СУШИЛЬНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ РАСТИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Предложение относится к технике сушки материалов, а именно к конструкциям сушильных установок для растительных материалов, и предназначено для использования при переработке сельскохозяйственной продукции, такой как овощи, фрукты, ягоды, зерновые культуры с целью их консервирования.
Основными требованиями к средствам сушки растительного сырья является обеспечение условий максимального сохранения биологически активных веществ в них, а также восстановление при замачивании формы, вкуса и цвета исходного сырья. Одновременно важнейшим фактором, определяющим производительность сушильных установок, является интенсивность процесса сушки.
В технике наиболее распространенными являются конвективные сушильные установки, (см, например, з. №97109399 от 3.06.97г., по МПК 7628,3./06: з.№92010549 от 8.12.92г по МПК F26B 3/02 и др.) включающие в себя сушильную камеру с продуктом (которая является частью тракта сушильного агента), вентилятор (газодувку), блок калориферов, распределительную систему Прошедший через продукт увлажненный воздух поступает в конденсатор осушитель. Процесс сушки в этих установках идет в две стадии. Первая
отличается высокой равномерной скоростью влагоудаления. Во второй стадии (досушка материала) скорость влагоудаления резко снижается. Это объясняется удерживанием (защемлением) межклеточной капиллярно связанной влаги подсохшей коркой, образующейся на поверхности материала в первой стадии сушки. На первой стадии сушки применяемые температуры сушильного агента 100 град.С и выше не приводят к повышению температуры продукта выше 50 -60 град.С за счет интенсивного теплоотвода при испарении влаги. Во второй стадии, если не снижать температуру сушильного агента, может произойти существенный перегрев продукта, что приведет к снижению его качества. Снижение же температуры сушильного агента приводит к замедлению процесса сушки, а длительное воздействие температуры также приведет к ухудшению свойств продукта. Повышение интенсивности сушки в конвективных сушильных установках производят организацией подачи сушильного агента к продукту (сушильные камеры барабанного типа, сушка в псевдоожиженном слое, вихревые сушилки и тп.). Однако и они не решают проблемы сохранения качественных свойств исходных растительных материалов без снижения температуры сушки.
Известны конструкции вакуумных сушильных установок с кондуктивным или радиационным подводом тепла к продукту (см., например, патент РФ №№ 2034489, 2037752 по МПК F26B 3/00; полезная модель свидетельство №12752 по МПК F26B 3/30). По температурному режиму сушки и по нанесению наименьшего механического повреждения продукту эти установки отвечают самым высоким требованиям к качеству готовой продукции. Однако, высокие энергетические затраты на единицу готового продукта и медленный (до 6-10 часов) процесс сушки, делают эти конструкции не всегда экономически целесообразными.
Известны сушильные установки, сочетающие в себе элементы конвективных и вакуумных сушильных установок, например, по патентам РФ NN 2106585 по кл. МПК F26B 9/06;5/04; 2011940 по кл. МПК F26B 3/20; 3/34; 2137995 по кл. МПК F26B 9/06;5/04.
Наиболее близким техническим решением, взятым за прототип, является конструкция по патенту РФ № 2137995.
Она содержит герметичный цилиндрический корпус с теплоизоляцией, тракт сушильного агента со средствами его распределения, и размещенным в нем по потоку конденсатором, вентилятором, калорифером, вакуумный насос. трубопровод слива конденсата, подключенный к донной части корпуса, и трубопровод напуска наружного воздуха, снабженные запорной арматурой, при этом конденсатор выполнен в виде донной части корпуса, куда подключен трубопровод напуска наружного воздуха, и в области его подключения размещен рекуперативный теплообменник. Тракт сушильного агента образован корпусом и внутренним экраном, образующим сушильную камеру, а средства распределения сушильного агента выполнены в экране в виде распределительной решетки, образованной направляющими лопатками и противолежащего ей всасывающего отверстия вентилятора. Калорифер размещен в сужающейся части тракта сушильного агента перед распределительной решеткой. Вакуумный насос выполнен водокольцевым и соединен с трубопроводом слива конденсата. Установка имеет по крайней мере одно выхлопное отверстие с регулируемой заслонкой, размещенное в верхней части корпуса между вентилятором и калорифером, и парогенератор, установленный в тракте сушильного агента перед распределительной решеткой. В этой установке водокольцевой вакуумный насос выполняет две функции: производит откачку образовавшегося конденсата и осуществляет просос воздуха через слой продукта, формирует поток
увлажненного воздуха в сторону конденсатора, выполненного в виде донной части корпуса.
