RU2746636C1 - Continuous vacuum freeze-drying unit for homogenized and liquid food products - Google Patents
Continuous vacuum freeze-drying unit for homogenized and liquid food products Download PDFInfo
- Publication number
- RU2746636C1 RU2746636C1 RU2020131089A RU2020131089A RU2746636C1 RU 2746636 C1 RU2746636 C1 RU 2746636C1 RU 2020131089 A RU2020131089 A RU 2020131089A RU 2020131089 A RU2020131089 A RU 2020131089A RU 2746636 C1 RU2746636 C1 RU 2746636C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- drying
- unit
- transport
- product
- frozen
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- 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
- F26B21/00—Arrangements or duct systems, e.g. in combination with pallet boxes, for supplying and controlling air or gases for drying solid materials or objects
- F26B21/02—Circulating air or gases in closed cycles, e.g. wholly within the drying enclosure
- F26B21/04—Circulating air or gases in closed cycles, e.g. wholly within the drying enclosure partly outside the drying enclosure
-
- 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
- F26B5/06—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 the process involving freezing
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Drying Of Solid Materials (AREA)
Abstract
Description
Заявляемое изобретение относится к сушильной технике, в частности к оборудованию для вакуум-сублимационной сушки, и может быть использовано для производства сублимированных пищевых продуктов.The claimed invention relates to drying technology, in particular to equipment for vacuum-freeze drying, and can be used for the production of freeze-dried food products.
Известна вакуум-сублимационная сушилка (патент РФ №2395768, опубл. 27.07.2010), содержащая цилиндрическую камеру, подключенную к вакуум-насосу, десублиматор, противни для загрузки продукта, в двойных днищах которых установлены термоэлектрические модули, причем в нижней части противни имеют оребрение для десублимации пара нижестоящего каскада; сушильная камера представляет собой сублиматор, состоящий из двух частей - корпуса и откидывающейся крышки, выполненных в виде полуцилиндров, каскадов, представляющих собой противни с развитой поверхностью (поперечными перегородками) для увеличения поверхности теплообмена, в двойных днищах которых, выполненных из материала с высоким коэффициентом теплопроводности, герметично установлены термоэлектрические модули, причем в нижней части противни также имеют развитую поверхность (оребрение) для десублимации пара нижестоящего каскада, а по периферии камера снабжена двумя десублиматорами с развитой поверхностью (оребрением), при этом противни устанавливаются в сублиматоре с помощью подставки. Known vacuum freeze dryer (RF patent No. 2395768, publ. 07/27/2010), containing a cylindrical chamber connected to a vacuum pump, a desublimator, trays for loading the product, in the double bottoms of which thermoelectric modules are installed, and in the lower part of the trays have ribbing for desublimation of the downstream cascade steam; the drying chamber is a sublimator consisting of two parts - a body and a hinged lid, made in the form of half-cylinders, cascades, which are baking trays with a developed surface (transverse partitions) to increase the heat exchange surface, in the double bottoms of which, made of material with a high coefficient of thermal conductivity , thermoelectric modules are hermetically installed, and in the lower part of the trays they also have a developed surface (ribbing) for desublimation of the steam of the downstream cascade, and along the periphery the chamber is equipped with two desublimators with a developed surface (ribbing), while the trays are installed in the sublimator using a stand.
Известное устройство предполагает использование ручного труда для загрузки и выгрузки противней, размещения их в сублиматоре, что отрицательно влияет на производительность процесса. Наличие пустот между противнями, а также вокруг подставки с установленными на ней противнями, в которых требуется так же поддержание вакуума, и наличие большого количества не целевых элементов металлоконструкции, увеличивают энергозатраты при нагреве продукта на противнях.The known device involves the use of manual labor for loading and unloading trays, placing them in a sublimator, which negatively affects the productivity of the process. The presence of voids between the trays, as well as around the stand with the trays installed on it, in which vacuum maintenance is also required, and the presence of a large number of non-target elements of the metal structure, increase energy consumption when heating the product on the trays.
