RU2183307C2 - Vacuum-sublimation drier - Google Patents
Vacuum-sublimation drier Download PDFInfo
- Publication number
- RU2183307C2 RU2183307C2 RU2000118947A RU2000118947A RU2183307C2 RU 2183307 C2 RU2183307 C2 RU 2183307C2 RU 2000118947 A RU2000118947 A RU 2000118947A RU 2000118947 A RU2000118947 A RU 2000118947A RU 2183307 C2 RU2183307 C2 RU 2183307C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- vacuum
- sections
- thermoelectric modules
- branches
- heater
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Drying Of Solid Materials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к сушильной технике, в частности к оборудованию для сублимационной сушки, и может быть использовано в пищевой, химической и микробиологической промышленности. The invention relates to drying equipment, in particular to equipment for freeze-drying, and can be used in the food, chemical and microbiological industries.
Известен нагревательно-сушильный блок для сублимационной установки [а.с. 922469, кл. F 26 В 5/06, 1982], содержащий секции, последовательно установленные одна над другой. Недостатком данного устройства является необходимость использования нагревательных элементов в каждой секции и необходимость применения герметичной камеры для проведения процесса. Known heating and drying unit for a sublimation unit [a.c. 922469, class F 26 In 5/06, 1982] containing sections sequentially mounted one above the other. The disadvantage of this device is the need to use heating elements in each section and the need to use a sealed chamber for the process.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является вакуум-сублимационная установка поточно-циклического действия [патент РФ 2099658, кл. F 26 В 5/06, Б.И. 35, 20.12.1997], содержащая вакуумную камеру, вакуум-насос, десублиматор, нагреватели, причем вакуумная камера состоит из герметично соединяющихся секций, представляющих собой обечайку, имеющую поперечную перегородку, выполненную из теплопроводного материала, разделяющую секцию на две полости, при этом полости секции соединяются посредством патрубка с запирающим клапаном, при помощи которого регулируется величина давления в каждой секции таким образом, что оно повышается с подсоединением каждой последующей секции. Вследствие разности температур насыщенных паров соседних секций через теплопроводящую перегородку происходит теплообмен между поверхностью сублимации замороженного продукта и насыщенным паром. При этом на теплопроводящей перегородке происходит частичная конденсация (десублимация) пара, а с поверхности замороженного продукта - сублимация влаги. The closest in technical essence and the achieved effect is a vacuum sublimation unit flow-cyclic action [RF patent 2099658, cl. F 26 B 5/06, B.I. 35, 12/20/1997], containing a vacuum chamber, a vacuum pump, desublimator, heaters, and the vacuum chamber consists of hermetically connected sections, representing a shell having a transverse partition made of a heat-conducting material, dividing the section into two cavities, while the cavity sections are connected by means of a branch pipe with a locking valve, by means of which the pressure in each section is regulated so that it rises with the connection of each subsequent section. Due to the temperature difference between the saturated vapors of neighboring sections, a heat exchange occurs between the sublimation surface of the frozen product and the saturated vapor through a heat-conducting partition. In this case, partial condensation (desublimation) of steam occurs on the heat-conducting partition, and moisture sublimation occurs on the surface of the frozen product.
Недостатком устройства является сложность регулировки перепадов давления между секциями, неравномерность процесса сушки продукта и его высокая продолжительность. The disadvantage of this device is the difficulty of adjusting the pressure drops between sections, the unevenness of the drying process of the product and its high duration.
Технической задачей изобретения является снижение энергозатрат на процесс десублимации, достижение равномерности процесса сушки и его интенсификация. An object of the invention is to reduce energy consumption for the desublimation process, achieving uniformity of the drying process and its intensification.
