RU208880U1

RU208880U1 - Device for drying agricultural products

Info

Publication number: RU208880U1
Application number: RU2021125494U
Authority: RU
Inventors: Михаил Александрович Сергеев; Алексей Алексеевич Завалий; Владимир Степанович Рутенко; Сергей Сергеевич Воложанинов; Дмитрий Владимирович Ермолин; Валерия Сергеевна Воложанинова
Original assignee: Дмитрий Владимирович Ермолин
Priority date: 2021-08-27
Filing date: 2021-08-27
Publication date: 2022-01-19

Abstract

Полезная модель относится к сушильному оборудованию с применением инфракрасного излучения и может использоваться для сушения сельскохозяйственной продукции растительного и животного происхождения, а также продуктов питания.Устройство для сушки сельскохозяйственной продукции, включающее шкаф с отверстием в основании для прохода воздуха и крышку, сетчатые лотки, установленные в шкафу горизонтально друг над другом, и трубчатые инфракрасные электронагреватели, размещенные между лотками, связанное с электронагревателями устройство контроля и поддержания температуры, отличающееся тем, что инфракрасные излучатели трубчатой формы установлены на подвижной каретке, снабженной управляемым приводом, и расположены так, что каждый лоток имеет над собой и под собой инфракрасный излучатель, при этом инфракрасные излучатели могут возвратно-поступательно перемещаться кареткой вдоль лотков, кроме того, на крышке шкафа установлен вытяжной вентилятор.Технико-экономическое преимущество устройства состоит в том, что выполненное усовершенствование устройства инфракрасной сушки обеспечивает контролируемое высокое качество сушки сельскохозяйственной продукции растительного и животного происхождения, продуктов питания за счет получения высокой степени равномерности нагрева высушиваемого продукта во внутреннем пространстве сушильного шкафа путем периодического воздействия потоком сосредоточенного тепла на слои высушиваемого продукта сверху и снизу.The utility model relates to drying equipment using infrared radiation and can be used for drying agricultural products of plant and animal origin, as well as food. cabinet horizontally one above the other, and tubular infrared electric heaters placed between the trays, a temperature control and maintenance device connected to the electric heaters, characterized in that the tubular infrared emitters are mounted on a movable carriage equipped with a controlled drive, and are located so that each tray has over an infrared emitter under itself and under itself, while infrared emitters can be reciprocated by a carriage along the trays, in addition, an exhaust fan is installed on the cabinet lid. The technical and economic advantage of the device is that the improvement of the infrared drying device provides a controlled high quality drying of agricultural products of plant and animal origin, food products by obtaining a high degree of uniformity of heating of the dried product in the inner space of the drying cabinet by periodically exposing the layers of the product to be dried to the layers of the dried product from above and below by a stream of concentrated heat.

Description

Полезная модель относится к сушильному оборудованию с применением инфракрасного (ИК) излучения и может использоваться для сушения (обезвоживания) сельскохозяйственной продукции растительного и животного происхождения, а также продуктов питания.The utility model relates to drying equipment using infrared (IR) radiation and can be used for drying (dehydration) of agricultural products of plant and animal origin, as well as foodstuffs.

Наиболее близким по технической и технологической сущности аналогом, и принятое как прототип, является устройство для сушки пищевых продуктов (патент RU №2123252 A01F 25/12, A23L 3/40), включающее шкаф с отверстием в основании для прохода воздуха, перфорированную крышку, сетчатые лотки, установленные в корпусе горизонтально друг над другом с зазорами между стенками шкафа, и блоки электронагревателей, установленные в горизонтальной плоскости под каждым лотком, при этом каждый блок электронагревателей выполнен в виде рамки с закрепленными на ней электросопротивлениями, заключенные в корпусе из мулитокремнеземистой трубки и являющиеся инфракрасными излучателями, установлены параллельно друг другу на неподвижной рамке, а расстояние между электронагревателями в блоке составляет 0,15…0,16 ширины лотка. Так же шкаф содержит связанное с блоками электронагревателей устройство контроля и поддержания температуры, состоящее из датчика температуры, размещенного в центральной части шкафа. Датчик электрически связан с пультом управления устройства.The closest analogue in terms of technical and technological essence, and adopted as a prototype, is a device for drying food products (patent RU No. 2123252 A01F 25/12, A23L 3/40), including a cabinet with a hole in the base for air passage, trays installed in the case horizontally one above the other with gaps between the walls of the cabinet, and blocks of electric heaters installed in a horizontal plane under each tray, while each block of electric heaters is made in the form of a frame with electrical resistances fixed on it, enclosed in a case made of mulite-silica tube and being infrared emitters, installed parallel to each other on a fixed frame, and the distance between the electric heaters in the block is 0.15 ... 0.16 of the tray width. The cabinet also contains a temperature control and maintenance device connected to the electric heater blocks, consisting of a temperature sensor located in the central part of the cabinet. The sensor is electrically connected to the control panel of the device.

