RU2578737C1 - Method of vacuum-sublimation drying - Google Patents

Method of vacuum-sublimation drying Download PDF

Info

Publication number
RU2578737C1
RU2578737C1 RU2014145714/06A RU2014145714A RU2578737C1 RU 2578737 C1 RU2578737 C1 RU 2578737C1 RU 2014145714/06 A RU2014145714/06 A RU 2014145714/06A RU 2014145714 A RU2014145714 A RU 2014145714A RU 2578737 C1 RU2578737 C1 RU 2578737C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
product
vacuum
section
drying
vacuum chamber
Prior art date
Application number
RU2014145714/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Иванович Сыроватка
Николай Александрович Жданов
Татьяна Сергеевна Комарчук
Георгий Владимирович Бацазов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт механизации животноводства, ФГБНУ ВНИИМЖ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт механизации животноводства, ФГБНУ ВНИИМЖ filed Critical Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт механизации животноводства, ФГБНУ ВНИИМЖ
Priority to RU2014145714/06A priority Critical patent/RU2578737C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2578737C1 publication Critical patent/RU2578737C1/en

Links

Landscapes

  • Drying Of Solid Materials (AREA)

Abstract

FIELD: heating.
SUBSTANCE: method includes supply of a prepared product to the vacuum chamber on inclined to the horizontal vibration trays, movement over them, product sublimation by vacuum creation in the vacuum chamber, heat supply necessary for drying and condensate removal. For t vacuum-sublimation drying sections with thermal electric modules are used, to them ammonia is supplied, it ensures the cooling temperature of 30-70°C. The product is loaded in the vertical bucket conveyor, transferred by it to the top tray installed in the section with a thermal electric module, located at an angle α to the horizontal axis, moved along the tray and transferred to another tray, installed in the section with a thermal electric module under the previous section opposite inclined at the angle α to the horizontal axis, is passed along the carrying frame of the vacuum chamber until all trays loading, creating a fluidised flow inside it, with the further product delivery to the said vertical bucket conveyor, via which the product is delivered to the said top tray of the section with the thermal electric module. During sublimation a multiple round air flow is ensured until the achievement of a specified final humidity.
EFFECT: uniform drying, reduced duration of treatment process, and reduced power consumption.
1 dwg

Description

Изобретение относится к сушильной технике и может быть использовано в пищевой и комбикормовой промышленности для сушки растительных продуктов и компонентов комбикормов.The invention relates to drying equipment and can be used in the food and feed industry for drying plant products and components of animal feed.

Известны «Вакуум-сублимационная сушилка» (пат. RU, 2183307, F26B 5/06, 10.06.2002 г.), «Вакуум-сублимационная сушилка поточно-циклического действия» (пат. RU, 2099658, F26B 5/06, 20.12.1997 г.), содержащие вакуумную камеру, десублиматор, герметично соединяющиеся секции, вакуум-насос и нагреватель.The well-known "Vacuum freeze dryer" (US Pat. RU, 2183307, F26B 5/06, 06/10/2002), "Vacuum freeze dryer continuous cycle" (US Pat. RU, 2099658, F26B 5/06, 20.12. 1997), containing a vacuum chamber, a desublimator, hermetically connected sections, a vacuum pump and a heater.

Недостатком данных сушилок является высокая энергоемкость, большая продолжительность цикла (8-10 ч на цикл) и неравномерность процесса сушки. Причиной тому является неподвижный плотный слой обрабатываемого продукта толщиной 10-15 см.The disadvantage of these dryers is the high energy intensity, the long cycle time (8-10 hours per cycle) and the unevenness of the drying process. The reason for this is a fixed, dense layer of the processed product with a thickness of 10-15 cm.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ сублимационной сушки реализованный в «Установка для сублимационной сушки гранулированных пищевых продуктов» (Авт. свид., 763658, F26B 5/06, 15.09.1980 г.) - принято за прототип, которая содержит вакуумную камеру, загрузочное и разгрузочное устройства, наклонные к горизонтали вибрирующие лотки, электронагреватели, вибраторы и десублиматоры.The closest in technical essence to the present invention is a freeze-drying method implemented in "Installation for freeze-drying granular food products" (Auth. Sv., 763658, F26B 5/06, 09/15/1980) - taken as a prototype that contains a vacuum chamber, loading and unloading devices, vibrating trays inclined to the horizontal, electric heaters, vibrators and desublimators.

