УСТРОЙСТВО ДЛЯ СУШКИ ПРОДУКТОВ

Полезная модель относится к электрическим бытовым устройствам, предназначенным для сушки овощей, фруктов, ягод, трав, грибов и других влагосодержащих продуктов.
Из уровня техники известна бытовая сушилка (патент РФ №2029207, МПК: F26B9/06, опубл. 20.02.95), содержащая корпус с поярусно расположенными в нем горизонтальными решетками и тепловентилятор, расположенный в нижней части корпуса.
Известна сушилка для овощей и фруктов «Polaris» модель PFD 0605D (http://polar.ru/catalog/sushilki-dlya-ovoshchey-i-fruktov/polaris-pfd-0605d/?sphrase_id=662923), содержащая корпус, в котором установлены электронное средство управления, нагревательный элемент, вентилятор с вертикальным соплом, при этом на корпусе установлен сушильный блок в виде лежащих друг на друге съемных поддонов и крышки.
Недостатком известных сушилок является неравномерность нагрева продуктов за счет застаивания воздуха, уменьшение температуры воздуха по мере продвижения снизу вверх, в результате чего продукты на нижних поддонах сушатся быстрее, чем на верхних.
Известна сушилка для плодов или овощей (патент РФ №162042, МПК: A23N12/08, опубл. 20.05.16), включающая съемный сушильный блок, корпус, средство управления, нагревательный элемент, вентилятор, электродвигатель, при этом сушильный блок выполнен с возможностью вращения относительно корпуса.
Недостатком данного устройства также является неравномерное высушивание продуктов на нижних и верхних поддонах. Кроме того, известное устройство характеризуется сложной конструкцией. За счет конструкции сушильного блока, воздух, обдувая продукты нижнего поддона, подсушивает их. При этом температура воздуха частично снижается и на поддоны, находящиеся выше, воздух поступает уже с пониженной температурой. Одновременно с прохождением через несколько поддонов вверх влажность воздуха повышается, что приводит к недосушиванию продуктов на верхних поддонах.
Наиболее близкой к предлагаемой полезной модели является электросушилка бытовая «Волтера-1000» (http://www.volteralux.ru/Sushilka_bytovaya_Voltera.pdf), включающая корпус с камерой нагнетания и съемные поддоны с основанием для размещения высушиваемого материала, поярусно установленные на корпусе. В корпусе расположен электродвигатель, а в камере нагнетания расположены нагревательный элемент и крыльчатое колесо, приводимое в движение электродвигателем. Основание корпуса снабжено отверстиями для сообщения с внешней средой. Поддоны выполнены с тройными стенками, образующими воздушный кольцевой зазор, сообщающийся с камерой нагнетания и пространством между основаниями соседних поддонов, и выполнены высокими, с просветом между поддонами 40 мм, что обеспечивает их большую вместимость.
Тем не менее, большая высота просвета между установленными поддонами требует перемещения большей воздушной массы между поддонами в единицу времени для получения продукта того же качества, и, следовательно, требует увеличения мощности двигателя, обеспечивающего нагнетание воздушной массы в кольцевой зазор и затем ее распределение вдоль каждого поддона, либо увеличения времени сушки. Поскольку весь объем нагнетаемого воздуха должен быть прогрет до заданной температуры, то увеличение данного объема требует увеличения мощности нагревательного элемента. При этом увеличение длительности процесса сушки приведет к повышенным теплопотерям, что также потребует увеличения мощности нагревательного элемента для поддержания заданной температуры воздуха. Это, очевидно, приведет к большим затратам электроэнергии для выполнения одного цикла сушки. Кроме того, заявляемая потребляемая мощность рассчитана для питания прибора от сети переменного тока с напряжением 220 В. Подключение же к сети 230 В (данное напряжение на сегодняшний день является стандартом для России и стран Европы), приведет к фактическому увеличению потребляемой мощности по сравнению с паспортной.
Следует отметить, что современные технологии изготовления отливки полимерных изделий, характеризующиеся чрезвычайно высокой точностью, могут быть использованы в целях снижения энергопотребления за счет детального расчета размеров элементов конструкции прибора.
Задачей полезной модели является создание устройства для сушки продуктов, обеспечивающее снижение затрат электроэнергии в процессе сушки при сохранении высоких показателей качества готового продукта и повышении эффективности сушки.
Техническим результатом является снижение потребляемой электродвигателем мощности за счет уменьшения объема нагнетаемого воздуха при сохранении высоких показателей качества готового продукта и повышении эффективности сушки.
