УСТАНОВКА ДЛЯ СУБЛИМАЦИОННОЙ СУШКИ ПЛОДОВ В ПОТОКЕ ИНЕРТНОГО ГАЗА
INSTALLATION FOR SUBLIMATION DRYING OF FRUITS IN INERT GAS FLOW

Изобретение относится к сушильной технике, в частности к технике сублимационной сушки плодов в принудительном потоке инертного газа с криогенным замораживанием.
Наиболее близкой к предлагаемой является установка с комбинированным энергоподводом для непрерывной сублимационной сушки термолабильных материалов (Патент России на изобретение №2315929), содержащая сушильную камеру с источником УЗИ, камеру досушки, устройство для удаления льда.
Недостатками известной установки при сушке плодов являются:
- наличие вакуумной системы для замораживания материала и последующей сублимационной сушки;
- снижение конечного качества высушиваемого продукта при воздействии СВЧ-энергии на продукт;
- наличие десублиматоров, работающих от холодильной машины в вакууме;
- низкая эффективность использования постороннего источника нагрева, в частности термостата, для нагрева сушильного агента.
Задачей изобретения является повышение производительности установки и получение продукта высокого качества. В результате использования предлагаемого изобретения повышается качество конечного продукта, так как процесс осуществляется в потоке инертного газа с образованием кристаллогидратов.
Вышеуказанный технический результат достигается за счет того, что установка содержит сушильную камеру с источником УЗИ, камеру сепарирования, в которой расположено устройство для очистки плодов от кристаллогидратов, устройство для очистки инертного газа от кристаллогидратов, устройство для удаления льда, а также камеру криогенного замораживания и газовую холодильную машину (ГХМ) с вихревой трубой.
На чертеже показана принципиальная схема установки сублимационной сушки УСС-НД-КЭ-З-01 для обезвоживания плодов с криогенным замораживанием. Установка состоит из камеры криогенного замораживания 23, камеры сепарирования 16, сушильной камеры 5 цилиндрической формы с источником УЗИ 7. В верхней части установки расположена камера сепарирования 16, в которой для очистки плодов от кристаллогидратов используется барабанный очиститель 20 с наружным электроприводом, включающим в себя электродвигатель 18 и два редуктора 17. В камере имеется спирально-конический циклон 1 для очистки инертного газа от кристаллогидратов. В нижней части через затвор 11 сушильная камера соединена с выгрузным шнеком 13, приводимым в действие электроприводом 10.
Очищенные ягоды через затвор 22 поступают в камеру криогенного замораживания, в которой происходит процесс взаимодействия сжатого газа с клеточной водой ягод при температуре -40°С. В результате взаимодействия образуются кристаллогидраты - твердые кристаллические вещества, напоминающие по внешнему виду спрессованный снег. Соединения включения (кристаллогидраты) образуются путем внедрения в пустоты кристаллических структур, составленных из молекул воды и молекул газа.
Микрофрагменты твердой фазы в виде кристаллогидратов газов, появляющиеся по всему объему консервируемого объекта, неопасны для клеточных структур - так как они более рыхлые, чем обычный лед, неупорядоченное кристаллообразование мешает правильному росту кристаллов обычного льда. Кристаллогидраты содержат сравнительно большие пустоты и легко вписываются во внутриклеточную архитектуру. По сравнению с вакуумным самозамораживанием время замораживания уменьшается в 1,5 раза, не улетучиваются ароматические вещества, лучше сохраняется структура и химический состав продуктов.
Продукт по загрузочному лотку 21 поступает в барабанный очиститель 20, где происходит отделение от кристаллогидратов. Данный процесс происходит при вращении барабана, скорость вращения барабана подобрана таким образом, чтобы ягоды находились в свободном падении (полете) внутри барабана. Это приводит к интенсификации процесса подсушки, так как увеличивается площадь воздействия инертного газа на каждую отдельно взятую ягоду, следовательно, уменьшается и вероятность слипания ягод между собой. Кристаллогидраты по лотку 19 расположенному снизу барабана направляются в устройство для удаления льда, состоящее из снимающей деки 3, выгрузного окна 2, затвора 6, бункера-плавителя 9 и конвейера карусельного типа 4, приводимого в действие ременной передачей 14. При нормальных условиях кристаллогидраты распадаются на воду и газ, который сжимается в компрессоре и подается в газовую холодильную машину с вихревой трубой 24. После разделения в трубе газовой холодильной машины холодный поток газа направляется в камеру криогенного замораживания. Теплый поток инертного газа подается на линию всасывания компрессора 12 для удаления остаточной влаги в сушильной камере.
Плоды поступают в камеру криогенного замораживания, а затем в барабанный очиститель. Одновременно подают инертный газ в рассеиватель 8 при температуре 10°С. При достижении продуктом сушильной камеры включается источник УЗИ, под действием акустических колебаний процесс испарения жидкости с поверхности резко ускоряется. Инертный газ, проходя через слой продукта, отдает тепло ягодам для удаления остаточной влаги, в результате чего наблюдается понижение давления, контролируемое датчиком давления 15. С понижением давления интенсивность испарения увеличивается. В камере сепарирования происходит смешивание двух потоков, вследствие чего температура газа в сушильной камере понижается. Сублимированная влага взаимодействует с холодным инертным газом, процесс сопровождается с образованием кристаллогидратов. Газовая рабочая среда постоянно отсасывается компрессором 12 через циклон 1, в котором освобождается от кристаллогидратов. В компрессоре инертный газ сжимается, в результате давление и температура газа повышаются. Процесс сушки идет непрерывно под воздействием ультразвука в принудительном потоке инертного газа. Электроэнергия, потребляемая установкой, тратится на перемещение инертного газа по системе с помощью компрессора, на работу газовой холодильной машины с вихревой трубой, а также на источник УЗИ.
Наличие газовой холодильной машины с вихревой трубой позволит эффективно использовать холодный и горячий потоки инертного газа.
В таблице 1 сведены сравнительные характеристики двух методов сушки ягод:
- сублимационная сушка в едином вакуумном цикле с комбинированным энергоподводом;
- сушка с криогенным замораживанием в потоке низкотемпературного инертного газа.
В качестве основного технологического показателя при сравнении методов сушки взято количество витамина С после высушивания до равновесной влажности, оставшейся после сушки в продукте, в %.
Таблица 1
Сравнительные характеристики сушки
Сушка с вакуумным замораживанием
Сушка с криогенным замораживанием
1
2
3
4
1
Время сушки (среднее), ч
1,5…3,5
0,5…2,0
2
Производительность установки по испаренной влаге, кг/ч
10
20
3
Удельный расход энергии по испаряемой влаге, кВт·ч/кг
1,1
1,0
4
Остаточная влажность, %
4
4
5
Температура обработки продукта, С°
-30…+20
-40…+10
6
Количество витамина С, оставшееся в конечном продукте, %
94
96