Установка предусматривает выполнение процесса сублимации за один проход гранул по наклонным лоткам. В связи с тем, что процесс сублимации длится 8-15 часов, то это возможно осуществить только при большой длине лотков и очень малой скорости перемещения обрабатываемого материала, что не практично. Не регулируется время сублимации продукта, поэтому трудно (невозможно) получить заданную температуру сушки.The installation provides for the implementation of the sublimation process in one pass of granules on inclined trays. Due to the fact that the sublimation process lasts 8-15 hours, this can be done only with a large length of trays and a very low speed of movement of the processed material, which is not practical. The sublimation time of the product is not regulated, therefore it is difficult (impossible) to obtain the set drying temperature.

Задачей предлагаемого изобретения является обеспечение равномерности сушки, сокращение продолжительности цикла и снижение энергозатрат.The task of the invention is to ensure uniformity of drying, reducing the duration of the cycle and reducing energy consumption.

Поставленная задача достигается тем, что в предлагаемом способе вакуум-сублимационной сушки, включающем подачу подготовленного продукта в вакуумную камеру на наклонные к горизонтали вибрирующие лотки, продвижение по ним, сублимацию продукта путем создания вакуума в вакуумной камере, подвод необходимого для сушки тепла и отвод конденсата, новым является то, что для вакуум-сублимационной сушки используют секции с термоэлектрическими модулями, к которым подводят аммиак, обеспечивающий температуру охлаждения 30-70°C, причем продукт загружают в вертикальный ковшовый транспортер, которым подают на верхний лоток, установленный в секции с термоэлектрическим модулем, расположенной наклонно под углом α к горизонтальной оси, перемещают вдоль лотка и переводят на следующий лоток, установленный в секции с термоэлектрическим модулем, расположенной под предыдущей секцией противонаклонно под углом α к горизонтальной оси, пропускают вдоль несущей рамы вакуумной камеры до заполнения всех лотков, создавая псевдоожиженный поток внутри нее, с последующим поступлением продукта в упомянутый вертикальный ковшовый транспортер, по которому доставляют продукт на упомянутый верхний лоток секции с термоэлектрическими модулями, при этом в процессе сублимации производят многократное движение равномерного кругового потока продукта до достижения им заданной конечной влажности.The problem is achieved in that in the proposed method of vacuum freeze-drying, which includes supplying the prepared product to the vacuum chamber on vibrating trays inclined to the horizontal, moving along them, sublimation of the product by creating a vacuum in the vacuum chamber, supplying heat necessary for drying and removing condensate, new is that sections with thermoelectric modules are used for vacuum freeze drying, to which ammonia is supplied, providing a cooling temperature of 30-70 ° C, and the product is loaded They are moved into a vertical bucket conveyor, which is fed to the upper tray installed in the section with the thermoelectric module located obliquely at an angle α to the horizontal axis, moved along the tray and transferred to the next tray installed in the section with the thermoelectric module located under the previous section, anti-inclined under angle α to the horizontal axis, they are passed along the supporting frame of the vacuum chamber until all trays are filled, creating a fluidized stream inside it, with the subsequent receipt of the product in the mentioned a vertical ladle conveyor, through which the product is delivered to the aforementioned upper tray of the section with thermoelectric modules, while during the sublimation process, a uniform circular flow of the product is made repeatedly until it reaches the specified final moisture content.

