СУБЛИМАЦИОННАЯ УСТАНОВКА
FREEZE-DRYER

Изобретение относится к сушильной технике и может быть использовано в пищевой, комбикормовой промышленности для сушки продуктов растительного и животного происхождения.
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.
Известно «Устройство для СВЧ-сушки сыпучих материалов» (пат. RU №2141180, Н05В 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.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является «Сублимационная установка ССУ-5» (Камовников Б.П., Малков Л.С., Воскобойников В.А. Вакуум-сублимационная сушка пищевых продуктов. М.: Агропромиздат, 1985, с. 237) - принято за прототип, содержащая сублимационную камеру, лотки с продуктами, продуктовую тележку, комплект термопреобразователей, коллектор нагревательных плит, систему охлаждения, вакуумную систему и пульт управления.
Недостатком данной установки является сложная (громоздкая, металлоемкая, дорогостоящая) система подогрева лотков обрабатываемого продукта, где применяется дорогой органический теплоноситель-дефинильная смесь, высокая энергоемкость.
Задача изобретения заключается в обеспечении равномерности обработки продукта, снижении удельных затрат и повышении КПД установки.
Поставленная задача достигается тем, что в сублимационной установке, включающей сублимационную камеру, тележку, лотки, вакуум-провода и теплоноситель, новым является то, что теплоносителем является СВЧ-энергия и сублимационная камера выполнена в виде прямоугольной СВЧ-камеры, герметично соединенной с коробом волноводом, периметр которого идентичен периметру СВЧ-камеры, и через перпендикулярно расположенные и встречно направленные подводящие волноводы - с СВЧ-генераторами, причем отводы к вакуум-проводам установлены в геометрическом центре больших сторон СВЧ-камеры, а лотки устанавливаются на уголках тележки, находящихся на одинаковом расстоянии по высоте с минимальным зазором к внутренним стенкам СВЧ-камеры, и имеют дно, выполненное из диэлектрической тканой сетки, диагональ живого сечения каждого отверстия которой меньше размера частиц высушиваемого продукта.
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.
Кроме того, мощность потока СВЧ-энергии регулируется позитроном, что позволяет управлять температурным режимом сушки в заданном диапазоне.
Как известно (пат. RU №2382529, Н05В 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.
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.
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.
Сущность предлагаемого изобретения 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 СВЧ-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, использование СВЧ-энергии, конструктивных особенностей установки и лотков позволяет надежно обеспечить равномерность обработки продукта, снижение удельных затрат энергии и повышение КПД установки.