RU2232955C1 - Plant materials driver - Google Patents
Plant materials driver Download PDFInfo
- Publication number
- RU2232955C1 RU2232955C1 RU2002129202/06A RU2002129202A RU2232955C1 RU 2232955 C1 RU2232955 C1 RU 2232955C1 RU 2002129202/06 A RU2002129202/06 A RU 2002129202/06A RU 2002129202 A RU2002129202 A RU 2002129202A RU 2232955 C1 RU2232955 C1 RU 2232955C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- drying
- receiver
- chamber
- drying chamber
- heat exchanger
- Prior art date
Links
Landscapes
- Drying Of Solid Materials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области сушки растительных материалов, в частности к камерным вакуумным сушилкам периодического действия, и может быть использовано, в частности, для сушки пищевых продуктов, а именно овощей, грибов, фруктов, зелени, специй и др.The invention relates to the field of drying of plant materials, in particular to chamber vacuum dryers of periodic action, and can be used, in particular, for drying food products, namely vegetables, mushrooms, fruits, herbs, spices, etc.
Известно устройство для сушки плодов и ягод универсального комбинированного действия, содержащее вертикально установленный цилиндрический корпус, расположенную внутри корпуса карусель, представляющую собой вал с приводом вращения, закрепленный на валу каркас и поярусно закрепленные на каркасе сетчатые поддоны для размещения обрабатываемого материала, средства для подвода и отвода сушильного агента и средства для подвода энергии. Каркас выполнен в форме конуса, а сетчатые поддоны имеют воронки и закреплены на каркасе с наклоном в сторону вала, а средство для подвода энергии представляет собой генератор сверхвысокочастотной энергии, излучатели которой расположены в одном из секторов корпуса над каждым ярусом поддонов. См. патент России № 2051588, М. кл. А 23 В 7/02.A device for drying fruits and berries of universal combined action, containing a vertically mounted cylindrical body located inside the carousel, is a shaft with a rotary drive, a frame fixed to the shaft and mesh pallets belt-mounted on the frame to accommodate the processed material, means for supply and removal drying agent and means for supplying energy. The frame is made in the shape of a cone, and the mesh pallets have funnels and are mounted on the frame with an inclination towards the shaft, and the means for supplying energy is a microwave energy generator, emitters of which are located in one of the sectors of the body above each tier of pallets. See the patent of Russia No. 2051588, M. cl. A 23 B 7/02.
К недостаткам известного устройства можно отнести сложность конструкции и применение опасного для здоровья человека источника энергии.The disadvantages of the known device include the complexity of the design and the use of a hazardous to human health source of energy.
Известна более совершенная, универсальная сушильная установка комбинированного действия, содержащая рабочую камеру, загрузочное и разгрузочное устройства, излучатель СВЧ-энергии и устройство ввода агента сушки. Боковые стенки рабочей камеры выполнены коническими, подвод агента сушки в нижней части рабочей камеры осуществлен касательно к боковым стенкам совместно с подводимой сверху энергией и обеспечивают сепарацию вращающимся в виде смерча потоком и его удаление через отверстия в верхней части камеры. Универсальность камеры обеспечивается за счет загрузочного столика, который установлен на оси загрузочного шнекового механизма, расположенного в дне камеры. См. патент РФ № 2078522 М. кл. А 23 В 12/08, А 23 В 7/02.Known for a more advanced, versatile drying installation of combined action, comprising a working chamber, loading and unloading devices, a microwave energy emitter, and a drying agent input device. The lateral walls of the working chamber are made conical, the drying agent in the lower part of the working chamber is connected tangentially to the side walls together with the energy supplied from above and provides separation by a stream rotating in the form of a tornado and its removal through openings in the upper part of the chamber. The versatility of the camera is ensured by a loading table, which is installed on the axis of the loading screw mechanism located at the bottom of the camera. See RF patent No. 2078522 M. cl. A 23 B 12/08, A 23 B 7/02.
К недостаткам известной универсальной установки сушки растительных продуктов комбинированного действия относятся еще более высокая сложность конструкции и энергоемкость.The disadvantages of the well-known universal installation for drying vegetable products of combined action include an even higher design complexity and energy intensity.
