RU2565227C1 - Sublimation dryer with uhf generator for frozen products drying - Google Patents
Sublimation dryer with uhf generator for frozen products drying Download PDFInfo
- Publication number
- RU2565227C1 RU2565227C1 RU2014119061/13A RU2014119061A RU2565227C1 RU 2565227 C1 RU2565227 C1 RU 2565227C1 RU 2014119061/13 A RU2014119061/13 A RU 2014119061/13A RU 2014119061 A RU2014119061 A RU 2014119061A RU 2565227 C1 RU2565227 C1 RU 2565227C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- chamber
- product
- drying
- cavity resonator
- sublimator
- Prior art date
Links
Landscapes
- Drying Of Solid Materials (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к сушильным оборудованиям и обеспечивает сублимационную сушку замороженного сыпучего продукта. Во многих регионах России из-за неблагоприятных условий в осенний период овощи (например, капусту) не успевают своевременно убрать и заложить в овощехранилище. Замороженную капусту нельзя перерабатывать, поэтому фермерские хозяйства ежегодно сталкиваются с большими убытками.The present invention relates to drying equipment and provides freeze-drying of a frozen bulk product. In many regions of Russia, due to unfavorable conditions in the autumn period, vegetables (for example, cabbage) do not have time to clean and lay in a vegetable storehouse in a timely manner. Frozen cabbage can not be processed, so farmers annually face big losses.
Известно, что одним из новых способов консервации продуктов является сублимационная сушка [1, стр. 173] и [2, стр. 272]. Сублимация - это одна из разновидностей парообразования. В отличие от тепловой сушки сублимационная сушка протекает при низких температурах и глубоком вакууме. При этом большая часть влаги испаряется из продукта, находящегося в замороженном состоянии, без плавления кристаллов льда. В слое продукта, высушенном методом сублимации, сохраняются объем и структура ткани, а также первоначальные свойства (цвет, вкус и запах). В технологическом процессе сублимационной сушки продукты сначала быстро замораживают, потом помещают в вакуумную камеру, где производится откачка остаточных газов до давления 130…330 Па. Такой вакуум обеспечивает испарение влаги из продукта при температуре -10…-15°C. При сушке сублимацией наблюдается три периода.It is known that one of the new ways of preserving products is freeze-drying [1, p. 173] and [2, p. 272]. Sublimation is one of the varieties of vaporization. Unlike thermal drying, freeze-drying occurs at low temperatures and deep vacuum. In this case, most of the moisture evaporates from the product, which is in a frozen state, without melting ice crystals. The freeze-dried product layer retains the volume and structure of the fabric, as well as the original properties (color, taste and smell). In the process of freeze-drying, the products are first quickly frozen, then placed in a vacuum chamber, where the residual gases are pumped to a pressure of 130 ... 330 Pa. This vacuum provides evaporation of moisture from the product at a temperature of -10 ... -15 ° C. When freeze-dried, three periods are observed.
Первый период - период охлаждения и самозамораживания. В этот период температура продукта, находящегося в условиях вакуума, снижается благодаря отводу теплоты на испарение влаги.The first period is the period of cooling and self-freezing. During this period, the temperature of the product under vacuum decreases due to the removal of heat to evaporate moisture.
Второй период - период сушки сублимацией, когда температура продукта почти не изменяется, замороженная влага сублимируется и удаляется из продукта, скорость сушки постоянна. В этот период для испарения влаги необходимо подводить тепловую энергию в виде лучистого потока путем теплопроводности от греющих плит и конвективного теплообмена между паровоздушной смесью и продуктом. Она возможна во всем интервале температур и давлений, при которых твердая и газообразная фазы сосуществуют. В вакууме происходит интенсивное испарение льда. Возгонка, переход вещества из кристаллического состояния непосредственно (без плавления) в газообразное состояние, происходит с поглощением теплоты. Чтобы в процессе испарения температура продукта не падала слишком сильно, необходимо подводить тепло извне. Это так называемая теплота возгонки. Основное количество влаги, составляющее 75…85%, удаляется из продукта в замороженном состоянии во второй период.The second period is the freeze-drying period, when the temperature of the product remains almost unchanged, the frozen moisture is sublimated and removed from the product, the drying speed is constant. During this period, for the evaporation of moisture, it is necessary to supply thermal energy in the form of a radiant flux by heat conduction from heating stoves and convective heat transfer between the vapor-air mixture and the product. It is possible in the entire range of temperatures and pressures at which the solid and gaseous phases coexist. In a vacuum, intense evaporation of ice occurs. Sublimation, the transition of a substance from a crystalline state directly (without melting) to a gaseous state, occurs with the absorption of heat. To prevent the product temperature from dropping too much during the evaporation process, heat must be supplied from outside. This is the so-called sublimation heat. The main amount of moisture, comprising 75 ... 85%, is removed from the product in a frozen state in the second period.
