RU2302740C1 - Plant material drying apparatus - Google Patents
Plant material drying apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- RU2302740C1 RU2302740C1 RU2005133538/13A RU2005133538A RU2302740C1 RU 2302740 C1 RU2302740 C1 RU 2302740C1 RU 2005133538/13 A RU2005133538/13 A RU 2005133538/13A RU 2005133538 A RU2005133538 A RU 2005133538A RU 2302740 C1 RU2302740 C1 RU 2302740C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- drying
- receiver
- chamber
- heat exchanger
- drying chamber
- Prior art date
Links
Landscapes
- Drying Of Solid Materials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области сушки растительных материалов, в частности к камерным вакуумным сушилкам периодического действия, и может быть использовано для сушки пищевых продуктов, а именно овощей, грибов, фруктов, зелени, специй и др.The invention relates to the field of drying of plant materials, in particular to chamber vacuum dryers of periodic action, and can be used for drying food products, namely vegetables, mushrooms, fruits, herbs, spices, etc.
Известно устройство для сушки плодов и ягод универсального комбинированного действия, содержащее вертикально установленный цилиндрический корпус, расположенную внутри корпуса карусель, представляющую собой вал с приводом вращения, закрепленный на валу каркас и поярусно закрепленные на каркасе сетчатые поддоны для размещения обрабатываемого материала, средства для подвода и отвода сушильного агента, средства для подвода энергии. Каркас выполнен в форме конуса, а сетчатые поддоны имеют воронки и закреплены на каркасе с наклоном в сторону вала, а средство для подвода энергии представляет собой генератор сверхвысокочастотной энергии, излучатели которой расположены в одном из секторов корпуса над каждым ярусом поддонов (см. патент РФ №2051588, М. кл. А23В 7/02).A device is known for drying fruits and berries of universal combined action, comprising a vertically mounted cylindrical body located inside the carousel, which is a shaft with a rotary drive, a frame fixed to the shaft and mesh pallets belt-mounted on the frame to accommodate the processed material, means for supplying and removing drying agent, means for supplying energy. The frame is made in the shape of a cone, and the mesh pallets have funnels and are mounted on the frame with an inclination towards the shaft, and the means for supplying energy is a microwave energy generator, the emitters of which are located in one of the sectors of the body above each tier of pallets (see RF patent No. 2051588, M. cl. A23B 7/02).
К недостаткам известного устройства можно отнести сложность конструкции и применение опасного для здоровья человека источника сверхвысокочастотной энергии.The disadvantages of the known device include the complexity of the design and the use of a hazardous to human health source of microwave energy.
Известна универсальная сушильная установка комбинированного действия, содержащая рабочую камеру, загрузочное и разгрузочное устройства, излучатель СВЧ-энергии и устройство ввода агента сушки. Боковые стенки рабочей камеры выполнены коническими, подвод агента сушки в нижней части рабочей камеры осуществлен касательно к боковым стенкам совместно с подводимой сверху энергией и обеспечивает сепарацию вращающимся в виде смерча потоком и его удаление через отверстия в верхней части камеры. Универсальность камеры обеспечивается за счет загрузочного столика, который установлен на оси загрузочного шнекового механизма, расположенного в дне камеры (см. патент РФ №2078522, М. кл. А23В 12/08, А23В 7/02).Known universal drying unit of combined action, comprising a working chamber, loading and unloading devices, a microwave energy emitter and a drying agent input device. The side walls of the working chamber are made conical, the drying agent in the lower part of the working chamber is connected tangentially to the side walls together with the energy supplied from above and provides separation by a stream rotating in the form of a tornado and its removal through openings in the upper part of the chamber. The versatility of the camera is ensured by the loading table, which is installed on the axis of the loading screw mechanism located at the bottom of the camera (see RF patent No. 2078522, M. class. A23B 12/08, A23B 7/02).
К недостаткам известной универсальной установки для сушки растительных продуктов комбинированного действия относятся - еще более высокая сложность конструкции и высокая энергоемкость.The disadvantages of the well-known universal installation for drying vegetable products of combined action include - even higher design complexity and high energy intensity.
Известна более совершенная радиационная сушилка для растительных пищевых продуктов по патенту РФ №2034489, М. кл. А23В 7/02, А26В 3/30, включающая сушильную камеру, лотки для продукта, поярсусно расположенные в камере, средства для ввода и вывода сушильного агента, ИК-излучатели средней области спектра. Обрабатываемый пищевой продукт нагревают прямым, отраженным ИК-излучением и конвективным восходящим потоком воздуха. Режим нагрева определяется видом обрабатываемого продукта. Через боковые щели и нижний вырез наружный воздух попадает в нижнюю часть камеры сушки. Нагрев воздуха в основном осуществляется излучателями, частично воздуховодами-отражателями и коробами. При нагреве продукта его влага испаряется, диффундирует в воздушный поток и вместе с ним удаляется через открытую крышку камеры. После окончания процесса сушки продукта сушилку отключают от сети, закрывают верхнюю крышку, лотки с высушенным продуктом и поддон с мелкой фракцией извлекают из камеры сушки.Known for a more advanced radiation dryer for plant foods according to the patent of the Russian Federation No. 2034489, M. cl. А23В 7/02, А26В 3/30, including a drying chamber, product trays that are located in the chamber along a horizontal axis, means for introducing and discharging a drying agent, mid-spectrum IR emitters. The processed food product is heated by direct, reflected infrared radiation and convective upward air flow. The heating mode is determined by the type of processed product. Through the side slots and the lower cut-out, external air enters the lower part of the drying chamber. Air heating is mainly carried out by emitters, partly reflective ducts and ducts. When the product is heated, its moisture evaporates, diffuses into the air stream and with it is removed through the open chamber lid. After the drying process of the product is completed, the dryer is disconnected from the network, the top cover is closed, the trays with the dried product and the tray with a fine fraction are removed from the drying chamber.