Данная конструкция имеет недостаточную скорость сушки. Это связано с тем, что площадь контакта увлажненного воздуха с поверхностью конденсатора невелика, тк. конденсатор представляет собой донную часть корпуса, те. только незначительная часть циркулирующего в корпусе сушильного агента входит в соприкосновение с конденсатором. Водокольцевой вакуумный насос, хорошо справляясь с откачкой конденсата, вакуумирование корпуса после прогрева продукта осуществляет медленно, остаточное разрежение, создаваемое им. не позволяет существенно снизить упругость паров и произвести значительное снижение температуры продукта. Поэтому для достижения необходимой степени сушки придется вакуумировать корпус с продуктом значительное время, что отрицательно скажется на качестве продукта и экономических показателях сушки.
Задачей настоящего предложения является разработка конструкции, позволяющей повысить интенсивность сушки, тем самым ускоряя процесс, максимально сохраняя при этом потребительские свойства продуктов. Этого предлагается достигнуть за счет конструктивных особенностей установки, позволяющих создать условия интенсификации выхода связанной в капиллярах продукта влаги, эффективно и быстро отжать ее.
Предлагаемая для решения этой задачи конструкция сушильной установки сочетает в себе элементы конструкций конвективных и вакуумных сушильных установок. Она содержит герметичную цилиндрическую камеру с теплоизоляцией, контейнер для высушиваемого продукта, тракт сушильного агента с размещенным по потоку вентилятором, калорифером, конденсатором.
вакуумную линию, включающую последовательно вакуумный насос, ресивер, сборник конденсата, теплообменник, быстродействующий вакуумный клапан, присоединенный к камере, клапан напуска наружного воздуха, трубопровод слива конденсата, запорную арматуру. Контейнер для продукта, вентилятор и калорифер размещены в камере. Между контейнером и калорифером установлен распределитель сушильного агента с регулируемыми подвижным сегментом каналами, делящий камеру на две части: в первой расположен вентилятор, на всасывающем патрубке которого установлен блок калориферов, соединенный с источником пара, и канал подачи нагретого сушильного агента, соединенный с контейнером для продукта, размещенным в другой части камеры. Контейнер - сетчатый, барабанного типа, выполнен вращающимся. Ось вращения контейнера - перфорированная труба, по которой в него подается сушильный агент Благодаря тому, что контейнер вращается, высушиваемая масса постоянно находится в движении (пересыпается). Конденсатор размещен вне камеры и воздуховодами соединен с обеими ее частями. В конденсаторе по потоку расположен блок калориферов-холодильников, подключенный к хладогенту (трубопроводу оборотной системы холодной воды), в нижней точке конденсатора имеется трубопровод слива конденсата. Конденсатор вместе с камерой образуют единый периодически вакуумируемый объем. Такая установка позволяет реализовать комбинированный конвективно-вакуумимпульсный способ сушки растительного сырья.
Предлагаемая установка изображена на прилагаемом рисунке.
На рисунке приняты обозначения: 3.Холодильник конденсатора. 4.Воздуховод. 5.Вакуумный клапан. 6.Клапан напуска воздуха. 7.Теплообменник. 8.Сборник конденсата. 9.Градирня. 10.Вакуумный насос. 11.Ресивер. 12.Двигатель вентилятора. 13.Источник пара. 14.Клапан слива конденсата. 15.Распределитель сушильного агента. 16.Привод вращения контейнера с продукт 17.Перфорированная труба. 18.Контейнер. 19.Пульт управления. 20.Воздухопровод. 21.Блок калориферов. 22.Камера. 23.Вентилятор. 24.Паровой вентиль. Установка работает следующим образо .
прогрев камеры (22) до заданной температуры, после чего в камеру помещают контейнер (18) с высушиваемым продуктом, приводят его во вращение включением двигателя (16). Прошедший через калорифер горячий воздух по воздухопроводу (каналу) (20) поступает через отверстия перфорированной трубы (17) контейнера к пересыпающемуся продукту и, отняв часть влаги, выходит через сетчатую стенку контейнера и воздуховод (1) в конденсатор (2), где, соприкасаясь с развитой поверхностью холодильника (3), подключенного к системе оборотного водоснабжения холодной воды, включающей насосы и градирню (9), происходит конденсация, конденсат отводится по трубопроводу подключенному к нижней точке конденсатора. Отдавший влагу сушильный агент поступает по воздуховоду (4) в камеру на вход греющих калориферов. Благодаря вращению контейнера осуществляется перемешивание продукта и обеспечивается равномерность сушки. По мере удаления основного количества влаги, содержавшейся в продукте (этот момент определяется по количеству конденсата, слитого из конденсатора, или по повышению температуры сушильного агента в воздуховоде (1), камера вместе с конденсатором подключается к линии вакуумирования закрытием клапана напуска наружного воздуха (6) и клапана слива конденсата (14) и срабатыванием быстродействующего вакуумного клапана (5). По линии вакуумирования сушильный агент с парами воды поступает последовательно в теплообменник (7), подключенный к холодной воде, где осуществляется конденсация паров, в сборник конденсата (8) с охлаждаемой рубашкой, где накапливается конденсат, через ресивер (11) и вакуумный насос (10) в атмосферу. Вакуумирование камеры и продукта происходит в импульсном режиме, при этом происходят микроразрывы тканей продукта за счет градиента давления капиллярно связанной влаги в порах продукта, вытяжка этой влаги на периферию частиц продукта, охлаждение
77
1
А.
