ВАКУУМНАЯ КАМЕРА УСТРОЙСТВА ДЛЯ СУШКИ

Полезная модель относится к технологическим процессам обезвоживания и сушки в вакууме, в том числе к процессам обработки веществ и материалов, в выпарных машинах, вакуумных сушилках, и может быть использована для переработки и утилизации отходов птицеводческих и свиноводческих хозяйств, заводов, производящих спирт, пиво, а также в пищевой, медицинской, микробиологической, деревообрабатывающей и других отраслях промышленности.
Известен способ и устройство сушки материалов в вакууме путем передачи тепловой энергии методом кондуктивного нагрева подогреваемых полок и отвода конденсата (патент РФ №2121638, F26B 5/04, 9/06 от 26.06.1997).
Устройство содержит вакуумную камеру с полками для обезвоживаемого материала, подключенную через батарейный осушитель паровоздушной смеси к водокольцевому насосу и насосу глубокого вакуума, а также - к холодильной машине.
В соответствии с этим патентом обезвоживание в вакуумной камере проводится в две стадии путем подвода тепла к подогреваемым полкам. На первой стадии в камере устанавливают необходимый вакуум и затем осуществляют подогрев полок с материалом до температуры, не превышающей предельно допустимую температуру. На второй стадии при той же температуре полок вакуум понижают и сушку ведут до влажности материала не выше 5% и ею температуры, близкой к температуре полок. Недостатком вакуумной камеры данного технического решения являются не технологичность конструкции полок, большие потери тепловой энергии в батарейном осушителе паровоздушной смеси и холодильной машине.
Известна конструкция установки для низкотемпературного обезвоживания органических веществ в вакууме (патент РФ №2150058. F26B 5/06 от 19.01.99 г.). Конструкция этой установки содержит вакуумную камеру, в которой ярусами расположены теплообменники, выполненные в виде расположенных друг над другом дисков с лопатками, между которыми размещены полые диски с трубчатыми каналами для теплоносителя.
Недостатком вакуумной камеры данной установки является низкая эффективность теплообменника, обусловленная наличием значительных тепловых потерь в течение нагрева и испарения.
Известно также устройство для вакуумного обезвоживания материалов (патент РФ №2246079, F26B 5/04 от 17.05.2007 г.), которое содержит вакуумную камеру с технологическими теплообменниками для нагрева исходного материала, узел загрузки исходного материала, вакуумный насос для откачки вакуумной технологической камеры, выходной теплообменник - конденсор, узел для сбора конденсата в виде двух последовательно соединенных герметичных емкостей и тепловой насос.
Недостатком вакуумной камеры данного устройства являются, отсутствие системы утилизации тепла, уносимого парами испаренной влаги, большие тепловые потери, что снижает эффективность процесса обезвоживания исходного сырья.
Ближайшим аналогом заявленного устройства является вакуумная камера из устройства для сушки в вакууме (патент РФ №68103, F26B 5/06 от 28.07.2003 г.).
В вакуумной камере в ближайшем аналоге установлен технологический теплообменник, который выполнен в виде нескольких горизонтальных плоских полых панелей. Также вакуумная камера снабжена транспортной системой для перемещения исходного сырья. Транспортная система в вакуумной камере выполнена в виде ряда скребковых транспортеров.
Вакуумная камера снабжена герметичной крышкой, причем вакуумная камера и герметичная крышка выполнены полыми, для подачи в них теплоносителя, вакуумная камера трубопроводом соединена через горячий контур конденсора с емкостью слива конденсата.
В полости вакуумной камеры и герметичной крышки осуществляют подачу теплоносителя. Вакуумная камера трубопроводом соединена через горячий контур конденсора с емкостью слива конденсата, в нижней верхней части которой установлены трубопроводы с клапанами и насосами, у края нижней плоской панели технологического теплообменника установлен бункер выгрузки готовой продукции, который через шлюз соединен с емкостью для готовой продукции, бойлер системой трубопроводов соединен с технологическим теплообменником и полостями вакуумной камеры и герметичной крышки для их прогрева.
Недостатком вакуумной камеры в ближайшем аналоге является плохая эффективность процесса сушки.
Это связано с тем, что исходное сырье, после отгрузки в вакуумную камеру, не разравнивают и не дробят, для получения однородной консистенции.
Недостатком также является то, что при использовании скребковых транспортеров в транспортной системе осуществляется плохой теплообмен между нагревательной поверхностью и продуктом сушки, что в свою очередь ухудшает эффективность процесса сушки и способствует большому расходу тепловой энергии.
Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение, заключается в повышении эффективности процесса сушки исходного сырья, при получении экологически чистого готового продукта.
Техническим результатом является повышение эффективности процесса сушки исходного сырья, при получении экологически чистого готового продукта по сравнению с ближайшим аналогом.
Достижение технического результата обусловлено следующим:
1. Использование в транспортной системе вакуумной камеры вместо скребковых транспортеров ленточных транспортеров с тефлоновой лентой при необходимости, что удешевляет конструкцию, повышает ее надежность, уменьшает эксплуатационные расходы, увеличивает производительность оборудования и повышает эффективности процесса сушки.
2. Отказ от рубашки вакуумной камеры и герметичной крышки (с наличием полостей для подачи теплоносителя) и использование вместо этого теплоизоляционного покрытия по внешнему периметру вакуумной камеры и герметичной крышки, дает уменьшение потребления теплоносителя, что в свою очередь позволяет экономить на потреблении газа при нагреве теплоносителя и обеспечивает повышение эффективности процесса.
3. Достижение технического результата в части повышения эффективности процесса сушки исходного сырья обусловлено также наличием разравнивателя и дробилки в вакуумной камере, что позволяет осуществить интенсификацию процесса испарения в исходном сырье, за счет получения равномерного слоя исходного сырья по всей ширине транспортной системы вакуумной камеры.