Установка позволяет реализовать способ сушки пищевых продуктов, который значительно повышает качество сухого продукта, повышает производительность сушки, обеспечивает безопасность и простоту в эксплуатации по сравнению с существующими аналогами. Все перечисленные известные установки обладают рядом неудовлетворительных эксплуатационных качеств:The installation allows you to implement a method of drying food products, which significantly improves the quality of the dry product, increases the drying performance, ensures safety and ease of operation compared to existing analogues. All of these known installations have a number of unsatisfactory performance:
- высокие удельные энергозатраты за счет полного перевода влаги продукта в парообразное состояние,- high specific energy consumption due to the complete transfer of product moisture to a vapor state,
- большая длительность процесса сушки,- long duration of the drying process,
- отсутствие гарантии частичного, локального подгорания продукта,- lack of guarantee of partial, local burning of the product,
- паровоздушная смесь после камеры сушки не улавливается, а попадает в атмосферу.- the air-vapor mixture after the drying chamber is not captured, but enters the atmosphere.
Наиболее близким по технической сущности решением - прототипом - является установка для сушки растительных материалов по патенту РФ №2232955, М. кл. 7 F26В 5/04. Установка снабжена ресивером и второй сушильной камерой, соединенной, как и первая, при помощи трубопровода со смонтированным на нем быстродействующим клапаном с ресивером, который по объему выполнен равным свободному объему сушильной камеры, а также установка снабжена теплообменником, средством для нагрева сушильного агента, холодильной машиной для охлаждения теплообменника, вакуумным насосом и шлюзовой камерой для сбора жидкости с ресивера, сушильных камер и теплообменника. Трубопроводы, соединяющие сушильные камеры с ресивером, установлены по отношению к ресиверу тангенциально, а диаметр трубопровода, соединяющего сушильную камеру с ресивером, рассчитывается по формуле, указанной в описании. Чередование импульсов вакуумного воздействия с периодическими выдержками под остаточным вакуумом растительного материала в сочетании с вакуумом и температурным режимом позволяют за короткое время 60-75 минут качественно высушить морковь, картофель, лук, перец и другие пищевые продукты.The closest solution in technical essence - the prototype - is a plant for drying plant materials according to the patent of the Russian Federation No. 2232955, M. cl. 7 F26B 5/04. The installation is equipped with a receiver and a second drying chamber, connected, like the first, by means of a pipeline with a quick-acting valve mounted on it with a receiver, which is equal in volume to the free volume of the drying chamber, and the installation is equipped with a heat exchanger, means for heating the drying agent, and a refrigerating machine for cooling the heat exchanger, with a vacuum pump and a lock chamber for collecting liquid from the receiver, drying chambers and heat exchanger. The pipelines connecting the drying chambers to the receiver are installed tangentially with respect to the receiver, and the diameter of the piping connecting the drying chamber to the receiver is calculated according to the formula specified in the description. Alternating pulses of vacuum exposure with periodic exposures under the residual vacuum of plant material in combination with vacuum and temperature conditions allow for a short time 60-75 minutes to dry carrots, potatoes, onions, peppers and other food products.
Известная установка - прототип - обладает некоторыми неудовлетворительными эксплуатационными свойствами:The known installation - the prototype - has some unsatisfactory performance properties:
- нагрев растительных материалов в герметично закрытой камере ведется насыщенным соковым паром растительного сырья и это резко замедляет процесс сушки,- heating of plant materials in a hermetically sealed chamber is carried out with saturated juice vapor of plant materials and this drastically slows down the drying process,
- нагрев растительных материалов в атмосфере насыщенного пара переводит процесс сушки в запаривание - варку,- heating of plant materials in an atmosphere of saturated steam translates the drying process into steaming - cooking,
- повышенные удельные энергозатраты за счет снижения эффективности сушки при нагреве насыщенным соковым паром.- increased specific energy consumption due to a decrease in the drying efficiency when heated with saturated juice vapor.
Задачей настоящего изобретения является устранение недостатков прототипа, в частности создание установки с высокими эксплуатационными свойствами в части снижения капитальных удельных энергозатрат, повышения производительности сушки растительных материалов, гарантированного обеспечения их качественных характеристик и экологических параметров процесса.The objective of the present invention is to eliminate the disadvantages of the prototype, in particular the creation of a plant with high performance properties in terms of reducing capital specific energy consumption, increasing the drying productivity of plant materials, ensuring their quality characteristics and environmental parameters of the process.
Поставленная задача достигается тем, что каждая сушильная камера установки снабжена теплообменником-конденсатором, вход и выход которого закольцованы с полостью камеры в соответствии с траекторией прохождения теплоносителя, при этом вход теплообменника-конденсатора дополнительно связан с ресивером, а выход теплообменника-конденсатора связан со шлюзовой камерой.The task is achieved in that each drying chamber of the installation is equipped with a heat exchanger-condenser, the input and output of which is looped with the cavity of the chamber in accordance with the path of the coolant, while the input of the heat exchanger-condenser is additionally connected to the receiver, and the output of the heat exchanger-condenser is connected to the lock chamber .
Теплообменник-конденсатор выполнен в виде цилиндрической емкости, в полости которой смонтирован трубчатый радиатор для прохождения в нем воды для охлаждения и конденсации на его наружных стенках теплоносителя.The heat exchanger-condenser is made in the form of a cylindrical tank, in the cavity of which a tubular radiator is mounted for the passage of water in it for cooling and condensation on its outer walls of the coolant.
