UA129634U

UA129634U - METHOD OF SUBLIMATION DRYING OF PRODUCTS

Info

Publication number: UA129634U
Application number: UAU201803887U
Authority: UA
Inventors: Сергій Вікторович Філатов; Руслан Олександрович Черниш
Original assignee: Сергій Вікторович Філатов; Руслан Олександрович Черниш
Priority date: 2018-04-11
Filing date: 2018-04-11
Publication date: 2018-11-12

Abstract

Спосіб сублімаційного сушіння продуктів включає попередню обробку продукту, розміщення на деках, завантаження підготовленого продукту до сушильної камери, де продукт піддають зневодненню методом вакуум-сублімаційного сушіння. Вакуум-сублімаційне сушіння здійснюють в два етапи: перший - із самозаморожуванням продукту під тиском 500-700 Па та з подальшим підводом теплового потоку із температурою у 45-55 °C до досягнення продуктом 45 % вологи. Другий етап (досушування) здійснюють під тиском до 500 Па та з максимальною температурою нагріву продукту +35 °C до досягнення кінцевої вологості продукту.The method of freeze-drying products involves pre-treatment of the product, placing on decks, loading the prepared product to the drying chamber, where the product is subjected to dehydration by vacuum sublimation drying. Vacuum-freeze drying is carried out in two stages: the first - with self-freezing of the product under pressure of 500-700 PA and with subsequent supply of heat flow at a temperature of 45-55 ° C until the product reaches 45% moisture. The second stage (drying) is carried out under a pressure of up to 500 Pa and with a maximum heating temperature of the product +35 ° C to reach the final humidity of the product.

Description

Корисна модель належить до області сублімаційного сушіння і може бути застосована в різних областях хімічної, харчової та фармацевтичної промисловості.The useful model belongs to the field of freeze drying and can be applied in various areas of the chemical, food and pharmaceutical industries.

З усіх видів переробки і консервування продуктів сублімаційне сушіння є одним із найефективнішим способом, що дозволяє практично повністю (до 95 95) зберегти в них поживні речовини, вітаміни, мікроелементи і навіть первісну форму, природний запах, смак і колір. Крім того, сублімація продуктів виключає застосування будь-яких ароматизаторів, барвників і консервантів.Freeze drying is one of the most effective methods of all types of processing and preservation of products, which allows almost completely (up to 95%) to preserve nutrients, vitamins, microelements and even their original form, natural smell, taste and color. In addition, sublimation of products excludes the use of any flavors, dyes and preservatives.

Відомий спосіб виготовлення харчових продуктів шляхом сублімації (Патент України Мо 105713, МПК А231| 3/44, опубл. 25.03.2016, бюл. Мо б), що включає подачу продукту в сублімаційну камеру, заморожування і сушіння продукту. Спочатку свіжий продукт промивають, подають на подрібнення до фракції 0,2-2 мм, а далі завантажують у камеру охолодження із здійсненням швидкого глибокого заморожування до температури: -45 - -50 "С, протягом не більше ніж 2 години, після чого оброблювальний продукт переміщують у сублімаційну камеру із здійсненням процесу випаровування вологи з заморожуваного продукту під вакуумом без його відтаювання, а далі продукт поміщають у герметичну вологозахисну упаковку і транспортують на склад готової продукції.There is a known method of producing food products by sublimation (Patent of Ukraine Mo 105713, IPC A231 | 3/44, publ. 25.03.2016, Bull. Mo b), which includes feeding the product into a sublimation chamber, freezing and drying the product. First, the fresh product is washed, submitted for grinding to a fraction of 0.2-2 mm, and then loaded into a cooling chamber with rapid deep freezing to a temperature of -45 - -50 "С, for no more than 2 hours, after which the processed product they are moved to a sublimation chamber with the process of evaporating moisture from the frozen product under vacuum without thawing it, and then the product is placed in a hermetic moisture-proof package and transported to the warehouse of finished products.

До недоліків відомого способу можна віднести потребу в додатковому дорогому обладнанні для швидкого глибокого заморожування. Крім того, однією із переваг сублімації є збереження первісної форми продуктів, а даний спосіб передбачає подрібнення на дрібні фракції 0,2-2 мм, що обмежує асортимент сублімованих продуктів.The disadvantages of the known method include the need for additional expensive equipment for quick deep freezing. In addition, one of the advantages of sublimation is the preservation of the original form of products, and this method involves grinding into small fractions of 0.2-2 mm, which limits the range of sublimated products.