Поставленная задача достигается тем, что в вакуум-сублимационной сушилке, содержащей вакуумную камеру, состоящую из герметично соединяющихся секций, снабженных патрубком с запирающим клапаном, установленным с возможностью подключения к вакуум-насосу, вакуум-насос, десублиматор, нагреватель, секции выполнены с двойным дном, в котором установлены термоэлектрические модули, которые представляют собой полупроводниковые устройства, состоящие из полупроводниковых ветвей с проводимостью p- и n-типа, расположенных между двумя диэлектрическими подложками, на поверхностях которых имеются коммутационные площадки, соединяющие полупроводниковые ветви в единую электрическую цепь. Принцип действия термоэлектрических элементов основан на эффекте Пельтье, заключающемся в нагревании одного и охлаждении другого спая при пропускании постоянного электрического тока [Анатычук Л.И. Термоэлементы и термоэлектрические устройства. Справочник. М. : Лег. и пищ. пром-сть, 1986]. В данном случае верхние подложки будут играть роль нагревателей, а нижние - десублиматора, т.е. устройства, на котором происходит вымораживание влаги. 2 ил. The problem is achieved in that in a vacuum freeze dryer containing a vacuum chamber, consisting of hermetically connected sections, equipped with a nozzle with a shut-off valve installed with the ability to connect to a vacuum pump, a vacuum pump, desublimator, heater, sections are made with a double bottom in which thermoelectric modules are installed, which are semiconductor devices consisting of semiconductor branches with p- and n-type conductivity located between two dielectric and substrates on the surfaces of which there are switching platform connecting branch into a single semiconductor circuit. The principle of operation of thermoelectric elements is based on the Peltier effect, which consists in heating one and cooling the other junction while passing a constant electric current [Anatychuk L.I. Thermocouples and thermoelectric devices. Directory. M.: lay down. and food. industry, 1986]. In this case, the upper substrates will play the role of heaters, and the lower ones will play the role of a desublimator, i.e. devices on which freezing of moisture occurs. 2 ill.
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 на процесс десублимации, достигнуть равномерности процесса сушки и его интенсификации. 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 allows to reduce energy consumption for the desublimation process, to achieve uniformity of the drying process and its intensification.
Технических решений, свойства которых совпадали бы со свойствами заявляемого, не обнаружено, следовательно, заявляемое техническое решение соответствует критерию "существенные отличия". Technical solutions, the properties of which 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 на процесс десублимации, достижения равномерности процесса сушки и его интенсификации. A positive effect in the implementation of the invention is achieved by reducing energy consumption for the desublimation process, achieving uniformity of the drying process and its intensification.
На фиг. 1 изображен продольный разрез вакуум-сублимационной сушилки; на фиг.2 - схема расположения термоэлектрических модулей в секции. In FIG. 1 shows a longitudinal section through a vacuum freeze dryer; figure 2 - arrangement of thermoelectric modules in the section.
Сушилка содержит вакуумную камеру, состоящую из герметично соединяющихся секций 1, включающих противень 2 с двойным дном 3, в котором установлены термоэлектрические модули 4 с возможностью подключения к источнику постоянного тока, нагреватель 5, при этом секции снабжены патрубком 6 с запирающим клапаном 7, установленным для подключения к вакуум-насосу. The dryer contains a vacuum chamber, consisting of hermetically connected sections 1, including a
Вакуум-сублимационная сушилка работает следующим образом. Продукт загружается в каждую секцию 1 и предварительно замораживается в низкотемпературном холодильном устройстве. Вакуумную камеру, собранную из секций 1, подключают к вакуум-насосу при помощи патрубков 6, затем доводят давление внутри вакуумной камеры до значения ниже тройной точки для воды (<610 Па). Начинают сублимационную сушку продукта под воздействием нагревателя 5. Одновременно включают источники постоянного тока для подачи питания на термоэлектрические модули 4, которые обеспечивают охлаждение дна противня 2 до температуры 250...255 К, и на нем вымораживается (десублимируется) влага, удаляемая из высушиваемого продукта и превращается в лед. Одновременно на горячих спаях термоэлектрических модулей выделяется теплота, равная сумме холодопроизводительности и мощности, затраченной на питание термоэлектрических модулей. Эта теплота передается продукту через перегородку, выполненную из материала с высоким коэффициентом теплопроводности. При этом с поверхности замороженного продукта вышестоящей секции 1 происходит сублимация влаги (переход из твердого состояния в газообразное, минуя жидкую фазу). Аналогичные процессы происходят в каждой секции. Vacuum freeze dryer operates as follows. The product is loaded into each section 1 and pre-frozen in a low-temperature refrigeration device. The vacuum chamber assembled from sections 1 is connected to the vacuum pump using nozzles 6, then the pressure inside the vacuum chamber is brought to a value below the triple point for water (<610 Pa). Freeze-drying of the product begins under the influence of the heater 5. At the same time, direct current sources for supplying power to the thermoelectric modules 4 are turned on, which provide cooling of the bottom of the
После достижения требуемой влажности продукта процесс сушки прекращают, вакуумную камеру девакуумируют и выгружают продукт. Затем меняют на 2...3 мин полярность питания термоэлектрических модулей, что приводит к нагреву холодных спаев и удалению десублимата (льда), после чего установку переключают на нормальный режим работы. After reaching the desired moisture content of the product, the drying process is stopped, the vacuum chamber is evacuated and the product is unloaded. Then the power polarity of thermoelectric modules is changed for 2 ... 3 min, which leads to the heating of cold junctions and the removal of desublimate (ice), after which the installation is switched back to normal operation.