Устройство для сушки - прототип имеет следующие недостатки. Неподвижность электронагревателей относительно лотков с высушиваемым продуктом из-за значительной неравномерности теплового потока излучения на поверхность с продуктом, что характерно для трубчатого (линейного) источника потока инфракрасного излучения на плоскую поверхность, создает локальный деструктивный перегрев продукта и вызывает потерю его ценных для организма человека веществ как питательных, так и биологически активных, в частности витаминов, ухудшение органолептических качеств. Для вентилирования полости шкафа в процессе сушки в устройстве предусмотрено отверстие в основании шкафа и перфорация в крышке. Отсутствие в сушильном устройстве вытяжного вентилятора не позволяет управлять режимом конвекции в шкафу и соответственно не обеспечивает технологически достаточный для сушки тепло- и массообмен в высушиваемом продукте. Очевидно, что перечисленные недостатки прототипа характеризуют его как сушильное устройство низкотехнологичное, с низким качеством сушки продукта.Device for drying - the prototype has the following disadvantages. The immobility of the electric heaters relative to the trays with the product being dried due to the significant non-uniformity of the heat flux of radiation to the surface with the product, which is typical for a tubular (linear) source of infrared radiation flux to a flat surface, creates a local destructive overheating of the product and causes the loss of its valuable substances for the human body as nutritional and biologically active, in particular vitamins, deterioration of organoleptic qualities. To ventilate the cavity of the cabinet during the drying process, the device has a hole in the base of the cabinet and a perforation in the lid. The absence of an exhaust fan in the dryer does not allow controlling the convection mode in the cabinet and, accordingly, does not provide technologically sufficient heat and mass transfer in the dried product for drying. It is obvious that the listed shortcomings of the prototype characterize it as a low-tech drying device, with poor drying quality of the product.

Задачей полезной модели является совершенствование устройства инфракрасной сушки сельскохозяйственной продукции растительного и животного происхождения, продуктов питания, с целью повышения качества сушки.The objective of the utility model is to improve the device for infrared drying of agricultural products of plant and animal origin, food, in order to improve the quality of drying.

Указанная задача решается тем, что устройство для сушки сельскохозяйственной продукции, включающее шкаф с отверстием в основании для прохода воздуха и крышку, сетчатые лотки, установленные в шкафу горизонтально друг над другом, и трубчатые инфракрасные электронагреватели, размещенные между лотками, связанное с электронагревателями устройство контроля и поддержания температуры, согласно полезной модели дополнительно содержит инфракрасные излучатели трубчатой формы, установленные на подвижной каретке, снабженной управляемым приводом, и расположены так, что каждый лоток имеет над собой и под собой инфракрасный излучатель, при этом инфракрасные излучатели могут возвратно-поступательно перемещаться кареткой вдоль лотков, кроме того, на крышке шкафа установлен вытяжной вентилятор.This problem is solved by the fact that a device for drying agricultural products, including a cabinet with a hole in the base for the passage of air and a cover, mesh trays installed horizontally one above the other in the cabinet, and tubular infrared electric heaters placed between the trays, a control device associated with the electric heaters and maintaining temperature, according to the utility model, it additionally contains tubular infrared emitters mounted on a movable carriage equipped with a controlled drive, and arranged so that each tray has an infrared emitter above and below it, while the infrared emitters can reciprocate by the carriage along the trays in addition, an exhaust fan is installed on the lid of the cabinet.

Признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками полезной модели, являются наличие в устройстве для сушки шкафа с отверстием в основании для прохода воздуха и крышки, сетчатых лотков, установленных в шкафу горизонтально друг над другом, и трубчатых инфракрасных электронагревателей, размещенных между лотками, связанное с электронагревателями устройство контроля и поддержания температуры.Signs of the prototype, coinciding with the essential features of the utility model, are the presence in the device for drying the cabinet with a hole in the base for the passage of air and a lid, mesh trays installed horizontally one above the other in the cabinet, and tubular infrared electric heaters placed between the trays, associated with electric heaters temperature control and maintenance device.