Наиболее близким по технической сущности решением - прототипом - является радиационная сушилка для растительных пищевых продуктов по патенту России № 2034489 М. кл. А 23 В 7/02, 26 В 3/30, включающая сушильную камеру, лотки для продукта, поярусно расположенные в камере, средства для ввода и вывода сушильного агента, напорные козырьки, завихрители сушильного агента, ИК-излучатели средней области спектра. Обрабатываемый пищевой продукт нагревают прямым, отраженным ИК-излучением и конвективным восходящим потоком воздуха. Режим нагрева определяется видом обрабатываемого продукта. Через боковые щели и нижний вырез наружный воздух попадает в нижнюю часть камеры сушки. Нагрев воздуха осуществляется в основном излучателями, частично воздуховодами-отражателями и коробами. При нагреве продукта его влага испаряется, диффундирует в воздушный поток и вместе с ним удаляется через открытую крышку камеры. После окончания процесса сушки продукта сушилку отключают от сети, закрывают верхнюю крышку, лотки с высушенным продуктом и поддон с мелкой фракцией извлекают из камеры сушки.The closest solution in technical essence - the prototype - is a radiation dryer for plant foods according to the patent of Russia No. 2034489 M. cl. A 23 V 7/02, 26 V 3/30, including a drying chamber, product trays, tiered in the chamber, means for introducing and removing a drying agent, pressure peaks, swirling agents of a drying agent, mid-spectrum IR emitters. The processed food product is heated by direct, reflected infrared radiation and convective upward air flow. The heating mode is determined by the type of processed product. Through the side slots and the lower cut-out, external air enters the lower part of the drying chamber. Air heating is carried out mainly by emitters, partially by reflector ducts and ducts. When the product is heated, its moisture evaporates, diffuses into the air stream and with it is removed through the open chamber lid. After the drying process of the product is completed, the dryer is disconnected from the network, the top cover is closed, the trays with the dried product and the tray with a fine fraction are removed from the drying chamber.
Установка позволяет реализовать способ сушки пищевых продуктов, который значительно повышает качество сухого продукта, повышает производительность сушки, обеспечивает безопасность и простоту в эксплуатации по сравнению с существующими аналогами.The installation allows you to implement a method of drying food products, which significantly improves the quality of the dry product, increases the drying performance, ensures safety and ease of operation compared to existing analogues.
Известная установка – прототип - обладает некоторыми неудовлетворительными эксплуатационными качествами:The known installation - the prototype - has some unsatisfactory performance:
- высокие удельные энергозатраты за счет полного перевода влаги продукта в парообразное состояние;- high specific energy consumption due to the complete transfer of product moisture to a vapor state;
- большая длительность процесса сушки;- long duration of the drying process;
- отсутствие гарантии частичного, локального подгорания продукта;- lack of guarantee of partial, local burning of the product;
- паро-воздушная смесь после камеры сушки не улавливается, а попадает в атмосферу.- the vapor-air mixture after the drying chamber is not captured, but enters the atmosphere.
Задачей настоящего изобретения является устранение недостатков прототипа, в частности создание установки с высокими эксплуатационными свойствами в части снижения удельных энергозатрат, повышения производительности сушки продукта, гарантированного обеспечения его качественных характеристик и экологических параметров процесса.The objective of the present invention is to eliminate the disadvantages of the prototype, in particular the creation of a plant with high performance properties in terms of reducing specific energy consumption, increasing the drying productivity of the product, guaranteed to ensure its quality characteristics and environmental parameters of the process.
Поставленная задача достигается тем, что установка, включающая сушильную камеру с герметично закрывающими дверками, средство для ввода и вывода сушильного агента, воздуховоды, снабжена ресивером и второй сушильной камерой, соединенной как и первая при помощи трубопровода со смонтированными на них быстродействующими клапанами с ресивером, который по объему выполнен равным свободному объему сушильной камеры после заполнения ее продуктом, снабжена теплообменником, средством для нагрева теплоносителя, холодильной машиной для охлаждения теплообменника, вакуумным насосом и шлюзовой камерой для сбора жидкости с ресивера, камер сушки и теплообменника, причем теплообменник, холодильная машина, вакуумный насос и шлюзовая камера связаны друг с другом и с ресивером при помощи трубопроводов и смонтированных на них клапанов.This object is achieved in that the installation, including a drying chamber with hermetically sealed doors, means for introducing and discharging a drying agent, air ducts, is equipped with a receiver and a second drying chamber, connected like the first one with a quick-acting valve mounted on them with a pipe, which the volume is made equal to the free volume of the drying chamber after filling it with a product, equipped with a heat exchanger, means for heating the coolant, a refrigeration machine for cooling a heat exchanger, a vacuum pump and a lock chamber for collecting liquid from the receiver, drying chambers and a heat exchanger, the heat exchanger, the chiller, the vacuum pump and the lock chamber being connected to each other and to the receiver using pipelines and valves mounted on them.
Трубопроводы, соединяющие сушильные камеры с ресивером, установлены по отношению к ресиверу тангенциально.The pipelines connecting the drying chambers to the receiver are tangentially installed in relation to the receiver.