Известен комплекс для вакуумной сублимационной сушки по патенту РФ №2705692, опубл. 11.11.2019. Комплекс содержит одну или несколько сушильных камер с системой теплоподвода и лотками для высушиваемого материала, а также систему конденсации паров и систему отсоса неконденсирующихся газов. Комплекс дополнительно содержит автоматизированные разгрузочную систему, погрузочную систему, причем каждая автоматизированная мобильная сушильная камера с размещенными в ней лотками для высушиваемого материала и системой теплоподвода выполнена с возможностью перемещения по производственному помещению и поочередного соединения посредством герметичных или негерметичных разъемов с погрузочной системой, со стационарно расположенной системой конденсации паров, а также с разгрузочной системой, после загрузки сырья система теплоподвода сушильной камеры при необходимости его быстрого замораживания присоединяется с помощью герметичных разъемов к системе для предварительного замораживания сырья, далее с помощью герметичного разъема внутренний объем камеры соединяется с внутренним объемом стационарно расположенной системы конденсации паров и одновременно с помощью герметичных разъемов система теплоподвода сушильной камеры присоединяется к теплогенерирующей системе, а затем сушильная камера соединяется с автоматизированной разгрузочной системой с помощью герметичных или негерметичных разъемов.Known complex for vacuum freeze drying according to RF patent No. 2705692, publ. 11.11.2019. The complex contains one or several drying chambers with a heat supply system and trays for dried material, as well as a vapor condensation system and a non-condensable gas suction system. The complex additionally contains an automated unloading system, a loading system, and each automated mobile drying chamber with trays for the material to be dried and a heat supply system located in it is made with the ability to move around the production room and alternately connect through sealed or non-sealed connectors with a loading system, with a stationary system condensation of vapors, as well as with the unloading system, after loading the raw material, the heat supply system of the drying chamber, if it is necessary to quickly freeze it, is connected with the help of sealed connectors to the system for preliminary freezing of the raw material, then, using a sealed connector, the inner volume of the chamber is connected to the inner volume of the stationary vapor condensation system and at the same time, using sealed connectors, the heat supply system of the drying chamber is connected to the heat generating system, and then the drying chamber is connected It can be connected with an automated unloading system using sealed or leaky connectors.
Представленное решение имеет достаточную степень механизации и автоматизации, однако процесс загрузки/выгрузки носит явно дискретный характер и требует энергетические и временные затраты на циклически повторяющиеся этапы подготовки и завершения процесса, такие как вакууммирование/развакууммирование, нагрев/остывание, которые неизбежно удорожают добавленную стоимость конечного продукта. Кроме того, недостатком предложенного решения является высокие капитальные затраты на создание производственной линии.The presented solution has a sufficient degree of mechanization and automation, however, the loading / unloading process is clearly discrete and requires energy and time costs for cyclically repeating stages of preparation and completion of the process, such as vacuumization / de-vacuumization, heating / cooling, which inevitably increase the cost of the added value of the final product. ... In addition, the disadvantage of the proposed solution is the high capital cost of creating a production line.
Также известна криогенная вакуум-сублимационная установка с комплексным использованием инертного газа (патент РФ № 2458300, опубл. 10.08.2012г.). Установка включает устройство для предварительного замораживания продукта, вакуум-сублимационную сушилку с герметичной сушильной камерой, внутри которой расположены перфорированный барабан и нагревательный элемент, выполненный в виде змеевика, установленного в нижней зоне барабана. Нагревательный элемент является по отношению к хладагенту охладителем, входной его патрубок подсоединен к линии нагнетания холодильной машины десублиматора, а выходной - к линии низкого давления подачи хладагента в холодильную машину. В качестве устройства для предварительного замораживания продукта используют криогенный скороморозильный агрегат туннельного типа, конвейер которого для подачи замороженного продукта соединен с дозатором вакуум-сублимационной сушилки, нагревательный элемент которой выполнен из материала с высоким коэффициентом теплопроводности или из полупроницаемого материала, а в качестве холодильной машины десублиматора используют машину для сжижения газа, работающую по принципу обратного цикла Стирлинга, патрубок подачи ожиженного газа которой соединен с азотоловушкой, используемой в качестве десублиматора, и с форсунками скороморозильного агрегата.Also known cryogenic vacuum-sublimation installation with the complex use of inert gas (RF patent No. 2458300, publ. 10.08.2012). The installation includes a device for preliminary freezing of the product, a vacuum freeze dryer with a sealed drying chamber, inside which a perforated drum and a heating element made in the form of a coil installed in the lower zone of the drum are located. The heating element is a cooler in relation to the refrigerant, its inlet branch pipe is connected to the discharge line of the desublimator refrigeration machine, and the outlet pipe is connected to the low pressure line of the refrigerant supply to the refrigeration machine. As a device for preliminary freezing of the product, a cryogenic quick-freezing unit of the tunnel type is used, the conveyor of which for feeding the frozen product is connected to the dispenser of the vacuum freeze dryer, the heating element of which is made of a material with a high coefficient of thermal conductivity or of a semi-permeable material, and as a refrigerating machine, a desublimator a gas liquefaction machine operating on the principle of the reverse Stirling cycle, the liquefied gas supply pipe of which is connected to a nitrogen trap used as a desublimator and to the nozzles of a quick-freezing unit.
Недостатки известного решения заключаются в низкой производительности установки, сложности оборудования, сложности настройки технологического процесса при переходе на новый продукт. Кроме того, способ вакуум-сублимационной сушки с использованием данной установки характеризуется высокой долей расходных материалов / косвенных расходов, таких как азот и жидкий азот. Использование инфракрасного нагрева приводит к высоким энергозатратам и локальному перегреву продукта.The disadvantages of the known solution are the low productivity of the installation, the complexity of the equipment, and the complexity of setting up the technological process when switching to a new product. In addition, the vacuum freeze drying method using this unit has a high proportion of consumables / indirect costs such as nitrogen and liquid nitrogen. The use of infrared heating leads to high energy consumption and local overheating of the product.