Отличительными признаками устройства для сушки сельскохозяйственной продукции от прототипа является то, что инфракрасные излучатели трубчатой формы установлены на подвижной каретке, снабженной управляемым приводом, и расположены так, что каждый лоток имеет над собой и под собой инфракрасный излучатель, при этом инфракрасные излучатели могут возвратно-поступательно перемещаться кареткой вдоль лотков, кроме того, на крышке шкафа установлен вытяжной вентилятор.Distinctive features of the device for drying agricultural products from the prototype is that the tubular infrared emitters are mounted on a movable carriage equipped with a controlled drive, and are located so that each tray has an infrared emitter above and below it, while the infrared emitters can reciprocate move along the trays with a carriage; in addition, an exhaust fan is installed on the cabinet lid.

Совокупность существенных признаков полезной модели обеспечивает устранение недостатков прототипа и является необходимым и достаточным условием для достижения технического результата - повышения качества сушки сельскохозяйственных продуктов растительного и животного происхождения, а также продуктов питания инфракрасными лучами в закрытой камере (шкафу).The set of essential features of the utility model eliminates the shortcomings of the prototype and is a necessary and sufficient condition for achieving a technical result - improving the quality of drying agricultural products of plant and animal origin, as well as food by infrared rays in a closed chamber (cabinet).

Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, где на Фиг. 1 показана схема поперечного разреза устройства для сушки сельскохозяйственной продукции растительного и животного происхождения, а также продуктов питания, на Фиг. 2 показан схематичный вид сверху устройства для сушки.The essence of the utility model is illustrated by graphic materials, where in Fig. 1 shows a diagram of a cross section of a device for drying agricultural products of plant and animal origin, as well as foodstuffs, in Fig. 2 shows a schematic plan view of the dryer.

Устройство для сушки сельскохозяйственной продукции содержит шкаф 1 в основании 2, для прохода воздуха которого имеются отверстия 3, на крышке 4 шкафа 1 установлен вытяжной вентилятор 5, а также дверцы (на схеме не показаны). В шкафу 1 горизонтально друг над другом устанавливаются сетчатые лотки 6, на которые раскладывается продукт для сушки (например, ягоды, нарезанные ломтиками фрукты, овощи или мясо, траву, соцветия). Каждый лоток 6 имеет над собой и под собой трубчатые инфракрасные излучатели 7, например выполненный из фехралевой спиральной проволоки, помещенной в кварцевую трубку диаметром 12 мм и длиной 1000 мм. Инфракрасные излучатели 7 установлены на подвижной каретке 8, снабженной управляемым приводом 9 (на схеме показан условно) в виде реверсивного мотора-редуктора, например модель РД-09. Подвижная каретка 8 опирается на ходовые ролики 10 и перемещается по направляющим 11. Для ограничения пути движения каретки 8 на направляющих 11 установлены концевые переключатели 12. В срединной части лотка 6 среднего по высоте шкафа 1 размещена контактная проволочная термопара 13, например хромель-алюмель с открытым спаем диаметром 0,4 мм. Термопара соединена электрической связью 14 с электронным блоком управления 15 температуры нагрева продукта.The device for drying agricultural products contains a cabinet 1 in the base 2, for the passage of air of which there are holes 3, an exhaust fan 5 is installed on the cover 4 of the cabinet 1, as well as doors (not shown in the diagram). In the cabinet 1, mesh trays 6 are installed horizontally one above the other, on which the product is laid out for drying (for example, berries, sliced fruits, vegetables or meat, grass, inflorescences). Each tray 6 has tubular infrared emitters 7 above and below it, for example, made of fechral spiral wire placed in a quartz tube with a diameter of 12 mm and a length of 1000 mm. Infrared emitters 7 are mounted on a movable carriage 8, equipped with a controlled drive 9 (shown conventionally in the diagram) in the form of a reversible gear motor, for example, model RD-09. The movable carriage 8 rests on the rollers 10 and moves along the guides 11. To limit the path of movement of the carriage 8 on the guides 11, limit switches 12 are installed. solder with a diameter of 0.4 mm. The thermocouple is electrically connected 14 to the electronic control unit 15 of the product heating temperature.

