СВЧ-КОНВЕКТИВНАЯ СУШИЛКА
MICROWAVE CONVECTIVE DRIER

Изобретение относится к оборудованию для сушки плодов и овощей и может быть использовано в пищевой промышленности.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для высокочастотной сушки [Авторское свидетельство №428176 СССР, кл. F26 B 17/04 1974. Устройство для высокочастотной сушки/В. И. Кияко, А. И. Макаров, В. А. Фрумкин, В. Я. Хроможенков (СССР). - 4860446/06; Заявлено 13.12.90; Опубл. 15.04.93, Бюл. №14], устройство для высокочастотной сушки, содержащее конвейер из диэлектрического воздухопроводящего материала, перемещающего обрабатываемые изделия в СВЧ-камере, подключенный к СВЧ-генератору, снабженному системой охлаждения, с выходными патрубками, и воздухоподводящий коллектор с распределительными соплами, направляющими потоки воздуха на обрабатываемые изделия.
Данная сушилка сыпучих материалов имеет следующие недостатки: невысокое качество готовых изделий, значительные энергозатраты на осуществление процесса обработки, сложная переналадка данной конструкции устройства для продуктов, отличающихся физико-механическими свойствами (углом естественного откоса, гранулометрическим составом, адгезией и др.), низкая эксплуатационная надежность и сложность регулирования температуры и скорости теплоносителя на разных этапах сушки.
Технической задачей изобретения является повышение качества получаемых продуктов за счет удаления испаряемой влаги в соответствии с основными кинетическими закономерностями, поддержания рационального температурного воздействия на обрабатываемый продукт, минимизация энергозатрат на сушку продуктов.
Поставленная техническая задача изобретения достигается тем, что в СВЧ-конвективной сушилке, содержащей поочередно расположенные СВЧ-камеры и камеры охлаждения, бесконечный тяговый орган с закрепленными на нем лотками, новым является то, что корпус сушилки выполнен в виде короба, внутри которого последовательно расположены чередующиеся СВЧ-камеры и камеры охлаждения, причем на внутренней боковой стенке каждой СВЧ-камеры установлен магнетрон, нижняя часть камер охлаждения соединена с вентилятором, а их верхние части - с вытяжным диффузором для отвода отработанного теплоносителя, между СВЧ-камерами и камерами охлаждения установлены перегородки с возможностью перемещения в вертикальной плоскости при помощи троса, через все камеры проходит тросовый транспортер, на котором закреплены с равным шагом перфорированные лотки, движение которых происходит циклично.
Технический результат заключается в повышение качества получаемых продуктов за счет удаления испаряемой влаги в соответствии с основными кинетическими закономерностями, поддержания рационального температурного воздействия на обрабатываемый продукт, а также в интенсификации удаления испаряемой влаги за счет быстрого и равномерного нагрева продукта по всему объему.
На фиг. 1 представлено объемное изображение СВЧ-конвективной сушилки, на фиг. 2 - объемное изображение СВЧ-камеры и камеры охлаждения.
СВЧ-конвективная сушилка состоит из короба 1, тросового транспортера 2, вентилятора 4, распределительного воздуховода 5 и перфорированных лотков 6. Привод торосового транспортера 2 включает в себя электродвигатель 19, вариатор 20 и шкивы 21.
Внутри короба 1 последовательно расположены чередующиеся СВЧ-камеры 7 и камеры охлаждения 8.
На внутренней боковой стенке каждой СВЧ-камеры 7 установлены магнетроны 9. Через все СВЧ-камеры 7 и камеры охлаждения 8 проходит тросовый транспортер 2, на котором закреплены с равным шагом перфорированные лотки 6.
Между поочередно расположенными камерами 7 и 8 установлены перегородки 11, выполненные с возможностью перемещения в вертикальной плоскости. Движение перегородок 11 происходит при помощи троса 16, который приводится в движение за счет шкива 15, вала 18, конической передачи 14, вала 13, вариатора 12 и реверсивного электродвигателя 3. Перегородки 11 уменьшают потери энергии, предотвращают попадание теплоносителя из камеры охлаждения 8 в камеру СВЧ-нагрева 7, а также исключают проникновения электромагнитных волн в окружающую среду.
В перегородках 11 выполнены вертикальные пазы для прохода тросового транспортера 2.
Нижняя часть камер охлаждения 8 соединена с помощью воздуховода 5 с вентилятором 4. Скорость теплоносителя (воздуха), подаваемого в каждую из камер охлаждения 8, регулируется шиберными заслонками 17, установленными на соответствующем вертикальном участке воздуховода 5. Верхние части камер охлаждения 8 соединены с вытяжным диффузором 10 для отвода отработанного теплоносителя (воздуха).
СВЧ-конвективная сушилка работает следующим образом.
Исходный продукт, который предварительно вымыт и очищен от плодоножек, листочков, засыпается равномерным слоем на поверхность перфорированного лотка 6.