Признаки изобретения, выраженные тем, что каждая сушильная камера установки снабжена теплообменником-конденсатором, вход и выход которого закольцованы с полостью камеры в соответствии с траекторией прохождения теплоносителя, при этом вход теплообменника-конденсатора дополнительно связан с ресивером, а выход теплообменника-конденсатора связан со шлюзовой камерой, являются признаками новыми, неочевидными, превышающими известный уровень техники, неожиданными, имеют изобретательский уровень и направлены на достижение поставленной изобретением задачи сокращения времени сушки, повышения качества и снижения капитальных удельных затрат. Так, оборудование каждой сушильной камеры теплообменником-конденсатором позволяет охлаждать циркулирующий через него теплоноситель до температуры ниже точки росы, что приводит к конденсации влаги на наружных стенках теплообменника-конденсатора. Соединение его со шлюзовой камерой позволяет удалять из теплоносителя сконденсированную влагу, которая образуется в процессе нагрева растительных материалов после вакуумного импульса. Наличие теплообменника-конденсатора для каждой сушильной камеры и соединение его со шлюзовой камерой позволяет в процессе нагрева непрерывно удалять сконденсированную влагу в каждой сушильной камере и тем самым позволяет получить неожиданный положительный результат с использованием того же оборудования (ресивера, шлюзовой камеры, вакуумного насоса) повысить качество сушки растительных материалов, избежать запаривания высушиваемых растительных материалов, повысить производительность установки за счет совмещения процессов удаления влаги и нагрева растительных материалов.Signs of the invention, expressed in that each drying chamber of the installation is equipped with a heat exchanger-condenser, the input and output of which is looped with the cavity of the chamber in accordance with the path of the coolant, while the input of the heat exchanger-condenser is additionally connected to the receiver, and the output of the heat exchanger-condenser is connected to the lock camera, are signs of new, non-obvious, exceeding the prior art, unexpected, have an inventive step and are aimed at achieving the set of the acquisition of the task of reducing drying time, improving quality and lower capital unit costs. So, the equipment of each drying chamber with a heat exchanger-condenser allows you to cool the coolant circulating through it to a temperature below the dew point, which leads to moisture condensation on the outer walls of the heat exchanger-condenser. Its connection with the lock chamber allows you to remove condensed moisture from the coolant, which is formed during the heating of plant materials after a vacuum pulse. The presence of a heat exchanger-condenser for each drying chamber and its connection with the lock chamber allows the continuous removal of condensed moisture in each drying chamber during the heating process and thereby allows to obtain an unexpected positive result using the same equipment (receiver, lock chamber, vacuum pump) to improve the quality drying of plant materials, avoid steaming of dried plant materials, increase plant productivity by combining removal processes I moisture and heat plant materials.
Признак соединения теплообменника-конденсатора с ресивером при помощи трубопроводов и смонтированных на них клапанов, а также признак того, что вход и выход закольцованы с полостью камеры в соответствии с траекторией прохождения сушильного агента постоянно обеспечивают поступление в сушильную камеру сухого обезвоженного теплоносителя, от чего зависят производительность, качество и весь процесс сушки.The sign of the connection of the heat exchanger-condenser with the receiver using pipelines and valves mounted on them, as well as a sign that the inlet and outlet are looped with the chamber cavity in accordance with the path of the drying agent, constantly ensure that dry dehydrated coolant enters the drying chamber, on which performance depends , quality and the whole drying process.
Признак выполнения теплообменника-конденсатора в виде цилиндрической емкости, в полости которой смонтирован трубчатый радиатор для прохождения в нем воды для охлаждения и конденсации теплоносителя, является дополнительным признаком, направленным на достижение поставленной изобретением задачи повышения качества сушки растительных материалов за счет снижения влажности теплоносителя и как следствие предотвращения запаривания растительного материала.The sign of the heat exchanger-condenser in the form of a cylindrical tank, in the cavity of which a tubular radiator is mounted to pass water in it for cooling and condensation of the coolant, is an additional feature aimed at achieving the objective of the invention to improve the drying quality of plant materials by reducing the coolant humidity and, as a result prevent steaming of plant material.
На чертеже схематично представлена предлагаемая установка для сушки растительных материалов.The drawing schematically shows the proposed installation for drying plant materials.
Предлагаемая установка для сушки растительных материалов (продукта) состоит из сушильных камер 1 и 2, каждая из которых оборудована направляющими 3 для равномерного распределения теплоносителя, калориферами 4 для нагрева теплоносителя и вентиляторами 5 для подачи теплоносителя по всему объему сушильной камеры и циркуляции его через теплообменник-конденсатор. Трубопроводы 6 со встроенными в них быстродействующими пневмоклапанами 7 и 8 связывают сушильные камеры 1 и 2 с ресивером 9. Каждая сушильная камера 1 и 2 имеет клапан 10 для соединения камеры с атмосферой и клапан 11 для слива влаги из камеры, накопившейся во время сушки продукта. Герметичные двери 12 обеспечивают загрузку и выгрузку тележки с растительным материалом. Вакуумный насос 13 обеспечивает заданный вакуум в ресивере 9. Шлюзовая камера 14 предназначена для сбора и удаления конденсата из ресивера 9 и теплообменника-конденсатора 15, который охлаждается, например, водой. Для слива жидкости из шлюзовой камеры 14, без разгерметизации всей установки, используют клапана 16, 17, 18. Для слива конденсата из теплообменника-конденсатора 15, без разгерметизации установки, используют клапана 19 и 20. Работу пневмоклапанов 7 и 8 обеспечивает компрессор 21, который через пульт управления обеспечивает быстродействующие клапана сжатым воздухом. В полости сушильных камер установлены датчики температуры 22 растительного материала и теплоносителя. Теплообменник-конденсатор 15 соединен с сушильной камерой 1 следующим образом: - с одной стороны со входом 23 в сушильную камеру, расположенным у тыльного торца камеры, и с другой стороны с выходом 24, расположенным около дверок сушильной камеры 1. В полости теплообменника-конденсатора 