RU2433364C1 - Method for infrared drying of seeds - Google Patents
Method for infrared drying of seeds Download PDFInfo
- Publication number
- RU2433364C1 RU2433364C1 RU2010131605/06A RU2010131605A RU2433364C1 RU 2433364 C1 RU2433364 C1 RU 2433364C1 RU 2010131605/06 A RU2010131605/06 A RU 2010131605/06A RU 2010131605 A RU2010131605 A RU 2010131605A RU 2433364 C1 RU2433364 C1 RU 2433364C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- seeds
- drying
- layer
- infrared
- moisture
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Drying Of Solid Materials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к пищевой промышленности, а более конкретно к производству продуктов питания, в частности к способу сушки семян подсолнечника.The invention relates to the food industry, and more specifically to the production of food products, in particular to a method for drying sunflower seeds.
Уровень данной области техники характеризует способ инфракрасной сушки высоковлажных материалов (семян), описанный в изобретении по патенту RU 2085084, А23В 7/02, F26В 3/00, 1997 г., в котором насыпной материал высушивают послойно, последовательно на разных ярусах установки, где проводят дифференцированный подвод энергии, с разной плотностью тепловых потоков.The level of this technical field is characterized by the method of infrared drying of high-moisture materials (seeds) described in the invention according to the patent RU 2085084, А23В 7/02, F26В 3/00, 1997, in which the bulk material is dried layer by layer, sequentially on different tiers of the installation, where carry out a differentiated energy supply with different heat flux densities.
На первом этапе сушки насыпной материал нагревают конвективным теплом паровоздушной смеси, образующейся на втором этапе сушки, где проводят более интенсивный нагрев и обезвоживание семян принудительной подачей вентилятором сушильного агента при увеличении плотности теплового потока за счет дополнительного энергоподвода от инфракрасных излучателей, распределенных над слоем обрабатываемого насыпного материала.In the first stage of drying, the bulk material is heated by convective heat of the vapor-air mixture formed in the second stage of drying, where more intensive heating and dewatering of the seeds is carried out by forced feeding of a drying agent by the fan with an increase in the heat flux due to the additional energy supply from infrared emitters distributed over the layer of the processed bulk material .
На каждом ярусе установки обрабатываемый материал насыпают слоем на сетчатые поддоны (технологическую газопроницаемую подложку), установленные над воздуховодом, сообщающимся с внешним теплогенератором нагрева нагнетаемого воздуха.On each tier of the installation, the processed material is poured onto a layer of mesh pallets (technological gas-permeable substrate) installed above the air duct that communicates with an external heat source for heating the injected air.
Особенностью известного способа является то, что на втором этапе сушки инфракрасное излучение осуществляют в импульсном режиме осцилляции, регулируя тем самым плотность вводимой в объем газопроницаемого слоя тепловой энергии и температуру нагрева обрабатываемых семян в зависимости от их влажности в условиях поставки.A feature of the known method is that at the second stage of drying, infrared radiation is carried out in a pulsed oscillation mode, thereby controlling the density of the thermal energy introduced into the volume of the gas-permeable layer and the heating temperature of the treated seeds depending on their humidity under the conditions of delivery.
Совмещение инфракрасного излучения с принудительной подачей нагретого воздуха через газопроницаемый слой обрабатываемого материала обеспечивает конвективный теплообмен и вынос выпариваемой влаги.The combination of infrared radiation with the forced supply of heated air through a gas-permeable layer of the processed material provides convective heat transfer and the removal of evaporated moisture.
Отводимую на втором этапе сушки паровоздушную смесь используют для вентиляции сырого материала в состоянии поставки, находящегося на первом этапе сушки, что снижает общие энергозатраты способа.The steam-air mixture discharged in the second stage of drying is used for ventilation of the raw material in the delivery state located in the first stage of drying, which reduces the total energy consumption of the method.
Недостатком описанного способа является его продолжительность и технологическая сложность совместного регулирования многофакторных тепловых потоков для получения необходимых термодинамических режимов сушки различного растительного сырья.The disadvantage of the described method is its duration and technological complexity of the joint regulation of multifactor heat fluxes to obtain the necessary thermodynamic drying modes of various plant materials.
Более совершенным является способ обработки соевых бобов (семян) по патенту RU 2313226 C1, A23J 1/14, 2007 г., который по технической сущности и числу совпадающих признаков выбран в качестве наиболее близкого аналога предложенному способу сушки семян подсолнечника.A more advanced method is the processing of soybeans (seeds) according to patent RU 2313226 C1, A23J 1/14, 2007, which is selected according to the technical nature and the number of matching characteristics as the closest analogue to the proposed method for drying sunflower seeds.
При инфракрасном облучении слоя соевых бобов, на которые предварительно напыляют воду (2-3 мас.%), происходит транспортирование технологической влаги внутрь ядра за счет явления термовлагопроводимости. В результате этого влажность в семени в течение 10-15 минут повышается до равновесной в диапазоне 29-30%, при этом обеспечивается распределение влаги в семенной оболочке и соединение молекул воды, находящихся в оболочке, с молекулами воды, заполняющими капилляры ядра. Этим обеспечивается транспортирование воды при инфракрасном облучении внутрь ядра без гидравлического удара.During infrared irradiation of a layer of soybeans, which are preliminarily sprayed with water (2-3 wt.%), Process moisture is transported inside the core due to the phenomenon of thermal moisture conductivity. As a result of this, the moisture in the seed rises within 10–15 minutes to an equilibrium in the range of 29–30%, while ensuring the distribution of moisture in the seed coat and the combination of water molecules in the shell with water molecules filling the capillaries of the nucleus. This ensures the transportation of water during infrared irradiation into the core without water hammer.
