RU2624088C1 - Method of drying plant-based material and device for its implementation - Google Patents
Method of drying plant-based material and device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2624088C1 RU2624088C1 RU2016117371A RU2016117371A RU2624088C1 RU 2624088 C1 RU2624088 C1 RU 2624088C1 RU 2016117371 A RU2016117371 A RU 2016117371A RU 2016117371 A RU2016117371 A RU 2016117371A RU 2624088 C1 RU2624088 C1 RU 2624088C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- drying
- chamber
- receiver
- drying chamber
- heat exchanger
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
- A23B—PRESERVING, e.g. BY CANNING, MEAT, FISH, EGGS, FRUIT, VEGETABLES, EDIBLE SEEDS; CHEMICAL RIPENING OF FRUIT OR VEGETABLES; THE PRESERVED, RIPENED, OR CANNED PRODUCTS
- A23B7/00—Preservation or chemical ripening of fruit or vegetables
- A23B7/02—Dehydrating; Subsequent reconstitution
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F26—DRYING
- F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
- F26B20/00—Combinations of machines or apparatus covered by two or more of groups F26B9/00 - F26B19/00
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F26—DRYING
- F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
- F26B5/00—Drying solid materials or objects by processes not involving the application of heat
- F26B5/04—Drying solid materials or objects by processes not involving the application of heat by evaporation or sublimation of moisture under reduced pressure, e.g. in a vacuum
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F26—DRYING
- F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
- F26B9/00—Machines or apparatus for drying solid materials or objects at rest or with only local agitation; Domestic airing cupboards
- F26B9/06—Machines or apparatus for drying solid materials or objects at rest or with only local agitation; Domestic airing cupboards in stationary drums or chambers
Landscapes
- Drying Of Solid Materials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области сушки материалов растительного происхождения с использованием вакуума, в частности к технологии сушки пищевых продуктов (овощи, фрукты, специи, лекарственные растения) и к оборудованию для ее осуществления.The invention relates to the field of drying materials of plant origin using vacuum, in particular to the technology of drying food products (vegetables, fruits, spices, medicinal plants) and to equipment for its implementation.
Известен способ сушки пищевых продуктов, патент РФ №2018245, М.кл. 5 A23L 3/52, включающий обработку сырья жидкой двуокисью углерода при давлении выше атмосферного, вспенивание и вспучивание сырья при сбросе давления до атмосферного и удаление влаги повышением температуры и/или понижением давления, причем обработку сырья жидкой двуокисью углерода осуществляют в поле механических ультразвуковых колебаний частотой 18-120 кГц, а удаление влаги осуществляют в поле электромагнитных колебаний высокой частоты не менее 850 МГц.A known method of drying food products, RF patent No.2018245, M.cl. 5
К недостаткам известного способа сушки можно отнести высокие эксплуатационные расходы за счет безвозвратных потерь жидкой углекислоты, а применение высокочастотных колебаний, из-за их отрицательного влияния на организм человека, требует создания дополнительной защиты обслуживающего персонала.The disadvantages of this drying method include high operating costs due to the irretrievable loss of liquid carbon dioxide, and the use of high-frequency vibrations, due to their negative impact on the human body, requires the creation of additional protection for maintenance personnel.
Известен способ сушки и комбинированная радиационная сушилка для растительных пищевых продуктов, патент РФ №2034489, М.кл. A23B 7/02, F26B 3/30, включающая сушильную камеру, лотки для продукта, поярусно расположенные в камере, средства для ввода-вывода сушильного агента, напорные козырьки, завихрители сушильного агента, ИК-излучатели средней области спектра.A known method of drying and combined radiation dryer for vegetable food products, patent of the Russian Federation No. 2034489, M.cl.
Обрабатываемый пищевой продукт нагревают прямым, отраженным ИК-излучением и конвективным восходящим потоком воздуха. Режим нагрева определяется видом обрабатываемого продукта. Через боковые щели и нижний вырез наружный воздух попадает в нижнюю часть камеры сушки. Нагрев воздуха осуществляется в основном излучателями, частично воздуховодами - отражателями и коробами. При нагреве продукта его влага испаряется, диффундирует в воздушный поток и вместе с ним удаляется через открытую крышку камеры. После окончания процесса сушки продукта сушилку отключают от сети, закрывают верхнюю крышку, лотки с высушенным продуктом и поддон с мелкой фракцией извлекают из камеры сушки.The processed food product is heated by direct, reflected infrared radiation and convective upward air flow. The heating mode is determined by the type of processed product. Through the side slots and the lower cut-out, external air enters the lower part of the drying chamber. Air heating is carried out mainly by radiators, partially by air ducts - reflectors and ducts. When the product is heated, its moisture evaporates, diffuses into the air stream and with it is removed through the open chamber lid. After the drying process of the product is completed, the dryer is disconnected from the network, the top cover is closed, the trays with the dried product and the tray with a fine fraction are removed from the drying chamber.
К недостаткам известного способа при помощи радиационной сушилки относятся длительность процесса сушки, отсутствие гарантии частичного, локального подгорания продукта, высокие удельные энергетические затраты связанные с полным переводом влаги продукта в парообразное состояние, отсутствие улова паровоздушной смеси.The disadvantages of this method using a radiation dryer include the duration of the drying process, the lack of guarantee of partial, local burning of the product, the high specific energy costs associated with the complete conversion of the product moisture to the vapor state, the lack of catch of the vapor-air mixture.
Наиболее близкой установкой, реализующей способ-прототип, является установка для сушки растительного материала, патент РФ №2302740, М.кл. A23B 7/02, F26B 3/00. Выбранная в качестве прототипа установка содержит две сушильные камеры с герметично закрывающимися дверями, ресивер, теплообменник, шлюзовую камеру, вакуумный и воздушный насосы, причем в каждой сушильной камере расположены вентилятор и калорифер, содержит два теплообменника-конденсатора, при этом каждая сушильная камера соединена трубопроводами с одним из теплообменников-конденсаторов, а также с ресивером, к которому подключен вакуумный насос, к трубопроводам, соединяющим сушильные камеры и ресивер, посредством клапанов подключены выходы воздушного насоса, входы теплообменников-конденсаторов дополнительно подключены трубопроводами к ресиверу, а выходы теплообменников-конденсаторов посредством клапанов и трубопроводов подключены к шлюзовой камере.The closest installation that implements the prototype method is a plant for drying plant material, RF patent No. 2302740, M.cl.
Однако в данном способе и реализующем его устройстве нагрев материала происходит в герметично закрытой камере не достаточно равномерно, горячий конденсат после вакуумного импульса скапливается в сборнике конденсата, увеличивает давление в ресивере, уменьшая его свободный объем, чем снижает эффективность последующего вакуумного импульса.However, in this method and the device that implements it, the heating of the material in the hermetically sealed chamber is not uniform enough, hot condensate after a vacuum pulse accumulates in the condensate collector, increases the pressure in the receiver, reducing its free volume, which reduces the efficiency of the subsequent vacuum pulse.
Известна более совершенная установка для сушки растительного материала, см. патент РФ №2232955, М.кл. F26B 5/04. Выбранная в качестве прототипа установка содержит две сушильные камеры с герметично закрывающимися дверками, средство для ввода и вывода сушильного агента, воздуховоды, ресивер, соединенные при помощи трубопроводов со смонтированными на них быстродействующими клапанами с ресивером, который по объему выполнен равным свободному объему сушильной камеры после заполнения ее продуктом. Она снабжена теплообменником-конденсатором, средством для нагрева теплоносителя, холодильной машиной для охлаждения теплообменника, вакуумным насосом и шлюзовой камерой для сбора жидкости с ресивера, сушильных камер и теплообменника. Теплообменник, холодильная машина, вакуумный насос и шлюзовая камера связаны друг с другом, с ресивером и с сушильными камерами при помощи трубопроводов и смонтированных на них клапанов.A better installation for drying plant material is known, see RF patent No. 2232955, M.cl. F26B 5/04. The installation selected as a prototype contains two drying chambers with hermetically sealed doors, means for introducing and discharging a drying agent, air ducts, a receiver connected by pipelines to quick-acting valves mounted on them, with a receiver that is equal in volume to the free volume of the drying chamber after filling her product. It is equipped with a heat exchanger-condenser, means for heating the coolant, a chiller for cooling the heat exchanger, a vacuum pump and a lock chamber for collecting liquid from the receiver, drying chambers and heat exchanger. A heat exchanger, a chiller, a vacuum pump and a lock chamber are connected to each other, to the receiver and to the drying chambers using pipelines and valves mounted on them.
К недостаткам установки-прототипа можно отнести достаточно продолжительный процесс сушки растительных материалов, заключающийся в длительном наборе вакуума в камерах сушки ее теплообменнике, ресивере и шлюзовой камере.The disadvantages of the installation of the prototype include a rather lengthy process of drying plant materials, which consists in a prolonged set of vacuum in the drying chambers of its heat exchanger, receiver and lock chamber.