Технической задачей изобретения является интенсификация процесса получения сублимированного порошкообразного пищевого продукта.The technical objective of the invention is to intensify the process of obtaining a freeze-dried powdery food product.
Техническим результатом изобретения является обеспечение возможности автоматизации непрерывной подачи сырья и выгрузки продукта при проведении процесса поточной вакуумной сублимационной сушки продукта, а также повышение энергоэффективности процесса.The technical result of the invention is to provide the possibility of automating the continuous supply of raw materials and unloading the product during the process of in-line vacuum freeze drying of the product, as well as increasing the energy efficiency of the process.
Технический результат достигается тем, что установка вакуумно-сублимационной сушки поточного типа гомогенизированных и жидких продуктов питания содержит последовательно соединенные систему подготовки замороженного продукта, включающую узел формования замороженных гранул; шлюз загрузки; герметичную сушильную камеру, выполненную в виде транспортно-сушильной системы, включающей вакуумируемые транспортно-сушильные трубы с размещенным внутри конвейером, обеспечивающим непрерывное перемещение продукта, и блок нагрева; десублиматоры влаги, соединенные с транспортно-сушильной системой и шлюз выгрузки, при этом узел формования замороженных гранул, вход шлюза загрузки и десублиматоры связаны с двухконтурной системой охлаждения, обеспечивающей направление генерируемого тепла на блок нагрева транспортно-сушильных труб.The technical result is achieved by the fact that the installation of vacuum-freeze drying of the in-line type of homogenized and liquid food contains a series-connected system for preparing a frozen product, including a unit for molding frozen granules; download gateway; a sealed drying chamber made in the form of a transport and drying system, including evacuated transport and drying pipes with a conveyor located inside, ensuring continuous movement of the product, and a heating unit; moisture desublimators connected to the transport-drying system and the unloading gateway, while the frozen granule molding unit, the inlet of the loading gateway and the desublimers are connected to a two-circuit cooling system, which ensures the direction of the generated heat to the heating unit of the transport-drying pipes.
Установка вакуумно-сублимационной сушки в соответствии с заявляемым изобретением позволяет проводить глубокую переработку продуктов питания с целью удаления воды (глубокое высушивание), исключающую термическую деструкцию микро- и макроструктуры продуктов питания. Исходным продуктом в технологическом цикле вакуумной сублимации является жидкий или гомогенизированный продукт (перемолотый через миксер/мясорубку). Конечным продуктом является сухой порошок исходного сырья. Installation of vacuum freeze drying in accordance with the claimed invention allows deep processing of food products in order to remove water (deep drying), excluding thermal destruction of the micro- and macrostructure of food products. The initial product in the technological cycle of vacuum sublimation is a liquid or homogenized product (ground through a mixer / grinder). The end product is a dry powder of the raw material.
В заявляемой установке реализован квазинепрерывный автоматизированный процесс получения готового сублимированного продукта, включающий дискретную загрузку, заморозку, сублимацию и дискретную выгрузку продукта с использованием транспортировочного и перемешивающего продукт шнека. In the claimed installation, a quasi-continuous automated process for obtaining a finished sublimated product is implemented, including discrete loading, freezing, sublimation and discrete unloading of the product using a conveyor and mixing product screw.
Установка вакуумно-сублимационной сушки поточного типа гомогенизированных и жидких продуктов питания содержит системы подготовки замороженного продукта, загрузки замороженного продукта, транспортно-сушильную систему, системы сублимации и десублимации влаги, выгрузки сублимированного продукта. Транспортно-сушильная система, включает вакуумируемые транспортно-сушильные трубы с размещенным внутри конвейером и блок нагрева системы сублимации.Installation of vacuum-freeze drying of flow type homogenized and liquid foodstuffs contains systems for frozen product preparation, frozen product loading, transport and drying system, systems for sublimation and desublimation of moisture, unloading of sublimated product. The transport and drying system includes evacuated transport and drying pipes with a conveyor located inside and a heating unit for the sublimation system.
Система подготовки замороженного продукта включает узел измельчения пищевого продукта, обеспечивающего измельчение пищевого продукта до порошкообразного или дисперсного состояния, узел заморозки и узел формования замороженных гранул в удобном для транспортировки и сублимации виде. Возможно использование как целостного продукта, так и предварительно измельченного. The frozen product preparation system includes a food product grinding unit that provides food product grinding to a powdery or dispersed state, a freezing unit and a frozen granule molding unit in a form convenient for transportation and sublimation. It is possible to use both a whole product and a pre-crushed one.
Узел заморозки может быть выполнен в виде аппарата шоковой заморозки или системы акустической заморозки.The freezing unit can be made in the form of a shock freezer or an acoustic freezing system.
Также в одном из вариантов осуществления для предварительной заморозки сырья используют ледогенератор-гранулятор пальчикового типа.Also, in one embodiment, a finger-type ice-granulator is used to pre-freeze the raw material.