Затем интенсивным вводом тепловой энергии в течение 45-50 с при плотности лучистого потока q = 22-24 кВт/м2 семена нагревают до температуры 116-118°С.Then, by intensive input of thermal energy for 45-50 s at a density of radiant flux q = 22-24 kW / m 2, the seeds are heated to a temperature of 116-118 ° C.
После этого нагретый материал темперируют (выдерживают без охлаждения) в течение 5-7 минут, когда в нагретых соевых бобах происходят глубинные биохимические изменения: разрушение ингибиторов трипсина, лектинов, сапонинов и др.After that, the heated material is tempered (kept without cooling) for 5-7 minutes, when deep biochemical changes occur in the heated soybeans: the destruction of trypsin inhibitors, lectins, saponins, etc.
В результате инфракрасной обработки соевых бобов по описанному режиму происходит разрушение трипсина до безопасного уровня при сохранении растворимости белков, получается микробиологически чистый продукт, который можно непосредственно использовать для пищевых целей или в качестве кормовых добавок.As a result of infrared processing of soybeans according to the described mode, trypsin is destroyed to a safe level while maintaining the solubility of proteins, a microbiologically pure product is obtained, which can be directly used for food purposes or as feed additives.
Однако известный способ неприемлем для сушки семян подсолнечника, в которых необходимо, высушивая ядро семени интенсивным выпариванием структурной влаги, избежать растрескивания твердой пористой оболочки.However, the known method is not acceptable for drying sunflower seeds, in which it is necessary, by drying the seed core by intensive evaporation of structural moisture, to avoid cracking of the solid porous shell.
Недостатком описанного многоэтапного способа сушки инфракрасным излучением насыпного материала является то, что термодинамический и электрофизический режимы инфракрасной сушки, применительно к композитному материалу - семенам подсолнечника, не оптимизированы по дифференцированию плотности потока инфракрасного излучения, скорости влагоотвода, которые обеспечивают сушку ядра семени, сохраняя целостность твердой оболочки для повышения годности продукта при длительном его хранении.The disadvantage of the described multi-stage method of drying the bulk material with infrared radiation is that the thermodynamic and electrophysical modes of infrared drying, as applied to the composite material - sunflower seeds, are not optimized for differentiating the flux density of infrared radiation, moisture removal rates, which ensure drying of the seed core, while maintaining the integrity of the hard shell to increase the shelf life of the product during long-term storage.
Другим недостатком этого способа инфракрасной сушки семян является высокое энергопотребление, что ограничивает его практическое использование аграриями при сезонной сушке сельскохозяйственной продукции.Another disadvantage of this method of infrared drying of seeds is the high energy consumption, which limits its practical use by farmers in the seasonal drying of agricultural products.
Кроме того, инфракрасное излучение вводят в статике обрабатываемых слоев, размещенных в садковых лотках (на сетчатой подложке), что ограничивает производительность из-за ручной смены лотков с обрабатываемым материалом по ярусам сушки и требует неприемлемого увеличения производственных площадей.In addition, infrared radiation is introduced into the statics of the processed layers placed in cage trays (on a mesh substrate), which limits productivity due to manual change of trays with the processed material along the drying tiers and requires an unacceptable increase in production area.
Свежеубранные семена подсолнечника характеризуются очень низкой стойкостью при хранении, особенно в условиях высокой влажности, температуры и засоренности растительными примесями и микроорганизмами.Freshly harvested sunflower seeds are characterized by very low storage stability, especially in conditions of high humidity, temperature and contamination with plant impurities and microorganisms.
При хранении семян подсолнечника химическим изменениям в первую очередь подвергаются жиры, а затем белковые вещества. Семена высокомасличного подсолнечника надежно хранятся при температуре ниже 10°С, если их влажность не превышает 7%.When storing sunflower seeds, fats and then protein substances undergo chemical changes. High oil sunflower seeds are stored safely at temperatures below 10 ° C, if their moisture content does not exceed 7%.
При влажности выше критической и температуре 20-25°С, характерной для свежеубранных семян подсолнечника, в их насыпи начинается бурное развитие микроорганизмов, интенсивно идут гидролитические и окислительные процессы, что приводит к быстрому ухудшению качества семян подсолнечника, как масличного сырья.At a humidity higher than the critical temperature and a temperature of 20-25 ° C, which is typical for freshly harvested sunflower seeds, rapid development of microorganisms begins in their embankment, hydrolytic and oxidative processes are intensively going on, which leads to a rapid deterioration in the quality of sunflower seeds as oilseeds.
Даже несколько часов хранения свежеубранных семян высокомасличного подсолнечника выше критической приводит к массовому самосогреванию и порче, что делает невозможным получение масла высоких сортов.Even several hours of storage of freshly harvested seeds of high-oil sunflower above the critical level leads to mass self-heating and spoilage, which makes it impossible to obtain high-grade oil.