Третий период - тепловая сушка, происходит испарение абсорбционно связанной влаги (5…15%), оставшейся в жидком состоянии, даже при очень низких температурах продукта (40…60°C). Период тепловой сушки составляет 25…45% всей продолжительности сушки.The third period is thermal drying, the evaporation of absorption-bound moisture (5 ... 15%) remaining in the liquid state occurs, even at very low product temperatures (40 ... 60 ° C). The period of thermal drying is 25 ... 45% of the entire drying time.
При теплоизлучении наиболее длительной и сложной технологической операцией является возгонка льда, которая в начале процесса сушки проходит при температуре поверхности продукта -40…-50°C. В процессе сушки граница между высушенной и замороженной частями продукта, т.е. поверхность возгонки, постепенно перемещается вглубь, так что снаружи образуется высушенный слой с малой теплопроводностью, который препятствует передаче тепла к внутренним замороженным частям продукта. В результате для сушки теплоизлучением требуется 15…26 ч [2]. Если попытаться сократить это время, то можно перегреть наружные высушенные слои.With heat radiation, the longest and most complex technological operation is the sublimation of ice, which at the beginning of the drying process takes place at a surface temperature of the product -40 ... -50 ° C. In the drying process, the boundary between the dried and frozen parts of the product, i.e. the sublimation surface gradually moves deeper, so that a dried layer with low thermal conductivity is formed outside, which prevents the transfer of heat to the internal frozen parts of the product. As a result, drying by heat radiation requires 15 ... 26 hours [2]. If you try to reduce this time, you can overheat the outer dried layers.
Сублимационная сушилка содержат сублиматор с этажерами, конденсатор, конденсатор-вымораживатель, ресивер, компрессор, вакуумный насос. Сублиматор представляет собой горизонтальную цилиндрическую сушильную камеру с крышкой. Внутри сублиматора находятся этажеры в виде полых плит. На них устанавливаются противни с высушиваемым материалом. Внутрь плит по трубопроводу подается горячая вода для подогрева продукта в процессе сушки. Замороженная вода в сырье сублимируется (испаряется). Температура сырья повышается до 0°C. Чтобы в готовом продукте остаточное содержание влаги было 3…10%, его нагревают до 40…45°C. Сухой продукт выгружается после отключения сублиматора от вакуумной системы и создания в нем атмосферного давления. Конденсатор-вымораживатель представляет собой цилиндрический резервуар, внутри которого находится трубчатый теплообменник, по трубкам которого проходит паровоздушная смесь, а межтрубное пространство заполняется аммиаком. В межтрубном пространстве кипит аммиак, охлаждая рабочую поверхность. Конденсация паров воды и их вымораживание происходит в трубах. Лед, намороженный в конденсаторе-вымораживателе, расплавляется горячей водой, которая подается в конденсаторы по окончании сушки. В качестве охлаждающего агента в конденсаторе применяют также рассол температурой -20…-25°C. Регулятор производительности способствует адаптации холодопроизводительности компрессора к изменению тепловой нагрузки на испаритель в установках с очень малой заправкой хладагентом. Он позволяет избежать понижения давления всасывания и бесполезных запусков. При уменьшении тепловой нагрузки на испаритель давление всасывания падает, вызывая разрежение в контуре, что приводит к появлению опасности проникновения влаги в установку. При падении давления всасывания ниже заданной величины настройки открывается регулятор, в результате чего определенный объем горячих газов из нагнетательного патрубка проходит во всасывающий патрубок. В результате давление всасывания повышается, а холодопроизводительность понижается. Регулятор реагирует только на давление во всасывающей магистрали, т.е. на выходе из него.A freeze dryer contains a freeze dryer with shelves, a condenser, a condenser-freezer, a receiver, a compressor, and a vacuum pump. The sublimator is a horizontal cylindrical drying chamber with a lid. Inside the sublimator are shelves in the form of hollow slabs. They are installed trays with dried material. Inside the stoves, hot water is piped to heat the product during the drying process. Frozen water in raw materials is sublimated (evaporates). The temperature of the feed rises to 0 ° C. So that in the finished product the residual moisture content was 3 ... 10%, it is heated to 40 ... 45 ° C. The dry product is unloaded after disconnecting the sublimator from the vacuum system and creating atmospheric pressure in it. The condenser-freezer is a cylindrical tank, inside of which there is a tubular heat exchanger, through which the steam-air mixture passes, and the annulus is filled with ammonia. Ammonia boils in the annulus, cooling the working surface. Condensation of water vapor and their freezing occurs in pipes. The ice frozen in the condenser-freezer melts with hot water, which is supplied to the condensers after drying. A brine with a temperature of -20 ... -25 ° C is also used as a cooling agent in the condenser. The capacity regulator helps to adapt the refrigerating capacity of the compressor to the change in the heat load on the evaporator in plants with very low refrigerant charge. It avoids lowering the suction pressure and useless starts. With a decrease in the heat load on the evaporator, the suction pressure drops, causing a vacuum in the circuit, which leads to the risk of moisture entering the unit. When the suction pressure falls below a predetermined setting value, the regulator opens, as a result of which a certain volume of hot gases from the discharge pipe passes into the intake pipe. As a result, the suction pressure rises and the cooling capacity decreases. The regulator only responds to pressure in the suction line, i.e. at the exit of it.
