RU2580964C1

RU2580964C1 - Freeze-dryer

Info

Publication number: RU2580964C1
Application number: RU2015102338/06A
Authority: RU
Inventors: Владимир Иванович Сыроватка; Николай Петрович Мишуров; Татьяна Сергеевна Комарчук; Георгий Владимирович Бацазов
Priority date: 2015-01-26
Filing date: 2015-01-26
Publication date: 2016-04-10

Abstract

FIELD: electrical equipment.

SUBSTANCE: invention relates to drying equipment and can be applied in food and feedstuff industry for drying products of vegetal and animal origin. Sublimation apparatus includes sublimation chamber, cart, trays, vacuum lines, and heat carrier. Heat carrier is microwave energy. Sublimation chamber is made in form of a rectangular microwave chamber tightly connected with box waveguide, perimeter of which coincides with perimeter of the microwave chamber, and [energy is fed] through perpendicular and opposed feed waveguides with microwave generators. Branches to vacuum-lines are installed in geometric centre of microwave chamber large sides. Trays are installed on the corners of cart, located at equal distance in height with minimum clearance to microwave chamber inner walls, and have bottom made of dielectric woven mesh, diagonal effective cross-section of each hole of which is less than the size of dried product particles.

EFFECT: use of microwave energy, design features of installation and trays allows achieving uniform product, saving specific energy consumption, and higher efficiency.

1 cl, 2 dwg

Description

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

Известно «Устройство для электромагнитной обработки сыпучих диэлектрических материалов» (пат. RU №2382529, H05B 6/64, F26B 3/347, 20.02.2010 г.), содержащее СВЧ-генератор, соединенный через подводящий волновод с основным волноводом, в полости которого соосно установлена камера нагрева в виде тонкостенной трубы из прозрачного для СВЧ-энергии материала, соединенная с узлами загрузки и выгрузки.It is known "Device for the electromagnetic processing of bulk dielectric materials" (US Pat. RU No. 2382529, H05B 6/64, F26B 3/347, 02.20.2010), containing a microwave generator connected through a supply waveguide to the main waveguide, in the cavity of which coaxially mounted heating chamber in the form of a thin-walled pipe made of transparent material for microwave energy material, connected to the nodes of loading and unloading.

Недостатком данной конструкции является сложность системы волноводов - перевод их в разные плоскости и формы: круглого сечения в прямоугольную - непрактична система отвода влаги, высокая энергоемкость.The disadvantage of this design is the complexity of the waveguide system - translating them into different planes and shapes: circular to rectangular - impractical moisture removal system, high energy intensity.

Известно «Устройство для СВЧ-сушки сыпучих материалов» (пат. RU №2141180, Н05В 6/64, 10.11.1999 г.), содержащее соединенную с узлами загрузки и выгрузки камеру нагрева, выполненную в виде тонкостенной трубы из прозрачного для СВЧ-энергии материала, которая установлена в полости основного волновода, выполненного в виде круга, соединенного с расположенным перпендикулярно ему прямоугольным подводящим волноводом, соединенным с СВЧ-генератором.It is known "Device for microwave drying of bulk materials" (US Pat. RU No. 2141180, Н05В 6/64, 11/10/1999), containing a heating chamber connected to the nodes of loading and unloading, made in the form of a thin-walled tube made of transparent for microwave energy material, which is installed in the cavity of the main waveguide, made in the form of a circle connected to a rectangular supply waveguide perpendicular to it, connected to a microwave generator.

В волноводном тракте при переходе с прямоугольного волновода в круглый происходят значительные потери СВЧ-мощности и снижение КПД установки.In the waveguide path, when switching from a rectangular waveguide to a circular waveguide, significant losses of microwave power and a decrease in the efficiency of the installation occur.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является «Сублимационная установка ССУ-5» (Камовников Б.П., Малков Л.С., Воскобойников В.А. Вакуум-сублимационная сушка пищевых продуктов. М.: Агропромиздат, 1985, с. 237) - принято за прототип, содержащая сублимационную камеру, лотки с продуктами, продуктовую тележку, комплект термопреобразователей, коллектор нагревательных плит, систему охлаждения, вакуумную систему и пульт управления.Closest to the proposed invention is the "Sublimation installation SSU-5" (Kamovnikov BP, Malkov LS, Voskoboinikov VA Vacuum freeze-drying of food products. M: Agropromizdat, 1985, p. 237) - taken as a prototype containing a sublimation chamber, food trays, a food cart, a set of thermal converters, a collector of heating plates, a cooling system, a vacuum system and a control panel.

Недостатком данной установки является сложная (громоздкая, металлоемкая, дорогостоящая) система подогрева лотков обрабатываемого продукта, где применяется дорогой органический теплоноситель-дефинильная смесь, высокая энергоемкость.The disadvantage of this installation is a complex (cumbersome, metal-intensive, expensive) system for heating the trays of the processed product, where an expensive organic heat carrier-decinyl mixture is used, high energy consumption.

