СУШИЛЬНАЯ УСТАНОВКА С ТЕПЛОВЫМИ АККУМУЛЯТОРАМИ ДЛЯ РАСТИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
DRYING INSTALLATION WITH HEAT ACCUMULATORS FOR VEGETABLE MATERIALS

Изобретение относится к области сушки растительных материалов, в частности к вакуумным сушилкам периодического действия, и может быть использовано, в частности, для сушки пищевых продуктов, а именно овощей, грибов, фруктов, зелени и др.
Известна сушилка патента РФ №141628, F28B 17/10, 3/12. Универсальная сушильная установка комбинированного действия, содержащая рабочую камеру, загрузочное и разгрузочное устройства, излучатель СВЧ-энергии и устройство ввода агента сушки. Боковые стенки рабочей камеры выполнены коническими, подвод агента сушки в нижней части рабочей камеры осуществлен касательно к боковым стенкам совместно с подводимой сверху энергией и обеспечивает сепарацию вращающимся в виде смерча потоком и его удаление через отверстие в верхней части камеры. Универсальность камеры обеспечивается за счет загрузочного столика, который установлен на оси загрузочного шнекового механизма, расположенного на дне камеры.
К недостаткам известной универсальной установки сушки растительных продуктов комбинированного действия относятся еще более высокая сложность конструкции и энергоемкость.
Наиболее близким по технической сущности решением - прототипом - является радиационная сушилка для растительных пищевых продуктов по патенту России №2034489, М. кл. А23В 7/2, 26В 3/30, включающая сушильную камеру, лотки для продукта, поярусно расположенные в камере, средства для ввода и вывода сушильного агента, напорные козырьки, завихрители сушильного агента, ИК-излучатели средней области спектра. Обрабатываемый пищевой продукт нагревают прямым отраженным ИК-излучением и конвективным восходящим потоком воздуха. Режим нагрева определяется видом обрабатываемого продукта. Через боковые щели и нижний вырез наружный воздух попадает в нижнюю часть камеры сушки. Нагрев воздуха осуществляется в основном излучателями, частично воздуховодами - отражателями и коробами. При нагреве продукта его влага испаряется, диффундирует в воздушный поток и вместе с ним удаляется через открытую крышку камеры. После окончания процесса сушки продукта сушилку отключают от сети, закрывают верхнюю крышку, лотки с высушенным продуктом и поддон с мелкой фракцией извлекают из камеры сушки.
К недостаткам известной универсальной установки сушки растительных продуктов относятся высокая энергоемкость.
Установка №1695088, F26B 17/10, 3/12 позволяет реализовать способ сушки пищевых продуктов, который значительно повышает качество сухого продукта, повышает производительность сушки, обеспечивает безопасность и простоту в эксплуатации по сравнению с существующими аналогами.
К недостаткам известной сушки относим: высокие удельные энергозатраты за счет полного перевода влаги продукта в парообразное состояние; большая длительность процесса сушки; отсутствие гарантии частичного, локального подгорания продукта; паровоздушная смесь после камеры сушки не улавливается, а попадает в атмосферу.
Прототипом является патент РФ №2548230 (F26B 17/10, 3/12) «Энергосберегающая двухступенчатая сушильная установка для растительных материалов». Изобретение относится к области сушки растительных материалов, в частности к вакуумным сушилкам периодического действия, и может быть использовано для сушки пищевых продуктов, а именно овощей, грибов, фруктов, зелени и др. Энергосберегающая двухступенчатая сушильная установка для растительных материалов содержит цилиндроконическую камеру, представляющую собой первую ступень сушки, штуцер герметического питания, барабан, вставку цилиндрического профиля, вставку конического профиля, шаровые затворы, цилиндрическую камеру с герметичной крышкой, вводы и выводы, вакуумные краны, соединенные с вакуумной системой, представляющей собой вторую ступень сушки. Снижаются удельные энергозатраты и повышается производительность сушки продукта за счет того, что в пространстве первой и второй ступеней располагаются тепловые аккумуляторы. Недостатком является сложность изготовления тепловых труб и применение металлоемкой теплообменной системы в объеме тепловых аккумуляторов.
Технической задачей настоящего изобретения является повышение энергоэффективности процесса сушки и упрощение конструкции.
