СПОСОБ ВАКУУМНОЙ СУШКИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD FOR VACUUM DRYING AND DEVICE FOR SUCH METHOD IMPLEMENTATION

Изобретение относится к области пищевой промышленности и сельского хозяйства, но может также использоваться в других отраслях народного хозяйства. Вакуумная сушилка служит для удаления из продукта воды или иных растворителей, например сушки пищевых продуктов, зерна, фруктов, овощей, пиломатериалов, текстиля, руды, окрашенных изделий.
Известна вакуумная сушилка, включающая двигатель внутреннего сгорания, вакуумную камеру, систему подачи тепла от двигателя внутреннего сгорания, вакуумирующую систему, включающую впускной патрубок двигателя внутреннего сгорания, соединенный с вакуумной камерой, и дросселирующее устройство, установленное перед входом теплоносителя в вакуумную камеру [А.с. СССР 1250347]. Основным недостатком данной вакуумной сушилки является то, что в вакуумную камеру подаются отработавшие газы. Поэтому она не может использоваться для сушки пищевых продуктов.
Также известна вакуумная сушилка [Патент RU №2290580, F26B 5/04, опубл. 27.12.2006]. Эта вакуумная сушилка включает двигатель внутреннего сгорания, вакуумную камеру. Недостатком этого устройства является попадание продуктов сгорания на продукт.
Также известна вакуумная сушилка барабанного типа [Патент RU №2120589, опубл. 20.10.1998], которая содержит с возможностью вращения вакуумную сушильную камеру, снабженную нагревателем, вакуумный насос, соединенный через вакуумную емкость с камерой. Эта емкость снабжена приводом колебательного движения. В центральной части котла установлено сито, а между ситом и стенками камеры укреплены полки, образующие секции. По осевой линии котла установлен неподвижный сборник готового продукта. Недостатками этой установки являются: большие площади, требуемые под установку, из-за наличия второй емкости, большой расход электроэнергии, большой износ механического привода.
Известен способ вакуумной сушки материалов, при котором высушиваемый материал помещается в вакуумную камеру, в которой создается отрицательный градиент давления [Заявка на изобретение №93017947 РФ, МПК B01D 43/00, опубликована 27.10.2005]. Чередуют нагрев материала и вакуумирования вплоть до достижения требуемой влажности продукта. Часть влаги при данном способе сушки удаляется из материала фильтрационным переносом. Недостатком данного способа сушки является недостаточная скорость сушки.
Также известна вакуумная сушильная установка, содержащая вакуумную камеру с высушиваемым материалом, устройство для нагрева материала, устройство для скоростного вакуумирования [Заявка на изобретение №93017961 РФ, МПК В01D 43/00, опубликована 21.10.2005]. Недостатком установки является значительное время сушки.
За прототип принят способ сушки [Патент RU №2035014, опубл. 10.05.1995], который включает подачу в патрубки порции исходного продукта с одновременной подачей теплоносителя в корпус устройства. Под давлением теплоносителя рукава разматываются с реверсивного барабана и перемещаются поступательно в патрубки, нагревая поверхности патрубков и влажный продукт. По достижении рукавами торцов соответствующих патрубков реверсивный барабан вращают в противоположном направлении и рукава, наматываясь на него и выходя из патрубков, создают разрежение. Одновременно рукава вытесняют теплоноситель в систему для прогрева. В условиях разрежения происходит интенсивное испарение влаги из высушиваемого продукта. Пары заполняют объем патрубков. После полного наматывания рукавов на реверсивный барабан теплоноситель вновь подают в корпус установки, под давлением которого рукава входят соответственно в патрубки, вытесняя одновременно пары влаги наружу. После окончания процесса сушки готовый продукт посредством перемещения рукавов вытесняют в приемник готового продукта. Затем цикл повторяется. Недостатком этого способа является недостаточная производительность. Этот способ осуществляют устройством [Патент RU №2035014, опубл. 10.05.1995], которое содержит вакуумированный корпус, снабженный системами подачи и отвода теплоносителя и реверсивным приводным барабаном, патрубки, снабженные системами подачи исходного и выгрузки готового продукта и отвода пара. На барабан намотаны рукава. Количество рукавов равно количеству патрубков. Свободные концы рукавов вывернуты наизнанку и закреплены в соответствующих патрубках. Недостатками этого устройства являются: сложность, низкая производительность, большие расходы энергии, большие габариты.
За прототип взят способ вакуумной сушки, включающий возвратно-поступательное перекатывание в замкнутой камере одновременно двух вывернутых рукавов, которыми изменяют давление в камере, давление изменяют в полости, образованной в камере по обе стороны рукавов, в полости рукавов перемещение осуществляется возвратно-поступательным перемещением обоих рукавов, в полости рукавов закачивают текучий агент, при этом полость, образованную рукавами, периодически уменьшают и увеличивают, а также ее поочередно сообщают с емкостью, в которой находится высушиваемый продукт, и с внешней средой для отвода пара.
Недостатками способа являются: низкая производительность, сложность оборудования (см. RU 2049969 C1, 10.12.1995 г., F26B3/02, 4 стр.).