Диаметр трубопровода, соединяющего сушильную камеру с ресивером, рассчитывается по формуле: -The diameter of the pipeline connecting the drying chamber to the receiver is calculated by the formula: -
где d - диаметр трубопровода, м;where d is the diameter of the pipeline, m;
P - давление в сушильной камере, Па;P is the pressure in the drying chamber, Pa;
Ро - давление в ресивере, ПаP about - pressure in the receiver, Pa
η - кинематическая вязкость паро-воздушной смеси, сСт;η is the kinematic viscosity of the vapor-air mixture, cSt;
Vo - свободный объем сушильной камеры, м3; V o - free volume of the drying chamber, m 3 ;
l - длина соединительного трубопровода, м;l is the length of the connecting pipeline, m;
t - время набора заданного давления в сушильной камере, сt is the set time of the set pressure in the drying chamber, s
Сушильная камера смонтирована с наклоном в сторону слива, накопившейся во время сушки в камере, влаги.The drying chamber is mounted with an inclination towards the drain, moisture accumulated during drying in the chamber.
Сушильная камера соединена посредством трубопроводов и смонтированных на них клапанов со шлюзовой камерой.The drying chamber is connected by means of pipelines and valves mounted on them to the lock chamber.
Признаки того, что установка снабжена ресивером и второй сушильной камерой, соединенной как и первая при помощи трубопровода со смонтированным на нем быстродействующим клапаном с ресивером, который по объему выполнен равным свободному объему сушильной камеры после заполнения ее продуктом, снабжена теплообменником, средством для нагрева теплоносителя, холодильной машиной для охлаждения теплообменника, вакуумным насосом и шлюзовой камерой для сбора жидкости с ресивера, камер сушки и теплообменника, причем теплообменник, холодильная машина, вакуумный насос и шлюзовая камера связаны друг с другом и с ресивером при помощи трубопроводов и смонтированных на них клапанов являются признаками неочевидными, превышающими известный уровень техники, неожиданными, имеют изобретательский уровень и направлены на достижение поставленной изобретением задачи снижения времени и повышения качества сушки растительных материалов.Signs that the installation is equipped with a receiver and a second drying chamber, connected like the first using a pipeline with a quick-acting valve mounted on it with a receiver, which is equal in volume to the free volume of the drying chamber after filling it with a product, is equipped with a heat exchanger, means for heating the coolant, a refrigeration machine for cooling the heat exchanger, a vacuum pump and a lock chamber for collecting liquid from the receiver, drying chambers and a heat exchanger, moreover, a heat exchanger, a refrigeration ma the tire, the vacuum pump and the lock chamber are connected with each other and with the help of pipelines and valves mounted on them are signs that are not obvious, exceeding the prior art, unexpected, have an inventive step and are aimed at achieving the objective of the invention to reduce time and improve the drying quality of vegetable materials.
Так, выполнение ресивера по объему, равному свободному объему сушильной камеры, позволяет ступенчато повышать вакуум и обеспечить оптимальный режим сушки растительных материалов и постепенно достичь необходимой для сушки глубины вакуума, а также позволяет использовать существующие небольшие по размерам ресиверы и достичь неожиданного результата повышения производительности и качества сушки продукта.Thus, the implementation of the receiver in a volume equal to the free volume of the drying chamber allows you to stepwise increase the vacuum and ensure the optimal drying mode of plant materials and gradually achieve the required vacuum depth for drying, and also allows you to use existing small receivers and achieve an unexpected result in increasing productivity and quality drying the product.
Придание ресиверу, камерам сушки и теплообменнику шлюзовой камеры позволяет снизить рабочую нагрузку ресивера, камер сушки и теплообменника за счет удаления накопившейся в них жидкости без сброса вакуума, что положительно влияет на производительность установки, так как не требуется после каждого слива жидкости вновь набирать вакуум. Наличие второй, параллельно соединенной с ресивером, сушильной камеры и наличие шлюзовой камеры позволяет получить неожиданный результат - повышение производительности работы установки с использованием того же вспомогательного оборудования (холодильной машины, насоса, теплообменника, ресивера) и повысить качество сушки продуктов, поскольку сушка производится при оптимальном режиме ступенчатого набора глубокого вакуума, чередующегося с периодическими выдержками, поддержанием температуры на заданном уровне в процессе вакуумирования и отсутствием связи высушиваемого продукта с атмосферой в течение всего процесса сушки.Giving a lock chamber to the receiver, drying chambers, and heat exchanger reduces the working load of the receiver, drying chambers, and heat exchanger by removing the accumulated liquid without vacuum, which positively affects the performance of the unit, since it is not necessary to re-fill the vacuum after each drain. The presence of a second drying chamber connected in parallel with the receiver and the presence of a lock chamber allow you to get an unexpected result - increase the productivity of the installation using the same auxiliary equipment (chiller, pump, heat exchanger, receiver) and improve the quality of drying of products, since drying is performed at optimal the mode of step-by-step set-up of deep vacuum, alternating with periodic exposures, maintaining the temperature at a predetermined level during the evacuation process and the lack of communication with the atmosphere of the product to be dried during the drying process.