Семечка подсолнечника характеризуется неоднородностью структуры, которая содержит семенное ядро, прочно удерживающее влагу, и твердую пористую оболочку, легко влагу теряющую, что требует дифференцированного ввода тепловой энергии, целевого распределения тепловых и диффузионных потоков.Sunflower seed is characterized by heterogeneity of the structure, which contains the seed kernel, which firmly retains moisture, and a solid porous shell, easily losing moisture, which requires a differentiated input of heat energy, the target distribution of heat and diffusion fluxes.
Дополнительной сложностью для организации равномерной в объеме насыпного слоя семян подсолнечника является естественная неоднородность семян по размерам, массе и влажности, низкая прочность семенной оболочки, а также влагоинерционность, низкая теплопроводность, термолабильность белковой и липидной частей семени. Это требует создания таких условий сушки, при которых происходит перемещение прочно связанной влаги из коллоидного ядра семени к поверхности влажной оболочки, с открытыми порами, а затем интенсивное удаление слабо связанной поверхностной влаги из капиллярно-пористой оболочки.An additional difficulty for organizing a uniform bulk layer of sunflower seeds is the natural heterogeneity of the seeds in size, weight and moisture, low strength of the seed coat, as well as moisture inertia, low thermal conductivity, and thermal labileness of the protein and lipid parts of the seed. This requires the creation of such drying conditions under which the movement of tightly bound moisture from the colloidal core of the seed to the surface of the wet shell with open pores occurs, and then the intensive removal of weakly bound surface moisture from the capillary-porous shell.
При сушке не должно происходить растрескивания оболочки семян, которая служит механической защитой от действия микроорганизмов, органической сорной примеси, обладающей большой гигроскопичностью и влажностью, вдвое превышающей влажность семян подсолнечника.During drying, cracking of the seed coat should not occur, which serves as a mechanical protection against the action of microorganisms, organic weed impurities, which have great hygroscopicity and humidity, twice the moisture content of sunflower seeds.
Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение качества высокопроизводительной послойной сушки семян подсолнечника - массовой продукции сельского хозяйства, которая без сушки до требуемого уровня влажности семян чрезвычайно быстро становится непригодной для переработки в пищевой продукт.The problem to which the present invention is directed is to improve the quality of high-performance layer-by-layer drying of sunflower seeds - mass agricultural products, which without drying to the desired level of seed moisture extremely quickly becomes unsuitable for processing into a food product.
Требуемый технический результат достигается тем, что в известном способе инфракрасной сушки семян, которые послойно помещают на подложке, где на ярусах поэтапно вводят тепловую энергию с разной плотностью потоков инфракрасного излучения, совмещая с принудительной вентиляцией паровоздушной среды, которую удаляют, содержащем межоперационную выдержку насыпного материала в нагретом состоянии и охлаждение, согласно изобретению сушку семян подсолнечника слоем высотой 2-3 см, помещенным на тефлоновой ленте бесконечного транспортера, проводят инфракрасным излучением с длиной волны 1,5-3,0 мкм при постоянной скорости влагоотвода U=0,33% в минуту, устанавливая плотность потока тепловой энергии инфракрасного излучения для каждого этапа из соотношения q=0,21·Wн кВт/м2, где Wн, % - начальная влажность семян этапа сушки.The required technical result is achieved by the fact that in the known method of infrared drying of seeds, which are layered in layers on a substrate, where thermal energy with different density of infrared radiation fluxes is gradually introduced on tiers, combining with forced ventilation of the vapor-air medium, which is removed, containing inter-operation exposure of bulk material to heated state and cooling, according to the invention, drying of sunflower seeds with a layer 2-3 cm high, placed on a Teflon tape of an endless conveyor, wire ny infrared radiation with a wavelength of 1.5-3.0 um at a constant speed vlagootvoda U = 0,33% per minute by setting the heat flow density of the infrared radiation for each stage of the ratio q = 0,21 · W n kW / m 2 , where W n ,% - the initial moisture content of the seeds of the drying stage.
Отличительные признаки обеспечили промышленную технологичность способа послойной инфракрасной сушки композитного растительного материала в автоматическом режиме при транспортировании семян подсолнечника на бесконечном транспортере, оснащенном бункерами перегрузки с межоперационным термостатированием, что гарантированно дает заданное качество обработки семечки, пригодной для продолжительного хранения.Distinctive features ensured the industrial adaptability of the method of layer-by-layer infrared drying of composite plant material in the automatic mode when transporting sunflower seeds on an endless conveyor equipped with overload bins with interoperable temperature control, which guaranteed to provide the specified quality of processing of seeds suitable for long-term storage.
Выбранная скорость влагоотвода U=0,33% в минуту, при установленной однозначной зависимости плотности потока лучистой энергии инфракрасного излучения от начальной влажности семян подсолнечника на каждом этапе обработки q=0,21·Wн кВт/м2, позволяет точно рассчитать и установить технологическое время сушки t=(Wн-Wк)·U-1=(Wн-Wк)·3 мин, то есть определить необходимое число этапов, ярусов, их протяженности в каждом конкретном случае различного сырья в условиях поставки.The selected rate of moisture removal U = 0.33% per minute, with the unambiguous dependence of the flux density of radiant energy of infrared radiation on the initial moisture content of sunflower seeds at each processing stage q = 0.21 · W n kW / m 2 , allows you to accurately calculate and establish the technological drying time t = (W n -W k ) · U -1 = (W n -W k ) · 3 min, that is, determine the required number of stages, tiers, their length in each case of different raw materials in the conditions of delivery.