Анализ показывает, что в сублиматоре теплоносителем может являться горячая вода или пар (контактная сушка), электронагревательные элементы (инфракрасными лучами) и токи высокой частоты [2, стр. 273].Analysis shows that the heat carrier in the sublimator can be hot water or steam (contact drying), electric heating elements (infrared rays), and high-frequency currents [2, p. 273].
Аналогом являются микроволновые вакуумные установки серии "Муссон", предназначенные для обработки продуктов с использованием микроволнового разогрева и вакуума [3]. Установка достаточно сложная и цена очень высокая (см. дополнительный материал).An analogue is the microwave monsoon vacuum units, intended for processing products using microwave heating and vacuum [3]. Installation is quite complicated and the price is very high (see additional material).
Прототипом является усовершенствованное устройство и способ вакуумной микроволновой сушки пищевых продуктов (патент РФ №2442084). Способ и устройство дегидратации пищевого продукта, согласно которому используют вакуумное СВЧ-устройство с резонатором, имеющим периферическую область, и вращающуюся внутри резонатора карусель, имеющую множество отделений с продуктом. Недостатком является то, что сложны процессы равномерной загрузки продукта в отделения и трудно осуществить выгрузку из них.The prototype is an improved device and method of vacuum microwave drying of food products (RF patent No. 2442084). The method and device for dehydration of a food product, according to which a vacuum microwave device is used with a resonator having a peripheral region and a carousel rotating inside the resonator having many compartments with the product. The disadvantage is that the processes of uniformly loading the product into the compartments are complicated and it is difficult to unload from them.
Технологической задачей изобретения является интенсификация технологического процесса сублимационной сушки замороженного продукта.The technological task of the invention is the intensification of the technological process of freeze-drying of a frozen product.
В предлагаемом сублиматоре, с целью уменьшения продолжительности сушки сырья, подогрев сырья осуществляется не за счет горячей воды, протекающей внутри этажера, а за счет воздействия энергии электромагнитного поля сверхвысокой частоты. Сверхвысокочастотный нагрев позволяет подводить тепло равномерно по всему объему, это позволяет уменьшить продолжительность сушки в 10 раз и более, что обеспечивает, в конечном счете, не только уменьшение стоимости сушки в 2…5 раз, но и улучшает качество сушеной продукции.In the proposed sublimator, in order to reduce the drying time of the raw materials, the heating of the raw materials is carried out not due to the hot water flowing inside the shelf, but due to the influence of the electromagnetic field energy of an ultrahigh frequency. Microwave heating allows heat to be supplied evenly throughout the volume, this reduces the drying time by 10 times or more, which ultimately provides not only a 2 ... 5 times reduction in the drying cost, but also improves the quality of the dried product.
Рассмотрим некоторые особенности сублимационной сушки замороженного продукта с использованием СВЧ-нагрева. При равномерном выделении тепла в объеме замороженного продукта мощность потерь в единице объема определяется по формуле Р=0,55·10-10·Е·f·ε·tg δ, Вт/м3,Consider some of the features of freeze-drying a frozen product using microwave heating. With a uniform heat release in the volume of the frozen product, the power of losses in a unit volume is determined by the formula P = 0.55 · 10-10·E · f · ε · tg δ, W / m3,
где f - частота ЭМП, Гц; Е - напряженность электрического поля, В/м; ε - диэлектрическая проницаемость замороженного продукта; tg δ - тангенс угла диэлектрических потерь замороженного продукта.where f is the frequency of the electromagnetic field, Hz; E - electric field strength, V / m; ε is the dielectric constant of the frozen product; tan δ is the dielectric loss tangent of the frozen product.