15 смонтирован радиатор 25 для охлаждения и конденсации влаги теплоносителя, в который постоянно подается холодная вода. Тележка 26 с сетчатыми поддонами закатывается в полость сушильной камеры 1.The proposed installation for drying plant materials (product) consists of drying chambers 1 and 2, each of which is equipped with guides 3 for uniform distribution of the coolant, heaters 4 for heating the coolant and fans 5 for supplying the coolant throughout the volume of the drying chamber and circulating it through the heat exchanger capacitor. Pipelines 6 with quick-acting pneumatic valves 7 and 8 integrated in them connect the drying chambers 1 and 2 to the receiver 9. Each drying chamber 1 and 2 has a valve 10 for connecting the chamber to the atmosphere and a valve 11 for draining moisture from the chamber that accumulated during the drying of the product. Sealed doors 12 provide loading and unloading carts with plant material. The vacuum pump 13 provides a predetermined vacuum in the receiver 9. The lock chamber 14 is designed to collect and remove condensate from the receiver 9 and the heat exchanger-condenser 15, which is cooled, for example, by water. To drain the fluid from the lock chamber 14, without depressurizing the entire installation, use valves 16, 17, 18. To drain the condensate from the heat exchanger-condenser 15, without depressurizing the installation, use valves 19 and 20. The operation of the pneumatic valves 7 and 8 is provided by the compressor 21, which through the control panel provides high-speed valves with compressed air. In the cavity of the drying chambers, temperature sensors 22 of the plant material and coolant are installed. The heat exchanger-condenser 15 is connected to the drying chamber 1 as follows: on the one hand with the inlet 23 into the drying chamber located at the rear end of the chamber, and on the other hand with the outlet 24 located near the doors of the drying chamber 1. In the cavity of the heat exchanger-condenser 15 mounted radiator 25 for cooling and condensation of moisture of the coolant, which is constantly supplied with cold water. The cart 26 with mesh pallets rolls into the cavity of the drying chamber 1.
Установка для сушки растительных материалов работает следующим образом.Installation for drying plant materials works as follows.
Растительный материал, предназначенный для сушки, предварительно вымытый, очищенный и нарезанный, согласно требованиям стандарта, по толщине слоя равномерно укладывают на сетчатые поддоны, которые затем устанавливают на тележку 26, которую закатывают в сушильную камеру 1, после чего герметично закрывают двери 12, включают нагрев калорифера 4, включают вентилятор 5 и при атмосферном давлении нагревают воздух в камере сушки. При этом сушильная камера 1 изолирована от ресивера 9 при помощи закрывания быстродействующего клапана 7 и клапана 16 от внешней среды при помощи клапанов 10, 11, 17, 18. При этом клапан 19 для слива конденсата из теплообменника-конденсатора 15 открыт. Одновременно включаются проточная промышленная технологическая вода для охлаждения теплообменника 25 и вакуумный насос 13 для создания в ресивере давления 30-40 мм рт.ст. Одновременно с вакуумным насосом 13 включают компрессор 21. Растительный материал в камере сушки 1 нагревают до среднеобъемной температуры, не вызывающей ее денатурации. Нагрев приводит к снижению поверхностного натяжения воды в клетках и межклеточном пространстве растительного материала и к увеличению давления пара воды до значений, равных равновесному давлению пара при данной температуре. В процессе нагрева растительного материала до заданной температуры паровоздушная смесь через выход 24 поступает в теплообменник-конденсатор 15, где, соприкасаясь с охлажденными трубами радиатора 25, охлаждается до температуры ниже точки росы. Обезвоженный теплоноситель через вход 23 вновь поступает в сушильную камеру 1. При этом влага теплоносителя конденсируется на охлаждаемом радиаторе теплообменника-конденсатора 15 и стекает по трубопроводу через открытый клапан 19 в шлюзовую камеру 14. Частично обезвоженный теплоноситель снова подогревается калориферами 4 и поступает на нагрев растительного материала. При достижении заданной температуры растительного материала клапан 19 закрывают и с помощью быстродействующего клапана 7 за время, равное 0,1-0,5 с, камеру сушки 1 соединяют с ресивером 9, в котором предварительно создано давление 30-40 мм рт.ст., создавая тем самым в сушильной камере 1 вакуум, под действием которого растительный материал выдерживают в течение заданного времени в зависимости от вида растительного материала, например для моркови - одну минуту. Далее сушильную камеру 1 изолируют от вакуума посредством закрывания быстродействующего клапана 7. При быстром, резком воздействии вакуума на растительный материал его температура понижается на 10-15°С. При этом свободная влага под действием более глубокого вакуумирования начинает выходить из растительного материала и скапливаться на дне сушильной камеры 1, которую в дальнейшем и сливают. Затем клапан 19 открывают и ведут подогрев растительного материала до заданной температуры, например в течение 7-ми минут для моркови, при закрытых клапанах 17 и 18. При этом греющий теплоноситель постоянно циркулирует через теплообменник-конденсатор 15, а выделившаяся в теплообменнике-конденсаторе 15 влага стекает в шлюзовую камеру 14. Равномерную подачу теплоносителя при продувке, нагреве, многократном чередовании вакуумирования и выдержке растительного материала по всему объему изолированной сушильной камеры осуществляют потоками теплоносителя при помощи регулируемых направляющих 3.The plant material intended for drying, pre-washed, peeled and cut, according to the requirements of the standard, is uniformly laid on mesh pallets by the thickness of the layer, which are then installed on a trolley 26, which is rolled into the drying chamber 1, after which the doors 12 are hermetically closed, turn on heating heater 4, include a fan 5 and at atmospheric pressure heat the air in the drying chamber. In this case, the drying chamber 1 is isolated from the receiver 9 by closing the high-speed valve 7 and the valve 16 from the external environment using the valves 10, 11, 17, 18. At the same time, the valve 19 for draining the condensate from the heat exchanger-condenser 15 is open. At the same time, flowing industrial process water is turned on for cooling the heat exchanger 25 and a vacuum pump 13 to create a pressure of 30-40 mm Hg in the receiver. Simultaneously with the vacuum pump 13, a compressor 21 is turned on. The plant material in the drying chamber 1 is heated to a volume average temperature that does not cause its denaturation. Heating leads to a