При поднятых вверх перегородках 11 включается привод тросового транспортера 2, включающий электродвигатель 19, вариатор 20 и шкивы 21, и перфорированный лоток 6 с загруженным продуктом начинает свое движение, перемещаясь в первую (по ходу движения) СВЧ-камеру 7. После того как перфорированный лоток 6 вошел в СВЧ-камеру 7, выключается электродвигатель 19 и тросовый транспортер 2 с лотком 6 останавливается в первой СВЧ-камере 7. Затем включается реверсивный электродвигатель 3, который с помощью редуктора 12, вала 13, конической передачи 14, вала 18, шкива 15 и троса 16 опускает перегородки 11. Одновременно включается магнетрон 9, расположенный в первой СВЧ-камере 7. Отличительной особенностью СВЧ-нагрева является то, что слой продукта нагревается равномерно по всему объему. При этом значительно интенсифицируется внутренний перенос влаги к границе раздела фаз. После того как продукт, расположенный на лотке 6, нагрелся в первой СВЧ-камере 7 до заданной температуры, магнетрон 9 выключается. Затем с помощью привода реверсивного электродвигателя 3 поднимается перегородка 11, расположенная между первой СВЧ-камерой 7 и первой (по ходу движения продукта) камерой охлаждения 8, и тросовый транспортер 2 с лотком 6 с нагретым продуктом с помощью электродвигателя 19 начинает дальнейшее движение, перемещаясь в первую камеру охлаждения 8.
После того как перфорированный лоток 6 с продуктом вошел в первую камеру охлаждения 8, выключается привод тросового транспортера 2 и лоток 6 останавливается.
Затем включается реверсивный электродвигатель 3, который с помощью редуктора 12, вала 13, конической передачи 14, вала 18, шкива 15 и троса 16, опускает перегородки 11 и лоток 6 с продуктом останавливается в первой камере охлаждения 8. Одновременно включается вентилятор 4 и теплоноситель (воздух) по воздуховоду 5 подается в первую камеру охлаждения 8. При этом скорость теплоносителя (воздуха) регулируется шиберной заслонкой 17, расположенной на воздуховоде 5, который соединяет вентилятор 4 и первую камеру охлаждения 8.
Подаваемый вентилятором 4 теплоноситель (воздух) не только сдувает испаряемую влагу с поверхности продукта, но и снижает температуру поверхности продукта для предотвращения его подгорания при дальнейшей тепловой обработке. После того как испаряемая влага удалена с поверхности продукта, вентилятор 4 выключается.
Затем с помощью привода реверсивного электродвигателя 3 перегородки 11 поднимаются. При этом перфорированный лоток 6 с подсушенным и охлажденным продуктом с помощью привода тросового транспортера 2 перемещается во вторую (по ходу движения продукта) СВЧ-камеру 7.
Последующая комбинированная обработка (нагрев в СВЧ-камере и охлаждение в камере охлаждения) продукта в остальных камерах сушилки происходит по аналогичной схеме, т. е. цикл работы СВЧ-конвективной сушилки повторяется вновь.
Таким образом, продукт, находящийся на перфорированных лотках 6, высушивается до конечной влажности. После выхода лотка 6 из последней камеры охлаждения 8 высушенный продукт выгружается из лотка 6, который затем с помощью тросового транспортера 2 возвращается в зону загрузки.
Продолжительность всех этапов обработки продукта в камере загрузки, СВЧ-камерах 7 и камерах охлаждения 8 синхронизированы между собой.
Такое чередование обработки продукта (СВЧ-нагрев и конвективное охлаждение) и изменение соотношения продолжительностей этапов обусловлено следующим. В начале процесса сушки удаляется поверхностная влага. Основными параметрами, влияющими на интенсивность ее удаления, является скорость теплоносителя и СВЧ-нагрев. В этот период скорость теплоносителя оказывает существенное влияние на скорость сушки. По мере удаления указанной влаги скорость теплоносителя как определяющий фактор интенсивности процесса теряет свое значение. В периоде убывающей скорости сушки, когда удаляется поли- и моноадсорбционная влага, в большей степени влияет на скорость сушки температура нагрева продукта, так как в этом периоде только она определяет интенсивность внутреннего влагопереноса. Поэтому на данной стадии существенное влияние на скорость сушки оказывает СВЧ-нагрев. Таким образом, если в начале процесса скорость влагоудаления лимитируется главным образом скоростью теплоносителя, то в конце - и температурой нагрева продукта. Это и обуславливает предлагаемую последовательность обработки продуктов.
Адаптированный в соответствии с основными кинетическими закономерностями процесса сушки теплоподвод к обрабатываемому продукту позволяет выбрать рациональные режимы обработки продуктов с учетом изменения влагосодержания его по длине сушилки.
Таким образом, использование СВЧ-конвективной сушилки позволяет:
- повысить качество получаемых продуктов за счет поддержания рационального температурного воздействия на обрабатываемый продукт;
- интенсифицировать процесс удаления испаряемой влаги в соответствие с основными кинетическими закономерностями, снизить энергозатраты на сушку продуктов за счет использования комбинированного теплоподвода к обрабатываемому продукту;
- достигнуть равномерной сушки вследствие использования мягких, щадящих режимов обработки.