Устройство для сушки сельскохозяйственной продукции работает следующим образом. На сетчатые лотки 6 слоем размещают высушиваемый материал, например ягоды, нарезанные ломтиками фрукты, овощи или мясо, или траву, соцветия. Лотки 6 устанавливают в шкафу 1 устройства. Для контроля температуры процесса сушки в продукт помещают термопару 13 (рабочий спай термопары погружают в поверхностный слой высушиваемого продукта на глубину 2-3 мм). Термопара 13 соединена с контроллером блока управления 15, отключающим электропитание излучателей 7 при достижении температуры заданного значения температуры, например 65°С, и включающим электропитание излучателей при снижении температуры на заданную величину, например на 1°С. Включают вытяжной вентилятор 5, излучатели 7 и привод 9 каретки 8. Каретка 8 с излучателями 7 перемещается возвратно-поступательно по направляющим 11 вдоль лотков 6. Возвратно-поступательное движение каретке 8 выполняется реверсивным мотором-редуктором (на схеме не показан) привода 9 и концевыми переключателями 12. При этом осуществляется периодическое воздействие потоком сосредоточенного тепла на слои высушиваемого продукта сверху и снизу, что обеспечивает высокую степень равномерности его нагрева на всех лотках. Нагреваясь, высушиваемый продукт испаряет из себя влагу, которая выносится за пределы камеры 1 вытяжным вентилятором 5 вместе с проходящим сквозь лотки 6 воздухом, поступающим в камеру 1 через отверстия 3 в основании 2 шкафа 1. Равномерность нагрева продукта на всех лотках 6 обеспечивает корректную оценку теплового состояния высушиваемого продукта, размещенного на поверхностях всех лотков и во всех частях этих поверхностей, контролем температуры в одной точке внутреннего пространства шкафа - в срединной части лотка 6 среднего по высоте шкафа 1. Готовность продукта сушки оценивают по остаточной влажности части высушиваемого продукта, взятого со среднего по высоте шкафа 1 лотка 6.Device for drying agricultural products works as follows. The material to be dried is placed on the mesh trays in 6 layers, for example, berries, sliced fruits, vegetables or meat, or grass, inflorescences. Trays 6 are installed in the cabinet 1 of the device. To control the temperature of the drying process, a thermocouple 13 is placed in the product (the working junction of the thermocouple is immersed in the surface layer of the dried product to a depth of 2-3 mm). The thermocouple 13 is connected to the controller of the control unit 15, which turns off the power supply of the emitters 7 when the temperature reaches a predetermined temperature value, for example 65°C, and turns on the power supply of the emitters when the temperature drops by a predetermined value, for example 1°C. The exhaust fan 5, emitters 7 and drive 9 of the carriage 8 are turned on. The carriage 8 with emitters 7 moves reciprocating along the guides 11 along the trays 6. The reciprocating movement of the carriage 8 is performed by a reversible gear motor (not shown in the diagram) of the drive 9 and switches 12. In this case, a periodic effect of a stream of concentrated heat on the layers of the dried product from above and below is carried out, which ensures a high degree of uniformity of its heating on all trays. When heated, the dried product evaporates moisture, which is carried out of the chamber 1 by the exhaust fan 5 together with the air passing through the trays 6 and entering the chamber 1 through the holes 3 in the base 2 of the cabinet 1. The uniform heating of the product on all trays 6 ensures a correct assessment of the thermal condition of the product to be dried placed on the surfaces of all trays and in all parts of these surfaces, temperature control at one point of the internal space of the cabinet - in the middle part of tray 6 of the cabinet 1, which is medium in height. height of cabinet 1 tray 6.

Частота и продолжительность периодов воздействие потоком сосредоточенного тепла на слои высушиваемого продукта задается скоростью движения каретки вдоль лотков устройства.The frequency and duration of the periods of exposure to the concentrated heat flow on the layers of the dried product is set by the speed of the carriage along the trays of the device.

Технико-экономические преимущества устройства, которое заявляется, по сравнению с ближайшим аналогом состоит в том, что выполненное усовершенствование устройства инфракрасной сушки обеспечивает контролируемое высокое качество сушки сельскохозяйственной продукции растительного и животного происхождения, продуктов питания за счет получения высокой степени равномерности нагрева высушиваемого продукта во внутреннем пространстве сушильного шкафа путем периодического воздействия потоком сосредоточенного тепла на слои высушиваемого продукта сверху и снизу.The technical and economic advantages of the device, which is claimed, in comparison with the closest analogue, is that the improvement of the infrared drying device provides a controlled high quality drying of agricultural products of plant and animal origin, food products by obtaining a high degree of uniformity of heating of the dried product in the internal space drying cabinet by periodically exposing the layers of the dried product from above and below with a stream of concentrated heat.

