RU2006768C1

RU2006768C1 - Device for charging liquid product into vacuum-freeze drier

Info

Publication number: RU2006768C1
Authority: RU
Inventors: С.В. Николаенко; С.Т. Антипов; С.Л. Нисилевич; С.В. Шахов
Original assignee: Николаенко Сергей Владимирович; Антипов Сергей Тихонович; Нисилевич Софья Леонидовна; Шахов Сергей Васильевич
Priority date: 1991-04-19
Filing date: 1991-04-19
Publication date: 1994-01-30

Abstract

FIELD: vacuum-freeze drying. SUBSTANCE: device has a hermetically sealed housing 1 formed as a reversed cone. Auger 3 of conveyor means 2 has a cutting portion disposed over the base of cone body 1 and a conveyor portion disposed in vacuum-freeze chamber. Generatrix of the auger cutting portion convolutions has a form of a broken line adopted to form the auger acute edges. A charge duct 9 with adjustable valve 10 abuts the apex of the housing. After being filled with the liquid up to the working level the housing 1 is evacuated. Auger 3 is driven for rotation and heating members 8 are actuated. The product is advanced under a pressure differential conditions in the direction of conveyor 2. The product is crushed by the auger acute edges and conveyed to chamber 4 of the drier. EFFECT: improved quality of final product. 2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для сублимационной сушки жидких продуктов и может быть использовано в пищевой, химической, фармацевтической и других отраслях промышленности. The invention relates to devices for freeze-drying liquid products and can be used in food, chemical, pharmaceutical and other industries.

Известно устройство для ввода жидкого продукта в вакуум-сушильную камеру [1] , содержащее корпус, разделенный на две части неподвижной перфорированной перегородкой и прилегающей к ней дополнительной перфорированной перегородкой, установленной с возможностью вращения относительно вертикальной оси, при этом перегородки расположены непосредственно под патрубками подвода продукта и отвода газа. A device for introducing a liquid product into a vacuum drying chamber [1] is known, comprising a housing divided into two parts by a fixed perforated partition and an additional perforated partition adjacent thereto, mounted for rotation relative to the vertical axis, with the partitions located directly below the product supply nozzles and gas outlet.

Недостатком этого устройства является низкая надежность работы из-за блокирования отверстий в перфорированных перегородках самозамороженным жидким продуктом. The disadvantage of this device is the low reliability due to the blocking of holes in the perforated partitions with a self-frozen liquid product.

Известен питатель сублимационной установки [2] , содержащий морозильный барабан с канавками на внешней поверхности, гребенчатые ножи-грануляторы, взаимодействующие с барабаном, приводной вал и разгрузочный шнек. Known feeder sublimation unit [2], containing a freezer drum with grooves on the outer surface, comb knives granulators interacting with the drum, the drive shaft and the unloading auger.

Недостатком питателя являются высокие энергозатраты из-за применения предварительного охлаждения барабана до (-15)-(-30)^оС.The disadvantage of the feeder is the high energy consumption due to the use of pre-cooling the drum to (-15) - (- 30) ^о С.

Известен питатель для сублимационных сушильных установок [3] , выполненный в виде горизонтальных обойм, в каналах которых размещены сопряженные между собой транспортирующие винты, причем обоймы снабжены рубашками с винтовыми перегородками. Known feeder for freeze-drying dryers [3], made in the form of horizontal holders, in the channels of which are placed interconnected conveying screws, the holders are equipped with shirts with screw partitions.

Питатель обладает высокими энергозатратами в связи с охлаждением и замораживанием материала через рубашки обоймы хладоносителем. The feeder has high energy consumption due to the cooling and freezing of the material through the shirts of the cage with a coolant.

Известно устройство для нанесения продукта на ленту конвейера в сушилке, содержащее фильерные каналы с паровыми затворами. A device is known for applying a product to a conveyor belt in a dryer, containing spunbond channels with steam gates.

Недостатками устройства являются высокие энергозатраты и низкая надежность из-за применения паровых затворов и нанесения продукта в виде тонкого слоя на ленту конвейера. The disadvantages of the device are high energy consumption and low reliability due to the use of steam locks and applying the product in the form of a thin layer on the conveyor belt.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является устройство для загрузки и дозирования материала в вакуум-сублимационную установку [5] , состоящее из двух конусообразных бункеров, разделенных вакуумным замком. The closest in technical essence and the achieved effect to the proposed one is a device for loading and dosing material in a vacuum sublimation unit [5], consisting of two cone-shaped bins, separated by a vacuum lock.