Наличие вибрирующих сублимационных секций с термоэлектрическими модулями и сообщенного с ними вертикального ковшового транспортера позволяет создавать непрерывный, равномерный круговой поток обрабатываемого продукта, а установка смежных сублимационных секций с термоэлектрическими модулями на внутренних поверхностях противоположных вертикальных стенках вакуумной камеры в шахматном порядке под углом α к горизонтальной оси дает возможность исключить статическое состояние находящегося в лотках обрабатываемого продукта в виде неподвижного плотного слоя толщиной 10-15 см и создавать псевдоожиженный поток, что обуславливает равномерность процесса сушки, сокращает время обработки и затраты энергии. Величина наклона угла α равна 2-5° и зависит от обрабатываемого продукта.The presence of vibrating sublimation sections with thermoelectric modules and a vertical bucket conveyor connected with them makes it possible to create a continuous, uniform circular flow of the processed product, and the installation of adjacent sublimation sections with thermoelectric modules on the inner surfaces of the opposite vertical walls of the vacuum chamber in a checkerboard pattern at an angle α to the horizontal axis gives the ability to exclude the static state of the processed product in the trays in the form of IG Petritskaya dense layer of 10-15 cm thick and create a fluidized flow, which causes the uniformity of the drying process reduces the processing time and energy costs. The slope of the angle α is 2-5 ° and depends on the processed product.

Интенсифицировать пределы сушки можно за счет оптимизации режимов вакуума для каждого вида продукта (<610 Па и 250…255 K, пат. RU 2183307, раздел работа), при этом конечная влажность должна быть 5-2%.The drying limits can be intensified by optimizing the vacuum conditions for each type of product (<610 Pa and 250 ... 255 K, US Pat. RU 2183307, section work), while the final humidity should be 5-2%.

Термоэлектрические модули обеспечивают охлаждение продукта до 23-28°C, поэтому для стимуляции этого процесса дополнительно подведен аммиак, обеспечивающий температуру в диапазоне - 30-70°C, что позволяет производить вакуум-сублимационную сушку различных видов продуктов.Thermoelectric modules provide cooling of the product to 23-28 ° C, therefore, to stimulate this process, ammonia is additionally supplied, providing a temperature in the range of 30-70 ° C, which allows vacuum-freeze-drying of various types of products.

Сущность предлагаемого способа реализуется в вакуум-сублимационной сушилке и поясняется фиг. - схема вакуум-сублимационной сушилки.The essence of the proposed method is implemented in a vacuum freeze dryer and is illustrated in FIG. - scheme of a vacuum freeze dryer.

Вакуум-сублимационная сушилка содержит вакуумную камеру 1 (см. фиг.), внутри которой со стороны загрузки расположен загрузочный лоток 2, сообщенный через заслонку 3 с вертикальным ковшовым транспортером 4, имеющим в нижней части направляющий патрубок 5, подведенный к низу несущей рамы 6 в область расположения нижней (однотипной), наклоненной под углом α к горизонтальной оси, секции 7 с лотком 8, наполненным обрабатываемым продуктом, термоэлектрическим модулем 9 и сублиматором 10, закрепленной на противоположной направляющему патрубку 5 вертикальной стенке несущей рамы 6. В верхней части вертикальный ковшовый транспортер 4 снабжен гибким поворотным патрубком 11, подведенным сверху к несущей раме 6 в область расположения верхней секции 7, расположенной противонаклонно относительно нижней секции под углом α к горизонтальной оси и закрепленной на прилегающей к поворотному патрубку 11 вертикальной стенке несущей рамы 6. Все секции 7 жестко установлены на противоположных вертикальных стенках несущей рамы 6 в шахматном порядке и противонаклонно друг к другу. В зону каждой секции 7 подведен вакуум-провод 12, а к каждому сублиматору 10 подключены трубы с жидким аммиаком 13. В нижней части несущей рамы 6 установлены электровибратор 14, спиральные пружины 15, электрообогреватель 16. На месте выгрузки, рядом с вакуумной камерой, расположена емкость приема готовой продукции 17.The vacuum freeze dryer contains a vacuum chamber 1 (see Fig.), Inside which, from the loading side, a loading tray 2 is located, communicated through a shutter 3 with a vertical ladle conveyor 4 having a guide pipe 5 in the lower part connected to the bottom of the carrier frame 6 in the location area of the bottom (of the same type), inclined at an angle α to the horizontal axis, section 7 with a tray 8 filled with the processed product, a thermoelectric module 9 and a sublimator 10, mounted vertically on the opposite guide pipe 5 the front wall of the supporting frame 6. In the upper part, the vertical bucket conveyor 4 is equipped with a flexible rotary nozzle 11, brought from above to the supporting frame 6 in the area of the upper section 7, which is located obliquely relative to the lower section at an angle α to the horizontal axis and mounted on the adjacent to the rotary nozzle 11 of the vertical wall of the supporting frame 6. All sections 7 are rigidly mounted on opposite vertical walls of the supporting frame 6 in a checkerboard pattern and counter-inclined to each other. A vacuum wire 12 is connected to the area of each section 7, and pipes with liquid ammonia 13 are connected to each sublimator 10. An electric vibrator 14, coil springs 15, an electric heater 16 are installed at the bottom of the support frame 6. At the discharge site, next to the vacuum chamber, finished product reception capacity 17.

