RU2640848C2 - Method of particulates wet-heat treatment automated operation using variable combined convective-microwave power supply - Google Patents
Method of particulates wet-heat treatment automated operation using variable combined convective-microwave power supply Download PDFInfo
- Publication number
- RU2640848C2 RU2640848C2 RU2016120689A RU2016120689A RU2640848C2 RU 2640848 C2 RU2640848 C2 RU 2640848C2 RU 2016120689 A RU2016120689 A RU 2016120689A RU 2016120689 A RU2016120689 A RU 2016120689A RU 2640848 C2 RU2640848 C2 RU 2640848C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- temperature
- drying
- flow rate
- product
- coolant
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Drying Of Solid Materials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технике влаготепловой обработки материалов, а именно к способам автоматического управления влаготепловой обработкой дисперсных материалов в аппаратах, использующих переменный комбинированный конвективно-СВЧ энергоподвод, и может быть использовано в пищевой, химической и смежных с ними отраслях промышленности. The invention relates to techniques for the thermal and thermal treatment of materials, and in particular to methods for automatically controlling the thermal and thermal treatment of dispersed materials in apparatuses using an alternating combined convective microwave energy supply, and can be used in food, chemical, and related industries.
Известен способ автоматического управления процессом сушки пищевых продуктов в ленточной сушилке с использованием конвективного и СВЧ-энергоподвода [пат. РФ 2444689, МПК F26 В 25/22. Cпособ автоматического управления процессом сушки пищевых продуктов в ленточной сушилке с использованием конвективного и СВЧ-энергоподвода [текст] / С.Т. Антипов, Д.А. Казарцев, А.В. Журавлев, Т.В. Калинина, И.С. Юрова, А.Б. Емельянов; патентообладатель ГОУВПО Воронежская государственная технологическая академия. – № 2010135851/06; заявл. 26.08.2010; опубл. 10.03. 2012], который предусматривает измерение расхода, температуры и влажности исходного материала, поступающего в сушилку, расхода, температуры и влажности высушенного материала, влагосодержания, температуры и расхода сушильного агента до и после сушки, потребляемой мощности вентилятора, магнетронов и калорифера. При этом регулирование технологических параметров процесса сушки осуществляют по трем зонам, для чего информация с датчиков подается на микропроцессор, который по заложенному в него алгоритму в зависимости от расхода исходного материала и его температуры в первой зоне; температуры, расхода и влажности сушильного агента во второй зоне; влагосодержания, температуры сушильного агента в третьей зоне и скорости движения ленты транспортера устанавливает задание на температурный режим и режим подачи сушильного агента на входе в сушилку посредством исполнительных механизмов магнетронов, калорифера и вентилятора, информация с которых подается на микропроцессор, который осуществляет коррекцию режимов процесса сушки по трем зонам, каждая из которых состоит из нескольких уровней: первая зона состоит из двух уровней: на первом уровне воздействуют на мощность СВЧ-излучения, если изменение мощности СВЧ-излучения не обеспечивает заданную температуру материала, воздействуют на скорость подачи исходного материала; вторая зона состоит из трех уровней: на первом уровне воздействуют на мощность СВЧ-излучения, на втором уровне, если изменение мощности СВЧ-излучения не обеспечивает требуемого влагосодержания отходящего сушильного агента, воздействуют на напряжение в сети питания нагревательных элементов калорифера, на третьем уровне изменяют расход сушильного агента; третья зона состоит из двух уровней: на первом уровне воздействуют на мощность СВЧ-излучения, на втором уровне, если изменение мощности СВЧ-излучения не обеспечивает требуемого влагосодержания отходящего сушильного агента, воздействуют на скорость движения транспортерной ленты с высушиваемым материалом, при этом коррекцию режимов процесса сушки во второй и третьей зонах на всех уровнях осуществляют с учетом температуры сушильного агента на выходе из сушильной камеры.A known method of automatically controlling the drying process of food products in a belt dryer using convective and microwave energy supply [US Pat. RF 2444689, IPC F26
Недостатками данного способа являются нерациональное использование энергетического потенциала и высокая инерционность системы автоматического управления.The disadvantages of this method are the irrational use of energy potential and the high inertia of the automatic control system.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ автоматического управления комбинированным варочно-сушильным процессом обработки сыпучего продукта [пат. РФ 2113132, МПК A23L 1/10, G05D 27/00. Способ автоматического управления комбинированным варочно-сушильным процессом обработки сыпучего продукта [текст] / Г.В. Калашников, А.А. Шевцов, А.Г. Тисленко; патентообладатель ГОУВПО Воронежская государственная технологическая академия. – № 96124201/13; заявл. 24.12.1996; опубл. 20.06. 1998], который предусматривает изменение подачи теплоносителя и жидкости, измерение влагосодержания исходного, перед варкой продукта, сваренного и готового продукта после сушки, расхода исходного продукта, температуры продукта перед варкой, в процессе варки и сушки, теплоносителя на входе и выходе из слоя продукта при варке и сушке, давления распыливания жидкости, перепад давлений теплоносителя, расхода теплоносителя после варки на основе измерения скорости потока теплоносителя, давления и расхода охлаждающей жидкости, подаваемой в теплообменник, а также осуществляется корректирование текущего значения влагосодержания продукта при варке и сушке по расходу и температуре теплоносителя перед и после сушки продукта, корректируют расход распыливаемой жидкости по количеству сконденсированного пара, влагосодержанию сваренного продукта и перепаду давлений теплоносителя на входе и выходе из слоя продукта, расход готового продукта после сушки определяют по расходу исходного перед варкой продукта и влагосодержанию исходного и готового продукта соответственно перед варкой и после сушки, дополнительно осуществляют подпитку паром теплоносителя, подаваемого на сушку, и измеряют расход и температуру пара, при этом свежий пар добавляют по количеству сконденсированного пара на варке, определяемому по расходам теплоносителя перед и после варки.The closest in technical essence and the achieved effect is a method for automatically controlling the combined cooking and drying process for processing bulk product [US Pat. RF 2113132, IPC
