Способ непрерывной сублимационной сушки вспененных продуктов и сушилка для его осуществления

 

Изобретение относится к вакуум-сублимационной сушке жидких продуктов и может быть использовано в химической, фармацевтической, микробиологической, пищевой промышленности, а также на предприятиях агропромышленного комплекса. Способ непрерывной сублимационной сушки жидких продуктов включает вспенивание жидкого продукта, нанесение его на носители, замораживание, сушку с деструкцией высохшего слоя продукта, при этом подаваемый продукт поступает на носители послойно с различной дисперсностью каждого слоя. В сушилке для непрерывной сублимационной сушки жидких продуктов, включающей корпус 1, патрубки 3 для отвода воздуха и неконденсирующихся газов, десублиматор (не показан), пеногенераторы 4, источники энергоподвода 5, сетку 11 и щетки для удаления высохшего слоя продукта с поверхности носителей, транспортер 12 для удаления сухого продукта из камеры через затвор 13, носители 8 для продукта представлены в виде подвижных элементов, таких, как ерши, пружины, пучки или клубки, форма которых имеет развитую пространственную структуру, выполненных с возможностью равномерного распределения теплоты внутри продукта и беспрепятственного образования развитой пенной структуры, а также поверхности тепло- и массопередачи, пеногенераторы расположены в верхней части сушильной камеры таким образом, чтобы подаваемый на носители продукт не мог попасть в нижнюю часть камеры к сухому продукту. Изобретение позволяет обеспечить равномерную пространственную структуру продукта, увеличение поверхности тепло- и массопередачи, интенсифицировать тепло- и массопередачу, снизить энергозатраты, увеличить производительность и надежность работы сушилки. 2 с.п.ф-лы, 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

Предлагаемое изобретение относится к вакуум-сублимационной сушке жидких продуктов и может быть использовано в химической, фармацевтической, микробиологической, пищевой промышленности, а также на предприятиях агропромышленного комплекса.

Известен способ получения устойчивой жидкой пены [А.с. N 681016, Кл. C 04 В 21/02, 1979], состоящий в том, что вспененный материал заключается в локальный объем и вращается вокруг горизонтальной оси с угловой скоростью, позволяющей избежать разрушения пены.

Недостатком известного способа является невозможность варьирования параметров монолита вспененного продукта и его площади поверхности.

Известен способ сушки термочувствительных продуктов [А.с. N 2008587, Кл. F 26 В 5/06, 1994], заключающийся в том, что термочувствительный продукт намораживается на частицы инертного материала, расположенного в вакуум-сублимационной камере.

Недостатком известного способа является малая поверхность тепло- и массопередачи, а также ее невысокая устойчивость в процессе сушки.

Известен способ вакуум-сублимационной сушки вспененных продуктов в сушилке, включающей диски, размещенные на горизонтальном валу [А.с. N 96120926, Кл. F 26 В 5/06, 1998].

Недостатками известного способа являются высокие энергозатраты, невысокая производительность, а также малая интенсивность процесса сушки из-за малой поверхности тепло- и массопередачи.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ вакуум-сублимационной сушки жидких продуктов, реализуемый в сушилке [А. с. N 808796 Кл. F 26 В 5/06, 1981], включающей камеру, размещенный в ней конвейер, несущий кассеты, замораживающее устройство и нагревательные элементы, причем кассеты выполнены в виде прутковых рам с размещением прутков на расстоянии 1000-1500 мм друг от друга.

Недостатками известного способа сушки и сушилки для его осуществления являются высокие энергозатраты, неустойчивая поверхность тепло- и массопередачи в процессе сушки.

Технической задачей изобретения является достижение равномерной пространственной структуры продукта, увеличение поверхности тепло- и массопередачи, интенсификация тепло- и массопередачи, снижение энергозатрат, увеличение производительности работы сушилки, улучшение качества продукта.

Техническая задача решается тем, что в способе непрерывной сублимационной сушки пищевых вспененных продуктов, включающем вспенивание жидкого продукта, нанесение его на носители, замораживание, сушку с деструкцией высохшего слоя продукта, новым является то, что подаваемый продукт поступает на носители послойно с различной дисперсностью каждого слоя.

В сушилке для непрерывной сублимационной сушки пищевых вспененных продуктов, включающей корпус, десублиматор, патрубки для отвода воздуха и неконденсирующихся газов, носители, пеногенераторы, источники энергоподвода, устройство для удаления высохшего слоя продукта с поверхности носителей, транспортер для удаления сухого продукта из камеры через затвор, новым является то, что носители продукта выполнены в виде подвижных элементов, форма которых имеет развитую пространственную структуру, с возможностью равномерного распределения теплоты внутри продукта и беспрепятственного образования развитой пенной структуры, а также поверхности тепло- и массопередачи, при этом пеногенераторы расположены в верхней части сушильной камеры таким образом, чтобы подаваемый на носители продукт не мог попасть в нижнюю часть камеры к сухому продукту.

Причем для представленной сушилки новым является то, что носители продукта выполнены в виде ершей, пружин, пучков или клубков.

На основании исследований, проведенных по источникам патентной и научно-технической литературы, можно сделать вывод о том, что совокупность существенных признаков является новой и позволяет интенсифицировать тепло- и массопередачу, снизить энергозатраты, увеличить производительность работы, улучшить качество продукта.