Вакуум-сублимационная сушилка работает следующим образом. При включенном электровибраторе 14 предварительно замороженный до заданной температуры (-35 - 50°C) обрабатываемый продукт поступает в загрузочный лоток 2 и при открытой заслонке 3 и работающем вертикальном ковшовом транспортере 4 захватывается его ковшами, поднимается вверх, далее через гибкий поворотный патрубок 11 выгружается на верхнюю часть лотка 8 верхней секции 7, установленной под углом α к горизонтальной оси, на прилегающей к гибкому поворотному патрубку 11 вертикальной стенке несущей рамы 6. Под воздействием электровибратора 14 и спиральных пружин 15, за счет угла наклона α замороженный продукт равномерно распределяется по всему лотку 8, перемещается вдоль до противоположного края и ссыпается вниз на верхнюю часть лотка 8 нижерасположенной секции 7, установленной под углом α к горизонтальной оси на противоположной вертикальной стенке несущей рамы 6 противонаклонно предыдущей секции 7, и так до полной загрузки всех лотков 8. Затем закрывается заслонка 3, подключается вакуум через вакуум-провод 12, который доводится до величины ниже тройной точки для воды (<610 Па), включается электрообогреватель 16, источник постоянного тока для подачи питания на термоэлектрические модули 9, а по трубам 13 передается жидкий аммиак. Начинается сублимационная сушка. Термоэлектрические модули 9 нагревают дно лотка 8 с расположенным на нем продуктом, которому передается теплота, в результате чего под влиянием вакуума из поверхности замороженного продукта вырываются («испаряются») замороженные молекулы воды, переходя из твердого состояния в газообразное, минуя жидкую фазу, которые оседают в виде льда на сублиматоре 10, вышерасположенной секции 7 и одновременно охлаждаемого обратной стороной термоэлектрического модуля 9 до температуры -23 - 28°C, превращаясь в лед, при этом происходит непрерывное перемещение потока обрабатываемого продукта сначала внутри несущей рамы 6 с секции на секцию, далее через направляющий патрубок 5 в вертикальном ковшовом транспортере 4 с последующим поступлением по гибкому поворотному патрубку 11 снова на секции 7 несущей рамы 6 и т.д. до достижения заданной влажности обрабатываемого продукта. По завершению процесс сушки прекращают, девакуумируют вакуумную камеру 1, отключают подвод электропитания и аммиака. Гибкий поворотный патрубок 11 устанавливают в положение выгрузки, и высушенный продукт выгружают в емкость 17. Затем меняют полярность питания термоэлектрических модулей 9 сублимационных секций 7, что приводит к нагреву холодной стороны и удалению льда с сублиматора 10. Установку переключают на режим работы.Vacuum freeze dryer operates as follows. When the electric vibrator 14 is turned on, the processed product pre-frozen to a predetermined temperature (-35 - 50 ° C) enters the loading tray 2 and when the shutter 3 is open and the vertical bucket conveyor 4 is working, it is captured by its buckets, it rises, then it is discharged through a flexible rotary pipe 11 the upper part of the tray 8 of the upper section 7, mounted at an angle α to the horizontal axis, on the vertical wall of the supporting frame 6. adjacent to the flexible rotary nozzle 11. Under the influence of the electric vibrator 14 and the spiral 15, due to the angle of inclination α, the frozen product is evenly distributed throughout the tray 8, moves along to the opposite edge and is poured down onto the upper part of the tray 8 of the lower section 7, which is installed at an angle α to the horizontal axis on the opposite vertical wall of the supporting frame 6 of the previous section 7, and so on until all trays are fully loaded 8. Then the shutter 3 closes, the vacuum is connected through the vacuum wire 12, which is brought to a value below the triple point for water (<610 Pa), ektroobogrevatel 16, a constant current source for supplying power to the thermoelectric modules 9 and 13 is passed through the pipes the liquid ammonia. Freeze-drying begins. Thermoelectric modules 9 heat the bottom of the tray 8 with the product located on it, to which heat is transferred, as a result of which frozen water molecules break out (“evaporate”) under the influence of vacuum, passing from a solid to a gaseous state, bypassing the liquid phase, which settle in the form of ice on the sublimator 10, upstream section 7 and at the same time cooled by the back of the thermoelectric module 9 to a temperature of -23 - 28 ° C, turning into ice, while continuously moving e first product stream being processed inside the supporting frame 6 from the section in section, further through the guide tube 5 in a vertical bucket conveyor 4, followed by the receipt of the flexible conduit 11, again turning on section 7 of the base frame 6 and etc. until the specified humidity of the processed product is reached. Upon completion, the drying process is stopped, the vacuum chamber 1 is evacuated, and the power supply and ammonia are turned off. A flexible rotary pipe 11 is set to the unloading position, and the dried product is discharged into the container 17. Then, the power supply polarity of the thermoelectric modules 9 of the sublimation sections 7 is changed, which leads to heating of the cold side and removal of ice from the sublimator 10. The installation is switched to the operating mode.

