СПОСОБ ИМПУЛЬСНОЙ ИНФРАКРАСНОЙ СУШКИ ТЕРМОЛАБИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
METHOD OF IMPULSE INFRARED DRYING OF THERMOLABILE MATERIALS

Изобретение относится к способу сушки термолабильных материалов (семян различных с.х. культур, нарезанных фруктов и овощей, чая, овощной зелени, лекарственных трав, микробиологических материалов и т.д.) с применением нагрева ИК-излучателями в импульсном режиме «нагрев-охлаждение».
2
Известен способ сушки высоковлажных материалов (патент РФ 2043585 C1, F26B 3/30) путем формирования его слоя и последующего облучения ИК-лучами до заданной влажности, в котором сушку ведут в импульсном режиме «нагрев-охлаждение», при этом облучение ИК-лучами осуществляют в диапазоне 2-10 мкм с плотностью потока 4,5-8,5 кВт/м до достижения температуры материала, равной 0,8-0,9 его предельной температуры сушки, а охлаждение ведут до достижения температуры материала, равной 0,4-0,6 его предельной температуры сушки. Недостатком данного способа является то, что заявленная предельная температура нагрева материала, температура отключения ИК-излучателей 68°С ведет к деструктуризации белков и витаминов группы В и С, т.е. ухудшению качества продукта и невозможности сушки семян.
2
Наиболее близким к изобретению является способ сушки высоковлажных материалов растительного и животного происхождения: овощей, фруктов, овощной зелени и лекарственных трав, мяса, рыбы, с применением нагрева ИК-излучателями в импульсном режиме «нагрев-охлаждение» (патент РФ 2305235 C1, F26B 3/30, 7/00). Способ сушки высоковлажных материалов предусматривает подготовку сырья путем мойки, измельчения, формирования его слоя путем раскладывания на поддоне и последующего облучения ИК-лучами до заданной влажности, согласно изобретению сушку ведут в сушильной камере в импульсном режиме «нагрев-охлаждение», при этом нагрев осуществляют ИК-лучами с длиной волны в диапазоне 1,2-10 мкм с плотностью потока 6-15 кВт/м в течение 3-11 с до достижения предельной температуры в камере 55-60°С, а охлаждение ведут в течение 9,0-33,0 с до достижения температуры в камере, равной 45-50°С.
Недостатками данного способа являются следующие: 1) заявленная предельная температура в камере 55-60°С приемлема не для всех термолабильных материалов, 2) температура включения ИК-излучателей 45-50°С не всегда может быть достигнута за время охлаждения 9-33 с (она определяется теплофизическими свойствами высушиваемого материала, размером его частиц и скоростью обдува), 3) в рассматриваемом способе контролируется температура в камере, тогда как контролировать необходимо температуру материала, 4) указанные в способе предельные температуры недопустимы для сушки семян и биологических препаратов, так как ведут к ухудшению качества продукта и получению невсхожих семян.
Целями изобретения являются повышение качества высушенного продукта и сокращение энергозатрат на проведение сушки.
Способ осуществляется следующим образом. Предварительно определяется предельная температура сушки материала. Она может быть определена статистически в результате обработки накопленных экспериментальных данных опытным путем непосредственно перед началом сушки или из известных источников (справочников, словарей и т.п.). Материал, подвергаемый сушке, предварительно подготавливают путем мойки, измельчения, формирования слоя раскладыванием на сетчатый поддон, который устанавливают в корпус сушильного шкафа, и далее сушат путем облучения ИК-лучами в импульсном режиме «нагрев-охлаждение». На блоке управления устанавливают максимальную и минимальную температуры нагрева материала в процессе сушки, включают ИК-излучатели, которые установлены в отражателе, включают вентилятор для обдувки слоя. Сушку ведут в осциллирующем режиме «нагрев-охлаждение», при этом нагрев осуществляют ИК-лучами с длиной волны в диапазоне 0,8-10 мкм до заданной конечной влажности, а контроль температуры материала осуществляют с помощью оптического пирометра, который сигналом на блок управления периодически автоматически отключает ИК-излучатели при достижении предельной температуры материала в диапазоне 40-60°С, а охлаждение ведут до достижения минимальной температуры материала, равной 25-35°С. Для ускорения охлаждения материала и ускорения удаления испаренной влаги используется вентилятор, который создает воздушный поток над высушиваемым материалом. При достижении температуры материала 25-35°С пирометр дает сигнал на блок управления, который включает ИК-излучатели. Так циклы продолжаются до достижения требуемой конечной влажности материала.
Характерной особенностью данного способа сушки является переменный по времени цикл «нагрев-охлаждение» с переменными в нем составляющими стадий нагрева и охлаждения. Этот режим достигается тем, что температура материала отслеживается бесконтактным пирометром и по достижении заданных значений максимальной и минимальной температур материала посредством регулирующего устройства осуществляется включение и отключение инфракрасных излучателей.
Примеры осуществления способа.
1) Проведенными авторами исследованиями по сушке семян овощных культур (томаты, огурцы, петрушка, укроп, пастернак, шалфей, иссоп, змееголовник молдавский, кресс-салат, свекла, морковь) было установлено, что для них максимально допустимая температура нагрева материала составляет 42-45°С, а минимальную его температуру в конце стадии охлаждения целесообразно задавать в диапазоне 30-35°С, так как более низкие температуры ведут к увеличению продолжительности процесса сушки и затрат энергии на нагрев материала для достижения предельной температуры нагрева, а более высокие температуры приводят к повышению частоты включения ИК-излучателей, что приводит к сокращению их срока службы. В качестве примера на чертеже показан импульсный режим сушки семян одной из овощных культур, а именно семян моркови.
2) По сушке зерна максимально допустимая температура нагрева материала составляет 60°С, а минимальная температура в конце стадии охлаждения - 35°С.
3) По сушке микробиологических материалов максимально допустимая температура нагрева материала составляет 40°С, а минимальная его температура в конце стадии охлаждения - 25°С.
На чертеже показано изменение температуры семян моркови во времени при импульсной ИК-сушке (керамический излучатель ELCER, высота подвеса 0,24 м, скорость воздушного потока 1,8 м/с).