При этом из семени подсолнечника, которое нагревается от поглощаемой энергии инфракрасного излучения, выпаривается влага и перемещается наружу (в направлении теплопроводности) через поры влажной оболочки, пропускающей лучевой поток инфракрасного излучения с длиной волны 1,5-3,0 мкм.In this case, moisture is evaporated from the sunflower seed, which is heated by the absorbed energy of infrared radiation, and moves outward (in the direction of thermal conductivity) through the pores of the wet shell, which passes the radiation flux of infrared radiation with a wavelength of 1.5-3.0 μm.
Указанный диапазон длины волны инфракрасного излучения выбран для нагрева семян подсолнечника потому, что она соответствует частоте собственных колебаний молекулы воды, в результате чего происходит резонансное испарение связанной влаги из ядра семени.The indicated infrared wavelength range is selected for heating sunflower seeds because it corresponds to the natural vibration frequency of the water molecule, resulting in the resonant evaporation of bound moisture from the seed core.
Особенность инфракрасного излучения с длиной волны 1,5-3,0 мкм состоит в том, что кроме нагрева обрабатываемых семян подсолнечника обеспечивается их стерилизация за счет угнетения или подавления жизнедеятельности неизбежно присутствующей в растительном материале вредной микрофлоры.A feature of infrared radiation with a wavelength of 1.5-3.0 μm is that in addition to heating the treated sunflower seeds, they are sterilized by oppressing or suppressing the vital activity of harmful microflora inevitably present in the plant material.
Инфракрасная сушка семян подсолнечника слоем высотой 2-3 см определена по следующим ограничениям.Infrared drying of sunflower seeds with a layer height of 2-3 cm is determined by the following restrictions.
В слое семян подсолнечника на ленте транспортера менее 2 см происходит чрезвычайно интенсивный отвод влаги из ядра семечки, в результате чего оболочка перегревается, поры которой перекрыты паровыми заглушками, что приводит к росту внутреннего давления и, как результат, сухая твердая оболочка растрескивается.In a layer of sunflower seeds on a conveyor belt of less than 2 cm, an extremely intense removal of moisture from the kernel of the seeds occurs, as a result of which the shell overheats, the pores of which are blocked by steam plugs, which leads to an increase in internal pressure and, as a result, the dry hard shell is cracked.
При высоте обрабатываемого слоя семян подсолнечника более 3 см лучистый поток инфракрасного излучения не проникает на всю глубину насыпного материала, внутри которого возникает градиент температуры и разное качество сушки семян в объеме слоя.When the height of the treated layer of sunflower seeds is more than 3 cm, the radiant flux of infrared radiation does not penetrate the entire depth of the bulk material, inside of which there is a temperature gradient and different quality of drying of the seeds in the volume of the layer.
Высота обрабатываемого до предложенному способу слоя семян подсолнечника оптимизирована экспериментально по гарантированно достигаемому результату сушки всего обрабатываемого объема различного по влажности исходного продукта, который получают автоматически по режимам серийной технологии. Лучистая энергия распределяется в слое семян подсолнечника равномерно, обеспечивая в поперечном направлении идентичность термодинамического режима.The height of the layer of sunflower seeds processed to the proposed method is optimized experimentally by the guaranteed achieved drying result of the entire processed volume of the initial moisture-different product, which is obtained automatically by the serial technology. Radiant energy is distributed evenly in the layer of sunflower seeds, ensuring in the transverse direction the identity of the thermodynamic regime.
Использование в качестве подложки для насыпного слоя семян подсолнечника тефлоновой ленты бесконечного транспортера обеспечивает ряд преимуществ:The use of an infinite conveyor as a substrate for the bulk layer of sunflower seeds of Teflon tape provides a number of advantages:
- лента практически не нагревается, тепловложение в обрабатываемый материал эффективнее;- the tape practically does not heat up, heat input into the processed material is more efficient;
- тефлон служит экраном для инфракрасного излучения, что обеспечивает дополнительное тепловложение в нагреваемый слой семян отраженной от ленты транспортера энергией;- Teflon serves as a screen for infrared radiation, which provides additional heat input into the heated seed layer by the energy reflected from the conveyor belt;
- повышаются производительность и качество обработки за счет совмещения инфракрасной сушки с транспортированием мерного слоя семян подсолнечника вдоль распределенных сверху излучателей;- increased productivity and processing quality by combining infrared drying with transporting a measured layer of sunflower seeds along the emitters distributed from above;
- идентичные условия и режимы для насыпного материала в объеме слоя и по всей протяженности транспортера стабилизируют процесс сушки и повышают его технологичность.- identical conditions and conditions for bulk material in the volume of the layer and throughout the length of the conveyor stabilize the drying process and increase its manufacturability.
Достигнутое постоянство скорости влагоотвода в семечках позволяет технологически, через расчетное время каждого этапа сушки, линейно зависящее от разницы между установленными начальной и конечной влажностями, управлять процессом сушки и получать требуемое качество готового продукта.The achieved constancy of the rate of moisture removal in seeds allows technologically, through the estimated time of each stage of drying, which linearly depends on the difference between the set initial and final humidity, control the drying process and obtain the required quality of the finished product.