decrease in the surface tension of water in the cells and the intercellular space of the plant material and to an increase in the water vapor pressure to values equal to the equilibrium vapor pressure at a given temperature. In the process of heating the plant material to a predetermined temperature, the air-vapor mixture through the outlet 24 enters the heat exchanger-condenser 15, where, in contact with the cooled pipes of the radiator 25, it is cooled to a temperature below the dew point. The dehydrated coolant through the inlet 23 again enters the drying chamber 1. In this case, the moisture of the coolant condenses on the cooled radiator of the heat exchanger-condenser 15 and flows through the pipeline through the open valve 19 to the lock chamber 14. The partially dehydrated coolant is again heated by heaters 4 and fed to the heating of the plant material . When the desired temperature of the plant material is reached, the valve 19 is closed and, using the high-speed valve 7, for a time equal to 0.1-0.5 s, the drying chamber 1 is connected to the receiver 9, in which a pressure of 30-40 mm Hg is previously created, thereby creating a vacuum in the drying chamber 1, under which the plant material is kept for a predetermined time, depending on the type of plant material, for example, for carrots - one minute. Next, the drying chamber 1 is isolated from the vacuum by closing the high-speed valve 7. With a quick, sharp effect of the vacuum on the plant material, its temperature decreases by 10-15 ° C. In this case, free moisture under the action of a deeper vacuum starts to leave the plant material and accumulate at the bottom of the drying chamber 1, which is then drained. Then, the valve 19 is opened and the plant material is heated to a predetermined temperature, for example, for 7 minutes for carrots, with the valves 17 and 18 closed. In this case, the heating coolant constantly circulates through the heat exchanger-condenser 15, and the moisture released in the heat exchanger-condenser 15 flows into the airlock 14. A uniform supply of coolant during purging, heating, repeated alternating evacuation and holding the plant material throughout the entire volume of the insulated drying chamber is carried out by heat flows ositelya using adjustable guide 3.
Нагрев растительного материала с циркуляцией теплоносителя через теплообменник-конденсатор 15, скоростное вакуумирование с нагревом, выдержка под остаточным вакуумом с прогревом растительного материала по всему объему и циркуляцией теплоносителя через теплообменник-конденсатор составляют один цикл сушки. В зависимости от свойств растительного материала: - плотности, толщины и др. параметров - количество циклов может быть, по крайней мере, более двух, т.е. количество циклов может быть увеличено многократно до достижения остаточной требуемой влажности.Heating of the plant material with circulation of the coolant through the heat exchanger-condenser 15, high-speed evacuation with heating, holding under the residual vacuum with heating of the plant material throughout the volume and circulation of the coolant through the heat exchanger-condenser comprise one drying cycle. Depending on the properties of the plant material: - density, thickness, and other parameters - the number of cycles can be at least more than two, i.e. the number of cycles can be increased many times to achieve the residual desired humidity.
После выдержки растительного продукта под остаточным вакуумом, нагрева его теплоносителем с циркуляцией через теплообменник-конденсатор 15 и достижения заданной температуры растительного материала после вакуумного импульса закрывают клапан 19, давление в сушильной камере 1 сбрасывают за 0,5-5 с путем соединения сушильной камеры 1 с ресивером 9 до давления ниже равновесного давления насыщенного пара для данной температуры и вновь делают выдержку растительного материала в создавшемся в сушильной камере, более глубоком вакууме. Во время этой выдержки растительного материала под вакуумом через клапан 16 без разгерметизации установки производят удаление - слив образовавшейся - выделившейся из растительного материала - воды и конденсата, уловленных ресивером и скопившихся в шлюзовой камере 14. Далее сушильную камеру 1 посредством перекрытия быстродействующего клапана 7 изолируют от ресивера 9. При этом непрерывно происходит циркуляция теплоносителя через теплообменник-конденсатор 15, и производят подогрев растительного материала под остаточным давлением до среднеобъемной температуры, не вызывающей денатурации растительного материала.After holding the plant product under residual vacuum, heating it with a coolant with circulation through the heat exchanger-condenser 15 and reaching the desired temperature of the plant material after the vacuum pulse, close valve 19, the pressure in the drying chamber 1 is released for 0.5-5 s by connecting the drying chamber 1 s receiver 9 to a pressure below the equilibrium pressure of saturated steam for a given temperature and again make exposure of the plant material in the deeper vacuum created in the drying chamber. During this exposure of the plant material under vacuum through the valve 16 without depressurization of the installation, the resulting water is removed from the plant material — water and condensate trapped in the airlock 14. The drying chamber 1 is isolated from the receiver by shutting off the quick-acting valve 7. 9. In this case, the coolant is continuously circulating through the heat exchanger-condenser 15, and the plant material is heated under residual pressure to medium volumetric temperature that does not cause denaturation of plant material.
Вода в растительных материалах находится в двух основных структурных элементах, в полостях клеток и капилляров - свободная влага, и в стенках клеточных оболочек - связанная влага. Размер клеточных пор находится в пределах 100А и 10А. Максимальное количество связанной влаги, которое может находиться в растительных материалах, примерно одинаково для всех растительных материалов и составляет при 20°С примерно 30 мас.%. Вся остальная влага является свободной. При сушке продуктов с влажностью более 30% в первую очередь удаляется свободная влага, а затем связанная.Water in plant materials is found in two main structural elements, free moisture in the cavities of cells and capillaries, and bound moisture in the walls of cell walls. Cell pore sizes are between 100A and 10A. The maximum amount of bound moisture that can be present in plant materials is approximately the same for all plant materials and is about 30 wt.% At 20 ° C. All other moisture is free. When drying products with a moisture content of more than 30%, first of all, free moisture is removed, and then bound.