Признак того, что трубопроводы, соединяющие сушильные камеры с ресивером установлены по отношению к ресиверу тангенциально, являются признаками необходимыми, существенными, направленными на повышение качества сушки продукта, поскольку тангенциальный подвод трубопроводов к ресиверу позволяет быстро осуществить вакуумный импульс, более эффективно отделить и более полно уловить ресивером воду, находящуюся в тумано-парообразном состоянии в сушильной камере и переходящей во время вакуумного импульса в ресивер.A sign that the pipelines connecting the drying chambers to the receiver are tangentially installed with respect to the receiver are necessary, essential signs aimed at improving the drying quality of the product, since the tangential supply of pipelines to the receiver allows you to quickly realize a vacuum pulse, more effectively separate and more fully capture the receiver is water in a vapor-vapor state in the drying chamber and passing into the receiver during a vacuum pulse.
Признаки того, что диаметр трубопровода, соединяющего сушильную камеру с ресивером, рассчитывается по формуле:Signs that the diameter of the pipeline connecting the drying chamber to the receiver is calculated by the formula:
где d - диаметр трубопровода, м;where d is the diameter of the pipeline, m;
P - давление в сушильной камере, Па;P is the pressure in the drying chamber, Pa;
Ро - давление в ресивере, Па;P about - pressure in the receiver, Pa;
η - кинематическая вязкость паро-воздушной смеси, сСт;η is the kinematic viscosity of the vapor-air mixture, cSt;
Vo - свободный объем сушильной камеры, м3;V o - free volume of the drying chamber, m 3 ;
l - длина соединительного трубопровода, м;l is the length of the connecting pipeline, m;
t - время набора заданного давления в сушильной камере, с,t is the set time of the set pressure in the drying chamber, s,
являются признаками существенными, необходимыми и обеспечивающими достижение поставленной изобретением задачи, поскольку от диаметра трубопровода зависит возможность создания в камерах сушки импульсного, резкого воздействия вакуума на растительный продукт, от чего зависит его качество и весь процесс сушки.are essential, necessary and ensuring the achievement of the objective set by the invention, since the possibility of creating a pulsed, sharp vacuum effect on the plant product in the drying chambers depends on the diameter of the pipeline, on which its quality and the entire drying process depend.
Признак того, что сушильная камера смонтирована с наклоном в сторону слива, накопившейся во время сушки в камере влаги - является признаком дополняющим и обеспечивающим достижение поставленной изобретением задачи в части более полного и качественного удаления влаги из сушильных камер и предотвращения воздействия оставшейся в сушильной камере влаги на высушиваемый материал.A sign that the drying chamber is mounted with an inclination towards the drain accumulated during drying in the moisture chamber is a sign that complements and ensures the achievement of the objectives of the invention in terms of more complete and high-quality removal of moisture from the drying chambers and preventing exposure to moisture remaining in the drying chamber the dried material.
Признаки соединения сушильной камеры посредством трубопроводов и смонтированных на них клапанов со шлюзовой камерой - являются признаками развивающими положительный результат сокращения времени сушки, возникающий при сохранении вакуума при сливе жидкости из камер сушки.Signs of the connection of the drying chamber through pipelines and valves mounted on them with a lock chamber are signs that develop a positive result in the reduction of drying time that occurs while maintaining a vacuum when draining the liquid from the drying chambers.
На чертеже схематично представлена предлагаемая установка для сушки растительных материалов.The drawing schematically shows the proposed installation for drying plant materials.