Устройство имеет невысокую надежность и большие энергозатраты вследствие периодичности работы устройства, т. е. промежуточное вакуумирование верхнего бункера, необходимости предварительного замораживания продукта в гранулы и неиспользования собственного тепла продукта в процессе замораживания и последующей сушки, а также заклинивания гранул в конусообразных бункерах. The device has low reliability and high energy costs due to the frequency of operation of the device, i.e., intermediate evacuation of the upper hopper, the need for preliminary freezing of the product into granules and not using the product's own heat during freezing and subsequent drying, as well as jamming of the granules in cone-shaped bins.

Целью изобретения является снижение энергозатрат и повышение надежности в работе. The aim of the invention is to reduce energy consumption and increase reliability in operation.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве загрузки жидкого продукта в вакуум-сублимационную сушилку, состоящем из герметичного корпуса, входного и выходного патрубков, шнекового транспортера, корпус выполнен в виде конуса, основание которого находится выше по ходу движения продукта, при этом шнек транспортера состоит из режущего участка, расположенного над основанием конического корпуса, и транспортирующего участка, размещенного в сублимационной камере, причем образующая витков шнека режущего участка выполнена в виде ломанной лини и, формирующей острые режущие кромки шнека, а на наружной конической поверхности корпуса установлены нагревательные элементы, при этом к его вершине примыкает загрузочный патрубок. This goal is achieved by the fact that in the device for loading a liquid product into a vacuum freeze dryer, consisting of a sealed enclosure, inlet and outlet nozzles, a screw conveyor, the housing is made in the form of a cone, the base of which is higher upstream of the product, while the conveyor screw consists from the cutting section located above the base of the conical body, and the transporting section placed in the sublimation chamber, and the forming of the turns of the screw of the cutting section is made in the form of a broken line th line and forming the sharp cutting edge of the screw, and the heating elements are installed on the outer conical surface of the housing, wherein the charging nozzle adjacent to its apex.

На основании исследований, проведенных по источникам патентной и научно-технической литературы, можно сделать вывод о том, что совокупность существенных признаков является новой и позволяет снизить энергозатраты и повысить надежность в работе. Based on studies conducted on the sources of patent and scientific and technical literature, we can conclude that the set of essential features is new and can reduce energy consumption and improve reliability.

Технических решений, свойства которых совпали бы со свойствами заявляемого не обнаружено, следовательно, заявляемое техническое решение соответствует критерию "существенные отличия". Technical solutions whose properties would coincide with the properties of the claimed were not found, therefore, the claimed technical solution meets the criterion of "significant differences".

Положительный эффект при осуществлении предлагаемого изобретения достигается за счет снижения энергозатрат и повышения надежности в работе. A positive effect in the implementation of the invention is achieved by reducing energy consumption and increasing reliability.

На фиг. 1 представлен продольный разрез предлагаемого устройства в момент гранулирования продукта; на фиг. 2-4 - стадии работы устройства. In FIG. 1 shows a longitudinal section of the proposed device at the time of granulation of the product; in FIG. 2-4 - stages of operation of the device.

Устройство загрузки жидкого продукта в вакуум-сублимационную сушилку (фиг. 1) состоит из герметичного корпуса 1, выполненного в виде конуса, основание которого находится выше по ходу движения продукта. Форма корпуса и расположение его в пространстве относительно движения продукта заданы необходимостью исключения возможного заклинивания продукта при его самозамораживании и, следовательно, увеличении объема. The device for loading a liquid product into a vacuum freeze dryer (Fig. 1) consists of a sealed housing 1, made in the form of a cone, the base of which is higher in the direction of movement of the product. The shape of the body and its location in space relative to the movement of the product are given by the need to exclude possible jamming of the product during its freezing and, consequently, increase in volume.

По образующей основания корпуса размещен шнековый транспортер 2, при этом шнек 3 транспортера 2 состоит из режущего участка, расположенного над основанием конического корпуса 1, и транспортирующего участка, расположенного в сублимационной камере 4. Для улучшения гранулирующих свойств образующая витков шнека 3 режущего участка выполнена в виде ломанной линии, формирующей острые режущие кромки шнека 3. A screw conveyor 2 is placed along the generatrix of the base of the body, while the screw 3 of the conveyor 2 consists of a cutting section located above the base of the conical body 1 and a conveying section located in the sublimation chamber 4. To improve the granulating properties, the forming of the turns of the screw 3 of the cutting section is made in the form broken line forming the sharp cutting edges of the screw 3.