Известный способ автоматического управления комбинированным варочно-сушильным процессом обработки сыпучего продукта имеет следующие недостатки: низкая точность и надежность управления влаготепловой обработкой дисперсных материалов в связи с большой инерционностью используемого оборудования, повышенные удельные энергозатраты и невысокое качество готовой продукции вследствие использования только конвективного способа сушки.The known method for automatic control of the combined cooking-drying process for processing bulk product has the following disadvantages: low accuracy and reliability of controlling the heat and heat treatment of dispersed materials due to the high inertia of the equipment used, increased specific energy consumption and low quality of the finished product due to the use of only the convective drying method.
Технической задачей изобретения является повышение точности и надежности управления влаготепловой обработкой дисперсных материалов при одновременном снижении удельных энергозатрат и повышении качества готовой продукции.An object of the invention is to improve the accuracy and reliability of the control of thermal and moisture treatment of dispersed materials while reducing specific energy consumption and improving the quality of finished products.
Поставленная техническая задача изобретения достигается тем, что в способе автоматического управления влаготепловой обработкой дисперсных материалов с использованием переменного комбинированного конвективно-СВЧ энергоподвода, предусматривающем изменение подачи теплоносителя, жидкости, мощности СВЧ–излучения и продукта, измерение расхода, влажности и температуры исходного сырья, расхода, влажности и температуры продукта до и после увлажнения в виде гидротермической обработки (ГТО) при насыщении его жидкостью, расхода, влажности и температуры высушенного продукта, давления распыливания жидкости, влагосодержания, температуры и расхода теплоносителя на входе и выходе из слоя продукта до и после сушки, скорости движения транспортирующего рабочего органа, потребляемой мощности вентилятора, магнетронов и калорифера, новым является то, что предусматривают измерение температуры теплоносителя контура рециркуляции и сырья до и после секции подогрева, расхода теплоносителя в секции подогрева сырья, температуры и расхода жидкости при гидротермической обработке (ГТО) продукта, расхода, влажности и температуры продукта после конвективной сушки, температуры и расхода теплоносителя для подогрева жидкости при ГТО, осуществляют корректирование текущего значения температуры исходного сырья при его предварительном подогреве по расходу и температуре теплоносителя, отработанного после конвективной сушки из рециркуляционного контура, и расходу исходного сырья, корректируют температуру распыливаемой жидкости на основе изменения расхода и температуры теплоносителя, отработанного после начальной СВЧ–сушки, расход жидкости на основе давления распыливания с учетом температуры и влажности продукта после начальной СВЧ–сушки, расход теплоносителя, отработанного после начальной СВЧ–сушки, для СВЧ–досушивания продукта на основе изменения влажности и температуры продукта до и после СВЧ–досушивания, мощности магнетронов СВЧ–досушивания с учетом влажности продукта на СВЧ–досушивании, а также подвод теплоты за счет сушильного агента при конвективном теплоподводе и электромагнитного излучения при СВЧ энергоподводе для сушки материала осуществляют с учетом кинетических закономерностей влагоиспарения на основе кривых конвективной сушки и СВЧ–сушки, при этом осуществляют коррекцию режима управления процессом влагоиспарения при конвективной, начальной СВЧ–сушке и окончательном СВЧ–досушивании на шести уровнях: на первом уровне при отклонении текущего значения температуры подогретого сырья от заданного воздействуют на расход подводимого потока теплоносителя; на втором уровне при отклонении текущего значения влажности продукта, высушенного в процессе конвективной сушки, от заданного воздействуют на расход подводимого потока теплоносителя за счет изменения скорости вентилятора; на третьем уровне, если изменение расхода подводимого потока теплоносителя выходит за заданный диапазон изменения и не обеспечивает требуемой влажности высушенного продукта, воздействуют на температуру подводимого потока теплоносителя за счет изменения мощности ТЭНов калорифера; на четвертом уровне, если изменение температуры потока теплоносителя выходит за заданный диапазон изменения и не обеспечивает требуемой влажности высушенного продукта, воздействуют на напряжение в сети питания магнетронов; на пятом уровне, если напряжение в сети питания магнетронов выходит за заданный диапазон изменения и не обеспечивает требуемой влажности высушенного продукта, воздействуют на частоту вращения вала электродвигателя привода рабочих секций и изменение линейной скорости движения транспортирующего рабочего органа конвейера и, следовательно, продолжительность сушки; а также на шестом уровне, если частота вращения вала электродвигателя привода рабочих секций выходит за заданный диапазон изменения и не обеспечивает требуемой влажности высушенного продукта, воздействуют на расход исходного сырья в дозаторе.The object of the invention is achieved by the fact that in a method for automatically controlling the heat and moisture treatment of dispersed materials using an alternating combined convective microwave energy supply, which involves changing the flow of heat carrier, liquid, power