Предлагаемая установка для сушки растительных материалов состоит из сушильных камер 1 и 2, каждая из которых оборудована устройствами 3 для равномерного распределения теплоносителя (сушильного агента), калориферами 4 для нагрева теплоносителя и вентиляторами 5 для подачи теплоносителя по всему объему сушильной камеры. Трубопроводы 6 со встроенными в них быстродействующими клапанами 7 и 8 связывают сушильные камеры 1 и 2 с ресивером 9. Каждая сушильная камера 1 и 2 имеет клапан 10 для соединения сушильной камеры с атмосферой и клапан 11 для слива свободной влаги из камеры, а также имеет герметичные двери 12 для загрузки и выгрузки тележки с продуктом. Вакуумный насос 13 обеспечивает заданный вакуум в ресивере 9. Шлюзовая камера 14 предназначена для сбора и удаления конденсата из ресивера 9 и теплообменника 15, который охлаждается хладагентом с холодильной машины 16. Для слива жидкости из шлюзовой камеры 14, без разгерметизации всей системы используют клапаны 17. Работу пневмоклапанов 7 и 8 обеспечивает компрессор 18, который через пульт управления 19 обеспечивает сжатым воздухом быстродействующие клапана. В полости сушильных камер установлены уровнемеры жидкости 20. Установка для сушки растительных материалов работает следующим образом.The proposed plant for drying plant materials consists of drying chambers 1 and 2, each of which is equipped with devices 3 for uniform distribution of the coolant (drying agent), heaters 4 for heating the coolant and fans 5 for supplying coolant throughout the entire volume of the drying chamber. Pipelines 6 with quick-acting valves 7 and 8 integrated in them connect the drying chambers 1 and 2 to the receiver 9. Each drying chamber 1 and 2 has a valve 10 for connecting the drying chamber to the atmosphere and a valve 11 for draining free moisture from the chamber, and also has sealed Doors 12 for loading and unloading the product trolley. The vacuum pump 13 provides a predetermined vacuum in the receiver 9. The lock chamber 14 is designed to collect and remove condensate from the receiver 9 and the heat exchanger 15, which is cooled by refrigerant from the refrigeration machine 16. To drain the liquid from the lock chamber 14, without valves, the whole system is used 17. The operation of the pneumatic valves 7 and 8 is provided by the compressor 18, which through the control panel 19 provides high-speed valves with compressed air. In the cavity of the drying chambers installed liquid level gauges 20. Installation for drying plant materials works as follows.
Растительный материал, предназначенный для сушки, предварительно вымытый, очищенный и нарезанный согласно требованиям стандарта, равномерно укладывают на сетчатые поддоны, которые затем устанавливают на тележку 21, которую закатывают в сушильную камеру 1, после чего герметично закрывают двери 12, включают нагрев калорифера 4, вентилятор 5 и нагревают воздух в камере сушки первоначально при атмосферном давлении. При этом сушильная камера 1 изолирована от ресивера 9 и внешней среды при помощи закрывания быстродействующих клапанов 7 и клапанов 10 и 11. Одновременно включается холодильная машина 16 для охлаждения теплообменника 15 до температуры 0 - 5°С и вакуумный насос 13 для создания в ресивере 9 давления 1-10 мм рт.ст. Одновременно с вакуумным насосом 13 включают компрессор 18.The plant material intended for drying, pre-washed, peeled and cut according to the requirements of the standard, is evenly placed on mesh pallets, which are then mounted on a trolley 21, which is rolled into the drying chamber 1, after which the doors 12 are hermetically closed, they include heating of the air heater 4, fan 5 and heat the air in the drying chamber initially at atmospheric pressure. In this case, the drying chamber 1 is isolated from the receiver 9 and the external environment by closing the high-speed valves 7 and the valves 10 and 11. At the same time, the chiller 16 is turned on to cool the heat exchanger 15 to a temperature of 0-5 ° C and the vacuum pump 13 to create pressure in the receiver 9 1-10 mmHg Simultaneously with the vacuum pump 13 include a compressor 18.
