Многосекционная вакуум-сублимационная сушилка поточно-циклического действия

Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано для производства сублимированных пищевых продуктов. В многосекционной вакуум-сублимационной сушилке поточно-циклического действия, содержащей вакуум-насос, десублиматор, вакуумную камеру, состоящую из герметично соединяющихся секций, представляющих собой обечайку, имеющую поперечную перегородку, выполненную из теплопроводного материала и разделяющую секцию на две полости, причем полости секции соединены между собой посредством патрубка с запирающим клапаном и каждая секция дополнительно снабжена патрубком с запирающим клапаном, установленным с возможностью подключения к десублиматору и вакуум-насосу, новым является то, что поперечная перегородка из теплопроводного материала может быть выполнена по отношению к оси обечайки под углом α, который определяется по формулам

sin α = π D 2 4 S ,                                                                                                    ( 1 )

где D - диаметр обечайки, м, S - площадь сублимации, м2,

sin α = H h 3 + h 4 + h 5 + 2 h 6 ,                                                                                  ( 2 )

где H - расстояние между поверхностью сублимации и десублимации, м, h3 - высота десублимата, м, h4, h5 - конструктивные размеры для подключения патрубков, м, h6 - конструктивный размер для подключения секций между собой. Изобретение должно обеспечить интенсификацию процесса десублимации водяного пара и предотвратить разрушение слоя продукта. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано для производства сублимированных пищевых продуктов.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту является вакуум-сублимационная сушилка поточно-циклического действия [Патент РФ №96119815, МПК Кл.6 F26B 5/06, Вакуум-сублимационная сушилка поточно-циклического действия / С.Т.Антипов, Г.И.Мосолов, М.Н.Сидоров, А.В.Болдин - Заявл. 03.10.1996, опубл. 27.01.1998], содержащая вакуумную камеру, вакуум-насос, десублиматор, при этом вакуумная камера состоит из герметично соединяющихся секций, представляющих собой обечайку, имеющую поперечную перегородку, выполненную из теплопроводного материала, разделяющую секцию на две полости, причем полости секции соединены посредством патрубка с запирающим клапаном, каждая секция дополнительно снабжена патрубком с запирающим клапаном, установленным с возможностью подключения к десублиматору и вакуум-насосу.

Недостатком известной сушилки является недостаточно эффективное использование внутреннего объема сушилки, а следовательно низкая эффективность процесса сушки, малая производительность.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности процесса сушки, повышение производительности, интенсификация процесса сушки за счет более эффективного использования внутреннего объема сушилки.

Техническая задача изобретения достигается тем, что в многосекционной вакуум-сублимационной сушилке поточно-циклического действия, содержащей вакуум-насос, десублиматор, вакуумную камеру, состоящую из герметично соединяющихся секций, представляющих собой обечайку, имеющую поперечную перегородку, выполненную из теплопроводного материала и разделяющую секцию на две полости, причем полости секции соединены между собой посредством патрубка с запирающим клапаном и каждая секция дополнительно снабжена патрубком с запирающим клапаном, установленным с возможностью подключения к десублиматору и вакуум-насосу, новым является то, что поперечная перегородка из теплопроводного материала может быть выполнена по отношению к оси обечайки под углом α, который определяется по формулам

sin α = π D 2 4 S , ( 1 )

где D - диаметр обечайки, м, S - площадь сублимации, м2,

sin α = H h 3 + h 4 + h 5 + 2 h 6 , ( 2 )

где Н - расстояние между поверхностью сублимации и десублимации, м, h3 - высота десублимата, м, h4, h5 - конструктивные размеры для подключения патрубков, м, h6 - конструктивный размер для подключения секций между собой.

Также новым является то, что поперечная перегородка секции из теплопроводного материала может быть выполнена в виде рифленого профиля, установленного горизонтально.

Новым является то, что или дополнительно на внутренней поверхности обечайки каждой секции может быть размещен компенсатор, выполненный из эластичного теплоизоляционного материала.

Технический результат изобретения заключается в повышении эффективности процесса сушки, повышении производительности, интенсификации процесса сушки за счет более эффективного использования внутреннего объема сушилки.

На фиг.1 представлена принципиальная схема многосекционной вакуум-сублимационной сушилки поточно-циклического действия, поперечная перегородка которой из теплопроводного материала выполнена под углом α к оси обечайки; на фиг.2 представлена схема работы секции многосекционной вакуум-сублимационной сушилки поточно-циклического действия, поперечная перегородка из теплопроводного материала выполнена в виде рифленого профиля; на фиг.3 представлена схема замораживания жидкого продукта в секции с использованием компенсатора.