of microwave radiation and product, measuring the flow rate, humidity and temperature of the feedstock, flow rate, humidity and temperature of the product before and after wetting in the form of hydrothermal treatment (TRP) when saturated with liquid, flow rate, humidity and the temperature of the dried product, the pressure of atomization of the liquid, moisture content, the temperature and flow rate of the coolant at the inlet and outlet of the product layer before and after drying, the speed of the transporting working body, the power consumption of the fan, magnetrons and air heater, new is that they include measuring the temperature of the coolant circuit of recirculation and raw materials before and after the heating section, the coolant flow rate in the section for heating raw materials, temperature and liquid flow rate during hydrothermal treatment (GTO) the duct, flow rate, humidity and temperature of the product after convective drying, temperature and flow rate of the coolant for heating the liquid during the TRP, the current temperature of the feedstock is adjusted when it is preheated according to the flow rate and temperature of the coolant worked out after convective drying from the recirculation loop, and the flow rate of the feed raw materials, adjust the temperature of the sprayed liquid based on changes in flow rate and temperature of the coolant spent after the initial microwave drying, liquid flow rate based on atomization pressure, taking into account the temperature and humidity of the product after the initial microwave drying, the flow rate of coolant spent after the initial microwave drying, for microwave drying of the product based on changes in humidity and temperature of the product before and after microwave drying, the power of microwave magnetrons –Drying out taking into account the moisture content of the product at microwave drying, as well as supplying heat due to the drying agent with convective heat supply and electromagnetic radiation during microwave energy supply for drying the material, based on the curves of convective drying and microwave drying, taking into account the kinetic laws of moisture evaporation, the control mode of the moisture evaporation process during convective, initial microwave drying and final microwave drying is adjusted at six levels: at the first level, when the current temperature value of the heated raw material deviates from a given effect on the flow rate of the input coolant flow; at the second level, when the current humidity value of the product dried during convective drying deviates from the set value, it affects the flow rate of the supplied coolant flow by changing the fan speed; at the third level, if the change in the flow rate of the supplied coolant flow is outside the specified range of change and does not provide the required moisture content of the dried product, they affect the temperature of the supplied coolant flow by changing the power of the heater heater; at the fourth level, if the change in temperature of the coolant flow is outside the specified range of change and does not provide the required moisture content of the dried product, they affect the voltage in the magnetron power supply network; at the fifth level, if the voltage in the magnetron power supply network is outside the specified range of variation and does not provide the required moisture content of the dried product, they affect the rotational speed of the shaft of the electric drive of the drive of the working sections and the change in the linear speed of the conveyor working body of the conveyor and, therefore, the duration of drying; and also at the sixth level, if the rotational speed of the shaft of the electric drive of the drive of the working sections is outside the specified range of change and does not provide the required moisture content of the dried product, they affect the flow of feedstock in the dispenser.
Информация подается на микропроцессор, который по заданному алгоритму в зависимости от количества влаги, содержащейся в исходном сырье и конечном продукте, на основе влажности исходного сырья, высушенного после конвективной сушки, СВЧ–сушки и обработанного при увлажнении продукта, а также досушенного готового продукта после СВЧ–досушивания, устанавливает задание на температурный режим, осуществляет изменение массовой доли подаваемой жидкости, теплоносителя, дисперсного материала, мощности СВЧ–излучения, скорости движения транспортирующего рабочего органа, и затем, посредством исполнительных механизмов вентилятора, магнетрона, калорифера, теплообменника подогрева жидкости и электропривода транспортирующего рабочего органа, для достижения материалом заданной температуры и влажности, осуществляет изменение массовой доли теплоты за счет сушильного агента, электромагнитной энергии магнетрона, распыливаемой жидкости форсунок, а также линейной скорости перемещения продукта и, как следствие, продолжительности влаготепловой обработки дисперсного материала.The information is supplied to the microprocessor, which according to a predetermined algorithm, depending on the amount of moisture contained in the feedstock and the final product, based on the moisture content of the feedstock, dried after convective drying, microwave drying and processed by moistening the product, as well as the dried finished product after microwave –Drying, sets the task to the temperature regime, changes the mass fraction of the supplied liquid, coolant, dispersed material, microwave power, transport speed a working body, and then, by means of actuators of a fan, magnetron, air heater, heat exchanger, heating fluid and an electric drive of a transporting working body, to achieve a given temperature and humidity, the material changes the mass fraction of heat due to a drying agent, electromagnetic energy of a magnetron, atomized liquid nozzles , as well as the linear velocity of the product and, as a consequence, the duration of the thermal treatment of the dispersed material.
