УСТАНОВКА ДЛЯ ТЕРМОВАКУУМНО-ИМПУЛЬСНОЙ СУШКИ ПИЩЕВЫХ МАТЕРИАЛОВ

Полезная модель относится к технике сушки материалов, преимущественно растительного, животного происхождения, рыбы и морепродуктов и может найти применение в различных областях, связанных с переработкой материалов (далее материалы).
В настоящее время известны установки для термовакуумно-импульсной сушки материалов, состоящие из камер с герметично закрывающейся дверью, оснащенных системой конвективного подогрева материалов и системой скоростного вакуумирования посредством быстродействующих клапанов трубопроводами, связанными с вакуумным ресивером и вакуумным насосом.
Известно устройство (патент РФ №2395766, МПК F26B 5/04, от 27.07.2010 г.) сушки материалов растительного и животного происхождения, рыбы и морепродуктов, содержащее две сушильные камеры с герметично закрывающимися дверцами, соединенные трубопроводами с быстродействующими клапанами с ресивером, теплообменниками-конденсаторами, сборником конденсата, вакуумный насос, устройство нагрева теплоносителя, отличающееся тем, что устройство нагрева помещено в отдельную камеру с теплоизоляцией и соединено при помощи теплоизолированных нагнетательных воздуховодов с быстродействующими клапанами с входом каждой сушильной камеры, внутри которой установлен, с возможностью вращения, контейнер с трубой по оси вращения, причем либо поверхность трубы выполнена перфорированной для подачи теплоносителя, а боковая поверхность корпуса контейнера - сетчатой для отвода теплоносителя, либо торцевая стенка корпуса контейнера для подачи теплоносителя выполнена перфорированной, а торцевая поверхность - сетчатой для отвода теплоносителя.
Недостатком данного устройства является то, что высушиваемый материал находится во вращающемся продуваемом контейнере. При вращении контейнера в случае сушки, например, рыбы возможно их слипание, деформация, потеря товарного вида. Из-за слипания влажного материала между собой происходит ухудшение конвективного теплообмена и увеличение времени сушки и снижение качества конечного материала.
Примененный в установке калорифер обеспечивает подачу в сушильные камеры газообразного теплоносителя с температурой 300°C, при применении которой очень трудно выдержать ограничение по допустимому нагреву материалов содержащих белки (морепродукты, мясо и т.д.). Это ограничивает область применения установки. В составе указанной установки нет элементов для придания газообразному теплоносителю оптимальной влажности и температуры. Эти обстоятельства увеличивают время сушки, снижают качество высушиваемого материала и удорожают процесс эксплуатации установки.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является (полезная модель РФ №48218, заявка 2005115298/22, 19.05.2005, МПК F26B 9/08) установка для сушки древесины, включающая две сушильные камеры, соединенные при помощи трубопроводов с быстродействующими клапанами с ресивером, вакуумный насос, шлюзовую камеру с винтообразными направляющими, расположенными на входе ресивера, а вакуумный насос подключен к верхней точке ресивера.
К недостаткам этой установки относится отсутствие системы кондиционирования газообразного теплоносителя, подаваемого в сушильные камеры по его влажности и температуре, что приводит к ухудшению качества материала и снижению эффективности работы установки. Сезонное (летнее) повышение температуры воды, потребляемой водокольцевым вакуумным насосом, также приводит к снижению эффективности работы. К другим недостаткам следует отнести отсутствие замкнутого водооборота водокольцевого вакуумного насоса при его эксплуатации, а также отсутствие возможности термостатирования стенок сушильных камер, что может быть одной из причин снижения качества материала.
Заявляемая полезная модель ставит задачи по разработке установки для термовакуумно-импульсной сушки материалов с высокими эксплуатационными свойствами в части повышения качества сушки материала при увеличении производительности, снижении энергозатрат и водопотребления.
Поставленная задача достигается тем, что в установке для термовакуумно-импульсной сушки материалов, включающей две сушильные камеры, соединенные при помощи трубопроводов газообразного теплоносителя с быстродействующими клапанами с ресивером, водокольцевой вакуумный насос, подключенный к ресиверу, каждая камера дополнительно снабжена системой конвективного прогрева материалов с рециркуляцией газообразного теплоносителя и его кондиционирования на основе теплового насоса. Установка может быть снабжена системой термостатирования внутренних поверхностей сушильных камер, водокольцевой насос дополнительно оборудован системой замкнутого водооборота на основе теплового насоса, а установка в целом автоматической системой управления технологическим процессом (АСУ ТП). Донная часть каждой из камер выполнена с наклоном для сбора и периодического удаления отжимной влаги. Сушильные камеры снабжены многоярусными тележками с полками для горизонтальной раскладки или вешалами для вертикальной подвески материалов.
Технический эффект заявляемой полезной модели заключается в высоких эксплуатационных свойствах в части повышения качества сушки пищевого материала при увеличении производительности, снижении энергозатрат и водопотребления.