В частном случае исполнения в систему подготовки подается предварительно замороженный продукт, а в системе подготовки замороженного продукта реализуется лишь формообразование замороженных гранул методом выдавливания через фильеру или прокаткой замороженного продукта через профилированные вращающиеся валки (валы).In the particular case of execution, a pre-frozen product is fed to the preparation system, and in the frozen product preparation system, only the formation of frozen granules is realized by extrusion through a die or by rolling the frozen product through profiled rotating rolls (shafts).
В системе подготовки замороженного продукта формируют продукт температурой от -50 до -18 °С в виде гранул цилиндрической, кубической, сферической, каплеобразной формы, в форме параллелепипеда или иных объемных фигур. Размеры замороженных гранул могут достигать до 50 мм.In the system for preparing a frozen product, a product with a temperature of -50 to -18 ° C is formed in the form of granules of a cylindrical, cubic, spherical, drop-like shape, in the form of a parallelepiped or other volumetric figures. The frozen granules can be up to 50 mm in size.
Системы загрузки/выгрузки замороженного продукта включают шлюзы периодического, непрерывного или непрерывно-периодического действия. Так, шлюз может быть выполнен периодического действия с дисковыми затворами для изоляции внутренней полости. В другом варианте осуществления использован шлюз непрерывного действия (динамический затвор), при этом обеспечивается непрерывное перемещение продукта с непрерывным градиентом давления от атмосферного со стороны шлюза загрузки/выгрузки продукта до рабочего давления в вакуумной камере сублимации. В случае применения шлюза непрерывного действия рабочее давление в вакуумной камере обеспечивается путем использования протяженной шлюзовой линии, представляющей трубу (круглого или прямоугольного сечения) которая с одной стороны обращена на атмосферу, с другой стороны – к вакуумной камере, имеет множество не сплошных перегородок образующих незамкнутые объемы с промежуточной откачкой, через зазоры в перегородках транспортируется продукт, загружаемый в вакуумную камеру для последующей сублимационной сушки.Frozen product loading / unloading systems include batch, continuous or continuous batch locks. So, the sluice can be made of periodic action with butterfly valves to isolate the internal cavity. In another embodiment, a continuous gateway (dynamic seal) is used, while providing a continuous movement of the product with a continuous pressure gradient from atmospheric from the side of the product loading / unloading gateway to the operating pressure in the vacuum sublimation chamber. In the case of a continuous sluice, the working pressure in the vacuum chamber is ensured by using an extended sluice line representing a pipe (circular or rectangular section) which on one side faces the atmosphere, on the other hand - to the vacuum chamber, has many non-continuous partitions forming open volumes with intermediate pumping, through the gaps in the partitions, the product is transported, loaded into the vacuum chamber for subsequent freeze drying.
В другом варианте осуществления использован вращающийся шлюз, который в различных фазах своего движения обеспечивает захват продукта в рабочее пространство шлюза. При этом осуществляют вакуумирование рабочего пространства шлюза с продуктом, выгрузку продукта в вакуумную камеру сублимационной установки с последующим циклическим повторением указанных операций.In another embodiment, a rotary sluice is used, which, in different phases of its movement, ensures that the product is captured into the working space of the sluice. At the same time, the working space of the lock with the product is evacuated, the product is unloaded into the vacuum chamber of the sublimation unit, followed by cyclic repetition of these operations.
Система транспортировки продукта в процессе сублимации включает конвейер прямолинейного движения, например шнекового типа, или каскадную систему с параллельным, последовательным или параллельно-последовательным размещением конвейеров. Конвейер обеспечивает линейную скорость перемещения продукта от 0,25 до 3 м/ч и частоту вращения от 0.5 до 40 об/мин. Выбор скорости линейного перемещения и частоты вращения выбирается в зависимости от обрабатываемого продукта и содержания в нем влаги. В одном из вариантов осуществления для перемещения продукта в процессе сублимации использован вращающийся карусельный конвейер с частотой вращения от 0,5 об/мин до 40 об/мин, при этом продукт выкладывают на ленту слоем заданной толщины в автоматизированном режиме.The product transport system in the freeze-drying process includes a straight-line conveyor, such as a screw type, or a cascade system with parallel, serial or parallel-serial conveyors. The conveyor provides a linear speed of product movement from 0.25 to 3 m / h and a rotation frequency from 0.5 to 40 rpm. The choice of linear speed and rotational speed is selected depending on the processed product and its moisture content. In one embodiment, a rotary carousel conveyor with a rotational speed of 0.5 rpm to 40 rpm is used to move the product during the sublimation process, and the product is automatically applied to the belt in a layer of a predetermined thickness.
Система сублимации продукта содержит устройство вакуумирования и блок нагрева. В качестве нагревательного элемента блока нагрева может быть использован омический нагреватель, элемент Пельтье, теплообменник с жидким или газообразным теплоносителем. Предпочтительно использование в качестве устройства вакуумирования сухого вакуумного агрегата на базе винтового и двух-роторного бустерного насоса в антикоррозионном исполнении.The product sublimation system contains an evacuation device and a heating unit. An ohmic heater, a Peltier element, a heat exchanger with a liquid or gaseous heat carrier can be used as a heating element of the heating unit. It is preferable to use a dry vacuum unit based on a screw and two-rotor booster pump in anticorrosive design as an evacuation device.
