Способ ик-сушки топинамбура и устройство для его осуществления



Способ ик-сушки топинамбура и устройство для его осуществления
Способ ик-сушки топинамбура и устройство для его осуществления
Способ ик-сушки топинамбура и устройство для его осуществления
Способ ик-сушки топинамбура и устройство для его осуществления
Способ ик-сушки топинамбура и устройство для его осуществления

 


Владельцы патента RU 2596071:

Общество с ограниченной ответственностью "Западносибирский биотехнологический центр по селекции и семеноводству картофеля и топинамбура" (RU)
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт механизации сельского хозяйства (ФГБНУ ВИМ) (RU)

Изобретение относится к сушке топинамбура, может применяться в сельском хозяйстве и в пищевой промышленности. Способ сушки топинамбура предусматривает подготовку сырья, формирование слоя, воздействие ИК-лучами, контроль температуры топинамбура оптическим пирометром. Контролируют температуру излучающей поверхности, которую определяют путем расчета. Устройство для сушки топинамбура включает загрузочный бункер 2, сушильную камеру 1, ИК-излучатель 3, транспортеры 4. Оптические пирометры 6 ориентируют на поверхность ИК-излучателей. Изобретение должно обеспечить интенсификацию процесса сушки и повысить качество высушенного топинамбура. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к сушке топинамбура, может применяться в сельском хозяйстве и в пищевой промышленности.

Известен способ сушки топинамбура, заключающийся в том, что сушку проводят в два этапа: на первом - в плотном слое, а на втором - в псевдосжиженным слое, причем материал обрабатывают перегретым паром.

Для этого способа могут быть использованы сушилки плотного и псевдоожиженного слоя, например (Птицын С.Д. Зерносушилки. - М.: Машгиз, 1962. - С. 81; 101).

Эти способ и устройство хотя и позволяют получить качественный продукт, но технология его получения сложна, а технические средства по конструкции существенно различаются, что ведет к повышенным эксплуатационным и капитальным затратам.

Известен способ импульсной ИК-сушки термолабильных материалов, предусматривающий подготовку сырья, формирование слоя, воздействие ИК-лучами в импульсном режиме «нагрев-охлаждение» до заданной влажности, причем контроль температуры ведут оптическим пирометром, замеряющим температуру материала (Патент RU 2393397, БИПМ №13, 27.06.2010).

Известно устройство для его осуществления, включающее сушильную камеру, ИК-излучатели, отражатели, вентилятор, блок управления и оптический пирометр, определяющий температуру материала.

Эти способ и устройство по своей технической сути наиболее близки к заявленному и выбраны за прототип.

Недостаток способа заключается в том, что материал (семена) периодически охлаждаются и на повторный нагрев нужно дополнительное тепло, что снижает интенсивность процесса. Недостаток устройства заключается в низкой эффективности контроля температуры материала.

Технической задачей изобретения является интенсификация процесса сушки и повышение качества высушенного продукта.

Поставленная техническая задача достигается тем, что в способе сушки топинамбура, предусматривающем подготовку сырья, формирование слоя, воздействие ИК-лучами, контроль его температуры оптическим пирометром, согласно изобретению контролируют температуру излучающей поверхности, которую поддерживают равной:

где T, θ0 - температура поверхности ИК-излучения и начальная температура топинамбура, К;

к - экспериментальный коэффициент;

Qд - допустимое теплосодержание сырья, Вт/кг;

f - удельная поверхность частицы, м2/кг;

η - доля теплоты, пошедшая на испарение свободной влаги;

δ - коэффициент излучения абсолютно черного тела, Вт/м2·К4;

εпр - приведенная степень черноты сырья.

Техническая задача достигается также тем, что устройство для ИК-сушки, включающее загрузочный бункер, сушильную камеру, ИК-излучатели и транспортеры, согласно изобретению снабжено оптическим пирометром, ориентированным на поверхности ИК-излучателей.

Данный способ может быть реализован только в данном устройстве.

Изобретение поясняется чертежом.

На фиг. 1 изображена схема устройства; на фиг 2 - зависимость влагосодержания I и температуры II от времени.

Устройство включает сушильную камеру 1, загрузочный бункер 2, инфракрасные излучатели (ИК) 3, транспортеры 4, вентилятор 5, оптические пирометры 6, ориентированные на поверхности ИК-излучателей, блок управления 7, приемный бункер 8, ворошители 9, патрубок 10, отражатели 11.

Устройство функционирует следующим образом.