Принципиальная схема многосекционной вакуум-сублимационной сушилки поточно-циклического действия, поперечная перегородка которой из теплопроводного материала выполнена под углом α к оси обечайки, представленная на фиг.1, состоит из секции 1, обечайки 2, поперечной перегородки 3, соединительных патрубков 4, 5, электромагнитных клапанов 6, 7, нагревателя 8. При этом для повышения эффективности использования внутреннего объема сушилки путем увеличения площади поверхности сублимации и десублимации поперечная перегородка секций многосекционной вакуум-сублимационной сушилки поточно-циклического действия из теплопроводного материала выполнена под углом α к оси обечайки, определяемым по формулам

α = arcsin ( π D 2 4 S ) , ( 1 )

где D - диаметр обечайки, м, S - площадь сублимации, м2,

или

α = arcsin ( H h 3 + h 4 + h 5 + 2 h 6 ) , ( 2 )

где H - расстояние между поверхностью сублимации и десублимации, м, h3 - высота десублимата, м, h4, h5 - конструктивные размеры для подключения патрубков, м, h6 - конструктивный размер для подключения секций между собой.

Эффективность выполнения поперечных перегородок секций под углом α подтверждается путем сравнения рабочего объема данной сушилки с прототипом.

Габаритные размеры сушилок складываются из габаритных размеров секций, т.е. диаметра обечайки и ее высоты.

Высота обечайки включает толщину перегородки, h1, h1', м; толщину замороженного продукта, h2, h2, м; толщину десублимата, h3, h3', м; конструктивные размеры для включения патрубков, равные расстоянию от окончания высоты замороженного продукта и десублимата до выступа на обечайке секции, h4, h5, h'4, h'5, м; конструктивные размеры для подключения секций между собой, определяющиеся высотой выступа обечайки секции, h6, h6', м, соответственно для секций с перпендикулярно расположенными перегородками (прототип) и с перегородками, расположенными под углом α к оси сушилки.

При равенстве вышеперечисленных размеров (т.е. h1=h1', h2=h2'…, h6=h6') определяем объем загружаемого продукта, площади сублимации и десублимации и расстояние между ними.

Объем загружаемого продукта, м3:

V = h 2 π D 2 4 ( 3 )

V ' = h 2 ' S ' = h 2 ' sin α π D 2 4 sin α = V ( 4 )

Площадь сублимации и десублимации, м2:

S = π D 2 4 ( 5 )

S ' = π D 2 4 sin α ( 6 )

Расстояние между поверхностью сублимации и десублимации, м:

H = h 3 + h 4 + h 5 + 2 h 6 ; ( 7 )

H ' = ( h 3 ' + h 4 ' + h 5 ' + 2 h 6 ' ) sin α ( 8 )

На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что использование секций с расположением поперечных перегородок под углом α к оси секции позволяет уменьшить расстояние между поверхностями сублимации и десублимации, увеличить площадь поверхности сублимации и десублимации.

Для повышения эффективности процесса десублимации путем увеличения площади десублимации поперечная перегородка секций многосекционной вакуум-сублимационной сушилки поточно-циклического действия из теплопроводного материала может быть выполнена в виде рифленого профиля и установлена горизонтально (фиг.2).

Для предотвращения разрушения слоя продукта на внутренней поверхности обечайки 2 секции 1 дополнительно может быть размещен компенсатор 9, выполненный из эластичного теплоизоляционного материала (фиг.3).

Многосекционная вакуум-сублимационная сушилка поточно-циклического действия работает следующим образом.

Циклическая загрузка секции осуществляется путем установки очередной секции с жидким продуктом между нагревателем 8 и последовательно соединенными секциями 1 (Фиг.1 или Фиг.2), подключенными к десублиматору и вакуум-насосу (не показан). После чего посредством электромагнитных клапанов 6 в ней понижается давление до величины, соответствующей самозамораживанию материала.

При достижении продуктом заданной температуры сублимации и необходимого вакуума в системе осуществляется подвод энергии от нагревателя к секции. Так как испарение - это эндотермический процесс, то это приводит к быстрому охлаждению продукта до температуры замерзания содержащейся в нем влаги без энергоподвода. Затем влага кристаллизуется и происходит дальнейшее понижение температуры продукта за счет сублимации поверхностного слоя льда. Причем охлаждение продукта лишь несколько ниже криоскопической температуры дает возможность в достаточной мере сохранить начальные качества, обеспечить равномерную концентрацию растворов.

В процессе работы многосекционной вакуум-сублимационной сушилки поточно-циклического действия со ступенчатым понижением давления регулирование давления в каждой секции осуществляется электромагнитными клапанами 7 таким образом, что оно повышается по мере их удаления от десублиматора и вакуум-насоса.

При испарительном в вакууме или предварительном с использованием холодильных машин замораживании жидкого продукта за счет деформации установленного компенсатора (фиг.3) исключается повышение давления в жидкой фазе продукта и предотвращается разрушение слоя продукта.