Система десублимации влаги, испарившейся с поверхности продукта в процессе сублимации, содержит теплообменник с жидким или газообразным хладоносителем или элемент Пельтье. В одном из вариантов осуществления предусмотрено использование, по меньшей мере, двух попеременно работающих десублиматоров для обеспечения периодической их регенерации.The system for desublimation of moisture evaporated from the surface of the product during the sublimation process contains a heat exchanger with a liquid or gaseous coolant or a Peltier element. In one embodiment, the implementation provides for the use of at least two alternately operating desublimers to ensure their periodic regeneration.
Узел формования замороженных гранул, вход шлюза загрузки и десублиматоры связаны с двухконтурной системой охлаждения, обеспечивающей направление генерируемого тепла на блок нагрева транспортно-сушильных труб.The frozen granule molding unit, the entrance of the loading lock and desublimers are connected with a two-circuit cooling system, which ensures the direction of the generated heat to the heating unit of the transport-drying pipes.
Заявляемое изобретение иллюстрируется следующими чертежами:The claimed invention is illustrated by the following drawings:
На фиг.1 представлен общий вид установки вакуумно-сублимационной сушки поточного типа с одним транспортно-сушильным блоком со шнековым конвейером;Figure 1 shows a general view of a flow-type vacuum freeze drying unit with one transport and drying unit with a screw conveyor;
На фиг.2 представлен общий вид установки вакуумно-сублимационной сушки поточного типа с двумя транспортно-сушильными блоками со шнековым конвейером;Figure 2 shows a general view of a flow-type vacuum-freeze drying unit with two transport-drying units with a screw conveyor;
На фиг.3 представлен общий вид ледогенератора;Figure 3 shows a general view of the icemaker;
На фиг.4 представлен блок толкателей ледогенератора;Figure 4 shows a block of pushers of the icemaker;
На фиг.5 представлен блок заморозки и нож ледогенератора;Figure 5 shows a freezing unit and an icemaker blade;
На фиг.6 представлена двухконтурная схема охлаждения установки;Figure 6 shows a two-circuit cooling scheme of the installation;
На фиг.7 представлена схема нагрева установки.Figure 7 shows a diagram of the installation heating.
Примеры осуществления изобретенияExamples of implementation of the invention
Установка вакуумно-сублимационной сушки поточного типа гомогенизированных и жидких продуктов питания содержит систему подготовки замороженного продукта, транспортно-сушильные блоки, соединенные с блоками загрузки и выгрузки и десублиматоры. The vacuum-freeze drying unit of in-line type for homogenized and liquid foodstuffs contains a system for the preparation of a frozen product, transport and drying units connected to the loading and unloading units and desublimers.
На фиг.1 показан пример реализации установки вакуумно-сублимационной сушки поточного типа гомогенизированных и жидких продуктов питания, оснащенной блоком подготовки замороженного продукта (на фиг.1 не показан), одним транспортно-сушильным блоком, включающим транспортно-сушильную трубу 1, оснащенную шлюзом загрузки 2, шлюзом выгрузки 3 и десублиматорами 4. На фиг.2 показан пример осуществления с двумя транспортно-сушильными блоками, каждый из которых включает три горизонтальных транспортно-сушильных трубы 1, расположенных друг над другом и соединенных в единый транспортировочный узел, на верхней трубе размещен шлюз загрузки 2, а на нижней – шлюз выгрузки 3. Транспортно-сушильные трубы выполнены с двойной стенкой для подвода в межстенное пространство теплоносителя, подогретого до 60 °C. Передвижение и перемешивание осушаемого материала в каждой трубе осуществляется посредством шнекового конвейера. Вращение шнека осуществляется асинхронным мотор-редуктором с частотным регулированием оборотов. В каждой транспортно-сушильной трубе выполнен патрубок для подключения датчиков давления, а также патрубки для присоединения шлюзов загрузки и выгрузки.Figure 1 shows an example of the implementation of a vacuum-freeze drying plant of the in-line type of homogenized and liquid food, equipped with a frozen product preparation unit (not shown in figure 1), one transport-drying unit, including a transport-drying pipe 1, equipped with a