Нарезанный на кубики 6×6×6 мм топинамбур из загрузочного бункера 2 поступает на транспортер 4, подвергается воздействию ИК-потоком от излучателей 3, поступает на следующий транспортер 4, затем на третий и выводится из камеры 1. Температуру поверхности ИК-излучателя поддерживают заранее рассчитанной путем изменения напряжения, подаваемого на ИК-излучатели 3 от сигнала оптического пирометра 6 на блок управления 7, например, с погрешностью ±1°С. Высушенный материал разгружают в приемный бункер 8 и отправляют на охлаждение и дальнейшую обработку.

Равномерность обработки материала обеспечивают ворошителями 9.

На первом транспортере 4 удаляется свободная и слабосвязанная влага, на втором - капиллярная влага из широких пор, на третьем - из мелких пор. Каждый транспортер 4 снабжен отдельным приводом, что позволяет синхронизировать его движение и на выходе получить высушенный до кондиционной влажности материал при температуре не более предельно допустимой.

Способ осуществляет следующим образом.

Сырье подготавливают, формируют слой, воздействуют ИК-лучами, перегружают с транспортера на транспортер и разгружают, при этом поддерживают температуру на поверхности ИК-излучателя, рассчитанную исходя из предельно допустимой θпд.

Плотность ИК-потока q записывают в виде (Сборник задач по процессам теплообмена в пищевой и холодильной промышленности // - М.: Агропромиздат. - 1986. - 108 с):

где Т, θ0 - температуры поверхности излучения и материала, К;

δ - коэффициент излучения абсолютно черного тела, Вт/м2·К4;

εпр - приведенная степень черноты поверхностей.

Допустимая плотность потока может быть записана (Птицын С.Д. Зерносушилки. - М.: Машгиз, 1962. - 50 с):

где Qд - допустимое теплосодержание, Q≈23,5 ккал/кг за экспозицию в 1,5 ч, что сопоставимо с временем ИК-сушки тонкого (0,01 м) слоя топинамбура;

f - удельная поверхность частицы материала, м2/кг;

η - доля теплоты, пошедшая на испарение свободной влаги, ;

Qис, Qн - теплота на испарение свободной влаги и нагрев материала, кДж;

Qис=r(Uн-Uкр), Qн=с(θпд0), где Uн, Uкр - начальное и критическое влагосодержание материала, кг вл./кг сух. мат.;

r - удельная теплота испарения, кДж/кг.

Выражение (1-η) введено в (2) на том основании, что в первый период сушки (Uн-Uкр) вся теплота поступает на испарение свободной влаги и материал не нагревается.

Приравнивая правые части выражений (1) и (2), запишем:

Оптические термометры, ориентировочные на излучающие поверхности, поддерживают Т=const в соответствии с (3).

Пример. В лабораторной инфракрасной сушилке FD-230; N=140 Вт (Япония) высушивали навеску топинамбура из кубиков размером 6×6×6 мм в монослое. Исходная влажность - Wн=82%; конечная - Wк=10%. Температура ИК-поверхности (лампы) в опыте изменялась от 375 в начале до 372 К в конце сушки. Расстояние от лампы до навески материала составило 50 мм, пары влаги удалялись свободной конвекцией. Стабилизацию температуры поверхности лампы увязывали с температурой нагрева θпд=55±1,5°C, что соответствует величине Qд изменением напряжения.

Расчет проведен при δ=5,6 Вт/м2·К4; εпр=0,73; f=1,0 м2/кг; θ0=20°С; Uн=5,0; Uк=4,0; Uкр=4,1 кг/кг; η=0,95; θ0=298 K. Величину Uкр можно определить по формулам, приведенным в (Лыков А.В. Теория сушки. - М.: Энергия, 1968. - С. 120).

Удовлетворительное (±10%) совпадение эксперимента с расчетом по (3) получено при к=1,02.

Эффективность предложенного способа заключается в интенсификации процесса сушки и повышении качества высушенного продукта за счет отсутствия периодического охлаждения и составляет не менее 15%.

1. Способ ИК-сушки топинамбура, предусматривающий подготовку сырья, формирование слоя, воздействие ИК-лучами, контроль его температуры оптическим пирометром, отличающийся тем, что контролируют температуру излучающей поверхности, которую поддерживают равной:
,
где Т, θ0 - температура поверхности ИК-излучения и начальная температура топинамбура, К;
к - экспериментальный коэффициент;
Qд - допустимое теплосодержание частицы, Вт/кг;
f - удельная поверхность частицы, м2/кг;
η - доля теплоты, пошедшая на испарение свободной влаги;
δ - коэффициент излучения абсолютно черного тела, Вт/м2·К4;
εпр - приведенная степень черноты системы излучатель-материал.