Техническим результатом предполагаемых изобретений является создание способа и реализующего его устройства, устраняющих недостатки прототипов в частности интенсификация процесса сушки за счет сокращения времени сушки, повышение качества продукции за счет увеличения эффективности воздействия вакуумного импульса на удаление влаги из растительного материала, увеличения глубины вакуума в камерах сушки, их теплообменниках, ресиверах и шлюзовых камерах и снижение капитальных удельных затрат.The technical result of the alleged inventions is the creation of a method and a device that implements it, which eliminates the disadvantages of the prototypes, in particular, intensification of the drying process by reducing the drying time, improving product quality by increasing the efficiency of the vacuum pulse to remove moisture from plant material, increasing the depth of vacuum in the drying chambers, their heat exchangers, receivers and lock chambers and lower specific capital costs.
Поставленный предполагаемым изобретением технический результат по предлагаемому способу достигается сочетанием использования известных признаков, содержащий повторяющийся цикл - последовательность проведения операций в замкнутом объеме сушильной камеры, включающий нагрев растительного материала при помощи теплоносителя до температуры, не вызывающей денатурации, и вакуумирование с выдержкой после вакуумирования и новых признаков, заключающихся в том, что при повторяющемся, по меньшей мере, два раза цикле проведения операций сушки растительных материалов с выдержкой при вакуумировании давление паров влаги в системе сушильная камера - теплообменник снижают путем охлаждения, конденсации и обезвоживания теплоносителя и одновременно с этим снижают давление паров влаги в ресивере и температуру конденсата в шлюзовой камере при помощи подачи хладагента в радиаторы, смонтированные в полостях теплообменников и шлюзовых камер, при этом обезвоживание теплоносителя в системе камера сушки - теплообменник осуществляют при его движении по замкнутому циклу выход из камеры сушки - вход в теплообменник - выход из теплообменника - вход в камеру сушки, после чего теплоноситель вновь нагревают до среднеобъемной температуры 70-115°C и вновь пропускают его через сушильную камеру до начала воздействия на высушиваемый продукт второго вакуумного импульса.Delivered by the claimed invention, the technical result of the proposed method is achieved by combining known features, comprising a repeating cycle — the sequence of operations in the closed volume of the drying chamber, including heating the plant material with a coolant to a temperature that does not cause denaturation, and evacuation with holding after evacuation and new features consisting in the fact that when repeating at least two times the cycle of drying operations of vegetable materials with exposure to vacuum the moisture vapor pressure in the drying chamber - heat exchanger system is reduced by cooling, condensing and dehydrating the coolant and at the same time, the moisture vapor pressure in the receiver and the condensate temperature in the lock chamber are reduced by supplying refrigerant to radiators mounted in the cavities of the heat exchangers and lock chambers, while the coolant is dehydrated in the drying chamber-heat exchanger system, when it moves in a closed cycle, it exits the chamber flanges - the entrance to the heat exchanger - the exit from the heat exchanger - the entrance to the drying chamber, after which the heat carrier is again heated to a volumetric average temperature of 70-115 ° C and again passed through the drying chamber before the second vacuum pulse is exposed to the dried product.
Движение теплоносителя в камере сушки по замкнутому циклу осуществляют двумя потоками - один направляют по центру камеры сушки, второй - вдоль стенок камеры сушки при помощи направляющих-делителей потока, смонтированных за калорифером и вдоль стенок камеры сушки.The movement of the coolant in the drying chamber in a closed cycle is carried out in two streams - one is directed in the center of the drying chamber, the second along the walls of the drying chamber with the help of flow divider mounted behind the heater and along the walls of the drying chamber.
Выдержку при вакуумировании растительных материалов до достижения равновесного давления в ресивере и в камере сушки выполняют в течение 1-10 мин.Exposure during the evacuation of plant materials to achieve equilibrium pressure in the receiver and in the drying chamber is performed for 1-10 minutes.
Новизной предлагаемого способа сушки растительных материалов является снижение давления паров влаги в системе сушильная камера – теплообменник, повторяющееся, по меньшей мере, два раза в циклах проведения операций сушки растительных материалов с выдержкой при вакуумировании, путем охлаждения, конденсации и обезвоживания теплоносителя и одновременно с этим снижением давления паров влаги в ресивере и температуры конденсата в шлюзовой камере, при помощи подачи хладагента в радиаторы, смонтированные в полостях теплообменников и шлюзовых камер, при этом обезвоживание теплоносителя в системе камера сушки - теплообменник осуществляют при его движении по замкнутому циклу выход из камеры сушки - вход в теплообменник - выход из теплообменника - вход в камеру сушки, после чего теплоноситель вновь нагревают до среднеобъемной температуры 70-115°C и вновь пропускают его через сушильную камеру до начала воздействия на высушиваемый продукт второго вакуумного импульса.The novelty of the proposed method of drying plant materials is to reduce the vapor pressure of the moisture in the drying chamber - heat exchanger system, which is repeated at least twice in the cycles of drying of plant materials with holding under vacuum, by cooling, condensing and dehydrating the coolant and at the same time reducing moisture vapor pressure in the receiver and condensate temperature in the lock chamber, by supplying refrigerant to radiators mounted in the cavities of heat exchangers and locks x chambers, while the heat carrier is dehydrated in the drying chamber - heat exchanger system, when it moves in a closed cycle, exit the drying chamber - enter the heat exchanger - exit the heat exchanger - enter the drying chamber, after which the coolant is again heated to a medium volume temperature of 70-115 ° C and again pass it through the drying chamber until the second vacuum pulse is exposed to the product to be dried.
Так, снижение давления паров влаги при помощи подачи хладагента в радиаторы, смонтированные в полостях теплообменников в системе сушильная камера - теплообменник повторяющееся, по меньшей мере, два раза в циклах проведения операций сушки растительных материалов с выдержкой при вакуумировании, путем охлаждения, конденсации и обезвоживания теплоносителя, как и снижение давления паров влаги в ресивере и температуры конденсата в шлюзовой камере, при помощи подачи хладагента в радиаторы шлюзовых камер позволяет создать при тех же энергетических затратах более глубокий и быстрый вакуум в камере сушки растительных материалов и как следствие более эффективно удалить влагу из материала.Thus, the reduction of moisture vapor pressure by supplying refrigerant to radiators mounted in the cavities of heat exchangers in the drying chamber-heat exchanger system is repeated at least twice in the cycles of drying of plant materials with holding under vacuum by cooling, condensation and dehydration of the coolant as well as reducing the pressure of moisture vapor in the receiver and the condensate temperature in the lock chamber, by supplying refrigerant to the radiators of the lock chambers, it is possible to create At higher costs, a deeper and faster vacuum in the drying chamber of plant materials and, as a result, more effectively remove moisture from the material.
Осуществление обезвоживания теплоносителя в системе камера сушки - теплообменник при многократном его движении по замкнутому циклу выход из камеры сушки - вход в теплообменник - выход из теплообменника - вход в камеру сушки позволяет более полно удалить влагу из всего объема растительного материала и предотвратить повторное воздействие удаленной влаги на материал.The dehydration of the coolant in the drying chamber - heat exchanger system when it repeatedly moves in a closed cycle exits the drying chamber - enters the heat exchanger - exits the heat exchanger - enters the drying chamber to more fully remove moisture from the entire volume of plant material and prevent repeated exposure to removed moisture on material.
Процесс быстрого охлаждения и конденсации пара в ресивере создает резкое понижение в нем давления - вакуум и превращает ресивер и шлюзовую камеру с теплообменником в конденсационный вакуумный насос высокой производительности и повышает эффективность вакуумного импульса и не требует высокой производительности вакуумного насоса.The process of rapid cooling and condensation of steam in the receiver creates a sharp decrease in pressure in it - the vacuum and turns the receiver and the lock chamber with the heat exchanger into a high-capacity condensing vacuum pump and increases the efficiency of the vacuum pulse and does not require high-performance vacuum pump.
Охлаждение конденсата в шлюзовой камере приводит к снижению давления паров влаги в ресивере и увеличению разницы давления в камере сушки и ресивере. Это увеличивает эффективность вакуумного импульса при соединении камеры с ресивером, способствует снижению количества удаляемой влаги в виде пара и увеличению количества удаляемой влаги в виде тумана без фазового перехода.Condensate cooling in the lock chamber leads to a decrease in the vapor pressure of the moisture in the receiver and an increase in the pressure difference in the drying chamber and the receiver. This increases the efficiency of the vacuum pulse when connecting the camera to the receiver, helps to reduce the amount of moisture removed in the form of steam and to increase the amount of moisture removed in the form of fog without a phase transition.