Задача изобретения заключается в обеспечении равномерности обработки продукта, снижении удельных затрат и повышении КПД установки.The objective of the invention is to ensure uniform processing of the product, reducing unit costs and increasing the efficiency of the installation.

Поставленная задача достигается тем, что в сублимационной установке, включающей сублимационную камеру, тележку, лотки, вакуум-провода и теплоноситель, новым является то, что теплоносителем является СВЧ-энергия и сублимационная камера выполнена в виде прямоугольной СВЧ-камеры, герметично соединенной с коробом волноводом, периметр которого идентичен периметру СВЧ-камеры, и через перпендикулярно расположенные и встречно направленные подводящие волноводы - с СВЧ-генераторами, причем отводы к вакуум-проводам установлены в геометрическом центре больших сторон СВЧ-камеры, а лотки устанавливаются на уголках тележки, находящихся на одинаковом расстоянии по высоте с минимальным зазором к внутренним стенкам СВЧ-камеры, и имеют дно, выполненное из диэлектрической тканой сетки, диагональ живого сечения каждого отверстия которой меньше размера частиц высушиваемого продукта.The problem is achieved in that in a sublimation installation including a sublimation chamber, a trolley, trays, vacuum wires and a heat carrier, it is new that the heat carrier is microwave energy and the sublimation chamber is made in the form of a rectangular microwave chamber hermetically connected to the duct by a waveguide the perimeter of which is identical to the perimeter of the microwave camera, and through perpendicularly arranged and counter-directed supply waveguides - with microwave generators, and the taps to the vacuum wires are installed in a geometric circuit the center of the large sides of the microwave camera, and the trays are installed on the corners of the cart, located at the same distance in height with a minimum clearance to the inner walls of the microwave camera, and have a bottom made of a dielectric woven mesh, the diagonal of the live section of each hole of which is smaller than the particle size of the product.

В связи с тем, что СВЧ-энергия концентрируется в местах более высокой влажности обрабатываемого материала, то по мере снижения его влаги на нижних противнях СВЧ-энергия автоматически смещается на более влажный материал и сосредотачивается на продуктах, расположенных на средних, а затем и верхних противнях. Таким образом достигается равномерность высушивания материала до заданных 3-5% влажности без перестановки противней по высоте тележки.Due to the fact that microwave energy is concentrated in places of higher humidity of the processed material, as its moisture decreases on the lower baking sheets, microwave energy is automatically shifted to a wetter material and focuses on products located on the middle and then upper baking sheets . Thus, the uniformity of drying the material to the specified 3-5% humidity is achieved without rearranging the trays along the height of the trolley.

Кроме того, мощность потока СВЧ-энергии регулируется позитроном, что позволяет управлять температурным режимом сушки в заданном диапазоне.In addition, the power flow of microwave energy is controlled by the positron, which allows you to control the temperature of the drying in a given range.

Как известно (пат. RU №2382529, Н05В 6/64, F26B 3/347, 20.02.2010 г.) вследствие неравномерности напряженности электрического поля в круглом волноводе (электрическое поле имеет максимальную величину на оси и резко спадает по радиусу), поэтому предпочтительно волновод, а именно СВЧ-камеру, выбирать прямоугольной формы, соединенную с СВЧ-генераторм через короб волновод, подсоединенный к нему на одинаковом расстоянии от дна короба волновода к СВЧ-камере (высота короба волновода), равном не менее одной длины волны СВЧ-генератора (λ=1-10 см), и через перпендикулярно расположенные встречно направленные подводящие волноводы.As is known (Pat. RU No. 2382529, Н05В 6/64, F26B 3/347, February 20, 2010) due to the unevenness of the electric field in a circular waveguide (the electric field has a maximum value on the axis and sharply decreases in radius), therefore, it is preferable the waveguide, namely the microwave camera, choose a rectangular shape connected to the microwave generators through the duct waveguide connected to it at the same distance from the bottom of the waveguide duct to the microwave camera (height of the waveguide duct), equal to at least one wavelength of the microwave generator (λ = 1-10 cm), and through perpendicularly located opposite directional supply waveguides.

Установка отводов к вакуум-проводам в геометрическом центре больших сторон СВЧ-камеры обусловлена необходимостью минимального расстояния по всем частям СВЧ-камеры для своевременного отбора вымороженной влаги.The installation of taps to the vacuum wires in the geometric center of the large sides of the microwave camera is due to the need for a minimum distance across all parts of the microwave camera for the timely selection of frozen out moisture.

Для увеличения равномерности нагрева продукта, интенсивности максимально возможного испарения (сублимации) из продукта дно лотка выполнено из диэлектрической тканой сетки, диагональ живого сечения каждого отверстия которой меньше размера частиц высушиваемого продукта.To increase the uniformity of heating of the product, the intensity of the maximum possible evaporation (sublimation) from the product, the bottom of the tray is made of a dielectric woven mesh, the diagonal of the live section of each hole of which is smaller than the particle size of the dried product.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется фиг. 1 - схема сублимационной установки, фиг. 2 - разрез по А-А.The essence of the invention is illustrated in FIG. 1 is a diagram of a sublimation apparatus, FIG. 2 - section along aa.