В зависимости от конструктивного исполнения, размеров корпуса и шнеков количество последних может быть увеличено до рационально возможного с точки зрения полного обеспечения перемещения гранулированного продукта в сублимационную камеру 4. При этом для создания лучшего эффекта измельчения направление движения шнеков 3 должно быть различным. Depending on the design, the dimensions of the casing and the screws, the number of the latter can be increased to the rationally possible from the point of view of fully ensuring the movement of the granular product into the sublimation chamber 4. Moreover, to create a better grinding effect, the direction of movement of the screws 3 should be different.

Шнек 3 в транспортеpе 2 установлен при помощи подшипников 5 и 6 качения и герметизирован от окружающего пространства манжетным уплотнением 7. The screw 3 in the conveyor 2 is installed using rolling bearings 5 and 6 and sealed from the surrounding space by a lip seal 7.

На наружной конической поверхности корпуса 1 установлены нагревательные элементы 8. Загрузочный патрубок 9 примыкает к вершине конуса герметичного корпуса 1 и снабжен регулировочным вентилем 10. Расположение патрубка 9 вызвано необходимостью устранения застойных зон при подаче продукта в устройство. On the outer conical surface of the housing 1, heating elements are installed 8. The loading pipe 9 is adjacent to the top of the cone of the sealed housing 1 and is equipped with a control valve 10. The location of the pipe 9 is caused by the need to eliminate stagnant zones when the product is fed into the device.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Жидкий продукт подают в корпус 1 устройства загрузки, соединенного с камерой 4 вакуум-сублимационной сушилки, с помощью патрубка 9 и регулировочного вентиля 10. После заполнения корпуса 1 до рабочего уровня включают вакуум-насос и вакуумируют внутренние пространства сублимационной камеры 4 и конического корпуса 1 устройства загрузки до остаточного давления ниже тройной точки воды. Одновременно происходит самозамораживание верхнего слоя жидкости и образование пористой самозамороженной массы продукта. Толщина пористого слоя определяет начальный рабочий уровень жидкости в корпусе 1 устройства загрузки (фиг. 2). Уpовень продукта должен быть таким, чтобы самозамороженный пористый слой после стадии самозамораживания не достигал шнека 3 транспортера 2 (фиг. 3). Затем приводят во вращение шнек 3 транспортера 2 и включают нагревательные элементы 8 на наружной поверхности корпуса 1, нагревающегося до предельно допустимой температуры, при которой не происходит нежелательных изменений в продукте. Из соприкасающегося с корпусом 1 самозамороженного пористого продукта начинает сублимировать влага. Происходит разрушение адгезионной связи между самозамороженным продуктом и корпусом 1 устройства загрузки (фиг. 3). Продукт при этом под действием перепада давления в продукте и корпусе 1 устройства перемещается в направлении шнекового транспортера 2. Образовавшаяся свободная поверхность жидкого продукта, граничащая с вакуумным пространством, самозамораживается. Таким образом при движении продукта по конусообразному корпусу происходит образование выпуклой формы самозамороженной пористой массы продукта (фиг. 4). The liquid product is fed into the housing 1 of the loading device, connected to the chamber 4 of the vacuum freeze dryer, using the nozzle 9 and the control valve 10. After filling the housing 1 to the operating level, turn on the vacuum pump and vacuum the internal spaces of the sublimation chamber 4 and the conical housing 1 of the device loading to residual pressure below the triple point of water. At the same time, self-freezing of the upper liquid layer and the formation of a porous self-frozen mass of the product occur. The thickness of the porous layer determines the initial working fluid level in the housing 1 of the loading device (Fig. 2). The level of the product should be such that the self-frozen porous layer after the stage of self-freezing does not reach the screw 3 of the conveyor 2 (Fig. 3). Then, the screw 3 of the conveyor 2 is rotated and the heating elements 8 are turned on on the outer surface of the housing 1, which is heated to the maximum permissible temperature at which there are no undesirable changes in the product. From the self-frozen porous product in contact with the housing 1, moisture begins to sublimate. There is a breakdown of the adhesive bond between the self-frozen product and the housing 1 of the loading device (Fig. 3). In this case, the product moves under the influence of a pressure differential in the product and the device body 1 in the direction of the screw conveyor 2. The free surface of the liquid product formed, bordering the vacuum space, is self-frozen. Thus, when the product moves along a cone-shaped body, the formation of a convex shape of a self-frozen porous mass of the product occurs (Fig. 4).