Признаки движения теплоносителя в камере сушки по замкнутому циклу двумя потоками - один по центру камеры сушки, второй - вдоль стенок камеры сушки при помощи направляющих-делителей потока, смонтированных за калорифером и вдоль стенок камеры сушки, и выполнение выдержки при вакуумировании растительных материалов до достижения равновесного давления в ресивере и в камере сушки в течение 1-10 мин являются признаками дополнительными, раскрывающими техническое содержание основных признаков, направлены на достижение поставленной предполагаемым изобретением технической задачи.Signs of movement of the coolant in the drying chamber in a closed cycle by two streams - one in the center of the drying chamber, the second along the walls of the drying chamber using flow divider guides mounted behind the heater and along the walls of the drying chamber, and holding exposure to evacuation of plant materials to achieve equilibrium pressure in the receiver and in the drying chamber for 1-10 minutes are additional signs, revealing the technical content of the main signs, aimed at achieving the stated assumption by the invention of a technical problem.
Поставленный технический результат предлагаемой установки для осуществления способа сушки растительных материалов достигается сочетанием использования известных общих с прототипом признаков, включающих одну или две камеры сушки с вентиляторами, калориферами, герметично закрывающимися дверями, ресивером, теплообменником, шлюзовой камерой, вакуумным, водяным и воздушным насосами, связанными с соответствующей системой трубопроводами с клапанами и новыми признаками, заключающимися в том, что в полости шлюзовой камеры, связанной трубопроводами с установленными на них клапанами с ресивером, смонтирован трубчатый радиатор-теплообменник, соединенный с насосом для подачи холодной воды.The technical result of the proposed installation for implementing the method of drying plant materials is achieved by combining the well-known features common to the prototype, including one or two drying chambers with fans, heaters, hermetically sealed doors, a receiver, a heat exchanger, airlock, vacuum, water and air pumps connected with an appropriate system of pipelines with valves and new features, consisting in the fact that in the cavity of the lock chamber connected by a pipe rovodami mounted with valves receiver-mounted tubular radiator heat exchanger connected to a pump for supplying cold water.
Каждая камера сушки снабжена направляющими-делителями потока теплоносителя, выполненными по высоте камеры в виде плоскопродолговатых вертикальных и смонтированных под углом к направлению потока направляющих, установленных вдоль стен камеры и после калорифера и двух сегментных направляющих, закрепленных в конце по углам камеры.Each drying chamber is equipped with guides-dividers of the coolant flow, made along the height of the chamber in the form of plane-elongated vertical and mounted at an angle to the direction of flow of the guides installed along the walls of the chamber and after the heater and two segment guides, fixed at the end at the corners of the chamber.
Плоскопродолговатые вертикальные направляющие-делители, установленные вдоль стен камеры сушки, выполнены регулируемыми с возможностью их установки под углом от 5° до 175°, а вертикальные направляющие-делители для потока теплоносителя после калорифера установлены относительно плоскости нагревательных элементов под углом от 10° до 170°.Plane-elongated vertical guides-dividers installed along the walls of the drying chamber are made adjustable with the possibility of their installation at an angle from 5 ° to 175 °, and vertical guides-dividers for the flow of coolant after the heater are installed relative to the plane of the heating elements at an angle from 10 ° to 170 ° .
Шлюзовая камера с радиатором-теплообменником снабжена клапаном для сброса вакуума и уровнемером для жидкости.The lock chamber with a radiator-heat exchanger is equipped with a valve for venting and a liquid level gauge.
Ресивер выполнен, по меньшей мере, в виде двух емкостей расположенных друг над другом, соединенных между собой тангенциально смонтированным трубопроводом, при этом нижняя емкость ресивера связана при помощи трубопровода с камерами сушки, а шлюзовая камера с радиатором соединена с помощью трубопроводов и запорной арматуры с нижней емкостью ресивера, вакуумный насос подведен к верхней емкости ресивера.The receiver is made at least in the form of two containers located one above the other, connected by a tangentially mounted pipeline, while the lower capacity of the receiver is connected via a pipeline to the drying chambers, and the lock chamber with a radiator is connected by pipelines and shutoff valves to the bottom capacity of the receiver, the vacuum pump is connected to the upper capacity of the receiver.
Камеры сушки симметрично расположены относительно ресивера на одинаковом от ресивера расстоянии.Drying chambers are symmetrically located relative to the receiver at the same distance from the receiver.
Камеры сушки выполнены прямоугольного сечения с плоской и полуцилиндрической торцевыми стенками, при этом на наружной поверхности камер закреплена теплоизоляция.The drying chambers are made of rectangular cross-section with flat and semi-cylindrical end walls, while thermal insulation is fixed on the outer surface of the chambers.
Новизной предлагаемой установки сушки растительных материалов является наличие в полости шлюзовой камеры, связанной трубопроводами с установленными на них клапанами с ресивером радиатора-теплообменника, соединенного с насосом для подачи хладагента, например холодной воды.The novelty of the proposed plant drying plant is the presence in the cavity of the lock chamber, connected by pipelines with valves installed on them, to a receiver of a radiator-heat exchanger connected to a pump for supplying refrigerant, such as cold water.
Признаки наличия в каждой камере сушки направляющих-делителей потока теплоносителя, выполненных по высоте камеры в виде плоскопродолговатых вертикальных и смонтированных под углом к направлению потока направляющих, установленных вдоль стен камеры и после калорифера и двух сегментных направляющих, закрепленных в конце по углам камеры, установка плоско-продолговатых вертикальных направляющих-делителей вдоль стен камеры сушки, выполнение их регулируемыми с возможностью установки под углом от 5° до 175°, а также установка вертикальных направляющих-делителей потока теплоносителя после калорифера относительно плоскости нагревательных элементов под углом от 10° до 170°, наличие у шлюзовой камеры с радиатором-теплообменником клапана для сброса вакуума и уровнемера для жидкости, выполнение ресивера, по меньшей мере, в виде двух емкостей расположенных друг над другом, соединенных между собой тангенциально смонтированным трубопроводом, при этом нижняя емкость ресивера связана при помощи трубопровода с камерами сушки, а шлюзовая камера с радиатором соединена с помощью трубопроводов и запорной арматуры с нижней емкостью ресивера, вакуумный насос подведен к верхней емкости ресивера, расположение камер сушки симметрично относительно ресивера на одинаковом от ресивера расстоянии и выполнение камер сушки прямоугольного сечения с плоской и полуцилиндрической торцевыми стенками с закрепленной на наружной поверхности камер теплоизоляцией - являются признаками дополнительными, направленными на достижение поставленного предполагаемым изобретением технического результата.The signs of the presence in each drying chamber of the guides-dividers of the coolant flow, made along the height of the chamber in the form of plane-elongated vertical and mounted at an angle to the direction of the flow of guides installed along the walls of the chamber and after the heater and two segment guides fixed at the end at the corners of the chamber, the installation is flat - elongated vertical guides-dividers along the walls of the drying chamber, making them adjustable with the possibility of installation at an angle from 5 ° to 175 °, as well as installing vertical leveling-dividers of the heat carrier flow after the heater relative to the plane of the heating elements at an angle from 10 ° to 170 °, the presence of a lock chamber with a radiator-heat exchanger valve for vacuum relief and a liquid level gauge, the receiver, at least, in the form of two containers located each above each other, interconnected by a tangentially mounted pipeline, while the lower capacity of the receiver is connected via a pipeline to the drying chambers, and the lock chamber with a radiator is connected by a pipe water and shut-off valves with a lower receiver capacity, a vacuum pump is brought to the upper capacity of the receiver, the location of the drying chambers is symmetrical with respect to the receiver at the same distance from the receiver and the execution of the drying chambers of rectangular cross section with flat and semi-cylindrical end walls with thermal insulation fixed to the outer surface of the chambers are signs additional, aimed at achieving the technical result set by the alleged invention.
Последовательное использование не менее чем двух цилиндрических емкостей ресивера, для улавливания парожидкостной смеси, расположенных друг над другом с тангенциально подсоединенным к нижней емкости ресивера трубопроводом с камеры сушки, и соединение шлюзовой камеры с теплообменником с помощью трубопроводов и запорной арматуры с нижней емкостью ресивера обеспечивает высокую эффективность улавливания выделившейся в процессе вакуумирования из растительного материала влаги.The sequential use of at least two cylindrical tanks of the receiver to capture the vapor-liquid mixture located one above the other with the pipeline tangentially connected to the lower tank of the receiver from the drying chamber, and the connection of the lock chamber with the heat exchanger using pipelines and shutoff valves with the lower tank of the receiver provides high efficiency trapping moisture released during the evacuation process from plant material.
