ВАКУУМНО-СУБЛИМАЦИОННАЯ УСТАНОВКА В ПОТОКЕ РАЗОГРЕТОГО ВОЗДУХА

Полезная модель относится к области пищевой промышленности и может быть использовано для сублимационной сушки. Полезная модель позволяет снизить энергетические затраты на проведение процесса сублимационной сушки и время сублимации.
Вакуумно-сублимационная установка в потоке разогретого воздуха предназначена для получения продукта с конечным содержанием влаги менее 5%. Полезная модель относится к области пищевой промышленности, а именно к области переработке и хранению продуктов питания.
Наиболее близкой моделью является способ атмосферной сублимационной сушки, при котором через слой замороженного влагосодержащего продукта продувают нагретый воздух с низким парциальным давлением водяных паров. Проходя сквозь слой продукта, воздух отдает тепловую энергию замороженному продукту, которая затрачивается на сублимационное испарение влаги из продукта. Выходящий из слоя продукта охлажденный воздух с повышенным содержанием водяных паров подают к испарителю холодильной установки (в десублиматор), на поверхности которого происходит десублимация содержащейся в воздухе влаги. Охлажденный и осушенный воздух нагревают и вновь подают в слой замороженного продукта. Подачу воздуха осуществляют путем естественной циркуляции (свободная конвекция). Недостатком данного способа является значительная продолжительность сушки. См. Семенов Г.В., Касьянов Г.И. «Сушка сырья: мясо, рыба, овощи, фрукты, молоко». Учебно-практическое пособие. Серия «Технологии пищевых производств». Ростов н/Д: издательский центр «МарТ», 2002. с. 82-87.).
Также известна установка вакуумной сублимационной сушки, содержащая: сушильную камеру, в которой расположены противни с замороженным высушиваемым продуктом; нагревательные элементы, передающие теплоту высушиваемому продукту для испарения (сублимации) из него влаги; и сообщающийся с сушильной камерой конденсатор (десублиматор), в котором происходит конденсация (десублимация) испарившейся из продукта влаги. В сушильной камере при помощи вакуумного насоса поддерживается глубокое разрежение. Работа данного устройства осуществляется следующим образом: теплота, требуемая для испарения влаги из высушиваемого продукта, передается кондуктивным или радиационным путем от нагревательных элементов продукту, после чего испарившаяся из продукта влага, под действием разности парциальных давлений пара, перемещается через вакуумируемую полость и конденсируется (десублимируется) на охлаждаемых до глубоких минусовых температур поверхностях конденсатора.
Недостатком данного устройства является высокая нагрузка на холодильную установку и вакуумный насос. Необходимость отвода высоких тепловых мощностей при глубоких минусовых температурах приводит к жесткому и неэкономичному режиму работы холодильной установки, обеспечивающей функционирование конденсатора. Необходимость поддержания высокого разрежения в сушильной камере требует применения мощного вакуумного насоса.
(См. Камовников. Вакуумно-сублимационная сушка пищевых продуктов. М, 1985 г.; патент РФ №2299385 «Устройство вакуумной сушки и способ вакуумной сушки», 20.05.2007 г.).
Основные недостатки данных моделей заключаются в достаточно низкой скорости сублимации и дорогостоящих холодильных установка.
Предлагаемая полезная модель повысит скорость сублимации, при этом сократится время всего процесса удаления влаги из продукта.
На чертеже Фиг. 1 дана подробная схема установки.
Вакуумно-сублимационная установка в потоке разогретого воздуха состоит из основных частей:
1. Камера сублиматора;
2. Вакуумный насос с газобалластным устройством - тип 2НВР5ДМ; обеспечивающий остаточное давление 0,5 мм. рт.ст и скорость откачки 5,5 л/сек.;
3. Компрессор холодильной установки;
4. Конденсатор паров воды (он же испаритель холодильной системы);
5. Конденсатор осушитель;
6. Теплообменник - подогреватель воздуха;
7. Управляемый вентиль откачки;
8. Лотки с продуктом кассетного типа;
9. Подающая система горячего воздуха;
10. Управляемый вентиль подачи горячего воздуха;
11., 12. Вентили системы накопления и сброса сконденсированной воды;
13. Емкость для сконденсированной влаги со смотровым окном;
14. Блок управления установкой - контролирует давление, температуру продукта, температуру в камере, температуру приточного воздуха, управляет вентилями и обогревом в соответствии с заданными параметрами (датчики на рисунке не указаны);
15. Магистраль разогретого воздуха.
Технический результат достигается следующим образом: В сублимационной камере и в конденсаторе создается парциальное давление 70-140 Па, через осушитель откаченный воздух обезвоживается, подогревается в подогревателе и подается в сублимационную камеру к продукту. Отобранная от продукта влага с потоком осушенного и подогретого воздуха посредством вакуумного насоса проходит через низкотемпературный конденсатор, на котором частично осаживается. Оставшийся воздух удаляется. Температура в осушителе и конденсаторе -27°С, что позволит использовать недорогие бытовые холодильные установки, а постоянная вентиляция сублимационной камеры - вакуумный насос работает непрерывно на протяжении всего процесса, поддерживая заданное давление - увеличивает скорость сублимации, при этом сокращается время всего процесса удаления влаги из продукта.