При достижении поверхностью пористого самозамороженного продукта шнекового транспортера происходит дробление продукта острыми кромками шнека и перемещение его в камеру 4 вакуум-сублимационной сушилки (фиг. 1). При уменьшении пористого слоя продукта вследствие удаления его шнеком в камеру 4 сушилки имеет место восстановление величины слоя, соответствующего уровню остаточного давления в камере 4. When the surface reaches the porous self-frozen product of the screw conveyor, the product is crushed by the sharp edges of the screw and its movement into the chamber 4 of the vacuum freeze dryer (Fig. 1). With a decrease in the porous layer of the product due to its removal by the screw into the chamber 4 of the dryer, there is a restoration of the layer size corresponding to the level of residual pressure in the chamber 4.

Преимущества предлагаемого устройства и положительный эффект по сравнению с прототипом:
выполнение корпуса устройства в виде конуса, основание которого находится выше по ходу движения продукта, позволяет избежать его заклинивания при самозамораживании и увеличении объема;
установка на наружной конической поверхности корпуса нагревательных элементов и выполнение шнека транспортера из режущего участка, расположенного над основанием конического корпуса, и транспортирующего участка, расположенного в сублимационной камере, позволяет повысить надежность в работе и снизить энергозатраты;
выполнение образующих витков шнека режущего участка в виде ломаной линии, формирующей острые режущие кромки шнека, улучшает гранулирующие свойства устройства;
примыкание загрузочного патрубка к вершине конусообразного корпуса устройства устраняет образование застойных зон при подаче продукта в устройство. (56) 1. Авторское свидетельство СССР N 634728, кл. А 23 С 1/06, 1978.The advantages of the proposed device and the positive effect compared to the prototype:
the implementation of the body of the device in the form of a cone, the base of which is higher in the direction of movement of the product, avoids jamming during self-freezing and increase in volume;
the installation on the outer conical surface of the housing of the heating elements and the execution of the conveyor screw from the cutting section located above the base of the conical body and the conveying section located in the sublimation chamber, can improve reliability and reduce energy consumption;
the implementation of the forming turns of the screw of the cutting section in the form of a broken line forming sharp cutting edges of the screw improves the granulating properties of the device;
the adjacency of the loading pipe to the top of the conical body of the device eliminates the formation of stagnant zones when the product is fed into the device. (56) 1. USSR author's certificate N 634728, cl. A 23 C 1/06, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР N 1257384, кл. F 28 B 5/06, 1986. 2. USSR author's certificate N 1257384, cl. F 28 B 5/06, 1986.

3. Авторское свидетельство СССР N 278429, кл. F 26 B 20/00, 1984. 3. Copyright certificate of the USSR N 278429, cl. F 26 B 20/00, 1984.

4. Авторское свидетельство СССР N 909497, кл. F 26 B 5/06, 1982. 4. Copyright certificate of the USSR N 909497, cl. F 26 B 5/06, 1982.

5. Гуйго Э. И. и др. Сублимационная сушка пищевых продуктов животного происхождения за рубежом. - Обзор. М. : ЦНИИТЭИмясомолпром, 1972, с. 33-35. 5. Guigo E.I. et al. Freeze-drying of food products of animal origin abroad. - Overview. M.: TsNIITEIimyasomolprom, 1972, p. 33-35.

Claims

1. DEVICE FOR LOADING A LIQUID PRODUCT IN A VACUUM-SUBLIMATION DRYER containing a sealed housing, conveyor auger, and loading and unloading nozzles, characterized in that, in order to reduce energy consumption and increase reliability in operation, the housing is made in the form of a cone on the outside the surfaces of which heating elements are additionally installed, while the conveyor screw includes a cutting section wound inside the freeze dryer, and the forming of the screw turns of this section is made in the form of a broken line forming its cutting edges.

2. The device according to p. 1, characterized in that the loading pipe is placed adjacent to the top of the cone of the sealed housing and is equipped with a control valve.