При этом для СВЧ–досушивания увлажненного продукта микропроцессор устанавливает задание на изменение массовой доли теплоты и электромагнитной энергии на основе расхода сушильного агента рециркуляционного контура, поступающего в СВЧ–секцию, и мощности магнетронов на СВЧ–сушке, а также изменение линейной скорости движения транспортирующего рабочего органа и продолжительности перемещения продукта.In this case, for microwave drying of the moistened product, the microprocessor sets the task for changing the mass fraction of heat and electromagnetic energy based on the consumption of the drying agent of the recirculation loop entering the microwave section and the power of the magnetrons on the microwave drying, as well as changing the linear speed of the transporting working body and duration of product movement.
Технический результат изобретения заключается в повышении точности и надежности управления влаготепловой обработкой дисперсных материалов вследствие снижения инерционности управления при одновременном снижении удельных энергозатрат на осуществление производства и повышении качества готовой продукции. The technical result of the invention is to improve the accuracy and reliability of the control of the thermal and thermal treatment of dispersed materials due to a decrease in the control inertia while reducing the specific energy consumption for production and improving the quality of the finished product.
Информация с датчиков, измеряющих расход (G1О) и температуру (T1О) исходного сырья , расход (G1Н), влажность (W1Н) и температуру (T1Н) подогретого сырья перед конвективной сушкой, расход (G3П) теплоносителя для подогрева исходного сырья; расход (G1К), влажность (W1К) и температуру (T1К) высушенного после конвективной сушки продукта, направляемого на начальную СВЧ–сушку, влажность (W3Н, W3К), температуру (T3Н, T3К) и расходы (G3Н, G3К) теплоносителя до и после конвективной сушки, температуру (T3НС, T3КС) и расходы (G3НС, G3КС) теплоносителя до и после начальной СВЧ–сушки, температуру (T1С) продукта и мощности (NС) магнетронов в процессе СВЧ–сушки, расход (G1КС), влажность (W1КС) и температуру (T1КС) высушенного после начальной СВЧ–сушки продукта, направляемого на увлажнение в виде гидротермической обработки (ГТО), а также температуру (T2Н), давление (P2Н) распыла и расход (G2Н) жидкости (водного раствора) перед гидротермической обработкой продукта, линейной скорости движения транспортирующего рабочего органа с продуктом с учетом частоты вращения ведомого или выходного вала электропривода рабочих секций, расход (G1Г), влажность (W1Г) и температуру (T1Г) продукта перед его СВЧ–досушиванием, температуру (T1Д) продукта и мощности (NСД) магнетронов в процессе СВЧ–досушивания, расходы (G3НД, G3КД) теплоносителя до и после процесса СВЧ–досушивания, расход (G1), влажность (W1) и температуру (T1) готового продукта, подается на микропроцессор, который устанавливает задание на температурный режим в секциях влаготепловой обработки, режим подачи теплоносителя на входе в секции процессов конвективной и СВЧ–сушки, перемещения продукта по секциям, а также промежуточного увлажнения продукта.Information from sensors measuring the flow rate (G 1О ) and temperature (T 1О ) of the feedstock, flow rate (G 1Н ), humidity (W 1Н ) and temperature (T 1Н ) of heated raw materials before convective drying, flow rate (G 3П ) of the heat carrier for heating feedstock; consumption (G 1K ), humidity (W 1K ) and temperature (T 1K ) of the product dried after convective drying, sent to the initial microwave drying, humidity (W 3H , W 3K ), temperature (T 3H , T 3K ) and costs ( G 3Н , G 3К ) coolant before and after convective drying, temperature (T 3НС , T 3КС ) and costs (G 3НС , G 3КС ) coolant before and after the initial microwave drying, temperature (T 1С ) of the product and power (N С ) magnetrons during microwave drying, flow (G 1KS), humidity (W 1KS) and the temperature (T 1KS) of the dried product after the initial microwave drying directed to a moisturizing idrotermicheskoy processing (TRP) and temperature (T 2H), pressure (P 2H) atomization and the flow rate (G 2H), liquid (aqueous solution) prior to the hydrothermal treatment of the product, the linear speed of movement of the conveying working member with product, taking into account the rotational speed of the driven or the output shaft of the electric drive of the working sections, flow rate (G 1G ), humidity (W 1G ) and temperature (T 1G ) of the product before its microwave drying, temperature (T 1D ) of the product and power (N SD ) of magnetrons in the process of microwave drying, costs (G 3ND, G 3KD) coolant before and after n otsessa microwave dryness, the flow rate (G 1), humidity (W 1) and the temperature (T 1) of the finished product, is fed to the microprocessor which sets the job to the temperature regime in the sections vlagoteplovoj processing, supply coolant inlet section processes mode convective and Microwave drying, moving the product in sections, as well as intermediate wetting of the product.