Пример. В экспериментальном сушильном устройстве с периодическим подводом сосредоточенного тепла к материалу выполнена сушка закрытых шишек сосны крымской для получения высококачественного посевного материала - семян сосны крымской. Изготовленное экспериментальное сушильное устройство содержало 2 сетчатых лотка размерами 1000×1000 мм каждый. Высота рамки лотка составляет 20 мм. Лотки расположены на высоте 100 мм друг от друга. Над и под лотками были размещены инфракрасные излучатели, выполненный из фехралевой спиральной проволоки, установленной в кварцевую трубку диаметром 12 мм и длиной 1000 мм. Тепловая мощность излучателя составляет 1000 Вт. Инфракрасные излучатели были установлены на подвижной каретке, возвратно-поступательно перемещающейся вдоль лотков по направляющим. Привод каретки - электрический мотор-редуктор РД-09 мощностью 200 Вт с частотным регулятором, обеспечивающим скорость движения каретки 0,75 м/с.Example. In an experimental drying device with a periodic supply of concentrated heat to the material, drying of closed cones of Crimean pine was performed to obtain high-quality seed material - seeds of Crimean pine. The manufactured experimental drying device contained 2 mesh trays with dimensions of 1000×1000 mm each. The height of the tray frame is 20 mm. Trays are located at a height of 100 mm from each other. Above and below the trays, infrared emitters were placed, made of fechral spiral wire, installed in a quartz tube with a diameter of 12 mm and a length of 1000 mm. The thermal power of the emitter is 1000 W. Infrared emitters were mounted on a movable carriage, reciprocating along the trays along the guides. The carriage drive is an electric motor-reducer RD-09 with a power of 200 W with a frequency controller, which ensures the carriage speed of 0.75 m/s.

На лоток выкладывали (5…6) кг закрытых шишек, распределяя их по поверхности лотка в 1,5-2 слоя. Время сушки, позволяющее достичь полного раскрытия всех шишек и получить до 95% имеющихся в шишках семян, составило (5,5…6) часов, что определило затраты электроэнергии на процесс сушки 7,2 кВт⋅ч. Во время эксперимента температура поверхностей шишек не превышала 36°С. Это обеспечило сохранность репродуктивных способностей семян. При этом наблюдали бактерицидный эффект воздействия инфракрасного излучения: полученные семена были очищены от микрофлоры (на помещенных в питательную среду семенах не наблюдали роста колоний бактерий). Высаженные в почву семена дали 100% всхожесть.(5...6) kg of closed cones were laid out on the tray, distributing them over the surface of the tray in 1.5-2 layers. The drying time, which makes it possible to achieve full disclosure of all cones and obtain up to 95% of the seeds in the cones, was (5.5 ... 6) hours, which determined the cost of electricity for the drying process of 7.2 kWh. During the experiment, the surface temperature of the cones did not exceed 36°C. This ensured the preservation of the reproductive abilities of the seeds. At the same time, a bactericidal effect of infrared radiation was observed: the obtained seeds were purified from microflora (the growth of bacterial colonies was not observed on the seeds placed in a nutrient medium). The seeds planted in the soil gave 100% germination.

На Фиг. 3 приведена термограмма поверхности слоя шишек в процессе сушки, полученная тепловизором Testo 882 с матрицей размером 320×240 пикселей. На Фиг. 4 приведено фотографическое изображения термометрируемых шишек.On FIG. Figure 3 shows a thermogram of the surface of a layer of cones during the drying process, obtained with a Testo 882 thermal imager with a matrix of 320 × 240 pixels. On FIG. 4 shows a photographic image of thermometered cones.

Claims

A device for drying agricultural products, including a cabinet with a hole in the base for the passage of air and a cover, mesh trays installed horizontally one above the other in the cabinet, and tubular infrared electric heaters placed between the trays, a temperature control and maintenance device associated with the electric heaters, characterized in that that the tubular infrared emitters are mounted on a movable carriage equipped with a controlled drive, and arranged so that each tray has an infrared emitter above and below it, while the infrared emitters can reciprocate by the carriage along the trays, in addition, a exhaust fan.