Устройство комбинированной СВЧ-ИК сушки зерновых

Полезная модель относится к сельскохозяйственному машиностроению и пищевой промышленности, в частности к технике сушки и тепловой обработки сыпучих материалов, и может быть использована для сушки зерновых. Наиболее целесообразным является использование полезной модели в технологических линиях сушки зерновых, например, на семеноводческих предприятиях или в небольших фермерских хозяйствах. Во всех перечисленных примерах важно реализовать принципы щадящего равномерного теплового воздействия на зерно, обеспечивая низкие энергетические затраты и компактность оборудования.
Известен способ инфракрасной сушки семян (RU 2433364 C1 F26B 3/30 (2006.01)), которые послойно помещают на подложке, где на ярусах поэтапно вводят тепловую энергию с разной плотностью потоков инфракрасного излучения, совмещая с принудительной вентиляцией паровоздушной среды, которую удаляют.
Новым является то, что сушку семян подсолнечника слоем высотой 2-3 см, помещенным на тефлоновой ленте бесконечного транспортера, проводят инфракрасным излучением с длиной волны 1,5-3,0 мкм при постоянной скорости влагоотвода, устанавливая плотность потока тепловой энергии инфракрасного излучения для каждого этапа.
Преимущество данного способа состоит в постоянном отводе паровоздушной среды из зоны сушки, а также в эффективном прогреве поверхностного слоя зерна при сушке. Недостаток - применение инфракрасных излучателей не позволяет быстро и равномерно прогреть продукт во всем объеме.
Известна комбинированная СВЧ-конвективная сушилка (RU 2493515 C1, F26B 15/26 (2006.01), F26B 3/347 (2006.01). Новым в конструкции является то, что корпус сушилки имеет форму спирального короба, выполненного по винтовой линии. Внутри короба расположены сообщающиеся между собой камеры: камера загрузки, последовательно чередующиеся СВЧ-камеры и камеры охлаждения, камера выгрузки. На внутренней боковой стенке каждой СВЧ-камеры установлен магнетрон, нижняя часть камер охлаждения соединена с помощью воздуховода с вентилятором, а их верхние части - с вытяжным диффузором для отвода отработанного теплоносителя. Через все камеры проходят два параллельных цепных транспортера, на которых шарнирно закреплены перфорированные лотки. Над камерой загрузки установлен загрузочный бункер с питателем, а под камерой выгрузки - разгрузочный бункер с ленточным транспортером.
Устройство обеспечивает повышение качества получаемых продуктов за счет удаления испаряемой влаги, поддержания рационального температурного воздействия на продукт. Недостатком сушилки является наличие дополнительного теплоносителя - нагретого воздуха, а также низкая эффективность прогрева наружных слоев продукта в первом периоде сушки.
Наиболее близкой по технической сущности является конструкция СВЧ-установки для сушки сыпучих материалов (RU 185878 U1, F26B 3/347 (2006.01)). Установка имеет металлическую раму, на которой размещен статор, который приводит в движение конвейерную металлическую ленту - ротор. Ротор расположен на шкивах-катках и натягивается с помощью механизма натяжения. Данные узлы находятся вне рабочей камеры. В рабочей камере вмонтированы затвор-дозатор с линейным двигателем и излучатели магнетрона, поочередно чередуемые с датчиками СВЧ-мощности. Все функциональные элементы конструкции находятся в общем экранном корпусе, к которому прикреплены загрузочный и приемный бункера. Использование полезной модели позволяет повысить качество и скорость сушки при сниженных энергетических затратах.
Недостатками прототипа являются отсутствие вентиляторов для отвода паровоздушной смеси от поверхности продукта; применение СВЧ-излучателя недостаточно эффективно для нагрева поверхностного слоя продукта.
Целью полезной модели является создание энергоэффективной установки для сушки зерновых продуктов.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является:
обеспечение поддержания рационального теплового воздействия на обрабатываемый продукт за счет комбинации СВЧ и ИК-излучателей;
снижение энергозатрат на сушку;
повышение производительности и качества обработки за счет совмещения СВЧ и ИК сушки с транспортированием зернового слоя вдоль распределенных сверху излучателей.
На фиг. 1 представлена принципиальная схема предлагаемого устройства, где
1 - рабочая камера;
2 - загрузочный бункер;
3 - приемный бункер;
4 - радиопрозрачная конвейерная лента;
5 - СВЧ-модуль;
6 - ИК-модуль;
7 - магнетрон;
8 - вентилятор;
9 - волновод;
10 - кварцевый ИК-излучатель;
11 - шиберная заслонка.
Устройство представляет собой рабочую камеру (1), к которой прикреплены загрузочный (2) и приемный бункера (3). В бункере (2) закреплена шиберная заслонка (11). Внутри камеры (1) находится радиопрозрачная конвейерная лента (4), над которой поочередно размещены два СВЧ (5) и два ИК (6) модуля. СВЧ-модуль (5) состоит из излучателя магнетрона (7), вентилятора (8), волновода (9). ИК-модуль (6) содержит два кварцевых ИК-излучателя (10), расположенных над конвейерной лентой 4 на высоте Н, при которой обеспечивается равномерность распределения теплового потока, требуемая температура на поверхности продукта (для пшеницы экспериментально определена высота Н=13 см).
Отличительными существенными признаками, характеризующими полезную модель, являются:
вентиляторы для отвода паровоздушной смеси;
дополнительные ИК-излучатели.
Представленная совокупность отличительных существенных признаков приводит к достижению цели полезной модели.
Устройство работает следующим образом.
Зерно засыпают в загрузочный бункер 2. Регулировка производительности осуществляется за счет изменения величины проходного сечения задвижкой 11. Зерно из бункера захватывается конвейерной лентой 4. По ходу движения зерно попадает в СВЧ-модуль 5. СВЧ-модуль 5 выполняет функции передачи энергии продукту и отвода паровоздушной смеси из рабочей камеры 1. Излучатель магнетрона 7 генерирует микроволны, которые по волноводу 9 поступают к зерну. Подвод СВЧ-энергии способствует выравниванию температуры в объеме зерна. При этом интенсифицируется внутренний перенос влаги. Влага «перекачивается» из центральных зон к поверхности и увлажняет ее и испаряется. Отвод образовавшейся паровоздушной смеси осуществляется при помощи вентилятора 8.
Далее зерно попадет в ИК-модуль 6, в котором влажная поверхность зерна нагревается за счет воздействия двух кварцевых ИК-излучателей 10. Использование ИК-излучателей, как малоинерционных распределенных источников теплоты, позволяет осуществлять управление подачей тепловой энергии на поверхность зерна по длине ленты конвейера и по времени сушки.
Далее зерно поочередно подвергается действию последующего СВЧ и ИК-модуля.
Выгрузка зерна осуществляется в приемный бункер 3.
Сравнительный анализ эффективности показал, что использование СВЧ и ИК способов подвода теплоты позволяет существенно интенсифицировать процесс сушки.