Установка на основе саморегулируемых электронагревателей с наномодифицированными эластомерами и тепловыми аккумуляторами для очистки растительного сырья
INSTALLATION BASED ON SELF-REGULATING ELECTRIC HEATERS WITH NANO-MODIFIED ELASTOMERS AND HEAT ACCUMULATORS FOR CLEANING PLANT MATERIALS

Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано для массовой очистки паром от кожуры такого растительного сырья, как тыквы, кабачки, картофеля, моркови, свеклы, яблок и т.д.
Известны устройства для очистки паром овощей и плодов от кожуры, выполненные в виде неподвижного вертикального или наклонного сосуда с двумя отверстиями (патент США N 3526260, кл. А 23 N 7/00, 1970), выполненное в виде неподвижного осесимметричного вертикального цилиндрического сосуда с сужением в нижней части. В верхней части сосуда имеется отверстие с клапаном (крышкой) для загрузки продукта, в нижней, суживающейся части, - отверстие с клапаном (крышкой) для выгрузки обработанного продукта. В сосуде имеются патрубки для подвода и отвода пара, причем система подвода и отвода пара используется неподвижная. Для перемешивания продукта в процессе пропарки используется механизм перемешивания, выполненный в виде лопастей шнека, вращающихся вокруг вертикальной оси сосуда. Вращение лопастей шнека осуществляется с помощью двух конических шестеренок, одна из которых размещена на вертикальном валу, а другая - на горизонтальном валу и соединена с внешним приводом.
К недостаткам можно отнести то, что механизм перемешивания состоит из большого числа элементов, размещенных внутри сосуда (шнека, вертикального вала, направляющих, подшипников, шестерен и т.д), причем большинство этих элементов являются подвижными, конструкция аппарата получается сложной, затруднено передвижение клубней обрабатываемого продукта внутри сосуда, возможно застревание клубней и дробление клубней подвижными элементами механизма перемешивания. Все это снижает надежность и энергетическую эффективность устройства в работе.
Известно устройство (RU№ 2039477 C1) предназначенное для очистки паром овощей и плодов от кожуры выполнено в виде неподвижного вертикального сосуда. В верхней, суживающейся части сосуда имеется отверстие, закрываемое изнутри клапаном (крышкой), перемещающимся с помощью тяг (рычагов). Над верхним отверстием размещена воронка для загрузки продукта. В нижней, суживающейся части сосуда имеется отверстие для выгрузки продукта, закрываемое изнутри клапаном (крышкой), перемещающимся с помощью тяг (рычагов). В верхней части сосуда имеется патрубок для подвода пара в сосуд и удаления пара из сосуда. В нижней части сосуда имеется патрубок для удаления из сосуда образующегося конденсата.
Известно устройство (RU№2570300 C1). Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано для массовой очистки растительного сырья паром. В отсеке емкости для загрузки растительного сырья располагается сетка с валом привода. К верхней части емкости подключен жидкостно-кольцевой вакуум насос. В нижней части емкости расположен цилиндр с электродами. Электроды закреплены к поддону емкости на токонепроводящих вставках. На боковой поверхности цилиндра расположен наномодифицированный парафин. К недостаткам устройства относится применение электродного нагрева воды за счет прохождения тока по электродам погруженным в воду содержащую естественные включения соли. Мощность нагрева в представленном случае зависит от количества солей в воде, чем выше содержание, тем выше мощность. Это обстоятельство затрудняет подбор мощности, так как заранее нужно точно знать параметры заливаемой воды. Применение такого типа нагрева вызывает повышенную опасность в процессе эксплуатации, так, как емкость через внутренний запас воды будет постоянно находиться под электрическим напряжением. Другим недостатком является малая производительность ввиду наличия одной погрузочной сетки. Дополнительно стоит отметить неравномерность нагрева ввиду одиночного центрального элемента для генерации водяного пара, что приводит к применению электропривода для вращения сетки и затрудняет применения дополнительных погрузочных сеток.
Техническая задача достигается тем, что в емкости имеется сетка, которая образует внутренний удерживающий купол, а также периферийные электрические нагреватели, при этом электрические нагреватели выполнены из полимера содержащего углеродные наноструктуры с саморегулированием температуры и диэлектрической внешней оболочкой.
Установка на основе саморегулируемых электронагревателей с наномодифицированными эластомерами и тепловыми аккумуляторами для очистки растительного сырья (фиг. 1) представляет собой емкость 1, имеющую отверстие с крышками 2 для загрузки и выгрузки продукта (растительного сырья 3). Емкость разделена на две части, в верхней части расположен погрузочный отсек с удерживающей сеткой - образующей внутренний удерживающий купол 4 для растительного сырья 3, с полимерной основой. В боковой части емкости имеется патрубок 5 к которому подключен жидкостно-кольцевой вакуум насос 6, а в нижней части расположен цилиндр 7 с нагревателями 8 из токопроводящего полимера с саморегулированием температуры с диэлектрической внешней оболочкой, закрепленных к поддону емкости на токонепроводящих вставках 9, на боковой и верхней поверхности емкости расположен тепловой аккумулятор 10 (парафин, модифицированный углеродными нанотрубками с теплоемкостью фазового перехода 10 кДж/кг°С и теплопроводностью 0,5 Вт/м°С). Для равномерности распределения пара имеются вспомогательные периферийные емкости 11 с нагревателями 12, которые располагаются симметрично относительно основанного цилиндра 7 с нагревателями 8.
Устройство работает следующим образом.
Производится загрузка через крышку 2 растительного сырья 3, на сетки 4. Далее заливается дистиллированная вода в нижний цилиндр устройства 7 и 11 содержащие электрические нагреватели 8 и 12. После загрузки крышка 2 закрывается. Следующая стадия подготовка пара. Подается электрическое напряжение на нагреватели 8, происходит парообразование. Пар поднимается в направлении сетки 4 и взаимодействует с растительным материалом 3. По мере взаимодействия пара с растительным материалом, происходит нагрев растительного сырья паром. После перехода воды в пар нагреватели выключаются, так как в месте их расположения образуется водяной пар с температурой 100 °С и при этой температуре их сопротивление резко возрастает, что приводит к их выключению. По мере остывания образовавшийся конденсат стекает в емкости 7 и 11 с электрическими нагревателями 8 и 12. В дальнейшем происходит включение жидкостно-кольцевого вакуумного насоса 6 и в емкости образуется разряжение. Жидкостно-кольцевой вакуум насос 6 выключается и открывается боковая крышка 2. Теплота конденсата накапливается тепловым аккумулятором 10 (наномодифицированный парафин – имеет большую теплопроводность по сравнению с парафином) и используется в следующие периоды подготовки пара. Устройство подготовлено к следующему циклу обработки продукта.
Производительность устройства зависит от размеров емкости и массы загружаемой порции продукта и может составлять от 0,5 до 12 т/ч.
Предлагаемое устройство энергоэфективно и надежно в работе, что расширяет возможности его применения для массовой очистки тыквы, картофеля, моркови, свеклы и других овощей и плодов, как на овощеперерабатывающих заводах, так и на предприятиях общественного питания.