Анализ зависимости диэлектрических параметров, например капусты от температуры показывает, что фактор потерь существенно уменьшается в процессе сушки. Поэтому в первой половине технологического процесса необходимо несколько увеличивать мощность, но не настолько, чтобы произошло размораживание продукта или возник электрический СВЧ дуговой разряд. При дуговом разряде бесполезно теряется СВЧ-мощность, и происходит подгорание продукта. Если при атмосферном давлении пробивная напряженность электрического поля 30 кВ/см, то при давлении остаточных газов 130…330 Па имеет место минимальная пробивная напряженность электрического поля, равная около 100 В/см в импульсе. При рабочих же давлениях в сушильных камерах менее 100 Па пробивная напряженность электрического поля превышает 400 В/см на частоте 2450 МГц. В процессе сушки поверхностные слои при СВЧ-нагреве становятся практически сухими и обладают малой теплопроводностью, поэтому их температура становится положительной и может достигать нескольких десятков градусов. Максимальная температура высушенных частей не должна превышать определенных для каждого вида продуктов значений, чтобы не произошло ухудшения качества. Так, для капусты максимально допустимая температура +40…50°C. Таким образом, чтобы не произошло перегрева наружных слоев, в конце процесса сушки надо уменьшить подводимую сверхвысокочастотную мощность. С другой стороны, при температурах ниже нуля фактор потерь примерно на порядок меньше, чем при более высоких температурах. Это говорит о том, что только в электромагнитном поле сверхвысокой частоты (ЭМПСВЧ) можно получить равномерное распределение мощности по объему, достаточной для сушки. В данном случае применимы рекомендации по конструированию резонаторных камер для СВЧ-нагрева, справедливые при малых потерях в диэлектрике. Чтобы уменьшить опасность пробоя, конструкция резонаторных камер должна быть такова, чтобы напряженность электрического поля в продукте была максимальной, а окружающем вакууме не превышало допустимого значения. Предварительные исследования показывают, что глубина проникновения ЭМПСВЧ в замороженный продукт увеличивается с 2,85 см при -1°C до 40 см при -50°C на частоте 2450 МГц.An analysis of the temperature dependence of dielectric parameters, for example, cabbage, shows that the loss factor decreases significantly during the drying process. Therefore, in the first half of the technological process, it is necessary to slightly increase the power, but not so much that the product defrosts or an electric microwave arc discharge occurs. In an arc discharge, the microwave power is uselessly lost, and the product burns. If at atmospheric pressure the breakdown electric field strength is 30 kV / cm, then at a residual gas pressure of 130 ... 330 Pa, there is a minimum breakdown electric field strength equal to about 100 V / cm per pulse. At operating pressures in the drying chambers less than 100 Pa, the breakdown electric field strength exceeds 400 V / cm at a frequency of 2450 MHz. During drying, the surface layers during microwave heating become almost dry and have low thermal conductivity, so their temperature becomes positive and can reach several tens of degrees. The maximum temperature of the dried parts must not exceed the values specified for each type of product so that there is no deterioration in quality. So, for cabbage, the maximum allowable temperature is + 40 ... 50 ° C. Thus, in order to prevent overheating of the outer layers, at the end of the drying process, it is necessary to reduce the supplied microwave power. On the other hand, at temperatures below zero, the loss factor is about an order of magnitude smaller than at higher temperatures. This suggests that only in an electromagnetic field of ultra-high frequency (EMF) can a uniform distribution of power over a volume sufficient for drying be obtained. In this case, the recommendations on the design of resonator chambers for microwave heating are valid, which are valid for small losses in the dielectric. To reduce the risk of breakdown, the design of the resonator chambers should be such that the electric field in the product is maximum and the surrounding vacuum does not exceed the permissible value. Preliminary studies show that the depth of penetration of EMFRS in a frozen product increases from 2.85 cm at -1 ° C to 40 cm at -50 ° C at a frequency of 2450 MHz.
Технической задачей изобретения является разработка рабочей камеры, совмещающей функции сублиматора и объемного резонатора СВЧ-генератора.An object of the invention is to develop a working chamber combining the functions of a sublimator and a cavity resonator of a microwave generator.
Указанный технический результат достигается тем, что сублиматор с сверхвысокочастотным генератором для сушки замороженного продукта представляет собой вертикальную цилиндрическую камеру с нижним и верхним люками и патрубками для вакуум-насоса и слива отходов, разделенную на две части с помощью многослойных перфорированных перегородок из неферромагнитного материала, причем ее нижняя часть служит объемным резонатором СВЧ-генератора, и в ней расположена диэлектрическая мешалка, а в верхней части камеры установлен конденсатор-вымораживатель, соединенный с холодильным контуром, расположенным с внешней стороны камеры, при этом генераторный блок герметично закреплен к объемному резонатору с внешней стороны так, что магнетрон направлен вовнутрь, а мотор редуктор привода мешалки установлен под нижним основанием цилиндрической камеры.The specified technical result is achieved in that the sublimator with a microwave generator for drying the frozen product is a vertical cylindrical chamber with lower and upper hatches and nozzles for the vacuum pump and waste discharge, divided into two parts using multilayer perforated partitions of non-ferromagnetic material, and it the lower part serves as a cavity resonator of the microwave generator, and a dielectric mixer is located in it, and a freezing capacitor is installed in the upper part of the chamber Vatel coupled with the refrigerant circuit disposed with the outer side of the chamber, wherein the generator unit is sealed to the cavity resonator from the outside so that the magnetron is directed inwardly, and the motor driving the agitator gear installed at the lower base of the cylindrical chamber.