Разделение потока теплоносителя от калориферов в камере сушки на два потока, один из которых направлен по центру камеры, второй - вдоль стенок камеры, обеспечивает быстрый прогрев, отсутствие мертвых зон, равномерный прогрев растительных материалов по всему объему камеры сушки.The separation of the heat carrier flow from the heaters in the drying chamber into two streams, one of which is directed in the center of the chamber, the second along the walls of the chamber, provides fast heating, absence of dead zones, uniform heating of plant materials throughout the entire volume of the drying chamber.
Проведенные патентно-информационные исследования показали, что сочетания известных и новых признаков предполагаемых изобретений в источниках патентной и научно-технической информации не обнаружено, что позволяет отнести признаки к обладающим новизной.The conducted patent information studies showed that no combination of known and new features of the alleged inventions was found in the sources of patent and scientific and technical information, which makes it possible to attribute the features to novelty.
Предложенное сочетание признаков не известно из существующего уровня техники и не вытекает из него явным образом, позволяя при этом получить более высокий технический результат. Поэтому предлагаемые существенные признаки и их сочетание можно считать имеющими изобретательский уровень.The proposed combination of features is not known from the existing level of technology and does not follow from it explicitly, while allowing to obtain a higher technical result. Therefore, the proposed essential features and their combination can be considered as having an inventive step.
Описание осуществления предлагаемого способа и работы предлагаемой установки, в том числе на конкретном примере, позволяет отнести их к промышленно выполнимым.A description of the implementation of the proposed method and the operation of the proposed installation, including a specific example, allows them to be attributed to industrially feasible.
На фиг. 1 схематично представлена установка для сушки растительных материалов, при помощи которой осуществляется предлагаемый способ.In FIG. 1 schematically shows a plant for drying plant materials, with which the proposed method is carried out.
На фиг. 2 схематично представлены делители потока теплоносителя в установке для сушки растительных материалов.In FIG. 2 schematically shows heat-carrier flow dividers in a plant for drying plant materials.
Установка для сушки растительных материалов состоит из теплоизолированных камер сушки 1 и 2, каждая из которых оборудована направляющими 3, 4, 5 для равномерного распределения теплоносителя по всему объему высушиваемого материала камеры, калориферами 6 для нагрева теплоносителя и вентиляторами 7 для обеспечения движения теплоносителя во всему объему камер сушки и циркуляции его через теплообменники 8. Трубопроводы 9 со встроенными в них быстродействующими пневмоклапанами 10 связывают камеры сушки 1 и 2 с ресивером, который в конкретном случае, изображенном на фиг. 1 выполнен в виде двух цилиндрических емкостей 11 и 12, соединенных между собой двумя трубопроводами 13 и расположенных друг над другом. Каждая камера сушки 1 и 2 имеет клапан 14 для слива накопившейся во время сушки влаги из камеры. Герметичные двери 15 обеспечивают загрузку и выгрузку тележки с растительным материалом в камеру сушки. Клапан 16 предназначен для соединения полости камеры с окружающей средой. Вакуумный насос 17 обеспечивает заданный вакуум в емкостях 11 и 12 ресивера. Шлюзовая камера 18 с радиатором 19, охлаждаемым хладагентом, например водой, предназначена для сбора конденсата из емкостей 11 и 12 ресивера и из теплообменников 8. Для слива скопившейся влаги из шлюзовой камеры, без разгерметизации всей установки, используют клапаны 20, 21, 22, 23. Для слива конденсата из теплообменников 8 в шлюзовую камеру 18, без разгерметизации установки, используют клапаны 22 и 23. Работу быстродействующих пневмоклапанов 10 обеспечивает компрессор 24, который обеспечивает быстродействующие клапаны 10 сжатым воздухом. В полости камер сушки 1 и 2 установлены датчики температуры 25 растительного материала и теплоносителя. Теплообменник 8 соединен с камерой сушки с одной стороны - с входом 26 у тыльного полуцилиндрического торца камеры, перед вентиляторами 7, а с другой стороны - с выходом 27, соединенном с трубопроводом 9 расположенным около плоских дверок камеры сушки. В полостях теплообменников 8 смонтированы радиаторы 28 для охлаждения и конденсации влаги теплоносителя. Контейнеры 29 на тележке закатываются в полость камер сушки, которые оборудованы датчиками давления 30.The plant for drying vegetable materials consists of heat-insulated
Делители потока теплоносителя в установке для сушки растительных материалов, фиг. 2, при помощи которой осуществляется предлагаемый способ сушки растительных материалов состоят из плоских вертикальных регулируемых направляющих 3, расположенных между стенками камер сушки и контейнером с продуктом, двух сегментных вертикальных направляющих 5, расположенных в конце камеры, вертикальных направляющих 4, расположенных у калорифера 6. Направляющие 3, 4 распределяют теплоноситель на два потока, один вдоль стенки камеры сушки и второй внутрь контейнера с материалом. Направляющие 5 обеспечивают завихрение потоков теплоносителя.Fluid dividers in a plant drying plant, FIG. 2, by which the proposed method of drying plant materials is carried out, consist of flat vertical
Шлюзовая камера 18, предназначена для сбора и охлаждения конденсата и его паров с теплообменников 8 и из емкостей 11 и 12 ресивера. Шлюзовая камера 18 состоит из цилиндрического корпуса с трубопроводами 31 для соединения с нижней емкостью 12 ресивера, трубопроводами 32 для соединения с теплообменниками 8 камер сушки, трубопроводом 33 для слива жидкости, патрубком 34 для соединения шлюзовой камеры 18 с атмосферой при сливе, встроенным уровнемером 35. Водяной насос 36 с трубопроводами 37 соединен с радиаторами 28 теплообменников 8 и конденсатором 19 шлюзовой камеры 18. Холодная вода к радиаторам 28 и 19 подается по трубопроводам 37, а отводится по трубопроводам 38, 39.The
Предлагаемый способ и установка для сушки растительных материалов, поясняется на работе одной из камер и осуществляется следующим образом:The proposed method and installation for drying plant materials, is explained at the work of one of the chambers and is carried out as follows:
Растительный материал, предназначенный для сушки, предварительно вымытый, очищенный и нарезанный, согласно требованиям стандарта, равномерно укладывают на сетчатые поддоны, которые затем устанавливают в контейнеры 29 и на тележке закатывают в камеру сушки 1, после чего герметично закрывают двери 15, включают нагрев калорифера 6 и вентилятор 7. Первоначально воздух в камере сушки нагревают при атмосферном давлении. При этом камера сушки 1 изолирована от емкостей 11 и 12 ресивера и внешней среды при помощи закрывания быстродействующего клапана 10 и клапанов 14, 16. При этом клапан 22 для слива конденсата из теплообменника 8 в шлюзовую камеру 18 открыт. Одновременно включаются проточная промышленная технологическая вода для охлаждения радиатора 28 теплообменника 8, и радиатора 19 шлюзовой камеры 18 и вакуумный насос 17 для создания в емкостях 11 и 12 ресивера давления 10-20 мм рт.ст. Одновременно с вакуумным насосом 17 включают компрессор 24, обеспечивающий работу быстродействующих вакуумных клапанов 10. Растительный материал в камере сушки 1 нагревают теплоносителем с температурой 70-115°C до среднеобъемной температуры не вызывающей ее денатурации, например, 60-95°C. Нагрев материала приводит к снижению поверхностного натяжения воды в клетках и межклеточном пространстве растительного материала и к увеличению давления пара воды до значений, равных равновесному давлению пара при данной температуре, т.е. до 150-633 мм рт.ст. В процессе нагрева растительного материала до заданной температуры паровоздушная смесь через вход 27 поступает в теплообменник 8, где, соприкасаясь с поверхностью радиатора 28, охлаждается ниже точки росы и конденсируется. Обезвоженный теплоноситель через выход 26 вновь поступает в сушильную камеру 1. При этом влага теплоносителя конденсируется на охлаждаемой поверхности радиатора 28 теплообменника 8 и стекает по трубопроводу через открытый клапан 22 в шлюзовую камеру 18 с радиатором 19, где конденсат (влага) охлаждается до температуры 10-15°C. Закрывают клапан 22, открывают клапана 20, соединяющие шлюзовую камеру 18 с ресивером 12, открывают быстродействующий клапан 10 и давление пара жидкости в процессе осуществления первого вакуумного импульса и выдержке в вакууме уменьшается со 150-633 мм рт.ст. до 55-110 мм рт.ст.The plant material intended for drying, pre-washed, peeled and chopped, according to the requirements of the standard, is evenly placed on mesh pallets, which are then installed in
