УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСПЫЛЕНИЯ ЖИДКОГО ПРОДУКТА В ВАКУУМ-СУБЛИМАЦИОННОЙ СУШИЛКЕ
DEVICE FOR LIQUID PRODUCT SPRAYING IN VACUUM FREEZE DRYER

Предлагаемое изобретение относится к технике сушки жидких термолабильных продуктов и может быть использовано в пищевой, микробиологической и фармацевтической промышленности.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для ввода жидкого продукта в вакуум-сублимационную сушилку (патент РФ 2131101, кл. F26B 5/06, опубл. 27.05.99. Бюл. №15), содержащее испарительную камеру, выполненную в виде циклона, напорную емкость и капилляр, а конфузорная часть капилляра снабжена регулируемым каналом, соединенным трубопроводом с патрубком отвода паровой фазы из испарительной камеры.
Недостатками известного устройства является невозможность диспергирования жидкого продукта, так как при переходе через переходной канал с диафрагмой прямоугольного сечения скорость его вращения уменьшается практически до нуля, сложность конструкции, ненадежность работы регулируемой диафрагмы, необходимость нагрева жидкого продукта до высокой температуры с целью получения достаточного количества пара при самоиспарении в испарительной камере за счет внутренней энергии, возможность попадания конденсированных паров в «прилипший» слой, тем самым вызывая его разрушение.
Технической задачей изобретения является создание устройства, позволяющего повысить эффективность распыления жидкого продукта в камере вакуум-сублимационной сушилки, упростить конструкцию за счет исключения из нее регулируемой диафрагмы с подвижными элементами, снизить температуру подаваемого на распыление жидкого продукта за счет дополнительной подачи инертного газа, исключить разрушение «прилипшего» слоя при конденсации пара за счет перегрева паров и содержания инертного газа.
Поставленная техническая задача изобретения достигается тем, что в устройстве для распыления жидкого продукта в вакуум-сублимационной сушилке, содержащем испарительную камеру, выполненную в виде циклона с патрубком отвода пара и снабженную капилляром, выполненным в виде сопла с расположенным в конфузорной части кольцевым регулируемым каналом, направленным по касательной к образующей капилляра и снабженным внешней паровой камерой, новым является то, что устройство снабжено газопаровым инжектором, камера смешения которого подсоединена к внешней паровой камере, на внутренней цилиндрической части испарительной камеры и внешней части патрубка для отвода пара установлены ТВЧ (УВЧ) источники излучения, а трубопровод отвода пара из испарительной камеры снабжен нагревателем и подсоединен к газопаровой камере смешения инжектора.
На фиг.1 изображена схема устройства для распыления жидкого продукта в вакуум-сублимационной сушилке; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.
Устройство для распыления жидкого продукта в камере вакуум-сублимационной сушилки состоит из испарительной камеры 1 (фиг.1), выполненной в виде циклона, в верхней части которой по касательной установлен патрубок 2 для ввода жидкого продукта (фиг.2). В центре камеры установлен патрубок 3 для отвода пара. На внутренней цилиндрической части испарительной камеры 1 и наружной части патрубка 3 отвода пара установлены ТВЧ (УВЧ) источники излучения энергии. Трубопровод отвода пара 8 снабжен электрическим нагревателем 5 и соединен с камерой смешения 6 газового инжектора 7. Камера смешения 6 соединена с кольцевой газопаровой камерой 9, окружающей капилляр 10, выполненный в виде сопла. В конфузорной части капилляра находится кольцевой регулируемый канал 11 с возможностью изменения ширины для подачи парогазовой смеси, выполненный по касательной к образующей капилляра.
Устройство для распыления жидкого продукта в камере вакуум-сублимационной сушилки работает следующим образом.
Жидкий продукт по патрубку 2 по касательной поступает в испарительную камеру 1, где поддерживается вакуум ниже тройной точки. Продукт образует вращающееся кольцо на внутренней поверхности испарительной камеры. К продукту дополнительно подводится теплота за счет ТВЧ (УВЧ) источников излучения энергии.
При этом влага из продукта интенсивно испаряется за счет самоиспарения при охлаждении его до температуры насыщения и дополнительного подвода теплоты ТВЧ (СВЧ) энергии.
Вращающийся продукт поступает в капилляр 10, а пар, удаляющийся через патрубок отвода пара 3, подогревается при помощи электрического нагревателя 5 и далее поступает в камеру смешения 6 газового инжектора.
В качестве рабочей среды в инжекторе используют нейтральный газ, например азот, углекислый газ и т.д. Газ подается в рабочее сопло инжектора 7, инжектирует пар, поступающий через трубопровод отвода пара 8, смешиваясь с ним в камере смешения 6. При этом давление пара повышается. Газопаровая смесь поступает в кольцевую газопаровую камеру 9, а затем в кольцевой регулируемый канал 11. Газопаровая смесь проходит в капилляр 10 по касательной к его образующей и генерирует «прилипший» слой, который изолирует вращающийся жидкостной поток от стенок капилляра. Толщина «прилипшего» слоя газопаровой смеси регулируется изменением ширины кольцевого регулируемого канала 11 и изменением давления в кольцевой камере 9, что достигается величиной подводимой в испарительную камеру энергии ТВЧ (УВЧ) источников излучения и количеством подаваемого в инжектор 7 инертного газа. Частично газопаровая смесь смешивается с жидкостью.
Предлагаемое устройство для ввода жидкого продукта в камеру вакуум-сублимационной сушилки позволяет
повысить эффективность распыления продукта за счет уменьшение потерь кинетической энергии вращающимся жидкостным потоком;
повысить надежность работы устройства за счет упрощения конструкции и возможности регулирования толщины «прилипшего» газопарового слоя и температуры газопаровой смеси;
уменьшить температуру жидкости в испарительной камере для получения необходимого количества газопаровой смеси.