Шлюз загрузки 2 выполнен цилиндрической формы, сверху и снизу ограничен дисковыми затворами 5 с фланцами для присоединения к транспортно-сушильному блоку и узлу формования замороженных гранул (ледогенератору) 6. В боковой стенке шлюза загрузки 2 выполнены два пневматических шаровых клапана связанных через трубопровод с основной вакуумной системой и служащих для откачки и напуска воздуха в шлюз загрузки. Шлюз загрузки 2 выполнен с двойной стенкой для подачи в межстенное пространство жидкого хладоносителя для предотвращения слипания гранул подаваемого сырья (фиг.1). The
Система подготовки замороженного продукта представляет собой ледогенератор 6 пальчикового типа, представленный на фиг.3-5. Ледогенератор 6 монтируют к шлюзу загрузки 2 через фланец. Ледогенератор включает блок толкателей 7, блок заморозки 8 и нож для обрезания гранул нужной длины. The frozen product preparation system is a finger-
Блок толкателей 7 (фиг.4) состоит из корпуса 10, змеевика предварительного охлаждения сырья 11, множества толкателей 12, присоединенных к диску толкателей 13, перемещение которого вверх ограничено фланцем 14. Толкатели представляют собой калиброванные нержавеющие трубки. Диск 13 вместе с толкателями 12 приводится в движение при помощи пневмоцилиндра. The block of pushers 7 (Fig. 4) consists of a
На фиг.5 показан блок заморозки 8 без внешнего корпуса и нож ледогенератора 6 без внешней пластины. Блок заморозки 8 состоит из внешнего корпуса 15, охлаждаемых трубок 16 в количестве, соответствующем количеству толкателей 12. Figure 5 shows a freezing
На внешнем корпусе блока заморозки 8 выполнены 2 патрубка 17 для подключения к контуру охлаждения установки. Нож ледогенератора состоит из кожуха 18, внутри которого поступательно двигается режущий диск 19 поступательно-гильотинного или ротационного типа, который приводится в движение пневмоцилиндром. On the outer casing of the freezing
Предварительное охлаждение блока толкателей 7 предусмотрено для уменьшения энергетической нагрузки на цикл заморозки в трубках 16, а также для увеличения вязкости гомогенизированного продукта.Pre-cooling of the block of
Змеевик предварительного охлаждения 11 и блок заморозки Ледогенератора присоединяются к контуру охлаждения установки параллельно, что позволяет независимо регулировать температуру предварительного охлаждения. В змеевике предварительного охлаждения осуществляется дросселирование расхода раствора пропиленгликоля, тем самым обеспечивается более высокая по сравнению с контуром II температура хладоносителя.The
Шлюз выгрузки 3 выполнен цилиндрической формы, сверху и снизу ограничен дисковыми затворами 5 с фланцами для присоединения к транспортно-сушильному блоку и таре для сбора готового продукта. В боковой стенке шлюза выгрузки 3 выполнены два пневматических шаровых клапана связанных через трубопровод с основной вакуумной системой и служащих для откачки и напуска воздуха в шлюз выгрузки (фиг.1).The unloading
Для конденсации испаренной влаги к каждой транспортно-сушильной трубе 1 присоединены посредством фланцев по два десублиматора 4. (фиг.1,2). В процессе сушки десублиматоры работают попеременно (один работает, второй – на регенерации). Корпус десублиматора выполнен в форме цилиндра с размещенным внутри конденсатором, на котором намораживается испаряемая из сырья влага. Конденсатор может быть выполнен в виде медной трубки навитой в один или несколько слоев. К корпусу десублиматора посредством патрубка присоединен трубопровод 20 для вакуумной откачки.For condensation of the evaporated moisture, two
Вакуумная система служит для предварительной откачки и удаления неконденсирующихся газов. Устройство ваккумирования обеспечивает вакуумирование шлюзов загрузки 2 выгрузки 3, полостей десублиматоров 4.The vacuum system serves for pre-evacuation and removal of non-condensable gases. The evacuation device provides evacuation of
Вариант исполнения системы охлаждения в виде двухконтурного холодильного агрегата 22 представлен на фиг.6. В первом контуре I холодильного агрегата используется хладагент с температурой кипения Т= -40°С. Тепло, выделяемое на конденсаторе 23 холодильного агрегата, идет для обогрева транспортно-сушильного блока (фиг.7). Таким образом, обеспечивается рекуперация тепла, позволяющая уменьшить эксплуатационные расходы.An embodiment of the cooling system in the form of a double-
Испарителями служат десублиматоры 4, в которых поддерживается температура -40°С. После десублиматора на первом контуре холодильного агрегата находится пластинчатый теплообменник 24, охлаждающий хладоноситель на втором контуре до -30°С. В качестве хладоносителя используют раствор пропиленгликоля. Второй контур II охлаждает ледогенератор 6 и шлюз загрузки 2.