Далее процесс сушки растительного материала переходит к процессу осуществления второго вакуумного импульса. Для этого закрывают быстродействующий клапан 10 и клапан 22. В камере сушки 1 частично обезвоженный теплоноситель снова подогревается и поступает на нагрев растительного материала. При достижении заданной температуры материала в камере сушки 60-95°C, отключают калорифер 6 и вентилятор 7, клапан 22 закрывают, открывают клапана 20 и с помощью быстродействующего клапана 10 за время, равное 0,1-1,0 сек, камеру сушки 1 соединяют с емкостями 11 и 12 ресивера, в котором предварительно вакуумным насосом 17 создано давление 10-15 мм рт.ст. В объеме камеры сушки 1 создается резкий перепад давления паров жидкости нагретого растительного материала - вакуумный импульс, который приводит к резкому снижению давления пара в камере сушке со 150-633 мм рт.ст. за 1-5 с не менее чем в два раза до 70-330 мм рт.ст. Жидкость, находящаяся в растительном материале, переходит в перегретое состояние и быстро испаряется, резко охлаждая материал на 15-25°C, выталкивая при этом влагу из пор растительного материала в виде тумана - мелких капель жидкости без фазового перехода, в камеру сушки 1 и емкости 11 и 12 ресивера. Конденсат из емкостей ресивера через открытые клапана 20 стекает в шлюзовую камеру 18, где охлаждается до температуры 10-15°C и снижает давление пара в ресивере. Растительный материал в камере сушки 1 при таком давлении и температуре, в зависимости от вида растительного материала, выдерживают в течение заданного времени - 1-10 минут. При этом за счет интенсивного испарения влаги с поверхности растительного материала его температура дополнительно снижается на 5-15°C. Вакуумирование паров, их конденсация и охлаждение конденсата в ресивере и в шлюзовой камере 18 приводит к дополнительному снижению равновесного давления в сушильной камере и ресивере до 55-110 мм рт.ст. Таким образом, общее снижение температуры материала за счет вакуумного импульса, вакуумирования и охлаждения конденсата и его паров составит 20-30°C. Далее камеру сушки 1 изолируют от вакуума посредством закрывания быстродействующего клапана 10. Закрывают клапан 22. В емкостях 11 и 12 ресивера насосом 17 создают давление 10-15 мм рт.ст. При быстром, резком воздействии вакуума на растительный материал его температура понижается на 20-30°C. При сушке высоковлажных материалов при проведении первых двух вакуумных импульсов свободная влага под действием вакуумного импульса и более глубокого вакуумирования не полностью переходит в пар и туман. Часть влаги начинает вытекать из растительного материала и скапливаться на дне камеры сушки 1, которую в дальнейшем сливают при закрытом быстродействующем клапане 10, открывая клапана 14 и 16 для сброса вакуума в камере сушки. После слива жидкости клапаны 14, 16 закрывают. Затем открывают клапан 22, включают вентиляторы 7 и ведут подогрев растительного материала до заданной температуры, в зависимости от высушиваемого материала, его влажности в течение 2-10 минут. При этом греющий теплоноситель постоянно циркулирует через радиатор 28 теплообменника 8, а выделившаяся сконденсированная влага стекает в шлюзовую камеру 18, где охлаждается до температуры 10-15°C. Равномерную подачу теплоносителя при продувке, нагреве, многократном чередовании вакуумирования и выдержки растительного материала по всему объему изолированной камеры сушки 1 осуществляют двумя потоками теплоносителя при помощи направляющих 4 и при помощи регулируемых направляющих 3, расположенных вдоль стенок камеры и калорифера.Next, the drying process of the plant material proceeds to the process of the second vacuum pulse. To do this, close the high-
Нагрев растительного материала с циркуляцией теплоносителя через конденсатор 28 теплообменника 8, скоростное вакуумирование с нагревом, выдержка под остаточным вакуумом с прогревом растительного материала по всему объему и циркуляцией теплоносителя через теплообменник составляют один цикл сушки. В зависимости от свойств растительного материала: плотности, толщины и др. параметров - количество циклов может быть, по меньшей мере, два и более, т.е. количество циклов может быть увеличено многократно до достижения остаточной требуемой влажности.Heating of the plant material with circulation of the coolant through the
Вода в растительных материалах находится в двух основных структурных элементах: в полостях клеток и капилляров - свободная влага и в стенках клеточных оболочек - связанная влага. Размер клеточных пор находится в пределах 100 A - 10 A. Максимальное количество связанной влаги, которое может находиться в растительных материалах, примерно одинаково для всех растительных материалов и составляет при 20°C примерно 30% масс. Вся остальная влага является свободной. При сушке продуктов с влажностью более 30% в первую очередь удаляется свободная влага, а затем связанная. Сушка растительных материалов на предлагаемой установке включает в себя две стадии.Water in plant materials is in two main structural elements: free moisture in the cavities of cells and capillaries and bound moisture in the walls of cell walls. The cell pore size is in the range of 100 A - 10 A. The maximum amount of bound moisture that can be present in plant materials is approximately the same for all plant materials and is approximately 30% of the mass at 20 ° C. All other moisture is free. When drying products with a moisture content of more than 30%, first of all, free moisture is removed, and then bound. Drying of plant materials in the proposed installation includes two stages.
На первой стадии производят удаление свободной влаги, когда влага из капилляров и межкапиллярного пространства удаляется за счет быстрого создания давления насыщенных паров воды в находящихся в ней растительных материалов при данной температуре и влага выталкивается из капилляров за счет расширения растворенного и защемленного в растительных материалах газа и частично происходящего процесса парообразования. С увеличением температуры материала в изолированной камере сушки при вакуумном импульсе увеличивается перепад давления, количество влаги перешедшей в пар и количество влаги удаляемой без фазового перехода в виде мелких капель - тумана. При многократном нагреве, при одинаковой температуре нагрева материала при вакуумном импульсе величина перепада давления, количество влаги перешедшей в пар и количество влаги удаляемой без фазового перехода в виде мелких капель - тумана; остается постоянными до достижения влажности 27-30%.At the first stage, free moisture is removed when moisture is removed from the capillaries and intercapillary space due to the rapid creation of saturated water vapor pressure in the plant materials contained in it at a given temperature and moisture is expelled from the capillaries due to the expansion of the gas dissolved and trapped in the plant materials and partially the ongoing process of vaporization. With an increase in the temperature of the material in an isolated drying chamber under a vacuum pulse, the pressure drop increases, the amount of moisture transferred to steam and the amount of moisture removed without a phase transition in the form of small droplets - fog. With repeated heating, at the same temperature of heating the material under a vacuum pulse, the pressure drop, the amount of moisture transferred to the vapor and the amount of moisture removed without a phase transition in the form of small droplets - fog; remains constant until the humidity reaches 27-30%.
На второй стадии, при остаточной влажности 27-30% до заданной, производится удаление связанной влаги, в основном, за счет интенсивного парообразования и частичного образования тумана и последующего удаления их из объема пор растительного материала. Это достигается тем, что предварительно нагретый растительный материал при давлении, равном равновесному давлению насыщенных паров при данной температуре, подвергают быстрому соединению с вакуумом ресивера и многократному кратковременному созданию в сушильной камере давления ниже равновесного давления насыщенных паров. При многократном нагреве материала до постоянной температуры, материала в изолированной камере при вакуумном импульсе с уменьшением остаточной влажности материала уменьшается перепад давления, увеличивается количество влаги перешедшей в пар и уменьшается количество влаги удаляемой без фазового перехода в виде мелких капель - тумана.In the second stage, with a residual moisture content of 27-30% to a predetermined level, the associated moisture is removed, mainly due to intensive vaporization and partial formation of fog and their subsequent removal from the pore volume of the plant material. This is achieved by the fact that the preheated plant material at a pressure equal to the equilibrium pressure of saturated vapors at a given temperature is subjected to quick connection with the receiver's vacuum and to repeatedly create a short-term pressure in the drying chamber below the equilibrium pressure of saturated vapors. When the material is repeatedly heated to a constant temperature, the material in an isolated chamber under a vacuum pulse with a decrease in the residual moisture of the material, the pressure drop decreases, the amount of moisture transferred to steam increases and the amount of moisture removed without phase transition in the form of small droplets - fog decreases.
На первой и второй стадиях сушки глубина вакуума в ресивере определяется температурой конденсата в шлюзовой камере.In the first and second stages of drying, the vacuum depth in the receiver is determined by the temperature of the condensate in the lock chamber.