При нагревании растительных материалов гигроскопичность понижается и часть связанной влаги переходит в свободную. Сушка растительных материалов на предлагаемой установке включает в себя две стадии. На первой стадии производят удаление свободной влаги, когда влага из капилляров и межкапиллярного пространства удаляется за счет быстрого создания давления насыщенных паров воды в объеме сушильной камеры и находящихся в ней растительных материалов при данной температуре и влага выталкивается из капилляров за счет расширения растворенного и защемленного в растительных материалах газа и частично происходящего процесса парообразования.When heating plant materials, hygroscopicity decreases and part of the bound moisture goes into free moisture. Drying of plant materials in the proposed installation includes two stages. At the first stage, free moisture is removed when moisture from the capillaries and intercapillary space is removed by quickly creating a pressure of saturated water vapor in the volume of the drying chamber and the plant materials contained in it at a given temperature and moisture is expelled from the capillaries by expanding dissolved and trapped in the plant gas materials and partially occurring vaporization process.
В отличие от прототипа, где нагрев производится насыщенным паром и сушка не происходит, в предложенной конструкции установки на первой стадии происходит дополнительное удаление воды за счет теплообменника-конденсатора, через который циркулирует в процессе нагрева насыщенная паровоздушная смесь.Unlike the prototype, where heating is performed with saturated steam and drying does not occur, in the proposed design of the installation at the first stage, additional water is removed due to the heat exchanger-condenser through which the saturated air-air mixture circulates during the heating process.
На второй стадии производится удаление связанной влаги только за счет интенсивного парообразования и последующего удаления ее из объема пор растительного материала. Это достигается тем, что предварительно нагретый растительный материал при давлении, равном равновесному давлению насыщенных паров при данной температуре, подвергают быстрому соединению с вакуумом ресивера и кратковременному созданию в сушильной камере давления ниже равновесного давления насыщенных паров, т.е. приступают к повторному вакуум-импульсному воздействию на растительный материал, но уже для удаления связанной влаги.In the second stage, the bound moisture is removed only due to intensive vaporization and its subsequent removal from the pore volume of the plant material. This is achieved in that the preheated plant material at a pressure equal to the equilibrium pressure of saturated vapors at a given temperature is subjected to quick coupling with the receiver vacuum and briefly creating a pressure in the drying chamber below the equilibrium vapor pressure, i.e. they start a second vacuum-pulsed effect on the plant material, but already to remove bound moisture.
Создание в сушильной камере 1 давления ниже равновесного давления насыщенных паров приводит их к ненасыщенному состоянию, аналогично перегретому пару, и резкому превращению влаги, находящейся на поверхности растительного материала, в пар. Это приводит к охлаждению жидкости на поверхности растительного материала ниже температуры ее кипения при данном давлении. Вследствие низкой теплопроводности растительных материалов пар, находящийся во всем объеме и внутри капилляров, не успевает охладиться до температуры ниже температуры кипения и вследствие повышенного его давления по отношению к наружной поверхности выдавливает влагу из капилляров. Создание в сушильной камере 1 давления ниже равновесного приводит также к резкому расширению защемленных и растворенных в капиллярной жидкости газов. Резкое увеличение объема газа выталкивает жидкость из капилляров в объем сушильной камеры в виде мелкодисперсной фазы.The creation of pressure in the drying chamber 1 below the equilibrium pressure of saturated vapors leads them to an unsaturated state, similar to superheated steam, and a sharp transformation of moisture on the surface of the plant material into steam. This leads to cooling of the liquid on the surface of the plant material below its boiling point at a given pressure. Due to the low thermal conductivity of plant materials, steam located in the entire volume and inside the capillaries does not have time to cool to a temperature below the boiling point and, due to its increased pressure with respect to the outer surface, squeezes moisture out of the capillaries. The creation of a pressure below the equilibrium pressure in the drying chamber 1 also leads to a sharp expansion of the gases trapped and dissolved in the capillary liquid. A sharp increase in gas volume pushes the liquid from the capillaries into the volume of the drying chamber in the form of a finely divided phase.
На второй стадии сушки растительных материалов в отличии от способа прототипа эффективность действия на процесс сушки теплообменника-конденсатора еще более возрастает, так как вся влага растительного материала переходит в парообразное состояние, циркулирует через теплообменник-конденсатор, конденсируется и непрерывно стекает в шлюзовую камеру 14.In the second stage of drying of plant materials, in contrast to the prototype method, the efficiency of the action on the drying process of the heat exchanger-condenser increases even more, since all moisture of the plant material goes into a vapor state, circulates through the heat exchanger-condenser, condenses and continuously flows into the lock chamber 14.
Конкретный пример осуществления сушки растительного материала.A specific example of the drying of plant material.
Процесс сушки растительных материалов экспериментально реализован на опытной установке, технологическая схема которой представлена на чертеже.The drying process of plant materials was experimentally implemented in a pilot plant, the technological scheme of which is shown in the drawing.
В две сушильные камеры 1 и 2 объемом по 4 м3 загружают растительный материал, который подготовлен к сушке, - вымыт, порезан и распределен ровным слоем на сетчатых поддонах.In two drying chambers 1 and 2 with a volume of 4 m 3, the plant material that is prepared for drying is loaded — washed, cut and distributed in an even layer on mesh pallets.