Этот способ осуществляют устройством, содержащим замкнутую камеру, емкости для высушивания продукта, обратные клапаны, рукава, концы которых отогнуты и закреплены по периметру кольцевой камеры, при этом два рукава образуют в замкнутой камере полости, две из которых закачаны текучим агентом, а две полости, образованные рукавами, сообщены с емкостями, в которых сушат продукт, и с внешней средой, причем в полостях, образованных отогнутыми концами рукавов, установлены ролики, взаимодействующие с поверхностями рукавов.
Недостатками устройства являются: низкая производительность, сложность конструкции (см. RU 2049969 C1).
Задачей изобретения является возможность увеличения производительности, уменьшение габаритов, снижение расхода электроэнергии, упрощение конструкции.
Техническим результатом изобретения является увеличение производительности, уменьшение габаритов, снижение расхода электроэнергии, упрощение конструкции.
Поставленная задача решается совокупным применением группы изобретений. Технический результат достигается использованием способа вакуумной сушки, включающего возвратно-поступательное перекатывание в замкнутой камере одновременно двух вывернутых рукавов, которыми образуют полости, сообщенные с емкостями с  высушиваемым продуктом и с внешней средой, при этом два рукава перемещают в камере путем реверсивного вращения роликов, которые взаимодействуют с поверхностями отогнутых участков рукавов, при этом в полости, образованные отогнутыми участками рукавов, закачивают текучий агент, причем пар, образующийся в камере между перекатывающимися рукавами, вытесняют во внешнюю среду.
Способ осуществляют устройством, содержащим замкнутую камеру, емкости для высушивания продукта, обратные клапаны, рукава, концы которых отогнуты и закреплены по периметру замкнутой камеры, при этом рукава образуют в замкнутой камере полости, две из которых закачаны текучим агентом, а две полости, образованные рукавами, сообщены с емкостями, в которых сушат продукт, и с внешней средой, причем в полостях, образованных отогнутыми концами рукавов, установлены ролики, взаимодействующие с отогнутыми концами рукавов.
На представленном чертеже выполнено устройство. Устройство выполнено из замкнутой камеры 1, в которой установлены два рукава 2, 3, концы которых 4, 5 отогнуты и закреплены по периметру замкнутой камеры 1. Отогнутые концы 6, 7 рукавов 2, 3 взаимодействуют с роликами 8, 9, 10, 11, которые кинематически соединены с двигателями (на чертеже не показаны).
Взаимодействие отогнутых участков 6, 7 рукавов 2, 3 с роликами 8, 9, 10, 11 происходит за счет силы трения, возникающей при взаимодействии поверхности роликов 8, 9, 10, 11 и участков 6, 7 рукавов 2, 3.
Полости 12, 13 через обратные клапаны 14, 15 сообщены с емкостями 16, 17, в которых находится высушиваемый продукт. Клапаны 18, 19 сообщают полости 12, 13 с внешней средой. В полости 20, 21, образованные отогнутыми участками 6, 7 рукавов 2, 3, закачан текучий агент. Участки 6, 7 рукавов 2, 3 взаимодействуют с роликами 8, 9, 10, 11 за счет силы трения. Ролики 8, 9, 10, 11 кинематически соединены с двигателями (на чертеже не показаны).
Устройство работает следующим образом. В емкости 16, 17 загружают влажный продукт, который необходимо высушить. Двигателями начинают вращать ролики 8, 9, 10, 11, между которыми находятся участки 6, 7 рукавов 2, 3. За счет силы трения, возникающей при соприкосновении поверхностей роликов 8, 9 с поверхностями участка 7 рукава 3, а также при соприкосновении поверхностей роликов 10, 11 с поверхностями участка 6 рукава 2, рукава 2, 3 перекатываются в замкнутой камере 1. Ролики 8, 9, 10, 11 вращаются реверсивно, а рукава 2, 3 перекатываются возвратно-поступательно. Когда рукава 2, 3 входят в полость 13 замкнутой камеры 1, то полость 13 уменьшает свой объем. Давление пара в ней возрастает. Клапан 19 открывается, и пар выходит во внешнюю среду за счет вытеснения его рукавами. На другой стороне рукавов 2, 3 рукава 2, 3 выкатываются из полости 12. Ее объем увеличивается, давление пара в ней уменьшается. Клапан 15 открывается. Пары, вышедшие из высушиваемого продукта, находящегося в емкости 17, заполняют полость 12 замкнутой камеры 1. Затем пар рукавами 2, 3 вытесняют во внешнюю среду. Такие циклы совершаются до достижения заданной влажности в высушиваемом продукте. После этого продукт выгружается из емкостей 16, 17 и в них загружаются новые порции продукта.
Пример
Высушивают пшеничное зерно с влажностью 40% до 12%. Способ осуществляли устройством, изображенным на фигуре 1. Емкости 16, 17 имеют объем 10 куб. м. Объем полостей 12, 13 изменился от 10 куб. м. до 0,1 куб. м. Температура окружающей среды составляет 17°С. Рукава перекатывают в камере с цикличностью один цикл за 5 сек. После 150 циклов влажность зерна составила 12%.