В отличие от способа-прототипа быстрое охлаждение и конденсация пара в емкостях 11 и 12 ресивера и в теплообменнике 8 создает резкое понижение давления - вакуум и повышает эффективность вакуумного импульса и не требует высокой производительности вакуумного насоса. Давление пара конденсата, стекающего с конденсатора 28 теплообменника 8 и емкостей 11 и 12 ресивера, дополнительно понижают, охлаждением конденсата в шлюзовой камере и создают большую разницу давления в камере сушки и емкостях ресивера, тем самым обеспечивают большую эффективность вакуумного импульса и увеличенное количество удаленной влаги из материала за один импульс. В камере сушки 1 поток теплоносителя от нагревательных элементов калорифера 6 разделяется на два потока, один из которых направлен по центру камеры, второй - вдоль стенок камеры на регулируемые делители потока теплоносителя и в камеру с растительным материалом. Направляющие 5 обеспечивают завихрение и смешивание потоков теплоносителя. В процессе вакуумного импульса в камере сушки давление уменьшается не менее чем в два раза. Время полного открытия вакуумного клапана между камерой сушки и ресивером составляет 0,1-1,0 с. В процессе вакуумного импульса в камере сушки и емкостях ресивера равновесное давление устанавливается в течение 1-5 с, после вакуумного импульса и достижения равновесного давления в ресивере и камере сушки делают выдержку в течение 1-10 мин.In contrast to the prototype method, rapid cooling and condensation of steam in the
В отличие от установки-прототипа быстрое охлаждение и конденсация пара в ресивере создает резкое понижение давления - вакуум и превращает ресивер и шлюзовую камеру с теплообменником в конденсационный вакуумный насос высокой производительности.In contrast to the prototype installation, rapid cooling and condensation of steam in the receiver creates a sharp decrease in pressure - vacuum and turns the receiver and the lock chamber with a heat exchanger into a high-capacity condensing vacuum pump.
Контроль процесса сушки ведется по давлению пара в изолированной камере сушки при нагреве материала, по вакууму в камере сушки и ресивере при вакуумировании и по температуре материала.The drying process is controlled by the vapor pressure in the insulated drying chamber when the material is heated, by the vacuum in the drying chamber and the receiver when evacuated, and by the temperature of the material.
Признаки выполнения в камере сушке по всей длине и высоте камеры, вдоль ее стен вертикальных направляющих-делителей потока теплоносителя, возможность их регулирования относительно стенки камеры по направлению потока теплоносителя под углом от 5° до 175° - обеспечивают равномерное распределение теплоносителя по всей длине камеры сушки, равномерный и одинаковый нагрев материала для сушки.Signs of execution in the drying chamber along the entire length and height of the chamber, along its walls of vertical guides-dividers of the coolant flow, the possibility of their regulation relative to the chamber wall in the direction of coolant flow at an angle from 5 ° to 175 ° - ensure uniform distribution of the coolant along the entire length of the drying chamber uniform and uniform heating of the material for drying.
Признаки выполнения вертикальных направляющих потока теплоносителя после нагревательных элементов с возможностью установки относительно плоскости нагревательных элементов под углом от 10° до 170°, обеспечивают равномерное распределение теплоносителя внутри контейнера с материалом по всей длине камеры сушки.The signs of the execution of vertical coolant flow guides after the heating elements with the possibility of installing relative to the plane of the heating elements at an angle from 10 ° to 170 °, ensure uniform distribution of the coolant inside the container with the material along the entire length of the drying chamber.
Признаки выполнения трубопроводов, соединяющих сушильные камеры с нижней емкостью ресивера, по отношению к емкости ресивера тангенциально, обеспечивают циклонный механизм улавливания паров и тумана жидкости при вакуумном импульсе из камеры сушки.The signs of pipelines connecting the drying chambers to the lower capacity of the receiver, with respect to the capacity of the receiver tangentially, provide a cyclone mechanism for capturing vapor and liquid mist during a vacuum pulse from the drying chamber.
Признаки расположения камер сушки относительно ресивера симметрично на одинаковом от ресивера расстоянии, обеспечивают качество сушки при одновременной сушке в двух камерах.The signs of the location of the drying chambers relative to the receiver symmetrically at the same distance from the receiver ensure the quality of drying while drying in two chambers.
В вариантном исполнении установки с одной камерой сушки с герметично закрывающимися дверями, один теплообменник-конденсатор, ресивер, шлюзовую камеру с теплообменником, вакуумный насос, сушильная камера соединена трубопроводами с теплообменником-конденсатором, с ресивером, к которому подключен вакуумный насос позволяет уменьшить затраты на изготовление установки сушки при снижении производительности.In an embodiment of the installation with one drying chamber with hermetically sealed doors, one heat exchanger-condenser, receiver, airlock with a heat exchanger, a vacuum pump, a drying chamber are connected by pipelines to a heat exchanger-condenser, and a receiver to which a vacuum pump is connected allows to reduce manufacturing costs drying installations with reduced productivity.
Совокупность приведенных выше признаков способа, а также совокупность признаков устройства позволяют решить поставленный изобретениями технический результат и создать технологию и оборудование сушки материалов, сокращающих время сушки и повышающих качество сушки материалов, а также интенсифицировать процесс сушки за счет сокращения времени сушки, увеличить глубину вакуума в камерах сушки и их теплообменниках, емкостях ресивера и шлюзовой камере и снизить капитальные удельные затраты.The combination of the above features of the method, as well as the combination of features of the device allow to solve the technical result set by the inventions and create technology and equipment for drying materials that reduce the drying time and increase the drying quality of materials, as well as to intensify the drying process by reducing the drying time, to increase the vacuum depth in the chambers drying and their heat exchangers, receiver tanks and airlock and reduce capital specific costs.
Конкретный пример осуществления предлагаемого способа сушки растительного материала.A specific example of the implementation of the proposed method of drying plant material.
Процесс сушки растительных материалов экспериментально реализован на опытной установке, технологическая схема которой представлена на фиг. 1.The drying process of plant materials was experimentally implemented in a pilot plant, the technological scheme of which is presented in FIG. one.
Пример 1Example 1
В две сушильные камеры 1 и 2 объемом по 4 м куб. загрузили подготовленный к сушке растительный материал в количестве 500 кг, по 250 кг в каждую камеру.In two drying
Сушке подвергли свеклу столовую с начальным массовым содержанием влаги 85%. Предварительно вымытую, очищенную и нарезанную в форме кубиков с размерами от 5 до 10 мм свеклу разложили на сетчатые поддоны ровным слоем толщиной 30 мм. Требуемая конечная влажность по ГОСТ 13011-67 «Свекла столовая сушеная для экспорта». Технические условия, 2011 г., должна быть не более 8%. В каждую камеру сушки 1, 2 на тележках было установлено по 8 рядов поддонов с кубиками свеклы. В один из кубиков свеклы был установлен датчик температуры 25 игольчатого типа. В каждой камере сушки для проведения процесса нагрева были установлены оребренные электрические ТЭНы и два осевых вентилятора. Для создания вакуума в емкостях ресивера использовали водокольцевой вакуумный насос 17, в котором в качестве рабочей жидкости была использована проточная холодная вода с температурой 15°C и который обеспечивал создание рабочего вакуума в емкостях ресивера и отсос балластных газов из него. Скоростное вакуумирование осуществили при помощи ресивера, состоящего из двух цилиндрических емкостей и быстродействующих пневмоклапанов 10 и 20. Охлаждение радиатора 28 теплообменника 8 и радиатора 19 в шлюзовой камере 18, проводили холодной проточной водой с температурой 15°C.The beetroot was subjected to drying with an initial mass moisture content of 85%. Pre-washed, peeled and cut into cubes with sizes from 5 to 10 mm, the beets were spread on mesh pallets in an
Камеру сушки 1 герметично закрыли и включили воду для конденсатора 28 охлаждения теплообменника 8 и конденсатора 19 в шлюзовой камере 18, включили калориферы 6 и вентиляторы 7 для нагрева свеклы в камере сушки 1. Воздух из калорифера 6 выходил с температурой 95°C при атмосферном давлении в сушильной камере 1, которая была изолирована от ресивера и от внешней среды путем перекрытия быстродействующих клапанов 10 и клапанов 14, 16. Клапан 22 находился в открытом состоянии. Одновременно с включением подогрева включили вакуумный насос 17 для создания в емкостях 11 и 12 ресивера давления 10-15 мм рт.ст. После достижения среднеобъемной температуры свеклы 70°C (время нагрева составило 12 минут), отключили калорифер 6 и вентилятор 7, закрыли клапан 22. Для воздействия на свеклу вакуумным импульсом открыли клапана 20, соединяющие нижнюю емкость ресивера с шлюзовой камерой и открыли быстродействующий клапан 10, соединяющий камеру сушки 1 с емкостями ресивера. Давление в камере сушки 1 в первую секунду упало от атмосферного, сначала до 280 мм рт.ст., а температура в камере понизилась на 6°C, свеклы понизилась на 16°C. Затем, после выдержки под вакуумом в течение 1 минуты, давление опустилось до 80 мм рт.ст, а температура в камере еще понизилась на 4°C, свеклы понизилась на 6°C.Затем быстродействующий клапан 10 камеры сушки 1 перекрыли, изолировав таким образом камеру сушки 1 от емкостей ресивера, закрыли клапан 22, открыли клапана 14 и 16 для слива влаги из камеры 1, а после слива клапана 14, 16 закрыли, включили вентилятор 7 и калорифер 6, и провели нагрев свеклы в течение 10 минут. При этом температура в камере сушки достигла 95°C, а температура свеклы вновь достигла 70°C. Быстродействующие клапаны 10 сушильной камеры 2 в это время находились в положении «закрыто».Drying
Данные операции повторили три раза и общее время, которое потребовалось для удаления свободной влаги составило 30 минут.These operations were repeated three times and the total time it took to remove free moisture was 30 minutes.