Растительный материал в камере сушки 1 нагревают до среднеобъемной температуры, не вызывающей его денатурации. Нагрев приводит к снижению поверхностного натяжения воды в клетках и межклеточном пространстве растительного материала и к увеличению давления пара воды до значений, равных равновесному давлению пара при данной температуре. С помощью быстродействующих клапанов 7 камеру сушки 1 за время, равное 0,1-0,5 сек, соединяют с ресивером 9, в котором предварительно создано давление 1-10 мм рт.ст., создавая тем самым в сушильной камере 1 вакуум, под действием которого растительный материал выдерживают в течение, например, для моркови 5 мин, затем сушильную камеру 1 изолируют от вакуума посредством закрывания быстродействующих клапанов 7 и выдерживают растительный материал в сушильной камере под остаточным вакуумом до создания в ней равновесного давления пара при данной температуре, например, в течение 7 мин. При быстром, резком воздействии вакуума на растительный материал его температура понижается на 10-15°С. При этом свободная влага под действием более глубокого вакуумирования начинает выходить из растительного материала и скапливаться на дне сушильной камеры, которую сливают из камеры после удаления всей свободной влаги из растительного материала в шлюзовую камеру. Уровень влаги контролируется по уровнемеру 20. Подогрев растительных материалов до температуры, не вызывающей денатурации материала, поддерживается постоянно. Процесс ведут в автоматическом режиме с пульта управления 19.The plant material in the drying chamber 1 is heated to a medium volume temperature that does not cause its denaturation. Heating leads to a decrease in the surface tension of water in the cells and the intercellular space of the plant material and to an increase in the water vapor pressure to values equal to the equilibrium vapor pressure at a given temperature. Using high-speed valves 7, the drying chamber 1 for a time equal to 0.1-0.5 seconds is connected to the receiver 9, in which a pressure of 1-10 mm Hg is previously created, thereby creating 1 vacuum in the drying chamber, under the action of which the plant material is kept for, for example, for carrots for 5 minutes, then the drying chamber 1 is isolated from vacuum by closing the quick-acting valves 7 and the plant material is kept in the drying chamber under a residual vacuum until an equilibrium vapor pressure is created in it at a given temperature Ur, e.g., for 7 minutes. With a quick, sharp exposure to vacuum on plant material, its temperature decreases by 10-15 ° C. In this case, free moisture under the action of a deeper vacuum starts to leave the plant material and accumulate at the bottom of the drying chamber, which is drained from the chamber after removing all free moisture from the plant material into the lock chamber. The moisture level is controlled by a level gauge 20. Heating of plant materials to a temperature that does not cause denaturation of the material is maintained continuously. The process is carried out automatically from the control panel 19.
Равномерную подачу теплоносителя при продувке, нагреве, многократном чередовании вакуумирования и выдержки растительного материала по всему объему изолированной сушильной камеры осуществляют потоками паро-воздушной смеси при помощи регулируемых направляющих устройства 3 от непрерывного, постоянного и встречного до противоположного.Uniform flow of coolant during purging, heating, repeated alternating evacuation and exposure of plant material throughout the volume of the insulated drying chamber is carried out by steam-air mixture flows using adjustable guides of the device 3 from continuous, constant and opposite to the opposite.
Нагрев растительного материала, скоростное вакуумирование с нагревом, выдержка под вакуумом с прогревом растительного материала по всему объему составляет один цикл сушки. В зависимости от свойств растительного материала: плотности, толщины и др. параметров количество циклов может быть по крайней мере более двух, т.е. увеличено многократно до достижения остаточной влажности 30%.Heating of plant material, high-speed evacuation with heating, holding under vacuum with heating of plant material throughout the entire volume is one drying cycle. Depending on the properties of the plant material: density, thickness, and other parameters, the number of cycles can be at least more than two, i.e. increased many times until a residual moisture content of 30% is reached.
После выдержки продукта под остаточным вакуумом и достижения давления пара воды в сушильной камере давлению, равному равновесному давлению пара при данной температуре, давление в сушильной камере 1 сбрасывают за 0,5-5,0 с, до давления ниже равновесного давления насыщенного пара для данной температуры и вновь делают выдержку растительного материала в создавшемся в сушильной камере более глубоком вакууме. Во время второй выдержки растительного материала под вакуумом через клапаны 17 без разгерметизации системы производят удаление - слив образовавшейся, выделившейся из растительного материала воды и конденсата, уловленных ресивером 9 и теплообменником 15 и скопившихся в шлюзовой камере 14. Далее сушильную камеру 1 посредством перекрытия быстродействующих клапанов 7 изолируют от ресивера 9. При этом непрерывно производят подогрев растительного материала под остаточным давлением до среднеобъемной температуры, не вызывающей денатурации материала.After the product is kept under a residual vacuum and the water vapor pressure in the drying chamber reaches a pressure equal to the equilibrium vapor pressure at a given temperature, the pressure in the drying chamber 1 is released for 0.5-5.0 s to a pressure below the equilibrium saturated vapor pressure for a given temperature and again make the exposure of the plant material in the deeper vacuum created in the drying chamber. During the second exposure of the plant material under vacuum through the valves 17 without depressurization of the system, the system removes and discharges the water and condensate that has formed from the plant material and is trapped by the receiver 9 and the heat exchanger 15 and accumulated in the lock chamber 14. Next, the drying chamber 1 by shutting off the quick valves 7 isolate from the receiver 9. In this case, the vegetable material is continuously heated under residual pressure to a medium volume temperature that does not cause denaturation of the mate iala.