Таким образом, использование предлагаемого способа, реализованного в вакуум-сублимационной сушилке позволяет обеспечить равномерность сушки, сократить продолжительность цикла обработки и снизить энергозатраты.Thus, the use of the proposed method, implemented in a vacuum freeze dryer, allows for uniform drying, reduce the duration of the processing cycle and reduce energy consumption.

Claims (1)

Способ вакуум-сублимационной сушки, включающий подачу подготовленного продукта в вакуумную камеру на наклонные к горизонтали вибрирующие лотки, продвижение по ним, сублимацию продукта путем создания вакуума в вакуумной камере, подвод необходимого для сушки тепла и отвод конденсата, отличающийся тем, что для вакуум-сублимационной сушки используют секции с термоэлектрическими модулями, к которым подводят аммиак, обеспечивающий температуру охлаждения 30-70ºC, причем продукт загружают в вертикальный ковшовый транспортер, которым подают на верхний лоток, установленный в секции с термоэлектрическим модулем, расположенной наклонно под углом α к горизонтальной оси, перемещают вдоль лотка и переводят на следующий лоток, установленный в секции с термоэлектрическим модулем, расположенной под предыдущей секцией противонаклонно под углом α к горизонтальной оси, пропускают вдоль несущей рамы вакуумной камеры до заполнения всех лотков, создавая псевдоожиженный поток внутри нее, с последующим поступлением продукта в упомянутый вертикальный ковшовый транспортер, по которому доставляют продукт на упомянутый верхний лоток секции с термоэлектрическими модулями, при этом в процессе сублимации производят многократное движение равномерного кругового потока продукта до достижения им заданной конечной влажности. The method of vacuum freeze-drying, including feeding the prepared product into a vacuum chamber on vibrating trays inclined to the horizontal, advancing through them, sublimating the product by creating a vacuum in a vacuum chamber, supplying heat necessary for drying and removing condensate, characterized in that for vacuum-freeze-drying drying uses sections with thermoelectric modules, to which ammonia is supplied, providing a cooling temperature of 30-70ºC, and the product is loaded into a vertical ladle conveyor, which is fed to the upper tray installed in the section with the thermoelectric module located obliquely at an angle α to the horizontal axis is moved along the tray and transferred to the next tray installed in the section with the thermoelectric module located under the previous section counter-inclined at an angle α to the horizontal axis, pass along the carrier the frame of the vacuum chamber until all trays are filled, creating a fluidized stream inside it, with the subsequent flow of the product into the aforementioned vertical ladle conveyor, through which pouring the product onto said upper tray of the section with thermoelectric modules, while in the process of sublimation, a uniform circular flow of the product is repeated several times until it reaches the specified final moisture content.
RU2014145714/06A 2014-11-13 2014-11-13 Method of vacuum-sublimation drying RU2578737C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014145714/06A RU2578737C1 (en) 2014-11-13 2014-11-13 Method of vacuum-sublimation drying