Информация с датчиков, измеряющих расход, влажность и температуру исходного сырья на входе процессов конвективной и СВЧ–сушки, расход, влажность и температуру высушенного продукта, влагосодержание, температуру и расход теплоносителя до и после сушки, а также температуру, давление распыла и расход водного раствора в секции гидротермической обработки, подается на микропроцессор, который устанавливает задание на температурный режим в секциях влаготепловой обработки, режим подачи теплоносителя на входе в секции процессов конвективной и СВЧ–сушки, а также гидротермической обработки продукта.Information from sensors measuring the flow rate, humidity and temperature of the feedstock at the inlet of convective and microwave drying processes, flow rate, humidity and temperature of the dried product, moisture content, temperature and flow rate of the coolant before and after drying, as well as temperature, spray pressure and flow rate of the aqueous solution in the hydrothermal treatment section, it is supplied to the microprocessor, which sets the task for the temperature regime in the heat and heat treatment sections, the coolant supply mode at the entrance to the convection and RF drying, and the product of the hydrothermal treatment.
Изобретение позволяет интенсифицировать процессы сушки и обработки водным раствором и снизить энергозатраты, материальные затраты, повысить качество высушенного материала, а также точность и надежность управления.The invention allows to intensify the processes of drying and processing with an aqueous solution and to reduce energy costs, material costs, improve the quality of the dried material, as well as the accuracy and reliability of control.
На фиг.1 представлена схема линии для предлагаемого способа автоматического управления влаготепловой обработкой дисперсных материалов с использованием переменного комбинированного конвективно–СВЧ энергоподвода.Figure 1 presents the line diagram for the proposed method for the automatic control of the thermal and thermal treatment of dispersed materials using an alternating combined convective-microwave energy supply.
Линия содержит контрольные поверхности секций: секцию 1 загрузки; секцию 2 предварительного подогрева сырья; секцию 3 конвективной сушки; секцию 4 гидротермической обработки (ГТО), расположенную между секциями 5 и 6 СВЧ–сушки, соответственно начальной и досушивания продукта; калорифер 7; вентиляторы 8 подачи теплоносителя на конвективную сушку и СВЧ–досушивание; магнетроны 9, которые являются источниками СВЧ–энергии; насос 10 подачи жидкости для увлажнения; теплообменник 11 для подогрева жидкости в линии подачи водного раствора; транспортер 12 с секциями, датчики 13 и 14 температуры соответственно исходного сырья и подогретого продукта; датчики 15 и 16 температуры соответственно теплоносителя на входе в секцию конвективной сушки и отработанного теплоносителя на выходе данной секции; датчик 17 температуры продукта на выходе из секции конвективной сушки; датчик 18 температуры продукта на начальной СВЧ–сушке; датчик 19 температуры атмосферного воздуха; датчик 20 температуры продукта на выходе из секции начальной СВЧ–сушки; датчик 21 температуры жидкости на входе в секцию обработки водным раствором; датчик 22 температуры продукта на входе в секцию СВЧ–досушивания; датчик 23 температуры продукта процесса СВЧ–досушивания; датчик 24 температуры продукта на выходе из секции СВЧ–досушивания; датчик 25 температуры отработанного теплоносителя; датчик 26 давления распыла водного раствора; датчик 27 расхода исходного сырья перед секцией подогрева; датчик 28 расхода подогретого сырья перед конвективной сушкой; датчики 29, 30 расходов теплоносителя на входе и выходе в секцию конвективной сушки; датчик 31 расхода теплоносителя идущего на подогрев исходного сырья; датчик 32 расхода атмосферного воздуха; датчик 33 расхода продукта перед секцией начальной СВЧ–сушки; датчик 34 потребляемой мощности магнетронов секции начальной СВЧ–сушки; датчик 35 расхода продукта на выходе из секции СВЧ–сушки; датчик 36 расхода жидкости секции увлажнения; датчик 37 расхода продукта перед секцией СВЧ–досушивания; датчик 38 расхода готового продукта; датчик 39 расхода отработанного теплоносителя; датчики 40 и 41 соответственно расхода сушильного агента на входе и выходе секции СВЧ–досушивания; датчик 42 потребляемой мощности магнетронов секции СВЧ–досушивания; датчики 43-49 влажности; датчик 50 линейной скорости движения конвейера; исполнительные механизмы 51-64; (а, б, в, г, д, е, ж, з, и, к, л, м, н, о, п, р, с, т, у, ф, х, ц, ч, ш, щ, ы, э, ю, я, а1, а2, а3, а4, а5, а6, а7, а8, а9 - входные каналы управления; d, i, g, j, h, f, k, l, q, r, s, v, w, z - выходные каналы управления); микропроцессор 65.The line contains the control surfaces of the sections:
Линии материальных потоков в соответствии со стандартом: 0.7 - сырье на протяжении процесса; 2.2 - насыщенный пар; 2.3 - перегретый пар; 2.7 - отработанный перегретый пар; 3.1 - атмосферный воздух; 3.2 - отработанный теплоноситель в виде паровоздушной смеси; 9.1 - жидкость пищевкусовая продуктовая.Material flow lines in accordance with the standard: 0.7 - raw materials throughout the process; 2.2 - saturated steam; 2.3 - superheated steam; 2.7 - spent superheated steam; 3.1 - atmospheric air; 3.2 - waste heat carrier in the form of a vapor-air mixture; 9.1 - food flavoring liquid.