Вода в растительных материалах находится в двух основных структурных элементах: в полостях клеток и капилляров - свободная влага, а в стенках клеточных оболочек - связанная влага. Размер клеточных пор находится пределах 100
При нагревании растительных материалов гигроскопичность понижается и часть связанной влаги переходит в свободную.When heating plant materials, hygroscopicity decreases and part of the bound moisture goes into free moisture.
Сушка растительных материалов на предлагаемой установке включает в себя две стадии. На первой стадии производят удаление свободной влаги, когда влага из капилляров и межкапиллярного пространства удаляется за счет быстрого создания давления насыщенных паров воды в объеме сушильной камеры и находящихся в ней растительных материалов при данной температуре и влага выталкивается из капилляров за счет расширения растворенного и защемленного в растительных материалах газа и частично происходящего в материале процесса парообразования.Drying of plant materials in the proposed installation includes two stages. At the first stage, free moisture is removed when moisture from the capillaries and intercapillary space is removed by quickly creating a pressure of saturated water vapor in the volume of the drying chamber and the plant materials contained in it at a given temperature and moisture is expelled from the capillaries by expanding dissolved and trapped in the plant gas materials and partially occurring in the material process of vaporization.
На второй стадии производится удаление связанной влаги только за счет интенсивного парообразования и последующего удаления ее из объема пор растительного материала. Это достигается тем, что предварительно нагретый растительный материал при давлении, равном равновесному давлению насыщенных паров при данной температуре, подвергают быстрому соединению с вакуумом ресивера и кратковременному созданию в сушильной камере давления ниже равновесного давления насыщенных паров, т.е. приступают к повторному вакуум-импульсному воздействию на растительный материал, но уже для удаления связанной влаги.In the second stage, the bound moisture is removed only due to intensive vaporization and its subsequent removal from the pore volume of the plant material. This is achieved in that the preheated plant material at a pressure equal to the equilibrium pressure of saturated vapors at a given temperature is subjected to quick coupling with the receiver vacuum and briefly creating a pressure in the drying chamber below the equilibrium vapor pressure, i.e. they start a second vacuum-pulsed effect on the plant material, but already to remove bound moisture.
Создание в сушильной камере 1 давления ниже равновесного давления насыщенных паров приводит их в ненасыщенное состояние, аналогичное перегретому пару и резкому превращению влаги находящейся на поверхности материала в пар. Это приводит к охлаждению жидкости на поверхности растительного материала ниже температуры ее кипения при данном давлении. Вследствие низкой теплопроводности растительных материалов пар, находящийся во всем объеме материала и внутри капилляров, не успевает охладиться до температуры ниже температуры кипения и вследствие повышенного его давления по отношению к наружной поверхности выдавливает влагу из капилляров. Создание в сушильной камере 1 давления ниже равновесного приводит также к резкому расширению защемленных и растворенных в капиллярной жидкости газов. Резкое увеличение объема газа выталкивает жидкость из капилляров в объем сушильной камеры в виде мелкодисперсной фазы.The creation in the drying chamber 1 of the pressure below the equilibrium pressure of the saturated vapors leads them to an unsaturated state, similar to superheated steam and a sharp conversion of moisture on the surface of the material into steam. This leads to cooling of the liquid on the surface of the plant material below its boiling point at a given pressure. Due to the low thermal conductivity of plant materials, the steam located in the entire volume of the material and inside the capillaries does not have time to cool to a temperature below the boiling point and, due to its increased pressure with respect to the outer surface, squeezes moisture out of the capillaries. The creation of a pressure below the equilibrium pressure in the drying chamber 1 also leads to a sharp expansion of the gases trapped and dissolved in the capillary liquid. A sharp increase in gas volume pushes the liquid from the capillaries into the volume of the drying chamber in the form of a finely divided phase.
Начало удаления связанной влаги определяется по уменьшению изменения температуры растительных материалов в процессе скоростного вакуумирования. С уменьшением влагосодержания увеличивается пористость растительного материала и уменьшается теплопроводность, это приводит к уменьшению выдержки под вакуумом после скоростного вакуумирования и увеличению времени прогрева растительного материала под остаточным вакуумом до достижения равновесного давления.The start of the removal of bound moisture is determined by reducing the change in temperature of plant materials in the process of high-speed evacuation. With a decrease in moisture content, the porosity of the plant material increases and thermal conductivity decreases, this leads to a decrease in exposure under vacuum after high-speed vacuum and an increase in the time of heating of the plant material under residual vacuum until equilibrium pressure is reached.
Удаление связанной влаги осуществляется в процессе проведения следующих операций: скоростного вакуумирования с выдержкой и нагревом под вакуумом, нагревом растительного продукта в изолированной сушильной камере под остаточным вакуумом до достижения равновесного давления при максимально возможной для данного продукта температуре.Bound moisture is removed during the following operations: high-speed evacuation with holding and heating under vacuum, heating the plant product in an isolated drying chamber under a residual vacuum until equilibrium pressure is reached at the maximum possible temperature for this product.