Технических решений, свойства которых совпадали бы со свойствами заявляемого, не обнаружено.

На фиг. 1 изображены типы предлагаемых носителей продукта, на фиг. 2 изображен продольный разрез сушилки, на фиг. 3 - разрез поперечный.

Сублимационная сушилка для осуществления непрерывного способа сублимационной сушки жидких продуктов /фиг. 2, 3/ состоит из корпуса 1 с патрубками 3 для отвода воздуха и неконденсирующихся газов, пеногенераторов 4, десублиматора (не показан), источников энергоподвода 5, транспортера 12 для удаления продукта из камеры через затвор 13, носителей продукта, выполненных в виде ершей 8, одни концы которых с помощью подшипниковых узлов 10 закреплены в подвижной венцовой шестерне 6, а другие концы жестко связаны с шестернями 9, обкатывающимися по другой венцовой шестерне 7 - неподвижной.

Внутри корпуса расположена с возможностью вращения относительно горизонтальной оси сушилки венцовая шестерня 6, на которой с помощью подшипниковых узлов 10 закреплены концы центральных стержней, являющихся цилиндрическими основаниями ершей 8, другие концы которых жестко связаны с шестернями 9, обкатывающимися по неподвижной венцовой шестерне 7, что придает им дополнительное вращение относительно их собственных осей.

Пеногенераторы 4 расположены в верхней части сушильной камеры таким образом, чтобы подаваемый на носители продукт поступал на носители послойно с различной дисперсностью каждого слоя и не мог попасть в нижнюю часть камеры к сухому продукту.

Для деструкции высохшего слоя продукта предусмотрены прикрепленная к корпусу подпружиненная сетка 11 и щетки 2.

Транспортер 12 служит для удаления высушенного продукта из камеры через затвор 13.

Способ непрерывной сублимационной сушки пищевых вспененных продуктов в сушилке осуществляется следующим образом.

В корпусе 1 сушилки создается остаточное давление ниже тройной точки. Вспененный продукт послойно с различной дисперсностью каждого слоя наносится на носители 8 по мере прохождения ими загрузочного узла пеногенераторами 4, расположенными в верхней части сушильной камеры таким образом, чтобы подаваемый на носители продукт не мог попасть в нижнюю часть камеры к сухому продукту. Носители 8, закрепленные при помощи подшипниковых узлов 10 в венцовой шестерне 6, приводимой во вращение вместе со шнеком удаления высохшего продукта 12 при помощи мотор-редуктора 14, вращаются вокруг горизонтальной оси сушилки, а также дополнительно вращаются относительно их собственных осей при помощи шестерен 9, жестко закрепленных на другом конце носителей, обкатывающихся по неподвижной венцовой шестерне 7 на них.

Под воздействием источников энергоподвода 5 происходит сублимация влаги из пены, намороженной на ерши 8, и за счет их взаимодействия со щетками 2 и сеткой 11 происходит удаление высохшего слоя продукта с поверхности, просыпание сухих частиц сквозь перфорацию сетки в нижнюю часть корпуса сушилки, откуда транспортером 12 они удаляются через затвор 13.

При полной сублимации влаги из продукта и окончательной деструкции сухого продукта с ершей 8 происходит генерация нового слоя вспененного продукта на них.

На поверхности десублиматора происходит конденсация влаги, испарившейся из продукта, и после накопления слоя определенной толщины, производится регенерация десублиматора.

Преимущества способа непрерывной сублимационной сушки пищевых вспененных продуктов и установки для его осуществления по сравнению с прототипом заключаются в том, что намораживание слоя продукта на носитель типа ерш позволяет обеспечить - увеличение производительности сушилки за счет непрерывности процесса сушки; - образование равномерной структуры продукта; - интенсификацию процесса за счет увеличения поверхности тепло- и массопередачи; - возможность варьирования параметров монолита вспененного продукта и его площади поверхности; - снижение энергозатрат за счет более интенсивного и равномерного распределения теплоты внутри продукта; - улучшение качества продукта.

Формула изобретения

1. Способ непрерывной сублимационной сушки жидких продуктов, включающий вспенивание жидкого продукта, нанесение его на носители, замораживание, сушку с деструкцией высохшего слоя продукта, отличающийся тем, что после вспенивания продукт подается на носители послойно с различной дисперсностью каждого слоя.

2. Сушилка для непрерывной сублимационной сушки жидких продуктов по п.1, включающая корпус, десублиматор, патрубки для отвода воздуха и неконденсирующихся газов, носители, пеногенераторы, источники энергоподвода, устройство для удаления высохшего слоя продукта с поверхности носителей, транспортер для удаления сухого продукта из камеры через затвор, отличающаяся тем, что носители продукта выполнены в виде подвижных элементов, форма которых имеет развитую пространственную структуру, с возможностью равномерного распределения теплоты внутри продукта и беспрепятственного образования развитой пенной структуры, а также поверхности тепло- и массопередачи, пеногенераторы расположены в верхней части сушильной камеры таким образом, чтобы подаваемый на носители продукт не мог попасть в нижнюю часть камеры к сухому продукту.

3. Сушилка по п.2, отличающаяся тем, что носители продукта выполнены в виде ершей, пружин, пучков или клубков.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3