Решение технической задачи заключается в том, что сушильная установка с тепловыми аккумуляторами для растительных материалов содержит цилиндроконическую камеру, штуцер питания, барабан, вставку цилиндрического профиля, тепловые аккумуляторы, вставку конического профиля, шаровые затворы, цилиндрическую камеру с герметичной крышкой и герметичный затвор. Во внутреннем пространстве первой ступени сушки расположена емкость с теплоаккумулирующим фазопереходным материалом, при этом нижняя часть этой емкости соединена с пустотелыми трубами, которые соединяются с емкостью, расположенной в пространстве второй ступени сушки. Емкость первой ступени в своей верхней части содержит люк для загрузки фазопереходного материала, а емкость второй ступени в своей нижней части - люк для выгрузки фазопереходного материала.
Техническим результатом является простота изготовления и возможность регулирования температурного режима за счет изменения смесевого состава парафина в диапазоне от 40 до 90°С (Химическая энциклопедия / Редкол.: Кнунянц И.Л. и др. - М.: Советская энциклопедия, 1992. - Т. 3. - С. 446, 207. - 639 с. - ISBN 5-85270-039-8). С тепловыми трубами это сделать затруднительно, так как фазовый процесс обуславливается типом жидкости во внутритрубном пространстве (Дан П.Д., Рей Д.А. Тепловые трубы. Пер. с англ.: - М.: Энергия, 1979 г. - 272 с.). Теплообмен в контактной зоне системы тепловая труба - парафин менее интенсивен, так как парафин имеет низкий коэффициент теплопроводности, затвердевает у стенок теплообменника при остывание и переходит в жидкое состояние при нагреве, за счет этого возрастает термическое сопротивление.
Установка содержит цилиндроконическую камеру 1, штуцер питания 2, барабан 3, вставку цилиндрического профиля 4, вставку конического профиля 5, шаровые затворы 6 и емкость 7, которая представляет собой герметичный корпус, в который закладывается парафин (теплоаккумулирующий фазопереходный материал), цилиндроконическая камера, представляющая первую ступень сушилки, через вставку цилиндрического профиля и устройство перекрытия (герметичный затвор) 8 соединена с камерой второй ступени сушки 9, включающей в себя две цилиндрические обечайки 10, герметичную крышку 11, устройство соединения с вакуумной системой 12, емкость 13 (представляет собой герметичный корпус, в который закладывается парафин) и трубы 14, обеспечивающие соединение емкостей 7 и 13. В емкостях 7 и 13 имеются люки 15 и 16 для загрузки и выгрузки фазопереходного материала (парафина) (фиг. 1).
Установка работает следующим образом: теплоноситель (горячий воздух) подается в вводы цилиндроконической камеры 1. Высушиваемый материал в виде соломки или кубиков определенной массы подается через штуцер питателя 2, захватывается потоком теплоносителя и попадает в вставку конического профиля 5, где образует взвешенный закрученный слой материала, в этот момент времени запасается энергия в фазопереходном материале, расположенном в емкости 7 (происходит плавление теплоаккумулирующего материала - парафина с температурой плавления от 40 до 90°С в зависимости от типа высушиваемого материала), которая соединена трубами 14 с емкостью 13. После того как растительный материал теряет поверхностную влагу, т.е. примерно 50% от всей массы, он пересыпается и скапливается в барабане 3 до объема, равного объему загрузки второй камеры сушки 9, которая в этот момент прогревается с помощью тепловых аккумуляторов, в которые поступил расплавленный парафин из тепловых аккумуляторов в цилиндроконической камере 1. После того как требуемый объем накопился, открывается герметичный затвор 8, и растительный материал пересыпается во вторую ступень камеры сушки 9, где начинается вторая стадия сушки, а именно продувка и вакуумирование через устройство соединения с вакуумной системой 12, после того как продукт окончательно высушится, его ручным способом ссыпают путем открытия крышки 11 и отправляют на фасовку. Парафин остывает в нижней емкости 13, через люки 15 вынимается и снова закладывается через люки 16 в емкость 7, расположенную в цилиндроконической камере 1 (количество парафина в емкости 7 позволяет проводить сушку растительных материалов в течение одной рабочей смены).
т
т
м
В то время как продукт пересыпался во вторую ступень сушки 9, в первой процесс начинается заново. Режимы сушки первой ступени и второй подбираются таким образом, чтобы время пребывания в них было равным, в первой ступени варьируется температура и скорость теплоносителя (Т=60-100°С, V=8-15 м/с), после чего теплоноситель отводится во внешнюю среду, во второй ступени температура и скорость теплоносителя (Т=55-60°С, V=1-2 м/с) и контролируется температура материала Т≤60°С, т.е. температура денатурации, потери витаминов и питательных веществ. Цикличность продувки и вакуумирования определяется физико-механическими (степень измельчения и изотропность) свойствами и остаточной влажностью продукта.