Влаготепловая обработка дисперсных материалов осуществляется с использованием конвективной и СВЧ–сушки с промежуточной обработкой продукта жидкостью между СВЧ-воздействием в тороидальном аппарате на основе переменного комбинированного конвективно–СВЧ энергоподвода [пат. № 2483571 РФ, МПК7 A23L 1/00. Тороидальный аппарат для производства плодоовощных чипсов / Г.В. Калашников, Е.В. Литвинов; патентообладатель Воронеж. гос. универс. инж. технол. - № 2012100586/13; заявл. 10.01.2012; опубл. 10.06.2013; бюл. № 16] .Moisture and thermal treatment of dispersed materials is carried out using convective and microwave drying with intermediate processing of the product with liquid between the microwave action in a toroidal apparatus based on an alternating combined convective-microwave energy supply [US Pat. No. 2483571 of the Russian Federation, IPC 7
Способ автоматического управления влаготепловой обработкой дисперсных материалов с использованием переменного комбинированного конвективно–СВЧ энергоподвода осуществляется следующим образом. The method of automatic control of the thermal and thermal treatment of dispersed materials using an alternating combined convective-microwave energy supply is as follows.
На первом этапе после бункера загрузки 1 происходит измерение расхода и температуры исходного сырья при помощи датчиков 27 и 13 соответственно. Далее по мере продвижения продукта информация о температуре, расходе и влажности после секции подогрева 2 измеряется с помощью датчиков 14, 28, 43 и передается в микропроцессор 65, который по заложенному в него алгоритму в зависимости от количества влаги и тепла, содержащихся в исходном влажном продукте, подаваемом на сушку, устанавливает задание на температурный режим, режим подачи теплоносителя на входе в сушилку и режим подачи исходного сырья посредством исполнительного механизма 52 калорифера 7, исполнительного механизма 51 и 53, исполнительного механизма 54, регулирующего привод вентилятора 8, и исполнительного механизма 55 магнетронов 9 секции СВЧ–сушки 5, регулирующих напряжение электрического тока питания магнетронов. At the first stage, after the loading hopper 1, the flow rate and temperature of the feedstock are measured using
Расход исходного сырья, частота вращения вала электродвигателя, количество влаги, поступающей с исходным сырьем, определяется микропроцессором 65, исходя из информации о расходе и влажности исходного материала, поступающей с датчиков 28 и 43, установленных на линии подачи исходного материала. The feedstock consumption, the rotational speed of the motor shaft, the amount of moisture supplied with the feedstock is determined by the
На основе решения задачи минимизации затрат микропроцессор определяет массовую долю испаряемой влаги, которую необходимо удалить в секциях конвективной и СВЧ–сушки, а также влаги насыщения материала в секции обработки водным раствором.Based on the solution to the problem of minimizing costs, the microprocessor determines the mass fraction of evaporated moisture, which must be removed in the convective and microwave drying sections, as well as the saturation moisture of the material in the section of the aqueous solution.