На фиг. 1 изображено пространственное изображение сублиматора с сверхвысокочастотным генератором: 1 - камера сублиматора из неферромагнитного материала; 2 - вакуум-насос и патрубок для его подсоединения к сублиматору; 3 - конденсатор-вымораживатель; 4 - люк для очистки конденсатора от наросшего льда; 5 - многослойное перфорированное экранирующее перекрытие из неферромагнитного материала; 6 - сверхвысокочастотный генератор с магнетроном; 7 - перемешивающий механизм с мотор-редуктором; 8 - сливной патрубок; 9 - люк для загрузки и выгрузки продукта; 10 - компрессор; 11 - регулятор производительности; 12 - испаритель; 13 - ресивер.In FIG. 1 shows a spatial image of a sublimator with a microwave generator: 1 - a sublimator chamber made of non-ferromagnetic material; 2 - a vacuum pump and a pipe for connecting it to a sublimator; 3 - capacitor-freezer; 4 - hatch for cleaning the condenser from accumulated ice; 5 - multilayer perforated shielding overlap of non-ferromagnetic material; 6 - a microwave generator with a magnetron; 7 - mixing mechanism with a gear motor; 8 - drain pipe; 9 - hatch for loading and unloading the product; 10 - compressor; 11 - performance regulator; 12 - evaporator; 13 - receiver.
Сублиматор с сверхвысокочастотным генератором для сушки замороженного продукта состоит из следующих элементов: вертикально расположенной цилиндрической экранирующей камеры 1; патрубка 2 для подсоединения к вакуум-насосу; конденсатора-вымораживателя 3; люка для очистки конденсатора от наросшего льда 4; многослойного перфорированного экранирующего перекрытия из неферромагнитного материала 5; сверхвысокочастотного генератора с магнетроном 6; перемешивающего механизма с мотор-редуктором 7; сливного патрубка 8; люка для загрузки и выгрузки продукта 9; холодильного контура, состоящего из компрессора 10, регулятора производительности 11, испарителя 12, ресивера 13.A sublimator with a microwave generator for drying a frozen product consists of the following elements: a vertically located cylindrical screening chamber 1; branch pipe 2 for connection to a vacuum pump; condenser-freezer 3; hatch for cleaning the condenser from accumulated ice 4; multilayer perforated shielding overlap of non-ferromagnetic material 5; microwave generator with magnetron 6; mixing mechanism with gear motor 7; drain pipe 8; hatch for loading and unloading product 9; refrigeration circuit, consisting of a compressor 10, a capacity controller 11, an evaporator 12, a receiver 13.
С помощью многослойного перфорированного экранирующего перекрытия из неферромагнитного материала 5 цилиндрическая камера 1 разделена на две части. В верхней части корпуса 1 сублиматора установлен конденсатор-вымораживатель 3, соединенный с холодильным контуром, расположенным с внешней стороны цилиндрического корпуса 1. Холодильный контур включает компрессор 10, регулятор производительности 11, испаритель 12, ресивер 13.Using a multilayer perforated shielding of non-ferromagnetic material 5, the cylindrical chamber 1 is divided into two parts. A condenser-freezer 3 is installed in the upper part of the sublimator housing 1, connected to a refrigeration circuit located on the outside of the cylindrical housing 1. The refrigeration circuit includes a compressor 10, a capacity regulator 11, an evaporator 12, a receiver 13.
Нижняя часть камеры 1 выполняет функцию объемного резонатора, так как излучатель от магнетрона направлен вовнутрь, а сам СВЧ генераторный блок 6 установлен герметично с внешней стороны камеры 1. Внутри объемного резонатора установлена мешалка из диэлектрического материала и приводится в движение от мотора-редуктора 7, вал которого соединен с мешалкой специальным приспособлением, обеспечивающим герметизацию. Мотор-редуктор расположен над нижним основанием цилиндрической камеры 1, там же имеется патрубок 8 для слива отходов при санитарной обработке сублиматора. Загрузочный люк 9 расположен с боковой стороны в нижней части цилиндрической камеры 1. Крышка люка 9 с помощью специальных приспособлений герметично закрывается.The lower part of the chamber 1 performs the function of a cavity resonator, since the emitter from the magnetron is directed inward, and the microwave generator unit 6 is sealed on the outside of the chamber 1. An insulator made of dielectric material is installed inside the cavity resonator and is driven by a gear motor 7, the shaft which is connected to the mixer with a special device that provides sealing. The gear motor is located above the lower base of the cylindrical chamber 1, there is also a pipe 8 for draining waste during the sanitization of the sublimator. The loading hatch 9 is located on the side at the bottom of the cylindrical chamber 1. The hatch cover 9 is sealed using special devices.