Термостатирование семян подсолнечника между этапами инфракрасной сушки необходимо для завершения отвода влаги из семечки и выравнивания температуры в объеме обрабатываемого полуфабриката за счет механического перемешивания семян при автоматическом их высыпании с транспортера в бункер перегрузки. При этом на ленте отводящего транспортера автоматически сечением выходного отверстия бункера формируется слой насыпного материала высотой 2-3 см.Thermostating of sunflower seeds between the stages of infrared drying is necessary to complete the removal of moisture from the seeds and equalize the temperature in the volume of the processed semi-finished product due to mechanical mixing of the seeds when they are automatically poured from the conveyor into the overload hopper. At the same time, a layer of bulk material with a height of 2-3 cm is formed on the belt of the discharge conveyor automatically by the section of the outlet opening of the hopper.
Плотность лучистого потока по предложенному способу на порядок ниже, чем в прототипе, что определяет его экономическую целесообразность, а эмпирически установленная прямая однозначная зависимость плотности лучистого потока только от начальной влажности семян подсолнечника на каждом этапе сушки упрощает практическую реализацию в технологическом потоке.The radiant flux density according to the proposed method is an order of magnitude lower than in the prototype, which determines its economic feasibility, and the empirically established direct unambiguous dependence of the radiant flux density only on the initial moisture content of sunflower seeds at each drying stage simplifies the practical implementation in the technological flow.
Совмещение векторов термовлагопроводности и диффузии выпариваемой воды, достигнутое по предложенной схеме термодинамических потоков внутри семечки подсолнечника, интенсифицирует процесс сбалансированного испарения влаги из нагретого инфракрасным излучением семени, которая перемещается из центра наружу и беспрепятственно удаляется через открытые поры влажной оболочки, что предотвращает ее растрескивание.The combination of the thermal conductivity and diffusion vectors of the evaporated water, achieved by the proposed scheme of thermodynamic flows inside the sunflower seed, intensifies the process of balanced evaporation of moisture from the seed heated by infrared radiation, which moves outward from the center and is freely removed through the open pores of the moist shell, which prevents its cracking.
Существенной особенностью способа является то, что при достижении влажности 8-9% ядро семени прекращает поглощение лучистой энергии используемого инфракрасного излучения, отражая его на оболочку. При этом происходит сушка твердой оболочки семечки с отводом влаги изнутри, что исключает превышение термомеханических нагрузок, предотвращая растрескивание оболочки.An essential feature of the method is that when the moisture content reaches 8–9%, the seed core stops absorbing the radiant energy of the infrared radiation used, reflecting it onto the shell. In this case, the hard shell of the seeds is dried with the removal of moisture from the inside, which eliminates the excess of thermomechanical loads, preventing cracking of the shell.
Это качество является одним из определяющих преимуществ предложенного способа сушки семян подсолнечника, в которых технологически сохраняется сплошность твердой оболочки высушенного до заданного уровня влажности семени, потому что в результате заметно повышается срок хранения до переработки на масло.This quality is one of the defining advantages of the proposed method of drying sunflower seeds, in which the solidity of the hard shell of the seed dried to a predetermined moisture level is technologically preserved, because as a result, the shelf life before processing to oil significantly increases.
Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность в устойчивой взаимосвязи являются достаточными для достижения новизны качества, то есть поставленная техническая задача решается не суммой эффектов, а новым сверхэффектом суммы признаков.Therefore, each essential feature is necessary, and their combination in a stable relationship is sufficient to achieve the novelty of quality, that is, the stated technical problem is solved not by the sum of the effects, but by a new super-effect of the sum of the attributes.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где изображен вариант выполнения установки для инфракрасной сушки семян подсолнечника:The invention is illustrated by drawings, which depict an embodiment of the installation for infrared drying of sunflower seeds:
на фиг.1 - многоярусное устройство сушки; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - вид I на фиг.1, Приложение 1 - График снижения влажности семян подсолнечника при трехэтапной инфракрасной сушке, Приложение 2 - Линейное уменьшение влажности семян подсолнечника в единицу времени инфракрасной сушки за один, два и три этапа, соответственно Примеры 1, 2 и 3.figure 1 - multi-tier drying device; figure 2 is a section aa in figure 1; figure 3 is a view of I in figure 1, Appendix 1 is a graph of the decrease in moisture content of sunflower seeds during three-stage infrared drying, Appendix 2 is a linear decrease in moisture content of sunflower seeds per unit time of infrared drying in one, two and three stages, respectively Examples 1, 2 and 3.
Каркас устройства представляет собой несущую раму 1, на которой закреплен термозащищенный кожух 2, формирующий камеру 3 сушки.The frame of the device is a supporting frame 1, on which is mounted a thermally protected casing 2, forming a drying chamber 3.
Вдоль камеры 3 сушки, через окна 4 кожуха 2, ярусами параллельно расположены ленточные транспортеры 5 (в примере - три яруса), нижний из которых имеет зону атмосферного охлаждения.Along the drying chamber 3, through the windows 4 of the casing 2, belt conveyors 5 (in the example, three tiers) are located in parallel with tiers, the lower of which has an atmospheric cooling zone.