Массовая доля испаряемой влаги микропроцессором 65 определяется на основе уравнений:The mass fraction of evaporated moisture by the
при конвективной сушкеwith convective drying
при начальной СВЧ–сушке during initial microwave drying
при СВЧ–досушивании at microwave drying
где
Массовая доля поглощаемой влаги в секции гидротермической обработки микропроцессором 65 определяется с помощью уравнения:The mass fraction of absorbed moisture in the hydrothermal treatment section by
где
В формулах (1)-(4) расход продукта определяется микропроцессором 65 по следующим зависимостям: In formulas (1) - (4), the consumption of the product is determined by the
после конвективной сушки
после начальной СВЧ–сушки
после ГТО
после СВЧ–досушивания
Вычисленные микропроцессором 65 значения расхода продукта сравниваются с показаниями соответствующих датчиков 27, 28, 33, 35, 37 и 38 с последующим определением возможных отклонений текущих и расчетных значений для повышения точности и надежности управления влаготепловой обработкой дисперсных материалов. The values of the product flow calculated by the
В секции 3 конвективной сушки при изменении текущего значения скорости сушки от заданного, микропроцессор 65 вычисляет необходимое изменение температуры и расхода подводимого потока теплоносителя и осуществляет его коррекцию посредством исполнительных механизмов 52, 53 и 54. При помощи датчиков 29 и 31 происходит измерение расхода теплоносителя и при помощи исполнительного механизма 64 регулирование его подачи в секцию 3 конвективной сушки и секцию 2 подогрева исходного сырья.In
В секциях 5 и 6 СВЧ–сушки управление предусматривает достижение заданной влажности материала путем воздействия на напряжение электрической сети питания магнетронов 9 с учетом соответственно датчиков 34 и 42 с целью изменения мощности СВЧ–излучения и осуществляется с помощью исполнительных механизмов 55 и 61, изменяющих напряжение питания. Образующийся в процессе сушки пар идет на дополнительный обогрев водного раствора в теплообменнике 11. Для измерения скорости перемещения рабочих секций с датчика линейной скорости движения конвейера 50 на микропроцессор 65 поступает сигнал, который обрабатывается, и при помощи исполнительного механизма 56 происходит регулирование частоты вращения вала электродвигателя привода движения рабочих секций. In
Расходы теплоносителя, необходимого для подогрева исходного сырья
и массовая доля теплоносителя для подогрева жидкости and mass fraction of heat carrier for heating the liquid
где
В секции 4 обработки подсушенного продукта водным раствором управлением предусматривается подача жидкости определенной температуры до заданной влажности продукта. В зависимости от показаний датчика расхода жидкости 36 и датчика давления распыла 26, микропроцессор 65 управляет исполнительным механизмом 57 насоса 10. Коррекция задания расхода жидкости в секции увлажнения происходит в зависимости от показаний датчика влажности 48. По показаниям датчика температуры 21, установленного на линии подачи жидкости в секцию обработки водным раствором, осуществляется управление температурой при помощи исполнительного механизма 58 теплообменника 11. In section 4 of the processing of the dried product with an aqueous solution, the control provides for the supply of a liquid of a certain temperature to a given moisture content of the product. Depending on the readings of the
В секции 6 СВЧ–досушивания происходит доведение продукта до необходимой конечной влажности. Информация с датчика влажности продукта 49 поступает в микропроцессор 65. После обработки сигнала о влажности с датчика 49 и мощности магнетронов с датчика 42 при помощи исполнительного механизма 61 происходит регулирование подаваемой мощности магнетронов 9, а при помощи исполнительного механизма 59 происходит регулирование расхода продукта, поступающего на досушивание, до необходимой конечной влажности.In section 6 of the microwave drying, the product is brought to the required final moisture content. Information from the humidity sensor of the
Информация о расходе материально-энергетических ресурсов фиксируется и передается в микропроцессор 65, который непрерывно определяет знак производной функции суммарной стоимости энергетических и материальных затрат на единицу массы высушиваемого материала [Калашников Г.В., Литвинов Е.В. Эксерго-экономическая оценка энергозатрат оборудования сушки и влаготепловой обработки сырья / Международная научно-техническая конф. «Проблемы ресурсо- и энергосберегающих технологий в промышленности и АПК - ПРЭТ-2014»: Сборник трудов V Международного научно-технического симпозиума «Современные энергосберегающие тепловые технологии (сушка и термовлажностная обработка материалов) - СЭТТ- 2014». Иван. гос. хим.-технол. ун-т. Т.1. - Иваново: Изд-во ФГОУВПО «ИГХТУ», 2014.– С. 136-139. ISBN 978-5-9616-0492-4] по формуле:Information on the consumption of material and energy resources is recorded and transmitted to the
где
Если знак положительный, то микропроцессор 65 уменьшает расход исходного материала, если знак отрицательный, то увеличивает данный расход.If the sign is positive, then the
Таким образом, использование способа автоматического управления влаготепловой обработкой дисперсных материалов на основе переменного комбинированного конвективно-СВЧ энергоподвода позволяет:Thus, the use of the automatic control method for the thermal and thermal treatment of dispersed materials based on an alternating combined convective microwave energy supply allows:
- обеспечить возможность интенсификации процессов сушки и увлажнения;- provide the possibility of intensification of the drying and moistening processes;
* повысить точность и надежность управления в наиболее оптимальных диапазонах изменения параметров технологического режима работы секций тороидального аппарата;* increase the accuracy and reliability of control in the most optimal ranges of parameters of the technological mode of operation of sections of the toroidal apparatus;
* значительно снижается инерционность управления, т.е. уменьшается интервал времени с момента получения информации о ходе процессов сушки и увлажнения до подачи управляющего воздействия на исполнительные механизмы регулирования;* the inertia of control is significantly reduced, i.e. the time interval decreases from the moment information is received on the progress of the drying and humidification processes to the supply of a control action to the actuating control mechanisms;