Тепло- и массообмен в предлагаемой сушилке осуществляется следующим образом: пар, образовавшийся при самозамораживании продукта, и пар, образовавшийся при подведении тепла к продукту от нагревателей 8, под действием перепада давления между секциями перетекает в секцию с более низким давлением, при этом происходит теплообмен между поверхностью сублимации замороженного продукта, находящегося в секции с более низким давлением и насыщенным паром, через теплопроводящую перегородку 3, связанный с разностью температур насыщенных паров. При этом на теплопроводящей перегородке происходит конденсация пара, а с поверхности замороженного продукта сублимации - влаги, т.к. процесс конденсации экзотермический. Аналогичные процессы конденсации-испарения происходят в период постоянной скорости сушки в каждой секции. Не сконденсировавшийся пар и неконденсирующиеся газы перетекают по патрубкам 4 из секции с большим давлением в секцию с меньшим давлением, откуда отводятся на десублиматор через патрубок 5. По мере удаления влаги из продукта секция перемещается из зоны высокого давления в зону низкого давления и при достижении продуктом заданной конечной влажности ее исключают из блока после переключения патрубка от десублиматора и вакуум-насоса на нижестоящую секцию посредством закрытия-открытия соответствующих электромагнитных клапанов 6, 7, что позволяет включить в блок дополнительную секцию с жидким материалом со стороны секции с большим давлением и повторить процесс. При использовании предлагаемого способа вакуум сублимационной сушки процесс сублимации взаимосвязан с процессом десублимации, так как выделившаяся энергия десублимации идет на сублимацию. Поэтому чем эффективнее протекает процесс десублимации, тем интенсивней протекает процесс сублимационной сушки. Поэтому при использовании секций с теплопроводящей перегородкой, установленной под углом α к оси сушилки (фиг.1) или выполненной в виде рифленого профиля (фиг.2), площадь поверхности десублимации всегда больше площади поверхности сублимации, так как в начале процесса сушки площадь поверхности сублимации равна S, а десублимации S1, причем S1>S. По мере высушивания материала площади S и S1 уменьшаются с сохранением неравенства S1>S, которое верно и в заключительной стадии обезвоживания S''1>S''.

Преимущества конструкции многосекционной вакуум-сублимационной сушилки поточно-циклического действия по сравнению с существующими заключаются в следующем:

- сохранение габаритных размеров сушилки постоянными при изменении профиля теплопроводящей перегородки секции дает возможность интенсифицировать процесс десублимации водяного пара, который приводит к повышению эффективности процесса сушки, сокращая тем самым время процесса получения обезвоженного материала;

- повышается эффективность использования внутреннего объема сушилки за счет увеличения площади поверхности сублимации и десублимации при выполнении поперечной перегородки секций многосекционной вакуум-сублимационной сушилки поточно-циклического действия из теплопроводного материала под углом α к оси обечайки;

- предотвращается разрушение слоя продукта благодаря возможности размещения на внутренней поверхности обечайки секции компенсатора, выполненного из эластичного теплоизоляционного материала.

1. Многосекционная вакуум-сублимационная сушилка поточно-циклического действия, содержащая вакуум-насос, десублиматор, вакуумную камеру, состоящую из герметично соединяющихся секций, представляющих собой обечайку, имеющую поперечную перегородку, выполненную из теплопроводного материала и разделяющую секцию на две полости, причем полости секции соединены между собой посредством патрубка с запирающим клапаном и каждая секция дополнительно снабжена патрубком с запирающим клапаном, установленным с возможностью подключения к десублиматору и вакуум-насосу, отличающаяся тем, что поперечная перегородка из теплопроводного материала может быть выполнена по отношению к оси обечайки под углом α, который определяется по формулам
sin α = π D 2 4 S , ( 1 )
где D - диаметр обечайки, м; S - площадь сублимации, м2;
sin α = H h 3 + h 4 + h 5 + 2 h 6 , ( 2 )
где H - расстояние между поверхностью сублимации и десублимации, м; h3 - высота десублимата, м; h4, h5 - конструктивные размеры для подключения патрубков, м; h6 - конструктивный размер для подключения секций между собой.

2. Многосекционная вакуум-сублимационная сушилка поточно-циклического действия по п.1, отличающаяся тем, что поперечная перегородка секции из теплопроводного материала выполнена в виде рифленого профиля, установленного горизонтально.

3. Многосекционная вакуум-сублимационная сушилка поточно-циклического действия по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно на внутренней поверхности обечайки каждой секции размещен компенсатор, выполненный из эластичного теплоизоляционного материала.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к аппаратам пищевой промышленности, а именно к оборудованию для концентрирования жидких и получения сухих пищевых продуктов путем их выпаривания и сушки в вакууме, и может быть применено в условиях малых предприятий и фермерских хозяйств, лишенных пароснабжения.