Указанный технический результат достигается тем, что устройство для сушки пищевых продуктов включает корпус с камерой нагнетания, сушильный блок, расположенный в корпусе электродвигатель, расположенные в камере нагнетания нагревательный элемент и крыльчатое колесо. Сушильный блок выполнен в виде поярусно установленных на корпусе съемных поддонов с основаниями для размещения продуктов и крышки. При этом сушильный блок снабжен центральным каналом для удаления влажного воздуха наружу, а стенки поддонов выполнены с воздушным кольцевым зазором, сообщающимся с камерой нагнетания и пространством между основаниями соседних поддонов. Основание корпуса снабжено отверстиями для сообщения с внешней средой. Согласно предлагаемому техническому решению, наружный диаметр D поддона и расстояние H между основаниями соседних поддонов связаны соотношением 12<D/H<16.
Наличие кольцевого зазора, связанного с выходом нагнетательной камеры, позволяет равномерно распределить потоки воздуха в сушильном блоке вдоль каждого поддона, при этом за счет выполнения размеров поддонов и расстояний между ними с оптимально рассчитанными значениями, достигается уменьшенное значение рабочего объема сушильного блока, обеспечивающее снижение требований к мощности двигателя и нагревательного элемента при сохранении эффективности протекания воздуха через высушиваемый продукт. Дальнейшее уменьшение рабочего объема за счет более близкого расположения оснований поддонов может приводить к пережогам продуктов. Данную проблему не решает снижение температуры воздуха ввиду того, что объема нагнетаемого воздуха становится недостаточно для эффективного отведения испаряемой влаги от продукта. При увеличении рабочего объема могут наблюдаться участки недосушенного продукта на поддонах, что потребует увеличения времени сушки и приведет к увеличению энергозатрат.
Предлагаемая полезная модель иллюстрируется чертежом, где представлен продольный разрез заявляемого устройства.
Позициями на чертеже обозначены:
1 – корпус;
2 – камера нагнетания;
3 – поддон;
4 – основание поддона для размещения продуктов;
5 – крышка;
6 – электродвигатель;
7 – крыльчатое колесо;
8 – нагревательный элемент;
9 – центральный канал для удаления влажного воздуха;
10 – воздушный кольцевой зазор;
11 – отверстия в основании корпуса;
12 – стойка-опора корпуса;
13 – заглушка.
Устройство включает корпус 1 с камерой нагнетания 2 и установленный на корпусе сушильный блок в виде лежащих друг на друге съемных поддонов 3 с основанием 4 для размещения высушиваемых продуктов и крышки 5. В корпусе 1 расположен электродвигатель 6, приводящий во вращение расположенное в камере нагнетания 2 крыльчатое колесо 7, которое надето на вал электродвигателя, проходящий через отверстие в нижней стенке камеры нагнетания. В камере нагнетания 2 расположен нагревательный элемент 8, выполненный, например, в виде вольфрамовой спирали, натянутой на шнур из стекловолокна и уложенной вокруг крыльчатого колеса. Поддоны 3 и крышка 5 снабжены центральными отверстиями, образующими воздушный центральный канал 9 для удаления влажного воздуха из сушильного блока наружу. В крышку 5 снизу плотно входит заглушка 13, при этом образующийся между крышкой 5 и заглушкой 13 замкнутый объём является термосом и уменьшает потери тепла через крышку 5. Стенки поддонов 3 могут быть выполнены двойными или тройными, с образованием воздушного кольцевого зазора 10, сообщающегося с камерой нагнетания 2 и рабочим пространством над основанием 4 каждого поддона. При выполнении стенок двойными, нагретый воздух, проходящий по воздушному кольцевому зазору 10, нагревает обе стенки. Наружная стенка является источником потерь тепла, так как греет воздух помещения, в котором установлена сушилка. В случае выполнения стенок тройными, зазор 10 образуется между внутренней и средней стенками, а зазор между средней и внешней стенками, соединёнными в верхней зоне каждого поддона, служит термосом, что обеспечивает снижение потерь тепла. Камера нагнетания 2 выполнена сужающейся от центра к периферии и образована верхней стенкой, являющейся также крышкой корпуса 1, и нижней стенкой, являющейся отражателем воздушного потока. При этом верхняя стенка камеры 2 выполнена из огнеупорного поликарбоната, что обусловлено ее непосредственной близостью к нагревательному элементу (в момент аварийного отключения электроэнергии раскалённая спираль нагревателя, которая перестала обдуваться холодным воздухом, рассеивает тепловую мощность в окружающую среду путём конвекции, в большей степени вверх в зону расположения верхней стенки камеры 2). Основание корпуса снабжено отверстиями 11 для сообщения с внешней средой. Наружный диаметр D каждого поддона и расстояние H между основаниями соседних поддонов связаны соотношением 12<D/H<16. При значениях, меньше указанного интервала, диаметр сушилки снижается до величины, которая практически непригодна для использования. Увеличение соотношения больше 16 приводит к росту диаметра D при сохранении высоты H и, как следствие, к необходимости повышения мощности двигателя, так как увеличивается потребность в воздухе, который нужно прокачать от внешнего большого диаметра до центрального отверстия.