* получить готовый продукт высокого качества за счет оптимизации технологических параметров процессов сушки и увлажнения материала в тороидальном аппарате с комбинированным энергоподводом, что обеспечивает сокращение влаготеплового воздействия и повышение пищевой ценности продукта;* to obtain a finished product of high quality by optimizing the technological parameters of the drying and wetting processes of the material in a toroidal apparatus with combined energy supply, which ensures a reduction in moisture and thermal effects and an increase in the nutritional value of the product;
* обеспечивает снижение теплоэнергетических и материальных затрат на единицу массы готового продукта;* provides a reduction in heat energy and material costs per unit mass of the finished product;
- обеспечивает рациональное использование теплоэнергетического потенциала теплоносителя и СВЧ–энергии, варьируя их величиной в зависимости от характеристик высушиваемого материала и хода процесса.- provides a rational use of the heat energy potential of the coolant and microwave energy, varying their value depending on the characteristics of the dried material and the process.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016120689A RU2640848C2 (en) | 2016-05-26 | 2016-05-26 | Method of particulates wet-heat treatment automated operation using variable combined convective-microwave power supply |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016120689A RU2640848C2 (en) | 2016-05-26 | 2016-05-26 | Method of particulates wet-heat treatment automated operation using variable combined convective-microwave power supply |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2016120689A RU2016120689A (en) | 2017-11-30 |
RU2640848C2 true RU2640848C2 (en) | 2018-01-12 |
Family
ID=60581030
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016120689A RU2640848C2 (en) | 2016-05-26 | 2016-05-26 | Method of particulates wet-heat treatment automated operation using variable combined convective-microwave power supply |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2640848C2 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2113132C1 (en) * | 1996-12-24 | 1998-06-20 | Воронежская государственная технологическая академия | Method for automatic control of combined boiling-and-drying process in treatment of loose product |
RU2468321C2 (en) * | 2010-08-02 | 2012-11-27 | Алексей Николаевич Васильев | Method of automated control of drying process of grain and other particulate materials |
RU2581012C1 (en) * | 2015-04-01 | 2016-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет инженерных технологий" (ФГБОУ ВО "ВГУИТ") | Method for automatic control of drying process of high-dispersed materials |
-
2016
- 2016-05-26 RU RU2016120689A patent/RU2640848C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2113132C1 (en) * | 1996-12-24 | 1998-06-20 | Воронежская государственная технологическая академия | Method for automatic control of combined boiling-and-drying process in treatment of loose product |
RU2468321C2 (en) * | 2010-08-02 | 2012-11-27 | Алексей Николаевич Васильев | Method of automated control of drying process of grain and other particulate materials |
RU2581012C1 (en) * | 2015-04-01 | 2016-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет инженерных технологий" (ФГБОУ ВО "ВГУИТ") | Method for automatic control of drying process of high-dispersed materials |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2016120689A (en) | 2017-11-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8707861B2 (en) | Dry food pasteurization apparatus and method | |
US4831747A (en) | Continuous drier for veneer | |
CA1129520A (en) | Method of and apparatus for the operation of treatment processes for bulk goods and the like | |
CN102548430B (en) | Device and method for processing tobacco | |
US4622757A (en) | Cogeneration microwave food dryer | |
RU2640848C2 (en) | Method of particulates wet-heat treatment automated operation using variable combined convective-microwave power supply | |
JPH07184783A (en) | Food heat treatment device and its method | |
CN104621454B (en) | A kind of ageing method of potato dough | |
US7798059B2 (en) | Oven with improved stream chamber | |
JPH04338300A (en) | Method for drying pasty material by rotary drying machine | |
US4555858A (en) | Method and device for low energy consumption or granular products or the like containing moisture fixed or deposited at the surface with a constant yield | |
RU2327095C1 (en) | Method of automatic control of disperse materials drying process in shaft drier with application of microwave energy | |
CN114909896B (en) | Automatic control method and system for air quantity applied to continuous drying | |
RU2425304C1 (en) | Method to stabilise heat and moisture characteristics of cereal and oil plant seeds in process of drying and storage | |
RU2350866C1 (en) | Technique of automatic control over process of dispersion materials drying in active hydrodynamics devices with heat medium recirculation | |
RU2113132C1 (en) | Method for automatic control of combined boiling-and-drying process in treatment of loose product | |
WO1992016806A1 (en) | Process for continuously drying and stabilizing pasta and the like, and apparatus for implementing the process | |
RU2468321C2 (en) | Method of automated control of drying process of grain and other particulate materials | |
RU2534264C1 (en) | Control method for processes of drying and storage of plant materials with increased content of fatty acids | |
RU2181015C2 (en) | Method for automatic controlling of cooked-dried groats production process | |
CN104544531A (en) | Device and method for loosening tobacco in an installation used in the tobacco processing industry | |
RU2290583C1 (en) | Method of automatic control of process of drying of dispersed materials under active hydrodynamic conditions | |
US20240280319A1 (en) | Drying device for drying containers containing cleaning fluid, control device, and method | |
RU2112402C1 (en) | Method for automatic controlling of moisture-and-heat processing of bulk product | |
CZ20031249A3 (en) | Process and apparatus for dehumidifying foodstuffs |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180527 |