Описание работы устройства:Description of device operation:
На вход ледогенератора 6 от измельчителя (не показан на фиг.) поступает гомогенизированный продукт, который заполняет внутренний объем блока толкателей 7, охлаждаемого до температуры (-10) – (-5)°С посредством змеевика предварительного охлаждения 11. A homogenized product is supplied to the inlet of the
Затем включают пневмоцилиндр блока толкателей 7 и приводят в возвратно-поступательное движение диск 13 с прикрепленными к нему толкателями 12. При этом, когда пневмопривод находится в верхнем положении, между толкателями 12 и блоком заморозки 8 есть зазор, который во время движения диска 13 вниз обеспечивает заполнение сырьем охлаждаемых до -30°С трубок 16. Then the pneumatic cylinder of the
Температура -30°С в блоке заморозки 8 ледогенератора 6 обеспечивается за счет вторичного контура II холодильного агрегата с циркулирующим хладоносителем (пропиленгликоль), который охлаждается от первичного контура I через теплообменник 24. Нагнетание теплоносителя осуществляется циркуляционным насосом 25. The temperature of -30 ° C in the freezing
Когда толкатели 12 опускаются до положения, соответствующее началу охлаждаемых трубок 16 скорость перемещения пневмоцилиндра изменяется до значения, при котором жидкое сырье будет полностью замораживаться. При этом режущий диск 19 ледогенератора 6 совершает возвратно-поступательное движение и «обрубает» замороженный продукт. Скорость движения режущего диска 19 согласована со скоростью движения толкателей 12, что обеспечивает получение замороженных гранул необходимой длины. Длина гранул определяется величиной хода толкателей 12, а их диаметр диаметром трубок 16.When the
Далее замороженные гранулы поступают через шлюз загрузки 2 на вход транспортно-сушильного блока. Для предотвращения слипания замороженных гранул шлюз загрузки 2 снабжен дисковыми затворами 5, пространство между которыми охлаждается до Т=-30°С и дополнительно вакуумируется вакуумным агрегатом. В транспортно-сушильных трубах 1 транспортно-сушильного блока осуществляется процесс сублимации продукта с одновременным его линейным перемещением и перемешиванием шнековым механизмом. Нагрев транспортно-сушильных труб 1 осуществляется за счет тепла, генерируемого на первичном контуре холодильного агрегата 22. В первичном контуре холодильного агрегата 22 осуществляется сжатие фреона в компрессоре, который входит в состав холодильного агрегата. После сжатия температура фреона растет, и тепло от сжатого фреона передается в гидравлический контур, предназначенный для нагрева транспортно-сушильных труб 1 (фиг. 7) через чиллер, включающий теплообменник 24 и конденсатор 23. Теплоноситель в данном гидравлическом контуре нагрева транспортно-сушильных труб нагнетается циркуляционным насосом 26, температура контролируется датчиком температуры 27, а поддержание нужной температуры 60°С осуществляется за счет предусмотренной возможности сброса лишнего тепла в окружающее пространство. Для компенсации увеличения объема в системе при повышении температуры предусмотрен расширительный бак 28.Further, the frozen granules are fed through the
Водяные пары, образующиеся в процессе сушки продукта поступают в десублиматоры 4, где осуществляется переход воды из газообразного состояния в твердое минуя жидкую фазу. В десублиматорах 4 осуществляется намораживание кристаллов льда на трубке конденсатора за счет постоянного поддержания температуры -40°. Температура в десублиматорах поддерживается первичным контуром холодильного агрегата. Сжатый в компрессоре фреон поступает в десублиматоры, выполняющие роль испарителя, в которых осуществляется адиабатическое расширение среды, фреон охлаждается до -40°С.The water vapor generated during the drying process of the product enters the
Преимущества заявляемого решения заключаются в следующем:The advantages of the proposed solution are as follows:
Оборудование позволяет проводить глубокую переработку продуктов питания с целью удаления воды (глубокое высушивание), исключающую термическую деструкцию микро- и макроструктуры продуктов питания.The equipment allows for deep processing of food products in order to remove water (deep drying), excluding thermal destruction of the micro- and macrostructure of food products.
Использование узла формования замороженных гранул позволяет исключить влияние неоднородности продукта по составу и размеру и обеспечить стабильные режимы сушки.The use of a unit for molding frozen granules eliminates the effect of product inhomogeneity in composition and size and provides stable drying modes.
Оборудование позволяет обеспечить автоматизированную непрерывную подачу исходного сырья в установку. The equipment makes it possible to provide an automated continuous supply of raw materials to the installation.
Рекуперация тепла, выделяемого холодильной машиной, для нагрева стенок труб позволяет обеспечить высокую энергоэффективность процесса сублимационной сушки.Recovering the heat generated by the chiller to heat the pipe walls allows for high energy efficiency in the freeze drying process.
