СПОСОБ СУБЛИМАЦИОННОЙ СУШКИ
FREEZE-DRYING METHOD

Изобретение относится к сушильной технике и может быть использовано в пищевой, комбикормовой промышленности для сушки продуктов растительного и животного происхождения.
Известно «Устройство для СВЧ-сушки сыпучих материалов» (пат. RU, №2141180, H05B 6/64, 10.11.1999 г.), содержащее соединенную с узлами загрузки и выгрузки камеру нагрева, выполненную в виде тонкостенной трубы из прозрачного для СВЧ-энергии материала, которая установлена в полости основного волновода, выполненного в виде круга, соединенного с расположенным перпендикулярно ему прямоугольным подводящим волноводом, соединенным с СВЧ-генератором.
В волноводном тракте при переходе с прямоугольного волновода в круглый происходят значительные потери СВЧ-мощности и снижение КПД установки.
Известно «Устройство для электромагнитной обработки сыпучих диэлектрических материалов» (пат. RU 2382529, H05B 6/64, F26B 3/347, 20.02.2010 г.), содержащее СВЧ-генератор, соединенный через подводящий волновод с основным волноводом, в полости которого соосно установлена камера нагрева в виде тонкостенной трубы из прозрачного для СВЧ-энергии материала, соединенная с узлами загрузки и выгрузки.
Недостатком данной конструкции является сложность системы волноводов - перевод их в разные плоскости и формы: круглого сечения в прямоугольную, непрактична система отвода влаги, высокая энергоемкость.
Наиболее близким по технологической сущности к предлагаемому изобретению является «Способ сублимационной сушки» (пат. RU 2200921, F26B 5/06, F26B 3/347, 20.03.2003 г.) - принято за прототип, при котором продукт для сушки укладывают слоем в лоток, замораживают и помещают в вакуумную камеру в полость, параллельную диаметральной полости камеры, а в качестве источника тепла применяют СВЧ-энергию двумя встречно направленными антеннами в направлении торцов диэлектрического лотка с продуктом.
Подача СВЧ-энергии с торцов диэлектрического лотка не обеспечивает равномерность сушки продукта вдоль лотка. Неудачно (необоснованно) выбрана точка отбора конденсата.
Задача изобретения заключается в улучшении качества высушенного продукта за счет обеспечения равномерности его обработки и снижении удельных затрат энергии.
Поставленная задача достигается тем, что в предлагаемом способе сублимационной сушки, включающем укладку продукта в виде слоя в диэлектрический лоток, замораживание, сублимацию продукта в вакуумной камере путем подвода СВЧ-энергии, излучаемой двумя встречно направленными антеннами, и отвод конденсата, новым является то, что слой продукта укладывают в лоток с дном из диэлектрической тканой сетки и помещают его горизонтально, параллельно днищу короба-волновода, а поток СВЧ-энергии направляют перпендикулярно плоскости дна лотка, причем отвод испаренной влаги осуществляют вакуум-проводами с геометрического центра больших сторон СВЧ-камеры.
Сублимация дорогостоящих микродобавок, лечебных препаратов, стимуляторов роста, витаминов и термолобильных добавок комбикормов, которые составляют сотые доли процентов от общей массы комбикормов, благодаря положительным ее особенностям, сохраняет размер, формы, цвет и запах добавок, удлиняются сроки хранения - до 2-5 лет, масса снижается в 10-15 раз. Вакуумная сублимационная сушка не разрушает структуру кормов, сохраняет в них до 95% питательных веществ при нерегулируемых температурах от -50 до +50°C в трехслойной металлизированной упаковке с азотным наполнителем. Ингредиенты сублимационной сушки не требуют холода для хранения, могут транспортироваться любым видом транспорта в любую климатическую зону. Сублимационные комбикорма используются как оздоровительные и как лечебно-профилактические средства для животных.
Для увеличения равномерности нагрева продукта, интенсивности максимально возможного испарения (сублимации) из продукта дно лотка выполнено из диэлектрической тканой сетки, диагональ живого сечения каждого отверстия которой меньше размера частиц высушиваемого продукта.
Как известно (пат. RU 2382529, H05B 6/64, F26B 3/347, 20.02.2010 г.), вследствие неравномерности напряженности электрического поля в круглом волноводе (электрическое поле имеет максимальную величину на оси и резко спадает по радиусу), поэтому предпочтительно волновод, а именно СВЧ-камеру, выбирать прямоугольной формы, соединенную с СВЧ-генераторм через короб волновод, подсоединенный к нему на одинаковом расстоянии от дна короба волновода к СВЧ-камере (высота короба волновода), равном не менее одной длины волны СВЧ-генератора (λ=1-10 см.), и через перпендикулярно расположенные, встречно направленные подводящие волноводы.
В связи с тем, что СВЧ-энергия концентрируется в местах более высокой влажности обрабатываемого материала, то по мере снижения его влаги на нижних противнях СВЧ-энергия автоматически смещается на более влажный материал и сосредотачивается на продуктах, расположенных на средних, а затем и верхних противнях. Таким образом, достигается равномерность высушивания материала до заданных 3-5% влажности, без перестановки противней по высоте тележки.
Установка отводов к вакуум-проводам в геометрическом центре больших сторон СВЧ-камеры, обусловлена необходимостью минимального расстояния по всем частям СВЧ-камеры для своевременного отбора вымороженной влаги.
Сущность предлагаемого изобретения, реализованного в «Сублимационной установке», поясняется фиг. 1 - схема сублимационной установки, фиг. 2 - разрез по А-А.
Сублимационная установка включает прямоугольную СВЧ-камеру 1 (фиг. 1, 2), герметично соединенную с коробом волноводом 2, периметр которого идентичен периметру СВЧ-камеры 1, и через перпендикулярно расположенные и встречно направленные подводящие волноводы 3 с СЧВ-генераторами 4 одного диапазона волн. В геометрическом центре больших сторон СВЧ-камеры 1 установлены отводы к вакуум-проводам 5, а внутри СВЧ-камеры 1 помещается тележка 6, перемещающаяся в направляющих фиксаторах 7, содержащая стойки 8 с закрепленными на них на одинаковом расстоянии по высоте и с минимальным зазором к внутренним стенкам СВЧ-камеры уголками 9, на которых установлены лотки 10, имеющие дно, выполненное из диэлектрической тканой сетки 11, диагональ живого сечения каждого отверстия которой меньше размера частиц высушиваемого продукта.
Сублимационная установка работает следующим образом.
Заранее подготовленный и замороженный продукт распределяется равномерным слоем в лотках 10, которые помещаются на уголки 9, закрепленных на стойках 8 тележки 6. Тележка 6 по направляющим фиксаторам 7 загружается в СВЧ-камеру 1. Включаются в работу вакуум и СВЧ-генераторы 4 и по подводящим волноводам 3, встречно направленным и перпендикулярно расположенным к СВЧ-камере 1, через короб волновод 2, герметично соединенный с СВЧ-камерой и периметр которого идентичен периметру СВЧ-камеры 1, СВЧ-энергия, проходя через отверстия в диэлектрической тканой сетки 11, производит сублимацию: равномерный нагрев продукта, с испарением влаги в виде замороженных молекул воды, выходящих через отводы вакуум-проводов 5. По окончании процесса сублимации СВЧ-генераторы 4 отключаются и тележка 6 по направляющим фиксаторам 7 с готовым продуктом выгружается.
Таким образом, за счет предложенных технологических особенностей расположения лотков и направления подвода СВЧ-энергии к дну лотков обеспечивается улучшение качества продукта, равномерность его обработки и снижение удельных затрат энергии.