Количество термоэлектрических модулей, устанавливаемых в каждой секции зависит от их холодопроизводительности и требуемой производительности установки. Отечественной и зарубежной промышленностью выпускаются термоэлектрические элементы с известными величинами коэффициента термоЭДС, высотой полупроводников d, а также их термоэлектрической эффективности. The number of thermoelectric modules installed in each section depends on their cooling capacity and the required installation performance. Domestic and foreign industry produces thermoelectric elements with known values of thermoelectric coefficient, semiconductor height d, as well as their thermoelectric figure of merit.
Предложенная сушилка позволяет:
- понизить энергозатраты на процесс десублимации пара за счет использования термоэлектрических модулей в качестве встроенных десублиматоров;
- достигнуть равномерности процесса сушки за счет создания одинакового давления в секциях;
- интенсифицировать процесс сушки за счет достижения более глубокого вакуума в секциях, а также за счет использования термоэлектрических модулей с высокой плотностью теплового потока.The proposed dryer allows you to:
- reduce energy costs for the process of steam desublimation through the use of thermoelectric modules as built-in desublimators;
- to achieve uniformity of the drying process by creating the same pressure in the sections;
- intensify the drying process by achieving a deeper vacuum in the sections, as well as through the use of thermoelectric modules with a high heat flux density.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000118947A RU2183307C2 (en) | 2000-07-17 | 2000-07-17 | Vacuum-sublimation drier |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000118947A RU2183307C2 (en) | 2000-07-17 | 2000-07-17 | Vacuum-sublimation drier |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2183307C2 true RU2183307C2 (en) | 2002-06-10 |
Family
ID=20237953
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2000118947A RU2183307C2 (en) | 2000-07-17 | 2000-07-17 | Vacuum-sublimation drier |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2183307C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2477827C2 (en) * | 2011-05-31 | 2013-03-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежская государственная технологическая академия (ГОУ ВПО ВГТА) | Method for continuous vacuum-and-sublimation drying using nanomaterials and thermoelectric modules and installation for method implementation |
RU2729309C1 (en) * | 2019-08-07 | 2020-08-05 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Drying device |
-
2000
- 2000-07-17 RU RU2000118947A patent/RU2183307C2/en active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2477827C2 (en) * | 2011-05-31 | 2013-03-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежская государственная технологическая академия (ГОУ ВПО ВГТА) | Method for continuous vacuum-and-sublimation drying using nanomaterials and thermoelectric modules and installation for method implementation |
RU2729309C1 (en) * | 2019-08-07 | 2020-08-05 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Drying device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3289314A (en) | Freeze drying | |
KR101999270B1 (en) | Vacuum freeze drying device and method | |
US3574949A (en) | Lumber drying | |
FR2563618A1 (en) | DRYING METHOD USING THE REFRIGERATION CYCLE, AND APPARATUS FOR CARRYING OUT SAID METHOD | |
CN104534729B (en) | A kind of refrigerating system of freeze dryer and the control method of this refrigeration system | |
CN2929592Y (en) | Multifunction storage apparatus | |
RU2183307C2 (en) | Vacuum-sublimation drier | |
KR101719257B1 (en) | Freeze dryer | |
CN207456026U (en) | A kind of vacuum freeze drier system | |
CN106468500B (en) | Freeze drying method of energy-saving freeze drying device | |
RU2395768C1 (en) | Vacuum-sublimation drier | |
RU196683U1 (en) | THERMOELECTRIC GAS DRYER | |
KR100840930B1 (en) | Plate with spiral-shaped passage for freeze dryer and manufacturing method thereof | |
KR200270522Y1 (en) | A shelf for freeze-drying apparatus | |
CN204006776U (en) | A kind of freeze drying box refrigeration system | |
CN207019385U (en) | Freeze drier | |
CN206180899U (en) | Electrical equipment dehydrating unit | |
US3222796A (en) | Method of freeze-drying foods by direct gas injection | |
RU2320942C2 (en) | Laboratory lyophilic drier | |
CN219869045U (en) | Freeze-drying bracket | |
KR100238995B1 (en) | Dry method | |
CN221444636U (en) | Frozen fruit drying equipment | |
RU209327U1 (en) | Device for thermal processing of products | |
CN218627510U (en) | Vacuum freeze dryer | |
JP4063432B2 (en) | Vacuum dryer and driving method thereof |