продукта. Быстродействующий вакуумный клапан имеет скорость открытия условного прохода менее 0.2 с, что соответствует необходимым условиям импульсного вакуумирования. После некоторой выдержки продукта под вакуумом по мере охлаждения продукта линия вакуумирования отключается, камера разгерметизируется включением клапана (6) напуска наружного воздуха, после чего циклы конвективной и вакуумной сушки повторяются до достижения заданной влажности продукта. Количество циклов и их длительность определяется опытным путем для каждого вида продукта и его исходного состояния. По окончании сушки продукт выгружается из контейнера, конденсат сливается в сборники.
Сушка растительных продуктов на установке проводится в полуавтоматическом режиме с помощью блока автоматики управлением с пульта (19). Блок автоматики по программе, задаваемой с пульта, по показаниям датчиков температуры и мановакууметров, а также реле времени осуществляет управление клапанами, изменяет скорость вращения вентилятора, производит включение и выключение привода вращения контейнера с продуктом. Распределитель сушильного агента (15) с регулируемыми подвижным сегментом каналами позволяет изменять влажность сушильного агента. При закрытых каналах весь сушильный агент, прошедший через продукт, поступает на конденсатор, и производится наиболее полная его осушка. При открытых каналах часть сушильного агента поступает на греющие калориферы по каналйм распределителя, минуя конденсатор, при этом реализуется частичная рециркуляция сушильного агента, на продукт он в результате поступает более влажным, что позволяет проводить более мягкие режимы сушки.
Установка предложенной конструкции, включающая 2 сушильные камеры, подклнэченные к одной вакуумной линии, изготовлена, смонтирована и введена в действие в одном из сел Алтайского края в цехе сушки овощей. Отработана технология сушки моркови, свеклы, чеснока и др. овощей. Производительность установки 1000 т/год по сырью. Время сушки одной закладки продукта 1-1.5 часа. Энергозатраты - менее 1 кВт/час на 1 л испаренной влаги. Продукция полностью соответствует требованиям ГОСТ. В отличие от продукта, высушенного на традиционных установках, продукт обладает микропористой (воздушной) структурой, легко восстанавливает форму, цвет и вкус при замачивании.
Сравнение предложенной конструкции с конструкцией прототипа показало следующее:
Общим в этих конструкциях является наличие рабочих узлов, а именно: обе имеют герметичный цилиндрический корпус (камеру) с теплоизоляцией, тракт сушильного агента со средствами распределения, содержащий конденсатор, вентилятор, калорифер, источник горячего пара, трубопровод слива конденсата, линию вакуумирования, содержащую вакуумный насос, трубопровод напуска наружного воздуха с запорной арматурой.
Отличие предложенной конструкции от прототипа заключается в иной компоновке элементов сушильного тракта, ином выполнении линии вакуумирования, в иной конструкции, предназначенной для размещения высушиваемого продукта.
Конструкция в предложенном виде позволяет организовать процесс сушки с высокой эффективностью во времени, максимально сохранив при этом первоначальные качества продуктов.
Реализация конструкции специалистами не вызовет затруднений. Входящие в конструкцию узлы в технике известны, большинство из них серийно изготавливаются промышленностью. Соотношение объемов элементов вакуумной линии к вакуумируемому объему зависит от возможностей аппаратуры и без труда рассчитывается по известным в технике законам. Необходимость подобных установок для переработки сельскохозяйственных продуктов в России несомненна.
Как видно из вышеизложенного, предложение имеет все признаки, характеризующие полезную модель - новизну, положительный эффект и промышленную применимость.
Директор ЗАО ПМП «Металлургмонтаж
Авторы: Лобыкин Ю.А.
: tLM/S Абрамов Я. К.
/fJjAAJi Хорищенко А. Л. CVoU /f.o.gg
С ) I-l tV4V
Алехин С. Н.
Лобыкин Ю.А.
9Л1/д
Молокеев В. А.| Хмелев П. А.  /,