Над транспортерами 5 поперек их несущей тефлоновой ленты 6 распределенно с шагом «1» смонтированы инфракрасные излучатели 7, накрытые отражателями 8.Above the
Камера 3 сушки оснащена блоком вытяжных вентиляторов 9 для удаления выпариваемой влаги.The drying chamber 3 is equipped with a block of exhaust fans 9 to remove evaporated moisture.
Транспортеры 5 связаны между собой бункерами 10 перегрузки, оснащенными вертикально подвижной относительно выходного окна 11 шиберной заслонкой 12 (фиг.3) для регулирования высоты формируемого слоя насыпного материала - семян подсолнечника.
Каждый ленточный транспортер 5 имеет приводной вал 13, кинематически связанный с мотор-редуктором 14, и натяжной вал 15.Each
Лента 6 транспортеров 5 расположена на дне лотка 16 коробчатой формы (фиг.2), на котором установлены параллельные диэлектрические опоры 17 под крепление излучателей 7.The
Инфракрасные излучатели 7 представляют собой кварцевую трубку 18 с функциональным кремнийорганическим (керамическим) покрытием 19, которое при нагреве излучает волны в диапазоне 1,5-3,0 мкм.
Внутри кварцевых трубок 18 помещена нихромовая спираль 20 накаливания - резистор, подключенный к сетевому электропитанию.Inside the
Излучатели 7 смонтированы на расстоянии «h» от лотка 16 (обрабатываемого слоя семян подсолнечника), составляющем 0,8-0,9 величины шага «l» между ними.The
В описываемом варианте выполнения устройства сушки соотношение высоты (h) размещения излучателей 7 над опорой 16 транспортирующей ленты 6 относительно шага (l) между излучателями 7 по ярусам сверху вниз выбрано соответственно следующим:In the described embodiment of the drying device, the ratio of the height (h) of the placement of the
Оптимальная высота слоя семян подсолнечника на ленте 6 транспортера 5 составляет 2-3 см.The optimal height of the layer of sunflower seeds on the
В верхней части кожуха 2 расположены вытяжные вентиляторы 21 для принудительного отвода выпариваемой при сушке семян подсолнечника влаги при движении воздуха в камере 3 сушки со скоростью 0,1 м/с.In the upper part of the casing 2 there are exhaust fans 21 for forced removal of moisture evaporated during drying of sunflower seeds when air moves in the drying chamber 3 at a speed of 0.1 m / s.
Предложенный способ инфракрасной сушки семян подсолнечника характеризуется простотой регулирования технологических параметров, связанных однозначной зависимостью. Так, плотность потока лучистой энергии каждого яруса определяется начальной влажностью подаваемых на обработку семян подсолнечника: q=0,21·WН кВт/м2.The proposed method of infrared drying of sunflower seeds is characterized by the simplicity of regulation of technological parameters associated with a unique relationship. So, the flux density of the radiant energy of each tier is determined by the initial moisture supplied to the processing of sunflower seeds: q = 0.21 · W N kW / m 2 .
Например, при влажности 22% семян подсолнечника в условиях поставки, плотность потока энергии инфракрасного излучения первого этапа устанавливают 4,62 кВт/м2, где материал высушивается до влажности 17% (см. Приложение 1. График снижения влажности семян подсолнечника при трехэтапной инфракрасной сушке).For example, at a moisture content of 22% of sunflower seeds in the supply conditions, the first-stage infrared energy flux density is set to 4.62 kW / m 2 , where the material is dried to a moisture content of 17% (see Appendix 1. Schedule for reducing the moisture content of sunflower seeds during three-stage infrared drying )
На втором этапе сушки плотность потока инфракрасного излучения устанавливают 3,57 кВт/м2. На выходе транспортера 5 второго яруса влажность семян подсолнечника составляет 12%.At the second stage of drying, the infrared radiation flux density is set to 3.57 kW / m 2 . At the exit of the
Для высушивания семян подсолнечника до требуемого условиями длительного хранения уровня влажности 7% плотность потока излучения на третьем этапе устанавливают равной 2,52 кВт/м2.To dry sunflower seeds to the required level of long-term storage of a moisture level of 7%, the radiation flux density in the third stage is set equal to 2.52 kW / m 2 .
Время обработки семян подсолнечника на каждом ярусе составляет 15 минут, так как определяется по однозначной зависимости:The processing time of sunflower seeds on each tier is 15 minutes, as it is determined by a unique relationship:
t=(WH-WK)·U-1 мин, где WН, % - начальная влажность этапа, WK, % - конечная влажность материала этапа сушки на ярусе, a U - постоянная скорость влагоотвода, равная 0,33% в минуту.t = (W H -W K ) · U -1 min, where W N ,% is the initial stage humidity, W K ,% is the final moisture of the drying stage material in the longline, and U is a constant moisture removal rate of 0.33% per minute.
Таким образом, время сушки семян подсолнечника на каждом этапе предложенной технологии составляет t=5%·3 мин/%=15 мин.Thus, the drying time of sunflower seeds at each stage of the proposed technology is t = 5% · 3 min /% = 15 min.