Claims (10)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020131089A RU2746636C1 (en) | 2020-09-22 | 2020-09-22 | Continuous vacuum freeze-drying unit for homogenized and liquid food products |
PCT/RU2020/000723 WO2022066041A1 (en) | 2020-09-22 | 2020-12-17 | Vacuum freeze-drying apparatus of continuous type |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020131089A RU2746636C1 (en) | 2020-09-22 | 2020-09-22 | Continuous vacuum freeze-drying unit for homogenized and liquid food products |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2746636C1 true RU2746636C1 (en) | 2021-04-19 |
Family
ID=75521294
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020131089A RU2746636C1 (en) | 2020-09-22 | 2020-09-22 | Continuous vacuum freeze-drying unit for homogenized and liquid food products |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2746636C1 (en) |
WO (1) | WO2022066041A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU209202U1 (en) * | 2021-12-03 | 2022-02-07 | Общество с ограниченной ответственностью "БИДЖЕТ" | FREEZE DRYER |
RU2814171C1 (en) * | 2022-10-03 | 2024-02-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Субтех" | Screw sublimator |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU909497A1 (en) * | 1980-07-08 | 1982-02-28 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Консервной Промышленности И Специальной Пищевой Технологии | Method of sublimitation drying of liquid and pasty products and apparatus for performing same |
RU2119624C1 (en) * | 1996-09-02 | 1998-09-27 | Воронежская государственная технологическая академия | Continuous vacuum sublimation drier for loose and granulated products |
RU2119622C1 (en) * | 1996-06-14 | 1998-09-27 | Научно-производственная фирма "Шабетник и компания" | Vacuum sublimation plant for drying biological materials |
CN201081528Y (en) * | 2007-06-27 | 2008-07-02 | 温州市金榜轻工机械有限公司 | Continuous freeze drier |
RU2458300C1 (en) * | 2011-04-01 | 2012-08-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежская государственная технологическая академия (ГОУ ВПО ВГТА) | Cryogenic vacuum-and-sublimation installation with complex usage of inert gas |
RU2705692C1 (en) * | 2018-02-12 | 2019-11-11 | Сергей Анатольевич Ермаков | Vacuum sublimation drying system |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2008585C1 (en) * | 1990-12-29 | 1994-02-28 | Антипов Сергей Тихонович | Method and device for freeze drying fluid products |
-
2020
- 2020-09-22 RU RU2020131089A patent/RU2746636C1/en active
- 2020-12-17 WO PCT/RU2020/000723 patent/WO2022066041A1/en active Application Filing
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU909497A1 (en) * | 1980-07-08 | 1982-02-28 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Консервной Промышленности И Специальной Пищевой Технологии | Method of sublimitation drying of liquid and pasty products and apparatus for performing same |
RU2119622C1 (en) * | 1996-06-14 | 1998-09-27 | Научно-производственная фирма "Шабетник и компания" | Vacuum sublimation plant for drying biological materials |
RU2119624C1 (en) * | 1996-09-02 | 1998-09-27 | Воронежская государственная технологическая академия | Continuous vacuum sublimation drier for loose and granulated products |
CN201081528Y (en) * | 2007-06-27 | 2008-07-02 | 温州市金榜轻工机械有限公司 | Continuous freeze drier |
RU2458300C1 (en) * | 2011-04-01 | 2012-08-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежская государственная технологическая академия (ГОУ ВПО ВГТА) | Cryogenic vacuum-and-sublimation installation with complex usage of inert gas |
RU2705692C1 (en) * | 2018-02-12 | 2019-11-11 | Сергей Анатольевич Ермаков | Vacuum sublimation drying system |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU209202U1 (en) * | 2021-12-03 | 2022-02-07 | Общество с ограниченной ответственностью "БИДЖЕТ" | FREEZE DRYER |
RU2814171C1 (en) * | 2022-10-03 | 2024-02-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Субтех" | Screw sublimator |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2022066041A1 (en) | 2022-03-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4389794A (en) | Vacuum chamber and method of creating a vacuum | |
KR101999270B1 (en) | Vacuum freeze drying device and method | |
WO2008112572A1 (en) | Refrigeration system | |
RU2746636C1 (en) | Continuous vacuum freeze-drying unit for homogenized and liquid food products | |
KR20170008158A (en) | Vacuum drying apparatus and vacuum drying method | |
US5715688A (en) | Apparatus and methods for cryogenic treatment of materials | |
RU2458300C1 (en) | Cryogenic vacuum-and-sublimation installation with complex usage of inert gas | |
CN104949473B (en) | A kind of vacuum freeze drier and vacuum freeze-drying method | |
US3218728A (en) | Low pressure carrier gas sublimation | |
US5121611A (en) | Refrigeration apparatus and method of refrigeration | |
US5156006A (en) | Apparatus for cooling a heat transfer fluid | |
KR101703099B1 (en) | Freeze dryer and method that preserved original appearance of fruit and vegetables | |
RU2705692C1 (en) | Vacuum sublimation drying system | |
KR101944157B1 (en) | Cryotrap | |
US3281950A (en) | Freeze-drying process | |
WO2020183443A1 (en) | Heat pump for refrigeration equipment, rapid liquid freezing device, pressure regulation and bypass control unit, and refrigeration system | |
Lombraña | Fundamentals and tendencies in freeze-drying of foods | |
KR100504564B1 (en) | Method for controling a refrigerating cycle for quick-freezing | |
US3487554A (en) | Method and apparatus for dehydrating materials | |
RU2773934C1 (en) | Method and device for low-temperature vacuum drying of crushed products of animal and plant origin | |
RU2785667C1 (en) | Method for freeze-drying a product and system for implementation thereof | |
JPS6218830B2 (en) | ||
US3273259A (en) | Freeze drying apparatus | |
RU2299385C1 (en) | Vacuum drying apparatus and vacuum drying method | |
RU2460932C1 (en) | Thermocompression device |