Сублимационная установка включает прямоугольную СВЧ-камеру 1 (фиг. 1, 2), герметично соединенную с коробом волноводом 2, периметр которого идентичен периметру СВЧ-камеры 1, и через перпендикулярно расположенные и встречно направленные подводящие волноводы 3 с СВЧ-генераторами 4 одного диапазона волн. В геометрическом центре больших сторон СВЧ-камеры 1 установлены отводы к вакуум-проводам 5, а внутри СВЧ-камеры 1 помещается тележка 6, перемещающаяся в направляющих фиксаторах 7, содержащая стойки 8, с закрепленными на них на одинаковом расстоянии по высоте и с минимальным зазором к внутренним стенкам СВЧ-камеры уголками 9, на которых установлены лотки 10, имеющие дно, выполненное из диэлектрической тканой сетки 11, диагональ живого сечения каждого отверстия которой меньше размера частиц высушиваемого продукта.The sublimation installation includes a rectangular microwave camera 1 (Fig. 1, 2), hermetically connected to the duct waveguide 2, the perimeter of which is identical to the perimeter of the microwave camera 1, and through perpendicularly arranged and opposite directional supply waveguides 3 with microwave generators 4 of the same wavelength range . In the geometric center of the large sides of the microwave chamber 1, bends to the vacuum wires 5 are installed, and inside the microwave chamber 1 a trolley 6 is placed, moving in the guide clips 7, containing racks 8, with them fixed at the same distance in height and with a minimum clearance to the inner walls of the microwave camera angles 9, on which are installed the trays 10 having a bottom made of a dielectric woven mesh 11, the diagonal of the live section of each hole which is smaller than the particle size of the dried product.

Сублимационная установка работает следующим образом.Sublimation installation works as follows.

Заранее подготовленный и замороженный продукт распределяется равномерным слоем в лотках 10, которые помещаются на уголки 9, закрепленных на стойках 8 тележки 6. Тележка 6 по направляющим фиксаторам 7 загружается в СВЧ-камеру 1. Включаются в работу вакуум и СВЧ-генераторы 4 и по подводящим волноводам 3, встречно направленным и перпендикулярно расположенным к СВЧ-камере 1, через короб волновод 2, герметично соединенный с СВЧ-камерой и периметр которого идентичен периметру СВЧ-камеры 1, СВЧ-энергия, проходя через отверстия в диэлектрической тканой сетки 11, производит сублимацию: равномерный нагрев продукта с испарением влаги в виде замороженных молекул воды, выходящих через отводы вакуум-проводов 5. По окончании процесса сублимации СВЧ-генераторы 4 отключаются и тележка 6 по направляющим фиксаторам 7 с готовым продуктом выгружается.The pre-prepared and frozen product is distributed evenly in trays 10, which are placed on the corners 9, mounted on the racks 8 of the trolley 6. The trolley 6 is loaded onto the microwave chamber 1 along the guiding latches 7 and the vacuum and microwave generators 4 are turned on and the supply waveguides 3, opposite directionally and perpendicular to the microwave camera 1, through the duct waveguide 2, hermetically connected to the microwave camera and whose perimeter is identical to the perimeter of the microwave camera 1, microwave energy passing through holes in a dielectric woven mesh 11, sublimation: uniform heating of the product with the evaporation of moisture in the form of frozen water molecules exiting through the branches of the vacuum wires 5. At the end of the sublimation process, the microwave generators 4 are turned off and the cart 6 is discharged along the guide clips 7 with the finished product.

Таким образом, использование СВЧ-энергии, конструктивных особенностей установки и лотков позволяет надежно обеспечить равномерность обработки продукта, снижение удельных затрат энергии и повышение КПД установки.Thus, the use of microwave energy, design features of the installation and trays can reliably ensure uniform processing of the product, lower specific energy costs and increase the efficiency of the installation.

Claims

A sublimation installation, including a sublimation chamber, a trolley, trays, vacuum wires and a heat carrier, characterized in that the heat carrier is microwave energy and the sublimation chamber is made in the form of a rectangular microwave camera, hermetically connected to the duct by a waveguide, the perimeter of which is identical to the perimeter of the microwave camera , and through perpendicularly located and counter-directed supply waveguides - with microwave generators, and the taps to the vacuum wires are installed in the geometric center of the large sides of the microwave chamber, and the trays They are pressed at the corners of the cart, which are at the same distance in height with a minimum clearance to the inner walls of the microwave camera, have a bottom made of a dielectric woven mesh, the diagonal of the live section of each hole of which is smaller than the particle size of the dried product.