Время охлаждения высушенных семян подсолнечника до температуры 20-30°С на участке транспортера 5 нижнего яруса, при подаче воздуха со скоростью 0,5 м/с (условно не показано), составляет 4-5 минут.The cooling time of the dried sunflower seeds to a temperature of 20-30 ° C on the
Изобретение иллюстрируется примерами выполнения предложенного способа с разным числом этапов для конкретной продукции исходной влажностью 24% до конечной влажности 7% (см. Приложение 2. Линейное уменьшение влажности семян подсолнечника в единицу времени инфракрасной сушки за один, два и три этапа, соответственно Примеры 1, 2 и 3).The invention is illustrated by examples of the proposed method with a different number of steps for a particular product with an initial moisture content of 24% to a final moisture content of 7% (see Appendix 2. A linear decrease in the moisture content of sunflower seeds per unit time of infrared drying in one, two and three stages, respectively, Examples 1, 2 and 3).
Пример 1. Время сушки в один этап, при плотности потока инфракрасного излучения q = 5,04 кВт/м2, составляет 51 минуту на транспортере длиной 16 м.Example 1. The drying time in one stage, with a flux density of infrared radiation q = 5.04 kW / m 2 , is 51 minutes on a conveyor 16 m long.
Пример 2. Время сушки в два этапа: от начальной влажности 24% до конечной влажности 15% первого этапа и на втором этапе в диапазоне влажности 15% - 7% начального и конечного продукта, при плотности потоков инфракрасного излучения q1=5,04 кВт/м2и q2=3,15 кВт/м2, составляет 27 и 24 минут соответственно, на двух параллельных транспортерах длиной 9 м и 8 м (без учета зоны охлаждения).Example 2. Drying time in two stages: from
Пример 3. Время сушки в три этапа, при плотности потоков инфракрасного излучения q1=5,04 кВт/м2, q2=3,78 кВт/м2 и q3=2,52 кВт/м2, составляет 18, 18 и 15 минут соответственно, на трех параллельных транспортерах длиной по 6 м первого и второго ярусов и 5 м третьего яруса.Example 3. The drying time in three stages, with a flux density of infrared radiation q 1 = 5.04 kW / m 2 , q 2 = 3.78 kW / m 2 and q 3 = 2.52 kW / m 2 , is 18, 18 and 15 minutes, respectively, on three parallel conveyors 6 m long of the first and second tiers and 5 m of the third tier.
Способ по изобретению обеспечивает щадящий режим сушки, когда энергия инфракрасного излучения беспрепятственно проникает через твердую пористую оболочку семян подсолнечника и поглощается его ядром.The method according to the invention provides a gentle drying mode, when the energy of infrared radiation freely penetrates through the solid porous shell of sunflower seeds and is absorbed by its core.
Выпариваемая при этом влага интенсивно удаляется через открытые поры влажной оболочки семян, которая не растрескивается, потому что внутри обеспечено согласованное направление потоков термовлагопроводности и диффузии выпариваемой воды.The moisture evaporated in this case is intensively removed through the open pores of the moist seed shell, which does not crack, because the coordinated direction of the thermal and moisture conduction and diffusion flows of the evaporated water is ensured inside.
Сравнительно с прототипом интенсивность инфракрасного излучения снижена на порядок, что обеспечивает экономию затрачиваемой энергии при несравнимом выигрыше по качеству обработки семян подсолнечника, которые возможно хранить без заметной потери качества до четырех месяцев.Compared with the prototype, the intensity of infrared radiation is reduced by an order of magnitude, which saves energy spent with an incomparable gain in the quality of processing of sunflower seeds, which can be stored without noticeable loss of quality for up to four months.
В устройстве, реализующем предложенный способ, существует возможность независимой простой регулировки на ярусах интенсивности тепловложения, скорости и времени автономного режима поэтапной инфракрасной сушки, что расширяет технологические возможности по номенклатуре и физическому качеству семян подсолнечника, поступающих на сушку.In the device that implements the proposed method, there is the possibility of independent simple adjustment on the tiers of the heat input rate, speed and time of the autonomous mode of stepwise infrared drying, which expands the technological capabilities for the nomenclature and physical quality of sunflower seeds coming for drying.
Оптимизация параметров и режимов предложенного способа проведена согласно расчету по математической модели планирования эксперимента, которые были проверены на опытной установке при обработке разных семян подсолнечника с различной исходной влажностью.The optimization of the parameters and modes of the proposed method was carried out according to the calculation according to the mathematical model of the planning of the experiment, which were tested on a pilot plant when processing different sunflower seeds with different initial humidity.
Изобретение позволило сохранить в процессе сушки количество и качество масла в семенах подсолнечника, что определяет его технологическую ценность при переработке.The invention allowed to save the quantity and quality of oil in sunflower seeds during the drying process, which determines its technological value during processing.
Более того, созданные оптимальные соотношения параметров и режимов инфракрасной сушки, при которых направленно регулируют процессы синтеза и распада жировых компонентов обрабатываемого сырья, способствуют увеличению содержания масла в высушенных семенах подсолнечника, происходящее за счет его наполнения сопутствующими фосфатитами, каротиноидами, стеролами и воскообразными веществами, улучшающими качественные и вкусовые показатели подсолнечного масла, полученного давлением из этих семян.Moreover, the created optimal ratios of parameters and modes of infrared drying, in which the synthesis and decomposition of fat components of the processed raw materials are directed, contribute to an increase in the oil content in the dried sunflower seeds, which is due to its filling with concomitant phosphatites, carotenoids, sterols and waxy substances that improve quality and taste indicators of sunflower oil obtained by pressure from these seeds.