Пример 1. Сушке подвергали морковь столовую с начальным массовым содержанием влаги - 83%. Предварительно вымытую, очищенную и нарезанную в форме кубиков с размерами от 5 до 10 мм морковь разложили на сетчатые поддоны слоем толщиной 30 мм. Требуемая конечная влажность по ГОСТ 12326-66 «Морковь столовая сушеная для экспорта» должна быть не более 8%. В каждую сушильную камеру 1, 2 на тележках было установлено по 8 поддонов с кубиками моркови. В один из кубиков моркови был установлен термодатчик ТСМ-50М игольчатого типа. В каждой сушильной камере для проведения процесса сушки были установлены оребренные электрические ТЭНы мощностью по 0,37 кВт в количестве 45 шт. и осевой вентилятор №5 производительностью 6000 м3/ч, при нормальных условиях обеспечивающий напор не менее 50 мм водного ст. при 3000 об/мин. Для создания вакуума в ресивере 9 использовали вакуумный насос ВВН-3, который обеспечивал создание рабочего вакуума в ресивере 9 и отсос балластных газов из него. Скоростное вакуумирование осуществляли при помощи ресивера объемом 4 м3 и пневмоклапанов 7 и 8 Ду-150. Охлаждение теплообменника 15 проводили холодной проточной водой.Example 1. Drying was subjected to table carrots with an initial mass moisture content of 83%. Pre-washed, peeled and cut into cubes with sizes from 5 to 10 mm, carrots were laid out on mesh pallets with a layer 30 mm thick. The required final humidity according to GOST 12326-66 "Dried table carrots for export" should be no more than 8%. In each drying chamber 1, 2 on carts, 8 pallets with cubes of carrots were installed. A needle-type TSM-50M thermal sensor was installed in one of the carrot cubes. In each drying chamber for carrying out the drying process, finned electric heating elements with a capacity of 0.37 kW in the amount of 45 pcs were installed. and axial fan No. 5 with a capacity of 6000 m 3 / h, under normal conditions, providing a pressure of at least 50 mm of water st. at 3000 rpm To create a vacuum in receiver 9, a VVN-3 vacuum pump was used, which ensured the creation of a working vacuum in receiver 9 and the suction of ballast gases from it. High-speed evacuation was carried out using a receiver with a volume of 4 m 3 and pneumatic valves 7 and 8 of Du-150. The heat exchanger 15 was cooled with cold running water.
Сушильную камеру 1 герметично закрыли и включили воду для охлаждения теплообменника-конденсатора 15, включили калориферы 4 и вентиляторы 5 для нагрева воздуха и моркови в сушильной камере 1. Воздух из калорифера выходил с температурой 90°С при атмосферном давлении в сушильной камере 1, которая была изолирована от ресивера 9 и от внешней среды путем перекрытия быстродействующих клапанов 7 и клапанов 10, 11, 16, 17, 18. Клапан 19 находился в открытом состоянии. Одновременно с включением подогрева включили вакуумный насос 13 для создания в ресивере 9 давления 30-40 мм рт.ст. после достижения среднеобъемной температуры моркови 60°С (время нагрева составило 12 минут), закрыли клапан 19 и включили быстродействующий клапан 7, соединяющий сушильную камеру 1 с ресивером 9, и сделали выдержку моркови под вакуумом в течение 1 минуты. Затем быстродействующий клапан 7 сушильной камеры 1 перекрыли, изолировав таким образом сушильную камеру 1 от ресивера 9, открыли клапан 19 и сделали выдержку моркови при одновременном ее нагреве под остаточным вакуумом в течение 10 минут. При этом калорифер работал без отключения и температура в сушильной камере достигла 90°С, а температура моркови во время выдержки при остаточном вакууме вновь достигла 60°С. Быстродействующие клапаны 8 сушильной камеры 2 в это время находились в положении «закрыто».The drying chamber 1 was hermetically sealed and water was turned on to cool the heat exchanger-condenser 15, the heaters 4 and fans 5 were turned on to heat the air and carrots in the drying chamber 1. The air exited the heater at a temperature of 90 ° C at atmospheric pressure in the drying chamber 1, which was isolated from the receiver 9 and from the external environment by blocking the high-speed valves 7 and valves 10, 11, 16, 17, 18. Valve 19 was in the open state. Simultaneously with the inclusion of heating, a vacuum pump 13 was turned on to create a pressure of 30-40 mm Hg in the receiver 9. after reaching an average volume temperature of carrots of 60 ° C (heating time was 12 minutes), they closed valve 19 and turned on the high-speed valve 7 connecting the drying chamber 1 to receiver 9 and kept the carrots under vacuum for 1 minute. Then, the quick-acting valve 7 of the drying chamber 1 was closed, thus isolating the drying chamber 1 from the receiver 9, the valve 19 was opened, and the carrots were aged while it was heated under a residual vacuum for 10 minutes. At the same time, the air heater worked without shutting down and the temperature in the drying chamber reached 90 ° C, and the temperature of the carrots during aging under residual vacuum again reached 60 ° C. High-speed valves 8 of the drying chamber 2 at this time were in the "closed" position.
Данные операции повторили три раза, и общее время, которое потребовалось для удаления свободной влаги, составило 30 минут. Свободную влагу, выделившуюся из моркови в состоянии пара и сконденсированную в теплообменнике-конденсаторе 15, удалили путем открытия клапана 19.These operations were repeated three times, and the total time it took to remove free moisture was 30 minutes. Free moisture released from carrots in a state of steam and condensed in the heat exchanger-condenser 15 was removed by opening the valve 19.
Во время выдержки моркови под остаточным вакуумом в первой сушильной камере запустили нагрев во второй сушильной камере 2 с такой же последовательностью проводимых в ней операций сушки.During exposure of carrots under a residual vacuum in the first drying chamber, heating was started in the second drying chamber 2 with the same sequence of drying operations carried out therein.
Удаление связанной влаги до остаточной влажности 8% производили посредством проведения операций скоростного вакуумирования с нагревом и выдержкой моркови под вакуумом в течение 1 минуты, нагревом моркови в сушильной камере под остаточным вакуумом при циркуляции теплоносителя до температуры 60°С в течение 3-х минут. Количество вышеуказанных циклов при этом получилось пять.Bound moisture was removed to a residual moisture content of 8% by performing high-speed vacuum operations with heating and holding carrots under vacuum for 1 minute, heating carrots in a drying chamber under residual vacuum while circulating the coolant to a temperature of 60 ° C for 3 minutes. The number of cycles above was five.