Процесс сушки замороженного продукта происходит следующим образом.The drying process of the frozen product is as follows.
Известно, что при проектировании сублимационной сушилки необходимо стремиться до минимума уменьшить длину трубопровода и располагать сублиматор как можно ближе к конденсатору-вымораживателю 3. Поэтому, чтобы уменьшить путь паров, конденсатор-вымораживатель 3 расположен внутри сублиматора. Испаряемый пар не откачивается насосами, а конденсируется на конденсаторе 3, охлаждаемом до температуры ниже -55°C. Конденсатор периодически необходимо очищать от наросшего льда, поэтому имеется люк 4 с герметически закрывающейся крышкой.It is known that when designing a freeze dryer, it is necessary to try to minimize the length of the pipeline and position the sublimator as close to the condenser-freezer 3. Therefore, to reduce the vapor path, the condenser-freezer 3 is located inside the sublimator. The vaporized vapor is not pumped out by the pumps, but is condensed on a condenser 3 cooled to a temperature below -55 ° C. The condenser must be periodically cleaned of accumulated ice, so there is a hatch 4 with a hermetically sealed lid.
В начале процесса запускают холодильный контур (3, 10, 11, 12,13). Далее загружают замороженный измельченный продукт (например, замороженную измельченную капусту) через люк 9 в объемный резонатор (в нижнюю часть сублиматора) и герметично закрывают люки 9 и 4 крышками. Включают вакуум-насос 2, предварительно подсоединив его к сублиматору 1 через патрубок 2. При достижении определенного вакуума выключают вакуум-насос 2, одновременно включают СВЧ-генератор 6 и электропривод мешалки 7. Вакуум обеспечивает испарение влаги из продукта. Переход льда из кристаллического состояния непосредственно (без плавления) в газообразное состояние происходит с поглощением теплоты. Чтобы в процессе испарения температура продукта не падала слишком сильно, подводим эндогенное тепло за счет электромагнитного поля сверхвысокой частоты (ЭМПСВЧ) (в объемном резонаторе возникает ЭМПСВЧ). Процесс сушки начинается после воздействия ЭМПСВЧ на измельченный замороженный продукт. Электромагнитная волна, проникая в продукт с потерями, ослабляется в направлении распространения в результате поглощения энергии, сопровождаемого выделением теплоты. При СВЧ-энергоподводе большое значение имеет равномерность распределения электромагнитного поля в объемном резонаторе. Коэффициент поглощения энергии достигает максимального значения в тех зонах резонатора, где падающий, отраженный и боковой потоки энергии соизмеримы. Для каждого продукта устанавливается оптимальное значение подводимой мощности. При проектировании сублиматора с СВЧ-генератором надо стремиться к тому, чтобы размеры объемного резонатора обеспечивали совпадение спектра возбуждаемых в ней частот многомодового электромагнитного поля стоячих волн со спектром частот аномальной дисперсии свободной и связанной влаги на различных этапах их удаления из продукта. При этом обеспечивается возможность преобразования максимальной энергии ЭМП в тепловую, при удалении различных форм влаги и соответствующего воздействия на молекулярную структуру продукта. Поток энергии от излучателя, попадая на многослойное перфорированное перекрытие из неферромагнитного материала 5, отражается. Очень слабый поток излучений проходит через перфорацию 5, который не влияет на технологический процесс. Испаренный пар проходит через перфорации перекрытия 5 и конденсируется на конденсаторе-вымораживателе 3.At the beginning of the process, the refrigeration circuit is started (3, 10, 11, 12,13). Then, the frozen crushed product (for example, frozen crushed cabbage) is loaded through the hatch 9 into the cavity resonator (in the lower part of the sublimator) and the hatches 9 and 4 are hermetically sealed with covers. Turn on the vacuum pump 2, pre-connecting it to the sublimator 1 through the pipe 2. When a certain vacuum is reached, turn off the vacuum pump 2, at the same time turn on the microwave generator 6 and the electric drive of the stirrer 7. The vacuum provides evaporation of moisture from the product. The transition of ice from a crystalline state directly (without melting) to a gaseous state occurs with the absorption of heat. So that during the evaporation process the temperature of the product does not drop too much, we supply endogenous heat due to the electromagnetic field of ultra-high frequency (EMF microwave) (EMF microwave occurs in the cavity resonator). The drying process begins after exposure to EMF microwave on crushed frozen product. An electromagnetic wave, penetrating into the product with losses, is attenuated in the direction of propagation as a result of the absorption of energy, accompanied by the release of heat. In microwave energy supply, the uniformity of the distribution of the electromagnetic field in the cavity resonator is of great importance. The energy absorption coefficient reaches its maximum value in those areas of the resonator where the incident, reflected, and lateral energy flows are comparable. For each product, the optimum input power value is set. When designing a sublimator with a microwave generator, it is necessary to ensure that the dimensions of the cavity resonator ensure that the spectrum of the frequencies of the multimode electromagnetic field of the standing waves excited in it coincides with the frequency spectrum of the anomalous dispersion of free and bound moisture at different stages of their removal from the product. At the same time, it is possible to convert the maximum EMF energy to heat, while removing various forms of moisture and the corresponding effect on the molecular structure of the product. The flow of energy from the emitter, falling on a multilayer perforated floor of non-ferromagnetic material 5, is reflected. A very weak stream of radiation passes through the perforation 5, which does not affect the process. The vaporized vapor passes through the perforations of the ceiling 5 and condenses on the condenser-freezer 3.