Також відомий спосіб сублімаційного сушіння сиру (Патент РФ Мо 2541767, МПК Аг23С 19/086, опубл. 20.02.2015 Бюл. Мо 5), що передбачає подрібнення сировини, з подальшим розміщенням на піддоні і встановленням в сублімаційну камеру, де сушать при температурі 45- 47 "С, тепловим навантаженням 5,0-7,0 кВт/ме і тиску 500-700 Па. Температура поверхні випарника дорівнює мінус 33-35 "С Тривалість сушіння становить 1,5-2 години, масова частка вологи в сухій сировині не більше 4,0 95.There is also a known method of sublimation drying of cheese (Patent of the Russian Federation Mo 2541767, MPK Ag23S 19/086, publ. 20.02.2015 Byul. Mo 5), which involves grinding the raw material, followed by placing it on a pallet and installing it in a sublimation chamber, where it is dried at a temperature of 45 - 47 "C, with a heat load of 5.0-7.0 kW/me and a pressure of 500-700 Pa. The surface temperature of the evaporator is minus 33-35 "C. The drying time is 1.5-2 hours, the mass fraction of moisture in dry raw materials not more than 4.0 95.

Даний спосіб характеризується високою енергоємністю та, відповідно, високою ціною кінцевого продукту.This method is characterized by high energy consumption and, accordingly, a high price of the final product.

В основу корисної моделі, що заявляється, поставлено задачу зниження питомихThe basis of the proposed useful model is the task of reducing specifics

Зо енерговитрат на сушіння (до 30 95), шляхом здійснення вакуум-сублімаційного сушіння в два етапи із зменшенням витрати електроенергії на другому етапі (етапі досушування), що дозволить знизити рівень собівартості кінцевого продукту до конкурентних ринкових показників.From the energy consumption for drying (up to 30 95), by performing vacuum-sublimation drying in two stages with a reduction in electricity consumption in the second stage (the post-drying stage), which will allow to reduce the cost level of the final product to competitive market indicators.

Поставлена задача вирішується тим, що у способі сублімаційного сушіння продуктів, що включає попередню обробку продукту, розміщення на деках, завантаження підготовленого продукту до сушильної камери, де продукт піддають зневодненню методом вакуум- сублімаційного сушіння, згідно корисної моделі новим є те, що вакуум-сублімаційне сушіння здійснюють в два етапи: перший - із самозаморожуванням продукту під тиском 500-700 Па та з подальшим підводом теплового потоку із температурою у 45-55 7С до досягнення продуктом 45 95 вологи, другий етап (досушування) здійснюють під тиском до 500 Па та з максимальною температурою нагріву продукту «35 "С до досягнення кінцевої вологості продукту.The problem is solved by the fact that in the method of sublimation drying of products, which includes pre-treatment of the product, placement on trays, loading of the prepared product into the drying chamber, where the product is subjected to dehydration by the method of vacuum freeze-drying, according to the useful model, the new thing is that vacuum-sublimation drying is carried out in two stages: the first - with self-freezing of the product under a pressure of 500-700 Pa and with the subsequent introduction of a heat flow with a temperature of 45-55 7C until the product reaches 45 95 moisture, the second stage (drying) is carried out under a pressure of up to 500 Pa and with the maximum product heating temperature is "35" C until the final moisture content of the product is reached.

Також новим є те, що попередня обробка включає розміщення продукту в холодильну камеру з температурою від 0 до 5 "С до втрати 10-20 95 вологи. А другий етап (досушування) здійснюють у сушильній камері об'єм якої не перевищує 20 95 об'єму сушильної камери для першого етапу вакуум-сублімаційного сушіння.What is also new is that the preliminary treatment includes placing the product in a refrigerating chamber with a temperature from 0 to 5 "C until the loss of 10-20 95 of moisture. And the second stage (drying) is carried out in a drying chamber, the volume of which does not exceed 20 95 vol. to the drying chamber for the first stage of vacuum-sublimation drying.

Найбільші витрати відбуваються на першому етапі, так як на випаровування 1 г води необхідно витратити біля 2520 Дж теплової енергії. Відповідно до способу, що заявляється витрати електроенергії на перший етап «27 кВт/год., а на другий (досушування) - 7 кВт/год., що значно (до 30 95) знижує енергозатрати. Крім того спосіб дозволяє здійснювати проміжний контроль якості продукту.The greatest costs occur at the first stage, since about 2520 J of thermal energy must be spent on the evaporation of 1 g of water. According to the proposed method, the consumption of electricity for the first stage is 27 kW/h, and for the second (drying) - 7 kW/h, which significantly (up to 30 95) reduces energy consumption. In addition, the method allows for intermediate product quality control.

На кресленні зображено порівняльний графік витрат енергії в процесі сублімаційного сушіння.The drawing shows a comparative graph of energy consumption in the process of freeze-drying.

Спосіб сублімаційного сушіння продуктів реалізують наступним чином.The method of sublimation drying of products is implemented as follows.

