурного режима сушки).Technical and economic advantages of the claimed device in comparison with the closest analogue consist in reducing energy consumption for drying (due to preheating of air coming from the outside), improving the quality of drying (due to instrument control of the drying temperature mode).

Claims

Drying device including a drying chamber, product trays installed in it in tiers, infrared emitters located outside the tray placement area and provided with concave reflectors, as well as an exhaust fan and additional convex reflectors facing the reflective surfaces of the concave reflectors and installed in this way that the main optical axes of a pair of concave and convex reflectors coincide, characterized in that optical information is installed in the drying chamber akrasny temperature sensor drying the product surface is connected to the control product temperature and a heating element mounted in the region of the entrance of the cool air chamber and after the heating element of the air flow, situated outside temperature sensor connected to a temperature controller.