Для нормального протекания процесса температура стенок конденсатора-вымораживателя должна быть ниже температуры продукта на 20…30°C, при достаточно развитой поверхности охлаждения. При помощи холодильного компрессора 10 получают низкие температуры в конденсаторе-вымораживателе 3. Установка снабжена контрольно-измерительными приборами, показывающими остаточное давление в камере, температуру продукта, температуру на поверхности трубок конденсатора-вымораживателя 3. Интенсивность испарения увеличивается в двух случаях: при увеличении количества теплоты, подводимой к продукту; при повышении скорости удаления образовавшихся паров, которая зависит от разности между давлениями пара у поверхности продукта и у поверхности конденсатора-вымораживателя 3.For the normal course of the process, the temperature of the walls of the condenser-freezer should be below the product temperature by 20 ... 30 ° C, with a sufficiently developed cooling surface. Using the refrigeration compressor 10, low temperatures are obtained in the condenser-freezer 3. The installation is equipped with measuring instruments showing the residual pressure in the chamber, the product temperature, and the temperature on the surface of the tubes of the condenser-freezer 3. The evaporation rate increases in two cases: when the amount of heat increases supplied to the product; with an increase in the rate of removal of the generated vapor, which depends on the difference between the vapor pressures at the surface of the product and at the surface of the condenser-freezer 3.
Через определенную продолжительность сушки (после окончания сушки) выключают СВЧ-генератор, привод мешалки 7, открывают люк 9 и продукт выгружают из сублиматора 1. Для очистки конденсатора-вымораживателя 3 от наросшего льда открывают люк 4. После этого загружают новую порцию замороженной продукции в объемный резонатор и герметично закрывают люки 4 и 9. Сублиматор работает в периодическом режиме, обеспечивая сушку замороженного продукта в процессе воздействия ЭМПСВЧ. Во время работы сублиматора контрольно-измерительная аппаратура постоянно отслеживает текущее состояние температуры и других параметров и поддерживает требуемый режим сушки. Преимущества предлагаемого сублиматора состоит в следующем: обработка указанным способом предохраняет сырье от порчи на достаточно длительный срок; в санитарном отношении способ безопасен; связная влага удаляется легко; экономия электроэнергии; равномерность сушки; выравнивание влаги; высокое качество высушиваемого продукта и его микробиологическая чистота весь срок хранения; автоматизированный технологический процесс; установка занимает минимальную площадь.After a certain drying time (after drying is completed), the microwave generator is turned off, the agitator drive 7 is opened, the hatch 9 is opened and the product is unloaded from the sublimator 1. To clean the condenser-freezer 3 from the accumulated ice, the hatch is opened 4. After that, a new portion of frozen products is loaded into the bulk the resonator and hermetically close the hatches 4 and 9. The sublimator operates in a periodic mode, providing drying of the frozen product in the process of exposure to EMF. During operation of the sublimator, instrumentation constantly monitors the current state of temperature and other parameters and maintains the required drying mode. The advantages of the proposed sublimator is as follows: processing in this way protects the raw materials from spoilage for a sufficiently long period; Sanitary way safe; cohesive moisture is easily removed; energy saving; uniformity of drying; moisture leveling; high quality of the dried product and its microbiological purity the entire shelf life; automated process; Installation takes up a minimum area.
Источники информацииInformation sources
1. Оборудование предприятий молочной промышленности / Ю.П. Золотин, М.Б. Френклах, Н.Г. Лашутин. - М.: Агропромиздат, 1985. - С. 270 с.1. Equipment of dairy industry enterprises / Yu.P. Zolotin, M.B. Franklach, N.G. Lashutin. - M .: Agropromizdat, 1985 .-- S. 270 p.
2. Технологическое оборудование консервных заводов / М.С.Аминов и др. - М.: Агропромиздат, 1986. - 319 с.2. Technological equipment of canneries / M.S. Aminov and others. - M .: Agropromizdat, 1986. - 319 p.