В общем виде заявленное устройство представляет собой вакуумную камеру устройства для сушки в вакууме, включающую корпус с герметичной крышкой, с установленными внутри корпуса технологическим теплообменником, выполненным в виде нескольких горизонтальных плоских полых панелей, разравнивателем, расположенным над верхней горизонтальной плоской полой панелью технологического теплообменника, дробилкой, установленной между горизонтальными плоскими полыми панелями технологического теплообменника, и транспортной системой для перемещения исходного сырья, выполненной в виде ряда ленточных транспортеров, причем корпус вакуумной камеры снабжен патрубком подачи исходного сырья, датчиком давления, краном напуска воздуха внутрь корпуса, патрубком для подачи горячего теплоносителя на технологический теплообменник, патрубком слива теплоносителя из технологического теплообменника, патрубком откачки газов и паров, шнеком для выгрузки готовой продукции, а по периметру внешней части корпуса и герметичной крышки выполнено теплоизоляционное покрытие.
Было решено, что целесообразно, транспортную систему выполнить в виде ленточных транспортеров.
На фигуре 1 проиллюстрировано заявленное устройство, с указанием всех составляющих элементов.
Заявляемое устройство содержит корпус 1 с герметичной крышкой 2. В корпусе расположены: технологический теплообменник 3, транспортная система 4. дробилка исходного сырья 5, разравниватель исходного сырья 6, в нижней части корпуса находится шнек выгрузки готовой продукции 7.
По периметру внешней части корпуса и герметичной крышки расположено теплоизоляционное покрытие 8.
В верхней части корпуса расположены датчик давления 9, патрубок подачи исходного сырья 10 и крап 15 напуска воздуха внутрь корпуса.
Технологический теплообменник 3 выполнен в виде нескольких горизонтальных плоских полых панелей, внутрь которых подается по патрубку подачи горячего теплоносителя 13 горячий теплоноситель для нагрева исходного сырья, а для слива теплоносителя из технологического теплообменника имеется патрубок 14.
Транспортная система для перемещения исходного сырья 4, может быть выполнена в виде ленточного конвейера для каждой плоской полой панели. Вакуумная камера 1 герметично закрывается крышкой 2.
В конце, по крайней мере одной, горизонтальной плоской полой панели технологического теплообменника 3 установлена дробилка исходного сырья 5.
В вакуумной камере может быть установлена по крайней мере одна дробилка исходного сырья.
Разравниватель исходного сырья расположен над краем верхней плоской полой панели технологического теплообменника.
Шнек выгрузки готовой продукции 7 установлен под нижней горизонтальной плоской полой панелью технологического теплообменника 3 и совмещен с патрубком выгрузки готового продукта 12. В корпусе шнека 7 выгрузки установлен датчик влажности готового продукта.
В качестве горячего теплоносителя используется вода. Устройство работает следующим образом.
Исходное сырье внутрь вакуумной камеры подают через патрубок подачи исходного сырья на край верхней горизонтальной плоской полой панели технологического теплообменника. Затем по транспортной системе перемешают исходное сырье по горизонтальным плоским полым панелям технологического теплообменника от места загрузки к месту выгрузки уже готового продукта к шнеку выгрузки.
В процессе транспортирования по горизонтальным плоским полым панелям технологического теплообменника обрабатываемое сырье получает от них тепло и перемешивается. Получаемое тепло расходуется на испарение влаги из исходного сырья. Для интенсификации процесса испарения исходное сырье в вакуумной камере разравнивают равномерным слоем по всей ширине транспортной системы разравнивателем. Для этого же исходное сырье в вакуумной камере подвергают измельчению дробилкой. Испаряемую влагу в виде пара откачивают из вакуумной камеры через патрубок откачки газов и паров из вакуумной камеры 11.
Влажность готового продукта контролируют датчиком влажности, находящимся в шнеке выгрузки.
При завершении работы устройства напуск воздуха в вакуумную камеру осуществляют через клапан напуска воздуха.
При использовании заявленной вакуумной камеры в устройстве для сушки в вакууме, где в качестве исходного сырья используют в одном не исчерпывающем варианте органические отходы, такие как куриный помет, свиной навоз, жом оливок и винограда, свеклы, сахарного дефеката для эффективной работы устройства, то есть с его максимальной производительностью, температуру теплообменника целесообразно устанавливать равной от 88°С до 90°С при давлении в вакуумной камере от 150 мм рт.ст. до 200 мм рт.ст. Исходное сырье сушат до влажности от 12% до 14%.
При такой влажности готовый продукт имеет наилучшую сохранность. Вышеописанный режимы работы вакуумной камеры позволяет получить экологически чистый готовый продукт без патогенной микрофлоры, в том числе вирусов птичьего гриппа, при сохранении органических веществ исходного сырья.
При использовании в другом не исчерпывающем варианте в качестве исходного сырья овощей, фруктов и других пищевых продуктов устанавливают температуру теплообменника от 40°С до 60°С и давлении в вакуумной камере от 60 мм рт.ст. до 120 мм рт.ст. Конечная влажность готового продукта обычно также составляет от 12% до 14%. Такие режимы обработки позволяют получить экологически чистый конечный продукт и сохранить в нем наибольшее количество витаминов и других полезных веществ исходного сырья.
Заявляемое устройство позволяет производить сушку исходного сырья при низких температурах, при которых не происходит частичного сгорания исходного сырья, то есть в готовом продукте не образуются продукты сгорания - канцерогены. При этом такой процесс сушки, благодаря конструкции заявленного устройства, обеспечивает большую эффективность процесса сушки исходного сырья, по сравнению с ближайшим аналогом.