Достигнутые технико-экономические результаты опытной проверки в натурных испытаниях позволяют рекомендовать практическое использование универсального способа инфракрасной сушки семян подсолнечника для сезонных работ аграриев и предприятий-заготовителей.The achieved technical and economic results of experimental testing in field tests allow us to recommend the practical use of the universal method of infrared drying of sunflower seeds for seasonal work of farmers and procurers.
Проведенный сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня техники, из которого изобретение явным образом не следует для специалиста сельского хозяйства, показал, что оно не известно, а с учетом технической возможности промышленной реализации способа инфракрасной сушки в серийно изготавливаемой многоярусной установке можно сделать вывод о его соответствии критериям патентоспособности.A comparative analysis of the proposed technical solution with the identified analogues of the prior art, from which the invention does not explicitly follow for an agricultural specialist, showed that it is not known, and taking into account the technical feasibility of industrial implementation of the infrared drying method in a mass-produced multi-tier installation, we can conclude its compliance with patentability criteria.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010131605/06A RU2433364C1 (en) | 2010-07-28 | 2010-07-28 | Method for infrared drying of seeds |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010131605/06A RU2433364C1 (en) | 2010-07-28 | 2010-07-28 | Method for infrared drying of seeds |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2433364C1 true RU2433364C1 (en) | 2011-11-10 |
Family
ID=44997299
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010131605/06A RU2433364C1 (en) | 2010-07-28 | 2010-07-28 | Method for infrared drying of seeds |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2433364C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2558209C1 (en) * | 2014-04-15 | 2015-07-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГОУ ВПО "КубГТУ") | Melon seeds infrared thermal treatment method |
| RU2638690C1 (en) * | 2016-08-11 | 2017-12-15 | Общество с ограниченной ответственностью НТЦ "АгроЭСБ" | Method for drying colza seeds |
| RU2799695C1 (en) * | 2022-10-17 | 2023-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Барон Фудс Евразия" | Drying method |
| WO2024085781A1 (en) * | 2022-10-17 | 2024-04-25 | Общество с ограниченной ответственностью "Барон Фудс Евразия" | Method for drying products |
-
2010
- 2010-07-28 RU RU2010131605/06A patent/RU2433364C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2558209C1 (en) * | 2014-04-15 | 2015-07-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГОУ ВПО "КубГТУ") | Melon seeds infrared thermal treatment method |
| RU2638690C1 (en) * | 2016-08-11 | 2017-12-15 | Общество с ограниченной ответственностью НТЦ "АгроЭСБ" | Method for drying colza seeds |
| RU2799695C1 (en) * | 2022-10-17 | 2023-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Барон Фудс Евразия" | Drying method |
| WO2024085781A1 (en) * | 2022-10-17 | 2024-04-25 | Общество с ограниченной ответственностью "Барон Фудс Евразия" | Method for drying products |
| RU2818421C1 (en) * | 2023-10-24 | 2024-05-02 | Михаил Константинович Бубнов | Grain drying complex based on laser infrared radiation |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Bandura et al. | Research on sunflower seeds drying process in a monolayer tray vibration dryer based on infrared radiation | |
| US3908029A (en) | Method for drying pasta products with microwave heating | |
| US8257767B2 (en) | Desiccation apparatus and method | |
| RU2395766C1 (en) | Drying method of materials of vegetable, animal origin, fish and seafood, and device for its implementation | |
| RU2433364C1 (en) | Method for infrared drying of seeds | |
| Darvishi et al. | Characteristics of sunflower seed drying and microwave energy consumption | |
| RU2546182C1 (en) | Method and device for drying topinambur | |
| Nindo et al. | Test model for studying sun drying of rough rice using far-infrared radiation | |
| US20220295838A1 (en) | Apparatus and method for producing dry pasta | |
| RU2459166C2 (en) | Grain and fodders drying and treatment installation | |
| Chua et al. | New hybrid drying technologies | |
| RU2453782C2 (en) | Apparatus for infrared drying of seeds | |
| Suherman et al. | Performance study of fluidized bed dryer with immersed heater for paddy drying | |
| RU2493516C1 (en) | Installation for drying bulk raw material | |
| RU2577890C1 (en) | Apparatus for automatic drying of vegetal raw material | |
| RU2638690C1 (en) | Method for drying colza seeds | |
| JP3650925B2 (en) | Drying, concentrating, thawing, roasting, roasting, sterilizing, drying, concentrating, thawing, roasting, sterilizing method and apparatus | |
| RU2483571C1 (en) | Toroidal apparatus for production of fruit and vegetable chips | |
| US1231594A (en) | Drier, cooker, and baker for foods. | |
| US2876558A (en) | Apparatus for treating particulate material with gaseous media | |
| RU2479954C1 (en) | Plant for microwave treatment of loose products or materials | |
| RU167495U1 (en) | INSTALLATION FOR CONVECTIVE DRYING VEGETABLES AND FRUITS | |
| RU2770628C1 (en) | Microwave-convective continuous-flow hop dryer with a hemispherical resonator | |
| Wang et al. | Microwave-Assisted Pulsed Fluidized and Spouted Bed Drying | |
| RU2816517C1 (en) | Method of drying vegetal raw materials |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130729 |