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 и замораживание, сушку с деструкцией высохшего слоя продукта, при этом подаваемый продукт поступает на носители послойно с различной дисперсностью и кратностью каждого слоя. В сушилке, включающей корпус, десублиматор, патрубки для отвода воздуха и неконденсирующихся газов, носители, выполненные в виде ершей, пружин, пучков или клубков, пеногенераторы, источники энергоподвода, устройство для удаления высохшего слоя продукта с поверхности носителей, транспортеры для удаления сухого продукта из камеры через затвор, новым является то, что носители имеют возможность регулируемого вращения вокруг своей оси, пеногенераторы расположены в нижней части камеры, камера загрузки имеет патрубки для отвода газа и жидкого продукта, не использованных на процесс вспенивания. Изобретение должно обеспечить интенсификацию тепло- и массопередачи. 2 с.п. ф-лы, 2 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. 681016, кл. С 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 параметрами монолита вспененного продукта и площадью его поверхности.

Известен способ сушки термочувствительных продуктов [а.с. 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. 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.

Известен способ сушки термочувствительных продуктов в сушилке [а.с. 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.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ вакуум-сублимационной сушки жидких вспененных продуктов, реализуемый в сушилке [а. с. 2148762, кл. F 26 В 5/06, 1999], заключающийся в том, что вспененный жидкий продукт наносится на носители, замораживается и сушится с деструкцией высохшего слоя продукта, причем подаваемый продукт поступает на носители послойно с различной дисперсностью каждого слоя. В сушилке для непрерывной сублимационной сушки вспененных продуктов 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 носители продукта выполнены в виде ершей, пружин, пучков или клубков.

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

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

Техническая задача достигается тем, что в способе непрерывной сублимационной сушки вспененных продуктов, включающем вспенивание жидкого продукта, нанесение его на носители послойно с различной дисперсностью каждого слоя, замораживание, сушку с деструкцией высохшего слоя, новым является то, что после вспенивания пена подается на носители послойно с различной кратностью каждого слоя.

В сушилке для непрерывной сублимационной сушки вспененных продуктов, включающей корпус, десублиматор, патрубки для отвода воздуха и неконденсирующихся газов, носители, выполненные в виде ершей, пружин, пучков или клубков, 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 имеют возможность регулируемого вращения вокруг своей оси при помощи дополнительного привода, пеногенератары расположены в нижней части сушильной камеры, над которыми дополнительно размещен транспортер для сбора сухого продукта, причем камера загрузки имеет патрубки для отвода газа и жидкого продукта, не использованных на процесс вспенивания.

На фиг. 1 изображен продольный разрез сушилки, на фиг.2 - разрез поперечный.

Сублимационная сушилка для осуществления непрерывного способа сублимационной сушки жидких продуктов состоит из корпуса 1 с крышками 8 и патрубками 2 для отвода воздуха и неконденсирующихся газов, пеногенераторов 9, десублиматора 15, источников энергоподвода 10, транспортеров 5 и 6 для удаления продукта из камеры через затвор 13, носителей продукта, выполненных в виде ершей 7, одни концы которых с помощью подшипниковых узлов закреплены в подвижной венцовой шестерне 14, а другие концы жестко связаны с шестернями, обкатывающимися по другой венцовой шестерне 16.

Причем шестерня венцовая 14 расположена внутри корпуса с возможностью вращения относительно горизонтальной оси сушилки, и в ней с помощью подшипниковых узлов закреплены концы центральных стержней, являющихся цилиндрическими основаниями ершей 7, другие концы которых жестко связаны с шестернями, обкатывающимися по венцовой шестерне 16, имеющей собственный привод, что придает им дополнительное вращение относительно их собственных осей.

Пеногенераторы 9 расположены в сушильной камере таким образом, чтобы подаваемый продукт поступал на носители послойно с различной дисперсностью и кратностью каждого слоя, при этом поддон 12 служит для сбора высохшего продукта и предотвращает его попадание в нижнюю часть камеры к сухому продукту, а патрубки 17 - для отвода излишков газа и жидкости.

Для сообщения вращательного момента венцовой шестерне 14 служит мотор-редуктор 3.

Для деструкции высохшего слоя продукта предусмотрены прикрепленные к корпусу щетки 11.

Транспортеры 5 и 6 служат для удаления высушенного продукта из камеры через затвор 13.

Способ непрерывной сублимационной сушки жидких продуктов в сушилке осуществляется следующим образом.

В корпусе 1 сушилки создается остаточное давление ниже тройной точки. Вспененный продукт послойно с различной кратностью и дисперсностью каждого слоя наносится на носители 7 по мере прохождения ими загрузочного узла с пеногенераторами 9, расположенными в сушильной камере таким образом, чтобы подаваемый на носители влажный продукт не мог попасть к сухому продукту. Носители 7, закрепленные при помощи подшипниковых узлов в венцовой шестерне 14, приводимой во вращение вместе со шнеками удаления высохшего продукта 5 и 6 при помощи мотор-редуктора 3, вращаются вокруг горизонтальной оси сушилки, а также дополнительно вращаются относительно их собственных осей при помощи шестерен, жестко закрепленных на другом конце носителей и обкатывающихся по подвижной венцовой шестерне 16. Причем венцовая шестерня 16 приводится во вращение отдельным мотор-редуктором 4.

Под воздействием источников энергоподвода 10 происходит сублимация влаги из пены, намороженной на ерши 7, и за счет их взаимодействия со щетками 11 происходит удаление высохшего слоя продукта с поверхности, скапливание сухих частиц в дополнительно установленном желобе 12 в нижней части корпуса сушилки над узлом загрузки, откуда транспортером 5 они передаются на транспортер 6 и удаляются через затвор 13.

Неиспользованные газ и жидкий продукт удаляются через патрубок 17.

При полной сублимации влаги из продукта и окончательной деструкции сухого продукта с ершей 7 происходит генерация нового слоя вспененного на них продукта.

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

Преимущества способа непрерывной сублимационной сушки жидких 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 вспененных продуктов, включающий вспенивание жидкого продукта, нанесение его на носители послойно с различной дисперсностью каждого слоя, замораживание, сушку с деструкцией высохшего слоя продукта, отличающийся тем, что вспененный продукт подается на носители послойно с различной кратностью каждого слоя.

2. Сушилка для непрерывной сублимационной сушки жидких вспененных пищевых продуктов, включающая корпус, десублиматор, патрубки для отвода воздуха и неконденсирующихся газов, носители, выполненные в виде ершей, пружин, пучков или клубков, 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 имеют возможность регулируемого вращения вокруг своей оси при помощи дополнительного привода, пеногенераторы расположены в нижней части сушильной камеры, над которыми дополнительно размещен транспортер для сбора сухого продукта, причем камера загрузки имеет патрубки для отвода газа и жидкого продукта, не использованных на процесс вспенивания.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2