Изобретение поясняется чертежом (см. фиг.), на котором приведена блок-схема установки.
Установка (см. фиг.) включает сушильные камеры 1 и 2, оборудованные снаружи системой термостатирования поверхностей сушильных камер электрическими ленточными гибкими нагревателями (ЭНГЛ-ми, на фиг. не показаны), быстродействующие клапаны 3 и 4, ресивер 5, шлюзовую камеру 7, водокольцевой вакуумный насос 8, шаровой кран 9, кран 10 для слива жидкости из шлюзовой камеры 7, трубопроводы газообразного теплоносителя 12 и 13, соединяющие сушильные камеры 1 и 2 с ресивером 5, трубопровод 14 для соединения вакуумного ресивера 5 с водокольцевым вакуумным насосом 8, воздуходувку 20, связанную своим всасывающим патрубком с камерами сушки 1 или 2, а своим нагнетательным патрубком с системой рециркуляции газообразного теплоносителя 6, состоящей из трубопроводов, оснащенных клапанами 32, 33, 34 и 35, систему кондиционирования газообразного теплоносителя 25 на основе теплового насоса, состоящую из компрессора с хладоагентом 22, осушителя газообразного теплоносителя 21, являющегося испарителем хладоагента, подогревателя осушенного теплоносителя 23, являющегося конденсатором хладоагента и калорифера 24, из которого осушенный, подогретый, газообразный теплоноситель поступает через клапаны 32, 33, 34 и 35 в камеры сушки 1 или 2, систему замкнутого водооборота 31 водокольцевого вакуумного насоса 8 на основе теплового насоса, состоящую из компрессора 18 с хладоагентом, емкости для охлаждения воды 15, испарителя хладоагента 16, конденсатора хладоагента 17 с вентилятором 19, трубопровода подачи воды на охлаждение 36, трубопровода возврата охлажденной воды 37 в вакуумный насос 8. Сушильные камеры 1 и 2 в наклонных донных частях снабжены клапанами 29 для периодического удаления отжимной влаги и снабжены многоярусными тележками 11 с полками для горизонтальной раскладки или вешалами для вертикальной подвески материалов.
Установка для термовакуумно-импульсной сушки пищевых материалов работает следующим образом. Материалы, находящиеся на многоярусных передвижных тележках с полками для горизонтальной раскладки или вешалами для вертикальной подвески пищевых материалов 11 устанавливаются внутри сушильной камеры 1 (или 2). Рассмотрим работу установки на примере одной камеры, работа второй камеры аналогична.
Двери камеры 1 (или 2), быстродействующие клапаны 3 (или 4) и клапаны 29, 32, 33, 34 и 35 закрыты. При открытых клапанах 32 и 34 включают электрические ленточные гибкие нагреватели (ЭНГЛ-ы) системы термостатирования поверхностей сушильных камер, воздуходувку 20, компрессор 22 и начинают рециркуляцию газообразного теплоносителя через сушильную камеру 1 (или 2). По сигналам датчиков температуры и влажности расположенным в сушильной камере (на фиг 1 датчики не показаны) доводят температуру стенок сушильных камер (например для рыбы) и материала до 45°C, а температуру и относительную влажность в камере до 45-50°C и 50%, соответственно. При открытом клапане 9 включают вакуумный насос 8. В ресивере 5 разрежение доводят до величины ~1 кПа, при этом клапаны 10 и 28 закрыты, а 26 открыт. При достижении температуры и влажности газообразного теплоносителя в камере 1 (или 2) заданных значений по команде от АСУ ТП 27 закрываются клапаны 32 и 34, следом открывается быстродействующий клапан 3 (или 4) и клапаны 33 и 35. Происходит выравнивание давления в ресивере 5 и в сушильной камере 1 (или 2). Закрывается быстродействующий клапан 3 (или 4) и открытием клапанов 32 и 34 возобновляют рециркуляцию газообразного теплоносителя через камеру 1 (или 2). Для слива водного конденсата образующегося в осушителе газообразного теплоносителя 21 служит клапан 30. Циклы «нагрев-вакуумирование» при термовакуумно-импульсной сушке периодически повторяются до достижения требуемой влажности того или иного материала. При этом происходит удаление как свободной влаги («отжимом» при вакуумных импульсных воздействиях в начальных циклах) так и связанной влаги путем ее испарения. Испарение влаги с поверхности материала снижает его температуру, это приводит к увеличению термодиффузии влаги от внутренних слоев с повышенной температурой к наружным поверхностным слоям, что ускоряет процесс сушки материала, повышает его качество и эффективность работы установки.
Длительная работа водокольцевого вакуумного насоса 8, потребляющего воду из расходной емкости 15, приводит к повышению температуры потребляемой им воды, в этом случае по команде от АСУТП 27 запускается система замкнутого водооборота на основе теплового насоса.