Устройство для определения периодов процесса сушки зернистых материалов в вакуумной сушильной установке
DEVICE FOR DETERMINING THE PERIODS OF GRANULAR MATERIALS DRYING IN A VACUUM DRYING MACHINE

Изобретение относится к пищевой, фармакологической и другим отраслям промышленности и служит для определения периодов процесса сушки зернистых материалов в вакуумной сушильной установке.
Известно, что периоды постоянной скорости и падающей скорости сушки определяют по динамике изменения влажности обрабатываемого материала в зависимости от времени сушки w=f(τ) (Лыков А.В. Теория сушки /А.В. Лыков. - М: Энергия, 1968 - 471 с.), однако этот способ невозможно осуществить при сушке сыпучих влажных материалов в вакуумной сушильной установке, так как измерение влажности материала в условиях вакуума проблематично.
Определение начала и окончания периодов сушки необходимо для регулирования температуры теплоносителя с целью оптимизации процесса сушки.
Из патентной литературы известен способ автоматического контроля влажности зерна в потоке зерносушилки и устройство для его осуществления (патент №2277212, авторы Козлов В.П., Ращуков А.С., Ежов А.Ф., Гнеденко В.Н.) Изобретение относится к технологии и техническим средствам измерения влажности зерна в потоке зерносушилки, преимущественно при автоматическом регулировании и контроле процесса сушки зерна путем измерения электрической емкости. Способ автоматического контроля влажности зерна в потоке зерносушилки характеризуется измерением емкостным датчиком-влагомером текущей влажности зерна, корректировкой показателей влажности в зависимости от влияния внешних воздействующих факторов и при достижении кондиционной влажности - выгрузкой зерна из зерносушилки, а при превышении влажности зерна кондиционного значения прекращением выгрузки зерна и продолжением его сушки. Недостатком данного способа и устройства является то, что невозможно использовать данный способ в вакуумных сушильных установках.
Также известен датчик-влагомер (патент №2273018, авторы Козлов В.П., Ращуков А.С., Ежов А.Ф., Гнеденко В.Н., Шорохов В.В., Макаров А.И., Горохов А.Л.). Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в сельском хозяйстве для определения влажности зерна в потоке при его сушке. Достигаемый изобретением технический результат заключается в повышении прочностных характеристик датчика-влагомера и возможности его использования в потоке зерна при его сушке, а также в повышении точности измерения влажности в потоке зерна. Датчик-влагомер для зерносушилки содержит две параллельные металлические пластины, образующие конденсатор, и измерительный блок, преобразующий значения емкости конденсатора в аналоговый сигнал по данной зерновой культуре. Недостатком данного устройства является невозможность его использования в вакуумных сушильных установках и наличие верхней сплошной металлической пластины, препятствующей свободному испарению влаги из материала при его сушке не в потоке.
В качестве зернистого материала при исследовании возможности применения способа определения периодов сушки в вакуумных сушильных установках использовались пророщенные зерна сельскохозяйственных культур. В процессе сушки они должны сохранить свои питательные свойства, поэтому повышение температуры внутри пророщенных семян выше 50°С недопустимо, так как это приведет к снижению качества готового материала. В связи с этим регулирование температурных параметров при сушке указанного зернистого материала является необходимостью, а оно осуществимо только зная моменты начала испарения свободной влаги (период постоянной скорости сушки) и момента начала удаления связанной влаги (период падающей скорости сушки).
Таким образом для получения качественного готового материала и снижения энергетических затрат необходимо своевременное получение информации о динамике процесса сушки. Предлагаемое устройство для определения периодов процесса сушки зернистого продукта позволит зафиксировать момент начала и окончания испарения свободной влаги и начала испарения связанной влаги и скорректировать температурные параметры сушки.
На фиг. 1 показано устройство для определения периодов процесса сушки зернистого продукта  и фиксирования момента начала и окончания испарения свободной влаги и начала испарения связанной влаги. Для достижения указанного результата используется датчик контроля измерения сопротивления в зернистом материале в вакуумных сушильных установках, состоящий из двух электродов 1 и 2, связанных между собой диэлектрическими стойками 3. Нижний электрод 1 - сплошной, верхний 2 - сетчатый. Сетчатый электрод позволяет беспрепятственно удаляться парам влаги из материала. В плане электроды могут быть любой геометрической формы. Устройство для определения периодов процесса сушки зернистого продукта помещается в зернистый материал. Необходимо, чтобы верхний сетчатый электрод был полностью закрыт зернистым материалом. К разъемам на верхнем и нижнем электроде крепятся провода 4, которые в свою очередь через кабельный разъем выводятся из сушильной камеры к измерительному блоку. После включения измерительного блока в сеть устройство готово к работе, происходит соответствующее изменение в значении сопротивления самого зернистого материала, которое отражается на измерительном блоке. Моменты резкого изменения электрического сопротивления зернистого продукта являются точками перехода одного периода сушки в другой и сигналом для корректировки параметров режимов сушки
График изменения сопротивления, построенный на основании полученных данных, опосредованно представляет кривую сушки, наглядно демонстрирует точку перехода одного периода сушки в другой и позволит изменить программу сушки, снизив температуру и не допустив перегрев зернистого материала.
Технический результат - определение периодов процесса сушки зернистых материалов в вакуумной сушильной установке, которое осуществляется с помощью датчика измерения электрического сопротивления высушиваемого материала. Датчик установлен непосредственно в вакуумной сушильной камере и позволяет непрерывно контролировать изменение электрического сопротивления в зернистом материале (соответственно с возможностью определения моментов начала и окончания испарения свободной влаги и начала испарения связанной влаги из высушиваемого материала).
Пример.
Сушка пророщенных зерен пшеницы производилась в вакуумной сушильной установке с инфракрасными излучателями ВДСУ-2М. Перед сушкой на противень с пророщенными зернами был установлен датчик, состоящий из двух электродов прямоугольной формы: нижний - сплошной, верхний - сетчатый. Расстояние между электродами за счет определенной длины диэлектрических стоек было меньше толщины слоя материала. С целью исключения контакта датчика с металлическим поддоном нижняя поверхность сплошного электрода была покрыта диэлектрическим материалом. Сетчатый электрод был полностью закрыт влажными пророщенными зернами пшеницы. К разъемам на верхнем и нижнем электроде были подсоединены кабели, которые выводились к измерительному блоку. С течением времени сушки были получены данные по изменению сопротивления. По полученным значениям сопротивления строился график. На графике точка изменения линейной функции на показательную функцию является точкой перехода периода постоянной скорости сушки в период падающей скорости сушки. В этот момент корректировалась программа сушки и соответственно температура на нагревателях.