Свободную влагу, выделившуюся из свеклы в состоянии пара и сконденсированную в радиаторе 28 теплообменника 8, по трубопроводу 32 удалили в шлюзовую камеру 18 путем открытия клапана 22.Free moisture released from the beets in a steam state and condensed in the
Свободную влагу, выделившуюся из свеклы в состоянии тумана и пара сконденсированного и уловленного в емкостях ресивера, удалили в шлюзовую камеру путем открытия клапанов 20 при закрытом клапане 22. Из шлюзовой камеры 18 охлажденный конденсат и влагу удалили при открытом клапане 34, соединяющем шлюзовую камеру с атмосферой и открытом клапане слива 21 на трубопроводе 33 при закрытых клапанах 20 и 22.Free moisture released from the beets in a foggy state and steam condensed and trapped in the tanks of the receiver was removed into the lock chamber by opening the
Во время выдержки свеклы под остаточным вакуумом в первой камере сушки запустили нагрев во второй камере сушки 2 с такой же последовательностью проводимых в ней операций импульсно-вакуумной сушки.While the beets were kept under residual vacuum in the first drying chamber, heating was started in the
Удаление связанной влаги до остаточной влажности 8% производили посредством проведения операций скоростного вакуумирования с нагревом и выдержкой свеклы под вакуумом в течение 1 минуты, нагревом свеклы в камере сушки под остаточным вакуумом при циркуляции теплоносителя до температуры 70°C в течение 3-х минут. Количество вышеуказанных циклов составило четыре.Bound moisture was removed to a residual moisture content of 8% by performing high-speed vacuum operations with heating and holding the beets under vacuum for 1 minute, by heating the beets in the drying chamber under the residual vacuum when the coolant was circulated to a temperature of 70 ° C for 3 minutes. The number of the above cycles was four.
При удалении связанной влаги, за счет открывания и закрывания клапанов операции разгерметизации камеры сушки для слива влаги из камеры отпадают. Вся выделившаяся влага в виде пара и тумана удаляется во время вакуумного импульса в ресивер и шлюзовую камеру.When the associated moisture is removed due to opening and closing the valves, the depressurization operations of the drying chamber to drain the moisture from the chamber disappear. All released moisture in the form of steam and fog is removed during a vacuum pulse in the receiver and the lock chamber.
Общее время сушки свеклы составило:The total drying time of beets was:
- 30 минут удаление свободной влаги до влажности 27-30%,- 30 minutes removal of free moisture to a moisture content of 27-30%,
- 12 минут удаление связанной влаги до конечной влажности 8%.- 12 minutes removal of bound moisture to a final moisture content of 8%.
Всего 42 минуты. Полученный продукт по своим качественным показателям соответствовал ГОСТ 13011-67.Only 42 minutes. The resulting product in terms of quality met the GOST 13011-67.
Пример 2Example 2
Сушке подвергли яблоки с начальной влажностью 86%. ГОСТ 32896-2014 Фрукты сушеные. Общие технические условия ГОСТ 28502-90. Фрукты семечковые сушеные. Технические условия.Apples were dried with an initial humidity of 86%. GOST 32896-2014 Dried fruits. General specifications GOST 28502-90. Dried pome fruits. Technical conditions
Яблоки предварительно вымытые, с удаленной сердцевиной, очищенные от кожуры и нарезанные в форме кружков, пластинок толщиной 3 мм разложили на сетчатые поддоны слоем толщиной до 30 мм и провели сушку, как описано в примере 1. Время удаления свободной влаги при проведении операции скоростного вакуумирования и выдержки под вакуумом составило 1 минуту, а время нагрева с выдержкой при остаточном вакууме - 3 минуты, количество циклов - четыре. Удаление связанной влаги проводили скоростным вакуумированием в течение 0,5 минут, нагрева - 2 минуты, количество циклов - четыре.Apples pre-washed, core-removed, peeled and sliced in the form of circles, 3 mm thick plates were laid on mesh pallets with a thickness of up to 30 mm and dried as described in Example 1. The time for free moisture removal during the high-speed vacuum operation and holding under vacuum was 1 minute, and heating time with holding at residual vacuum was 3 minutes, the number of cycles was four. Bound moisture was removed by high-speed evacuation for 0.5 minutes, heating - 2 minutes, the number of cycles - four.
Общее время сушки яблок составило:The total drying time for apples was:
- 16 минут на удаление свободной влаги до влажности 27-30%,- 16 minutes to remove free moisture to a moisture content of 27-30%,
- 10 минут на удаление связанной влаги 16-20%.- 10 minutes to remove bound moisture 16-20%.
Всего 26 минут.Only 26 minutes.
Полученный продукт по своим показателям соответствовал ГОСТ 32896-2014 Фрукты сушеные. Общие технические условия ГОСТ 28502-90. Фрукты семечковые сушеные. Технические условия.The resulting product in terms of its performance corresponded to GOST 32896-2014 Dried fruits. General specifications GOST 28502-90. Dried pome fruits. Technical conditions
Пример 3Example 3
Сушке подвергли груши с начальной влажностью 82%. ГОСТ 32896-2014 «Фрукты сушеные. Общие технические условия». ГОСТ 28502-90. «Фрукты семечковые сушеные. Технические условия».The pears were dried with an initial moisture content of 82%. GOST 32896-2014 “Dried fruits. General specifications. " GOST 28502-90. “Dried pome fruits. Technical conditions. "
Груши предварительно вымытые, с удаленной сердцевиной, очищенные от кожуры и нарезанные в форме кружков, пластинок толщиной 3 мм разложили на сетчатые поддоны слоем толщиной до 30 мм и провели сушку, как описано в примере 1. Время удаления свободной влаги при проведении операции скоростного вакуумирования и выдержки под вакуумом составило 1 минуту, а время нагрева с выдержкой при остаточном вакууме - 3 минуты, количество циклов - четыре. Удаление связанной влаги проводили скоростным вакуумированием в течение 0,5 минут, нагрева - 2 минуты, количество циклов - четыре.Pears pre-washed, peeled, peeled and cut into circles, 3 mm thick plates were laid on mesh pallets with a thickness of up to 30 mm and dried as described in Example 1. The time for free moisture removal during the high-speed vacuum operation and holding under vacuum was 1 minute, and heating time with holding at residual vacuum was 3 minutes, the number of cycles was four. Bound moisture was removed by high-speed evacuation for 0.5 minutes, heating - 2 minutes, the number of cycles - four.
Общее время сушки груш составило:The total drying time of the pears was:
- 16 минут на удаление свободной влаги до влажности 27-30%,- 16 minutes to remove free moisture to a moisture content of 27-30%,
- 10 минут на удаление связанной влаги 16-20%.- 10 minutes to remove bound moisture 16-20%.
Всего 26 минут.Only 26 minutes.
Полученный продукт по своим показателям соответствовал ГОСТ 32896-2014 «Фрукты сушеные. Общие технические условия» ГОСТ 28502-90. «Фрукты семечковые сушеные. Технические условия».The resulting product in accordance with its indicators corresponded to GOST 32896-2014 “Dried fruits. General specifications "GOST 28502-90. “Dried pome fruits. Technical conditions. "
Пример 4Example 4
Сушке подвергли капусту белокачанную с начальной влажностью 89%.White cabbage with an initial humidity of 89% was dried.
Капуста предварительно вымытая, очищенная и нарезанная в форме стружки размером от 5-10 мм загрузили в сушильную камеру и подвергли сушке, как описано в примере 1. После окончания сушки массовая доля влаги в капусте составила не более 14% и сушеная капуста соответствовала по своим показателям ГОСТ 7586-71 «Капуста белокачанная сушеная».Pre-washed cabbage, peeled and chopped in the form of shavings ranging in size from 5-10 mm was loaded into the drying chamber and dried as described in Example 1. After drying, the mass fraction of moisture in the cabbage was not more than 14% and dried cabbage corresponded in its parameters GOST 7586-71 "Dried white cabbage."
Продолжительность выдержки растительного материала каждого вида после скоростного вакуумирования, выдержки под остаточным вакуумом определяли практическим путем до достижения готовым продуктом заданной влажности.The duration of exposure of the plant material of each species after high-speed evacuation, exposure under residual vacuum was determined in practical ways until the finished product reaches the specified humidity.