2. Устройство для ИК-сушки топинамбура, включающее загрузочный бункер, сушильную камеру, ИК-излучатель и транспортеры, отличающееся тем, что оно содержит оптические пирометры, ориентированные на поверхности ИК-излучателей.



 

Похожие патенты:
Материалы моют, измельчают и укладывают слоем на газопроницаемых поддонах, установленных в вентилируемой камере. Нагрев слоя продукта высотой 10-30 мм осуществляют двухсторонним непрерывным инфракрасным облучением на длине волны 1,5-3,0 мкм при плотности теплового потока 2,8-3,1 кВт/м2 до температуры поверхности 52±1°C или 55±1°C в течение времени 10-16 или 8-12 минут соответственно.

Продукт измельчают в поддон при толщине слоя от 4 до 45 мм. Устанавливают элементы нагрева на расстоянии 9-18 мм от продукта и сушат при температуре 20-60°С и остаточном давлении 3,4-4,5 кПа.
Способ предусматривает мойку растительных продуктов, мерную резку и укладку слоем на сетчатые поддоны, которые устанавливают на бесконечный транспортер сушильной камеры.

Изобретение относится к области сушки сыпучих (в сухом состоянии) материалов. Оно может быть использовано для сушки: муки, отрубей, сахарного песка, соли, зерен, семян, нарезанных ломтиками овощей и фруктов; сырья для строительных и дорожных материалов типа песка, глины, доломита, гравия и щебенки, минеральных и органических удобрений и т.д.

Изобретение относится к технологии сушки древесины, в частности к способу сушки пиломатериала. Способ сушки пиломатериала включает укладку пиломатериала слоями в штабель, установку между слоями разделительных элементов в виде реек, установку плоских инфракрасных излучателей, подведение к ним питания и сушку пиломатериала с контролем температуры и отводом влаги, причем установку плоских инфракрасных излучателей осуществляют, по меньшей мере, между каждым слоем пиломатериала, после чего над поверхностью верхнего слоя пиломатериала штабеля с зазором укладывают теплоизоляционный материал, затем по периметру боковых сторон на расстоянии, предотвращающем касание штабеля, выполняют охватывающий штабель контур, при этом отвод влаги во время сушки осуществляют путем конденсации ее паров и последующее стекание по боковым поверхностям контура.

Изобретение относится к технологии сушки и может быть использовано для непрерывной сушки сыпучих (дисперсных) материалов в оборонной промышленности для сушки взрывчатых веществ, в строительстве (например, сушка цемента), в производстве строительных материалов (например, песка и доломита в производстве стекла), в сельском хозяйстве (например, сушка зерна), в пищевой промышленности (например, для сушки муки, пряников и печений) и для сушки промышленных отходов (например, древесных опилок), в химической промышленности, в производствах медицинских препаратов: гранул, таблеток, порошков и в других, аналогичных отраслях производства.

Изобретение относится к сушке семян и зерна и может быть использовано в сельском хозяйстве. .

Изобретение относится к теплотехнической технологии сушки самых разнообразных сыпучих материалов. .

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 области радиационной сушки с помощью элементов, испускающих инфракрасные лучи, и может быть использовано для сушки семян подсолнечника путем теплопроводности при относительном движении на бесконечных лентах горизонтальных транспортеров.

Изобретение относится к оборудованию для сушки сыпучих материалов и может быть использовано для сушки фруктов, овощей, ягод, а также для производства сушеных грибов, зелени и т.д.

Изобретение относится к сушке сыпучих твердых материалов и может быть использовано для сушки короткорезанных макаронных изделий. .

Изобретение относится к конвейерной сушилке многоярусного типа, в частности для плитообразных изделий. .

Изобретение относится к способу сушки содержащих воду предпочтительно плитообразных изделий в конвейерной сушилке многоярусного типа. .

Изобретение относится к способу и устройству для обработки покрытия контейнеров, в частности к способу и к соответствующему устройству для сушки защитных покрытий на контейнерах.

Изобретение относится к технологии производства брикетов, а именно к устройствам для сушки брикетов, и может быть использовано преимущественно для сушки угольных топливных брикетов с низкой сырой прочностью, в том числе перфорированных, однослойных и двуслойных, формуемых на многосекционных роторных прессах.

Изобретение относится к производству керамических материалов и может быть использовано для сушки кирпича, плиток, черепицы, кислотоупорных колец Рашига, теплоизоляционных скорлуп и других керамических изделий, и может быть применено для искусственной карбонизации силикатного кирпича.

Изобретение относится к области сушки и может быть использовано в машиностроении и пищевой промышленности. .
Наверх