3
При этом расстояние между основаниями соседних поддонов может составлять 24,25 - 32,33 мм, а объем сушильного блока с пятью поддонами - не более 15,03 дм. Воздушный кольцевой зазор может быть выполнен шириной 7,6 - 7,8 мм.
При размещении продуктов на основании поддонов слоем толщиной 5-7 мм, величина образующегося зазора между слоем продукта и расположенным над ним основанием соседнего поддона составляет не более 27,33 мм.
Корпус 1 также может быть снабжен стойками-опорами 12, расположенными между основанием корпуса и нижней стенкой камеры нагнетания, обеспечивающими жесткость конструкции, а также служащими для фиксации сетевого провода.
Устройство также содержит средство управления, расположенное в корпусе, которое может содержать термостат и таймер, либо выполнено в виде электронного блока управления, включающего микропроцессорное устройство, панель управления, термодатчик и плату питания.
Конструкция устройства позволяет выбирать объем сушильного блока путем установки необходимого количества поддонов. Сушилка может работать минимум с пятью поддонами, даже если продуктами заполнен один или два поддона. При большом количестве продукта на корпус может быть установлено до 30 поддонов.
Заявляемое устройство работает следующим образом.
Пользователь выкладывает пищевые продукты для сушки на поддоны 3 и устанавливает их на корпус 1 сушилки, устанавливает крышку 5 на верхний поддон. После чего с помощью средства управления включает сушилку, выставляя приемлемую температуру и время работы (например, используя термостат и таймер). При этом включаются нагревательный элемент 8, крыльчатое колесо 7 и электродвигатель 6. Электродвигатель 6 вращает крыльчатое колесо 7, в результате чего атмосферный воздух через отверстия 11 в основании корпуса поступает в камеру нагнетания 2, где он нагревается нагревательным элементом 8. Нагретый воздух из камеры нагнетания 2 поступает в кольцевой зазор 10 и затем, распределяясь на несколько (по числу установленных поддонов, основания которых могут быть и решетчатыми) независимых потоков, проходит каждый поддон в радиальном направлении от большого диаметра к центру и выбрасывается наружу через канал 9 для удаления влажного воздуха, что исключает перемешивание запахов при сушке разных  продуктов, разложенных в соседних секторах поддонов. При этом за счет оптимально рассчитанного рабочего пространства, ограниченного основаниями 4 поддонов, испаряемая влага уносится меньшим объемом воздуха в единицу времени.
Предлагаемое техническое решение поясняется примером конкретного выполнения, который не является единственно возможным, но демонстрирует возможность достижения данной совокупностью существенных признаков заявленного технического результата.
3
Было проведено испытание сушилки с пятью съемными поддонами, установленными один на другой на корпусе сушилки. Наружный диаметр каждого поддона составлял 388 мм, высота просвета между основаниями поддонов составляла 26 мм. При этом рабочий объем пространства для сушки составлял 12,5 дм. Ширина воздушного кольцевого зазора составляла 7,7 мм.
0
В качестве исходного материала был взят арбуз с массовым содержанием влаги 92,6%, предварительно очищенный от корки и нарезанный ломтиками произвольной формы. Вес арбуза с коркой - 4460 гр., вес арбуза мякоть (нетто) - 2010 гр. Ломтики арбуза толщиной 5 мм раскладывали на сетчатые листы из пищевого пропилена, вложенные в поддоны. В нижний поддон был вложен лист для пастилы, предохраняющий корпус с двигателем, платой управления, электронагревателем от возможного протекания сока и нарушения работы агрегата. Температура сушки устанавливалась 55 С, время сушки - 9 часов.
В процессе сушки измерялся ток, потребляемый от сети (вольтметр/амперметр, модель D52-2042, с/н 201330181861.0), снималось показание электрического счетчика (модель энергомера, с/н 703280) в кВт/час.
0
Среднее значение температуры в помещении за 9 часов составляло 22,9 С.
Цикл сушки составлял 8 секунд (5 секунд сушилка работала на нагрев, 3 секунды остывала). За 9 часов среднее мгновенное значение мощности составило 905,6 Вт. За 1 час было совершено 450 циклов, т.е. за 1 час было потреблено 562,5 Вт, за 9 часов было потреблено 5,06 кВт электроэнергии. При этом затраты электроэнергии по сравнению с прототипом сократились на 14%.
Вес нетто продукта после окончания сушки составлял 147 гр., продукт на ощупь был твердый, сухой, липкость исчезла.
Таким образом, предлагаемое техническое решение позволило уменьшить энергопотребление при повышении эффективности сушки и сохранении высокого качества готового продукта.