Изобретение относится к сушильной технике, в частности к установкам для сушки растворов и суспензий, и может быть использовано в химической, пищевой и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к способу сушки древесины с помощью пара и устройству для осуществления этого способа в деревообрабатывающей промышленности. .

Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано для производства сублимированных пищевых продуктов. .

Изобретение относится к аппаратам пищевой промышленности, а именно к оборудованию для концентрирования жидких и получения сухих пищевых продуктов путем их выпаривания и сушки в вакууме, и может быть применено в условиях малых предприятий и фермерских хозяйств, лишенных пароснабжения.

Изобретение относится к технологии и оборудованию для сушки древесины в виде различных пиломатериалов (досок, брусьев, заготовок из них и т.п.) путем их нагрева и вакуумирования в специальных камерах.

Изобретение относится к сушильному оборудованию камерного типа с конвективным теплообменом и может быть использовано для сушки инфракрасными излучателями водонаполненных растительных продуктов, преимущественно морепродуктов.

Изобретение относится к оборудованию для сушки растительного сырья и может применяться в сельскохозяйственном и лесохозяйственном производствах. .

Термошкаф // 2459162
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к устройствам для термической обработки деталей. .

Изобретение относится к автоматизации технологических процессов и может быть использовано при автоматизации процессов получения и вакуум-сублимационной сушки ферментных препараторов в микробиологической, медицинской, фармацевтической и пищевой промышленности.

Изобретение относится к получению фторполимерных порошковых материалов. .

Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано для производства сублимированных пищевых продуктов. .

Изобретение относится к способам лиофильного высушивания медицинских, иммунобиологических, диагностических и других препаратов, которые должны сохранять свою иммунохимическую или биологическую активность длительное время после высушивания, и может найти свое применение в области биологической химии, иммунодиагностики и фармацевтики.
Изобретение относится к фармацевтической технологии производства лиофилизированных препаратов и может быть использовано в химической, фармацевтической, микробиологической, пищевой промышленности.

Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано для производства сублимированных пищевых продуктов. .
Изобретение относится к способу получения порошкообразных материалов из фторсодержащих полимеров. .

Изобретение относится к пищевой, фармацевтической, медицинской и химической промышленности. .

Изобретение относится к пищевой промышленности. .

Предлагаются три варианта устройств для серийной сублимационной сушки фармацевтических растворов в медицинских полых телах и три способа контролирования и/или управления серийной сублимационной сушкой фармацевтических растворов в медицинских полых телах. Устройство для серийной сублимационной сушки фармацевтических растворов в медицинских полых телах по первому варианту содержит устройство сублимационной сушки и, по меньшей мере, одну камеру (9), причем предусмотрена возможность получения с помощью, по меньшей мере, одной камеры (9) изображений, по меньшей мере, одного предназначенного для сублимационной сушки фармацевтического раствора, причем предусмотрена возможность использования изображений для управления и/или контролирования процесса сублимационной сушки, согласно изобретению, камера (9) установлена с возможностью получения изображений из внутреннего пространства (1) устройства сублимационной сушки. Устройство по второму варианту отличается от первого тем, что камера (9) установлена во внутреннем пространстве (1); по третьему варианту отличается от первого и второго тем, что оно содержит оценочное устройство, которое выполнено с возможностью осуществления оценки полученных изображений с учетом состояния сублимируемого препарата в каждый момент процесса, причем оценочное устройство на основании оценки изображений обеспечивает изменение параметров процесса сублимационной сушки. Способ контролирования и/или управления серийной сублимационной сушкой фармацевтических растворов медицинских полых телах по первому варианту при применении устройства по первому варианту заключается в том, что используют устройство для сублимационной сушки и, по меньшей мере, одну камеру (9), причем, по меньшей мере, одна камера (9) получает изображения, по меньшей мере, одного предназначенного для сублимационной сушки фармацевтического раствора, причем эти изображения используют для управления и/или контролирования процесса сублимационной сушки, отличающийся тем, что камерой (9) снимают изображения во внутреннем пространстве (1) устройства сублимационной сушки. Способ контролирования и/или управления серийной сублимационной сушкой фармацевтических растворов в медицинских полых телах по второму варианту при применении устройства по второму варианту отличается от способа по первому варианту тем, что камеру (9) устанавливают во внутреннем пространстве (1) устройства сублимационной сушки и снимают с ее помощью изображения в этом внутреннем пространстве (1). Способ контролирования и/или управления серийной сублимационной сушкой фармацевтических растворов в медицинских полых телах по третьему варианту при применении устройства по третьему варианту отличается от способа по первому и второму вариантам тем, что изображения оценивают с учетом состояния сублимируемого препарата в каждый момент процесса и на основании оценки изображений изменяют параметры процесса сублимационной сушки. 6 н. и 56 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано для производства сублимированных пищевых продуктов

Наверх