Проводять попередню обробку. Для цього продукт розміщують на лотках із сітчастим дном, товщиною шару не більше 50 мм. Лотки із продуктом розміщують в холодильній камері з температурою від 0 до 5 "С, приблизно на одну годину, в результаті чого продукт втрачає до 20 95 вологи, що дозволить знизити подальші витрати процесу сублімації.Preliminary processing is carried out. For this, the product is placed on trays with a mesh bottom, the thickness of the layer is no more than 50 mm. The trays with the product are placed in a refrigerating chamber with a temperature from 0 to 5 "C for about one hour, as a result of which the product loses up to 20 95% of moisture, which will reduce the further costs of the sublimation process.

Далі продукт перекладають на дека, шар не повинен перевищувати 50 мм та завантажують в сушильну камеру для першого етапу вакуум-сублімаційного сушіння. Процес проходить під тиском 500-700 Па, що призводить до самозамерзання продукту (до температури -31 "С). При бо досягненні продуктом мінусової температури до нього подають тепловий потік із температурою від 45 до 55 "С. Після досягнення продуктом температури -57С та вологості 45 96 перший етап завершують, сушильну камеру розгерметизовують та виймають деки із продуктом, що дозволяє здійснювати проміжний контроль якості продукту.Next, the product is transferred to a tray, the layer should not exceed 50 mm, and loaded into a drying chamber for the first stage of vacuum-sublimation drying. The process takes place under a pressure of 500-700 Pa, which leads to self-freezing of the product (to a temperature of -31 "C). When the product reaches sub-zero temperature, a heat flow with a temperature of 45 to 55 "C is supplied to it. After the product reaches a temperature of -57C and a humidity of 45-96, the first stage is completed, the drying chamber is depressurized and trays with the product are removed, which allows for intermediate product quality control.

Для другого етапу (досушування) доцільно використовувати іншу камеру меншого об'єму та із меншою енергетичною продуктивністю. Об'єм камери не повинен перевищувати 20 95 від об'єму камери для першого етапу, а продукт перекладають в деки шаром 75 мм. Процес досушування проводять під тиском не більше 500 Па на початку процесу та не менше 200 Па по його закінченні. Максимальна температура теплового потоку 435 "С. Тривалість другого етапу - до досягнення кінцевої вологості продукту (мінімальна залишкова вологість продукту по закінченні етапу 25 9о, максимальна - 4 Об).For the second stage (drying), it is advisable to use another chamber with a smaller volume and lower energy efficiency. The volume of the chamber should not exceed 20 95 of the volume of the chamber for the first stage, and the product is transferred to trays with a layer of 75 mm. The drying process is carried out under a pressure of no more than 500 Pa at the beginning of the process and no less than 200 Pa at its end. The maximum temperature of the heat flow is 435 "С. The duration of the second stage is until the final moisture content of the product is reached (minimum residual moisture content of the product at the end of the stage is 25 9o, maximum - 4 Об).

Економія електроенергії ілюструється на кресленні, де крива 1 - витрати енергії в процесі сублімаційного сушіння способом, що заявляється, крива 2 - витрати енергії при використанні відомих способів.The saving of electricity is illustrated in the drawing, where curve 1 is energy consumption in the process of freeze-drying by the claimed method, curve 2 is energy consumption when using known methods.

Технічний результат - зниження до 30 95 питомих енерговитрат на сушіння, що дозволить знизити рівень собівартості кінцевого продукту до конкурентних ринкових показників, так як енергозатрати складають 58 95 ціни продукту.The technical result is a decrease to 30 95 specific energy costs for drying, which will allow to reduce the cost of the final product to competitive market indicators, since energy costs make up 58 95 of the product price.

Claims

USEFUL MODEL FORMULA

1. The method of sublimation drying of products, which includes pre-treatment of the product, placement on trays, loading of the prepared product into the drying chamber, where the product is subjected to dehydration by the method of vacuum-sublimation drying, which is distinguished by the fact that vacuum-sublimation drying is carried out in two stages: the first - with self-freezing of the product under a pressure of 500-700 Pa and with the subsequent introduction of a heat flow with a temperature of 45-557С until the product reaches 45 95 moisture, the second stage (drying) is carried out under a pressure of up to 500 Pa and with a maximum product heating temperature of 435 "С until reaching final moisture content of the product.

2. The method of sublimation drying of products according to claim 1, which is characterized by the fact that the preliminary treatment includes placing the product in a refrigerating chamber with a temperature from 0 to 5 "C until the loss of 10-20 9o of moisture.

3. The method of sublimation drying of products according to any of claims 1-2, which differs in that the second stage (drying) is carried out in a drying chamber, the volume of which does not exceed 20 95 of the volume of the drying chamber for the first stage of vacuum sublimation drying. kNh 3 x She and 7 E Ky - V Shi Ka E Ku i Shk v Ya ke "x Ka and Kch She She said Shi: і i She and Chaye