Ограничение времени полного открытия вакуумного клапана между камерой сушки и ресивером составляет 0,1-1,0 с. обеспечивает резкий перепад давления, создание вакуумного импульса. Уменьшение времени открытия клапана приводит к снижению надежности его работы, уменьшению срока службы. Увеличение времени полного открытия клапана резко снижает эффективность вакуумного импульса и количество влаги удаленной без фазового перехода в виде тумана и увеличивает энергозатраты на сушку.The time limit for the complete opening of the vacuum valve between the drying chamber and the receiver is 0.1-1.0 s. provides a sharp pressure drop, creating a vacuum pulse. Reducing the valve opening time leads to a decrease in the reliability of its operation, reducing the service life. The increase in the time of complete opening of the valve sharply reduces the efficiency of the vacuum pulse and the amount of moisture removed without phase transition in the form of fog and increases the energy consumption for drying.
Достижение в процессе вакуумного импульса в камере сушки и ресивере равновесного давления в течение 1-5 с обеспечивает создание эффективного вакуумного импульса и наиболее полное удаление пара и тумана из материала в камеру сушки. Уменьшение времени ниже 1 с приводит к не полному удалению парожидкостной смеси из материала в камеру сушки в ресивер. Увеличение времени достижения равновесного давления более 5 с резко снижает количество жидкости удаляемой в виде тумана, т.е. без фазового перехода.Achieving an equilibrium pressure in the drying chamber and receiver during 1-5 s during the vacuum pulse ensures the creation of an effective vacuum pulse and the most complete removal of steam and fog from the material into the drying chamber. Reducing the time below 1 s leads to incomplete removal of the vapor-liquid mixture from the material into the drying chamber in the receiver. An increase in the time to reach equilibrium pressure of more than 5 s dramatically reduces the amount of liquid removed in the form of fog, i.e. without phase transition.
Выдержка после вакуумного импульса и достижения равновесного давления в ресивере и камере сушки в течение 1-10 мин обеспечивает полноту удаления парожидкостной смеси из камеры сушки, конденсации пара в ресивере, сбора и охлаждения жидкости в шлюзовой камере. Выдержка менее 1 минуты не обеспечивает полноту удаления паровоздушной смеси из камеры сушки, ее охлаждение в шлюзовой камере и снижение давления ниже равновесного, равномерного охлаждения материала по всему объему материала в контейнере для сушки. Выдержка более 10 минут переводит процесс вакуум-импульсной сушки в вакуумную, резко снижая эффективность и скорость сушки материала.Exposure after a vacuum pulse and reaching equilibrium pressure in the receiver and the drying chamber for 1-10 minutes ensures the complete removal of the vapor-liquid mixture from the drying chamber, steam condensation in the receiver, and collection and cooling of the liquid in the lock chamber. An exposure of less than 1 minute does not ensure the complete removal of the vapor-air mixture from the drying chamber, its cooling in the lock chamber and the pressure drop below equilibrium, uniform cooling of the material throughout the volume of the material in the drying container. Exposure for more than 10 minutes translates the vacuum-pulse drying process into a vacuum, drastically reducing the efficiency and speed of drying the material.
Предлагаемый способ сушки растительных материалов, в частности продуктов питания, успешно прошел экспериментальные испытания в условиях промышленного предприятия по сушке овощей и дал хорошие, стабильные результаты по качеству сушки.The proposed method of drying plant materials, in particular food products, successfully passed experimental tests in an industrial enterprise for drying vegetables and gave good, stable results on the quality of drying.
Применение предложенного способа сушки овощей позволяет использовать существующее оборудование и предотвращает возможные затраты на изготовление дорогостоящего и громоздкого оборудования.Application of the proposed method of drying vegetables allows you to use existing equipment and prevents possible costs for the manufacture of expensive and bulky equipment.
В настоящее время авторами проводится работа по более широкому использованию предлагаемого способа.Currently, the authors are working on a wider use of the proposed method.
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016117371A RU2624088C1 (en) | 2016-05-04 | 2016-05-04 | Method of drying plant-based material and device for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016117371A RU2624088C1 (en) | 2016-05-04 | 2016-05-04 | Method of drying plant-based material and device for its implementation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2624088C1 true RU2624088C1 (en) | 2017-06-30 |
Family
ID=59312332
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016117371A RU2624088C1 (en) | 2016-05-04 | 2016-05-04 | Method of drying plant-based material and device for its implementation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2624088C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108645193A (en) * | 2018-05-31 | 2018-10-12 | 重庆市飞龙种业有限责任公司 | Green capsicum cultivation device |
| RU202055U1 (en) * | 2020-10-27 | 2021-01-28 | Общество с ограниченной ответственностью «Технологии Без Границ» | Drying chamber for drying food |
| RU2795140C1 (en) * | 2022-09-01 | 2023-04-28 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) | Method of ultrasonic drying of materials |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2232955C1 (en) * | 2002-10-31 | 2004-07-20 | Голицын Владимир Петрович | Plant materials driver |
| RU2238490C2 (en) * | 2002-10-31 | 2004-10-20 | Голицын Владимир Петрович | Method for drying vegetable materials |
| RU2300893C1 (en) * | 2005-10-31 | 2007-06-20 | Владимир Петрович Голицын | Method for drying of plant materials |
| RU2302740C1 (en) * | 2005-10-31 | 2007-07-20 | Владимир Петрович Голицын | Plant material drying apparatus |
| US20150010679A1 (en) * | 2013-07-05 | 2015-01-08 | John Bean Technologies Corporation | Continuous low temperature pasteurization system and method |
-
2016
- 2016-05-04 RU RU2016117371A patent/RU2624088C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2232955C1 (en) * | 2002-10-31 | 2004-07-20 | Голицын Владимир Петрович | Plant materials driver |
| RU2238490C2 (en) * | 2002-10-31 | 2004-10-20 | Голицын Владимир Петрович | Method for drying vegetable materials |
| RU2300893C1 (en) * | 2005-10-31 | 2007-06-20 | Владимир Петрович Голицын | Method for drying of plant materials |
| RU2302740C1 (en) * | 2005-10-31 | 2007-07-20 | Владимир Петрович Голицын | Plant material drying apparatus |
| US20150010679A1 (en) * | 2013-07-05 | 2015-01-08 | John Bean Technologies Corporation | Continuous low temperature pasteurization system and method |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108645193A (en) * | 2018-05-31 | 2018-10-12 | 重庆市飞龙种业有限责任公司 | Green capsicum cultivation device |
| RU202055U1 (en) * | 2020-10-27 | 2021-01-28 | Общество с ограниченной ответственностью «Технологии Без Границ» | Drying chamber for drying food |
| RU2795140C1 (en) * | 2022-09-01 | 2023-04-28 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) | Method of ultrasonic drying of materials |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2395766C1 (en) | Drying method of materials of vegetable, animal origin, fish and seafood, and device for its implementation | |
| US2528476A (en) | Method and apparatus for dehydration | |
| CN102212419B (en) | Perfume drying device and essential oil recycling method | |
| EP2402691A2 (en) | Method for drying wood and an apparatus for the implementation thereof | |
| RU2624088C1 (en) | Method of drying plant-based material and device for its implementation | |
| JP6289557B2 (en) | Steamed grain cooling device | |
| WO2001088449A1 (en) | Method of drying wood and a system therefor | |
| KR101646835B1 (en) | low-temperature vacuum drier using microwave | |
| CN201781942U (en) | Novel food freeze-drying device | |
| RU2302740C1 (en) | Plant material drying apparatus | |
| CA2929183A1 (en) | A method and device for processing raw materials and effectively producing meat- and sausage-based raw cured goods | |
| RU2300893C1 (en) | Method for drying of plant materials | |
| RU2511887C2 (en) | Timber drying method | |
| RU2232955C1 (en) | Plant materials driver | |
| RU2238490C2 (en) | Method for drying vegetable materials | |
| WO2011005140A1 (en) | Method and plant for manufacturing electrotechnical articles | |
| KR20170084948A (en) | low tempertature and vacuum dryer apparatus using microwave | |
| RU2300718C1 (en) | Arrangement for low-temperature dewatering materials in vacuum | |
| RU2716056C1 (en) | Energy-efficient convective-vacuum pulse drying unit with thermal accumulators | |
| RU2682471C2 (en) | Method for drying wood and device therefor | |
| KR100238995B1 (en) | Dry method | |
| RU2648803C1 (en) | Method of cooling and condensation of steam gas mixture and mixture condensation system for its implementation | |
| RU2121638C1 (en) | Method and device for vacuum drying of materials | |
| FR2614089A1 (en) | Method intended to remove the steam coming from cooking in ovens, means for implementing this method and ovens provided with these means | |
| JP6690982B2 (en) | Vacuum cooling device |