Общее время сушки моркови составило:The total drying time of carrots was:
- 30 минут удаление свободной влаги;- 30 minutes removal of free moisture;
- 15 минут удаление связанной влаги.- 15 minutes removal of bound moisture.
Всего 45 минут. Полученный продукт по своим качественным показателям соответствовал ГОСТ 12326-66.Only 45 minutes. The resulting product in terms of quality met the GOST 12326-66.
Снижение установочной электрической мощности по сравнению с прототипом составило 50%, снижение энергозатрат на сушку 1 кг готовой продукции - 80%.The decrease in installed electrical power compared to the prototype was 50%, the reduction in energy consumption for drying 1 kg of finished products was 80%.
Предлагаемая установка сушки растительных материалов, в частности продуктов питания, успешно прошла экспериментальные испытания в условиях промышленного предприятия по сушке овощей в г.Барнауле и дала хорошие, стабильные результаты по качеству сушки. Качество сушки растительных материалов (картофель, лук, морковь, болгарский перец и др.), полученных на данной установке, соответствует требованиям Российских стандартов.The proposed plant drying plant materials, in particular food products, successfully passed experimental tests in the conditions of an industrial enterprise for drying vegetables in the city of Barnaul and gave good, stable results in the quality of drying. The drying quality of plant materials (potatoes, onions, carrots, bell peppers, etc.) obtained at this installation complies with the requirements of Russian standards.
Предложенная установка для сушки растительных материалов не вызывает трудностей при ее изготовлении и эксплуатации, позволяет использовать существующее оборудование и предотвращает возможные затраты на изготовление дорогостоящего и громоздкого оборудования.The proposed installation for drying plant materials does not cause difficulties in its manufacture and operation, allows the use of existing equipment and prevents possible costs for the manufacture of expensive and bulky equipment.
В настоящее время авторами проводится работа по более широкому использованию предлагаемой установки.Currently, the authors are working on a wider use of the proposed installation.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005133538/13A RU2302740C1 (en) | 2005-10-31 | 2005-10-31 | Plant material drying apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005133538/13A RU2302740C1 (en) | 2005-10-31 | 2005-10-31 | Plant material drying apparatus |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2302740C1 true RU2302740C1 (en) | 2007-07-20 |
Family
ID=38430928
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005133538/13A RU2302740C1 (en) | 2005-10-31 | 2005-10-31 | Plant material drying apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2302740C1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2537649C1 (en) * | 2013-11-01 | 2015-01-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский государственный лесотехнчиеский универистет" | Method of timber drying |
RU2624088C1 (en) * | 2016-05-04 | 2017-06-30 | Владимир Петрович Голицын | Method of drying plant-based material and device for its implementation |
RU2682471C2 (en) * | 2017-07-11 | 2019-03-19 | Владимир Петрович Голицын | Method for drying wood and device therefor |
RU2749682C1 (en) * | 2020-12-21 | 2021-06-16 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) | Thermoelectric dryer |
-
2005
- 2005-10-31 RU RU2005133538/13A patent/RU2302740C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2537649C1 (en) * | 2013-11-01 | 2015-01-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский государственный лесотехнчиеский универистет" | Method of timber drying |
RU2624088C1 (en) * | 2016-05-04 | 2017-06-30 | Владимир Петрович Голицын | Method of drying plant-based material and device for its implementation |
RU2682471C2 (en) * | 2017-07-11 | 2019-03-19 | Владимир Петрович Голицын | Method for drying wood and device therefor |
RU2749682C1 (en) * | 2020-12-21 | 2021-06-16 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) | Thermoelectric dryer |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5832031B2 (en) | Method and apparatus for drying ingredients | |
Tulasidas et al. | Microwave and convective drying of grapes | |
DK179480B1 (en) | Dryer and method of drying | |
US2528476A (en) | Method and apparatus for dehydration | |
US4263258A (en) | Steam-operated sterilization apparatus | |
Haddad et al. | Fruits & vegetables drying combining hot air, DIC technology and microwaves | |
JP2007085600A (en) | Decompression low temperature drying device | |
Minea | Drying heat pumps–Part II: Agro-food, biological and wood products | |
EP2402691A2 (en) | Method for drying wood and an apparatus for the implementation thereof | |
RU2406951C1 (en) | Procedure for drying capillary-porous loose materials and device for implementation of this procedure | |
RU2302740C1 (en) | Plant material drying apparatus | |
KR101154329B1 (en) | Apparatus and method for manufacturing of semi-dried persimmon | |
CN107028207A (en) | A kind of vacuum fruits and vegetables rapid dryer | |
RU2624088C1 (en) | Method of drying plant-based material and device for its implementation | |
US3303578A (en) | Continuous freeze-drying apparatus | |
RU2232955C1 (en) | Plant materials driver | |
US3308552A (en) | Freeze-drying apparatus | |
RU2300893C1 (en) | Method for drying of plant materials | |
KR101248600B1 (en) | Heated and vacuum drying equipment for the production of red ginseng complex | |
CN107212315A (en) | A kind of combined drying method of suitable fruits and vegetables | |
RU2238490C2 (en) | Method for drying vegetable materials | |
JPH09512701A (en) | Methods for treating plant products for texture changes, equipment for carrying out such methods, and products thus realized | |
RU2119622C1 (en) | Vacuum sublimation plant for drying biological materials | |
RU2300718C1 (en) | Arrangement for low-temperature dewatering materials in vacuum | |
RU2121638C1 (en) | Method and device for vacuum drying of materials |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QB4A | Licence on use of patent |
Effective date: 20071023 |
|
QB4A | Licence on use of patent |
Effective date: 20081021 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20091101 |