3. http://www.prosushka.ru/229-mikrovolnovaya-sushka-produktov.html. Микроволновая сушка продуктов.3. http://www.prosushka.ru/229-mikrovolnovaya-sushka-produktov.html. Microwave Drying Products.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014119061/13A RU2565227C1 (en) | 2014-05-12 | 2014-05-12 | Sublimation dryer with uhf generator for frozen products drying |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014119061/13A RU2565227C1 (en) | 2014-05-12 | 2014-05-12 | Sublimation dryer with uhf generator for frozen products drying |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2565227C1 true RU2565227C1 (en) | 2015-10-20 |
Family
ID=54327097
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014119061/13A RU2565227C1 (en) | 2014-05-12 | 2014-05-12 | Sublimation dryer with uhf generator for frozen products drying |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2565227C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2735914C1 (en) * | 2019-11-28 | 2020-11-10 | Общество с ограниченной ответственностью "АгроИнТех" | Method of producing products in vacuum microwave drier |
| RU2773934C1 (en) * | 2021-08-17 | 2022-06-14 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный центр пищевых систем им. В.М. Горбатова" РАН | Method and device for low-temperature vacuum drying of crushed products of animal and plant origin |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2087108C1 (en) * | 1995-06-20 | 1997-08-20 | Центральный научно-исследовательский институт точного машиностроения | Apparatus for sublimation drying of food products |
| RU2197874C2 (en) * | 2001-03-12 | 2003-02-10 | Воронежская государственная технологическая академия | Method and apparatus for obtaining sublimated food products |
| RU2275564C1 (en) * | 2004-11-23 | 2006-04-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежская государственная технологическая академия | Method and device for producing sublimated food products |
| RU2442084C2 (en) * | 2007-01-30 | 2012-02-10 | Фрито-Лей Северная Америка, Инк. | Improved method and device for microwave vacuum food dehydration |
-
2014
- 2014-05-12 RU RU2014119061/13A patent/RU2565227C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2087108C1 (en) * | 1995-06-20 | 1997-08-20 | Центральный научно-исследовательский институт точного машиностроения | Apparatus for sublimation drying of food products |
| RU2197874C2 (en) * | 2001-03-12 | 2003-02-10 | Воронежская государственная технологическая академия | Method and apparatus for obtaining sublimated food products |
| RU2275564C1 (en) * | 2004-11-23 | 2006-04-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежская государственная технологическая академия | Method and device for producing sublimated food products |
| RU2442084C2 (en) * | 2007-01-30 | 2012-02-10 | Фрито-Лей Северная Америка, Инк. | Improved method and device for microwave vacuum food dehydration |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2735914C1 (en) * | 2019-11-28 | 2020-11-10 | Общество с ограниченной ответственностью "АгроИнТех" | Method of producing products in vacuum microwave drier |
| RU2773934C1 (en) * | 2021-08-17 | 2022-06-14 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный центр пищевых систем им. В.М. Горбатова" РАН | Method and device for low-temperature vacuum drying of crushed products of animal and plant origin |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4033048A (en) | Freeze drying apparatus | |
| US8012313B2 (en) | Drying process and apparatus | |
| US4081914A (en) | Freeze dryer | |
| US20120066927A1 (en) | Method and device for drying materials | |
| CN107683398A (en) | The spray chilling and the freezing in bulk of stirring drying heated using charge carrying media is dried | |
| KR20200029380A (en) | Freeze dryers and methods for introducing nucleation into products | |
| JP6289557B2 (en) | Steamed grain cooling device | |
| RU2565227C1 (en) | Sublimation dryer with uhf generator for frozen products drying | |
| NZ529594A (en) | Spray freeze drying of liquid substance with chamber held below triple point of liquid substance | |
| JPS6336828A (en) | Production of dried particulate material and vacuum freeze dryer | |
| RU2458300C1 (en) | Cryogenic vacuum-and-sublimation installation with complex usage of inert gas | |
| JP2018146220A (en) | refrigerator | |
| US11079163B2 (en) | Method for controlling defrost in refrigeration systems | |
| RU2581235C1 (en) | Method for sublimation of feed and products | |
| KR20170084948A (en) | low tempertature and vacuum dryer apparatus using microwave | |
| KR101675760B1 (en) | drying vessel for microwave oven | |
| RU2776402C1 (en) | Vacuum freeze drying unit | |
| WO2022066041A1 (en) | Vacuum freeze-drying apparatus of continuous type | |
| RU68103U1 (en) | DRYING DEVICE IN VACUUM | |
| CN111551008A (en) | Microwave vacuum drying equipment | |
| RU2410883C2 (en) | Installation for sublimation drying of fruits in inert gas flow | |
| RU2773934C1 (en) | Method and device for low-temperature vacuum drying of crushed products of animal and plant origin | |
| RU2121638C1 (en) | Method and device for vacuum drying of materials | |
| RU218125U1 (en) | FREEZE DRYING DEVICE | |
| RU2299385C1 (en) | Vacuum drying apparatus and vacuum drying method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160513 |