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014145714/06A RU2578737C1 (en) 2014-11-13 2014-11-13 Method of vacuum-sublimation drying

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2578737C1 true RU2578737C1 (en) 2016-03-27

Family

ID=55656817

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014145714/06A RU2578737C1 (en) 2014-11-13 2014-11-13 Method of vacuum-sublimation drying

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2578737C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3132929A (en) * 1960-11-18 1964-05-12 Fmc Corp Apparatus for freeze drying
US3276139A (en) * 1964-02-25 1966-10-04 Cyro Maid Inc Entrained particle removal method and apparatus
SU763658A1 (en) * 1978-05-19 1980-09-15 Московский технологический институт мясной и молочной промышленности Apparatus for sublimation drying of pelletized food products
RU55948U1 (en) * 2006-02-21 2006-08-27 Федеральное государственное научное учреждение "Научно-исследовательский институт высоких напряжений" INSTALLATION FOR VACUUM SUBLIMATION DRYING OF WOOD

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3132929A (en) * 1960-11-18 1964-05-12 Fmc Corp Apparatus for freeze drying
US3276139A (en) * 1964-02-25 1966-10-04 Cyro Maid Inc Entrained particle removal method and apparatus
SU763658A1 (en) * 1978-05-19 1980-09-15 Московский технологический институт мясной и молочной промышленности Apparatus for sublimation drying of pelletized food products
RU55948U1 (en) * 2006-02-21 2006-08-27 Федеральное государственное научное учреждение "Научно-исследовательский институт высоких напряжений" INSTALLATION FOR VACUUM SUBLIMATION DRYING OF WOOD

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2967095T3 (en) Dryer for herbaceous material with access heating
RU2578737C1 (en) Method of vacuum-sublimation drying
RU2578010C1 (en) Vacuum-sublimation dryer
RU2718107C1 (en) Drier of sprouted grains
RU2545252C2 (en) Drum screw drying aggregate for granulated and bulk material drying
RU2449231C2 (en) Universal dryer for drying loose and non-loose material
RU2511807C2 (en) Drier for bulk materials
RU198401U1 (en) DEVICE FOR DRYING SEEDS
CN204070344U (en) A kind of food drying equipment
RU2238493C1 (en) Loose material drier
RU2645764C1 (en) Method for grain and seed drying and device for its implementation
RU2338982C1 (en) Nv zemlyakov&#39;s method of drying grain
US2673403A (en) Device for drying materials by means of ventilation
KR101544761B1 (en) Rotary freezer using rotating of drum
RU2290582C2 (en) Vibrating drier
RU174233U1 (en) INSTALLING A CIRCULATING BOILER LAYER
RU2694631C1 (en) Device for thermal treatment of grain
RU2493515C1 (en) Combined super-high frequency direct-heated drier
SU573697A1 (en) Apparatus for drying paste-like and loose materials
RU2395769C1 (en) Carousel drier
RU2328680C1 (en) Double chamber drier
SU34388A1 (en) Apparatus for continuous vacuum drying of loose bodies
WO2016072853A1 (en) Method and apparatus for thermal treatment of a flowable material
RU2247909C1 (en) Thermodynamic drying chamber
RU2262052C1 (en) Dryer

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20181114