Конкретный пример осуществления сушки растительного материала.A specific example of the drying of plant material.
Процесс сушки растительных материалов экспериментально реализован на промышленной установке, технологическая схема которой представлена на чертеже.The drying process of plant materials was experimentally implemented in an industrial installation, the technological scheme of which is shown in the drawing.
В две сушильные камеры 1 и 2 объемом по 4 м3 каждая, оборудованные устройствами 3 для направления и равномерного распределения воздушных потоков, калориферами 4 для нагрева и вентиляторами 5 для перемещения теплоносителя, размещают равномерным слоем растительный материал на сетчатых поддонах подвижной тележки. Каждая камера соединена трубопроводами 6 со встроенными в них быстродействующими клапанами 7 и 8 с ресивером 9. В сушильные камеры 1 и 2 загрузили по 1 м3, предварительно промытые и порезанные пищевые продукты.In two drying chambers 1 and 2 with a volume of 4 m 3 each, equipped with devices 3 for directing and evenly distributing air flows, heaters 4 for heating and fans 5 for moving the coolant, plant material is placed in a uniform layer on the mesh pallets of the moving trolley. Each chamber is connected by pipelines 6 with quick-acting valves 7 and 8 built into them and a receiver 9. 1 m 3 of pre-washed and cut food products were loaded into the drying chambers 1 and 2.
Пример 1Example 1
Сушке подвергали морковь столовую с начальным массовым содержанием влаги 83%. Предварительно вымытую и очищенную, нарезанную в форме кубиков с размерами сторон от 5 до 10 мм морковь раскладывали на сетчатые поддоны слоем до 30 мм толщиной. Требуемая конечная влажность по ГОСТ 12326-66 “Морковь столовая сушеная для экспорта” должна быть не более 8%.Drying was subjected to table carrots with an initial mass moisture content of 83%. Pre-washed and peeled, cut into cubes with side sizes from 5 to 10 mm, carrots were laid out on mesh pallets with a layer of up to 30 mm thick. The required final humidity according to GOST 12326-66 “Dried table carrots for export” should be no more than 8%.
В каждую сушильную камеру 1, 2 на тележках было установлено по 8 поддонов с кубиками моркови. В дверцах 12 каждой сушильной камеры, при проведении процесса сушки моркови были установлены оребренные электрические ТЭНы мощностью по 1 кВт в количестве 25 шт. и по два осевых вентилятора № 4 производительностью по 3000 м3 воздуха, при нормальных условиях, обеспечивающих напор не менее 50 мм вод. ст. при 3000 об/мин.In each drying chamber 1, 2 on carts, 8 pallets with cubes of carrots were installed. In the doors 12 of each drying chamber, during the carrot drying process, finned electric heating elements with a capacity of 1 kW in an amount of 25 pcs were installed. and two axial fans No. 4 with a capacity of 3000 m 3 of air, under normal conditions, providing a pressure of at least 50 mm of water. Art. at 3000 rpm
Для создания вакуума в ресивере 9 использовали вакуумный насос АВЗ-20, который обеспечивал создание рабочего вакуума в ресивере 9 и отсос балластных газов из него. Скоростное вакуумирование осуществляли при помощи ресивера 9 объемом 4 м3 и пневмоклапанов 7 и 8 Ду-88-мм - тип 65233. Охлаждение теплообменника 15 проводили холодильной машиной 16, тип ОЭ 2,8-20 хладопроизводительностью 8,85 КВТ.To create a vacuum in receiver 9, an AVZ-20 vacuum pump was used, which ensured the creation of a working vacuum in receiver 9 and the suction of ballast gases from it. High-speed evacuation was carried out using a receiver 9 with a volume of 4 m 3 and pneumatic valves 7 and 8 of the Du-88-mm type 65233. The heat exchanger 15 was cooled by a refrigerating machine 16, type OE 2.8-20 with a refrigerating capacity of 8.85 kW.
Сушильную камеру 1 герметично закрыли и включили калориферы 4 и вентиляторы 5 для нагрева воздуха и моркови в сушильной камере 1. Воздух из калорифера выходил с температурой 60° С при атмосферном давлении в сушильной камере 1, которая была изолирована от ресивера 9 и от внешней среды путем перекрытия быстродействующих клапанов 7 и клапана 10. Одновременно с включением подогрева включили вакуумный насос 13 для создания в ресивере 9 давления 1-10 мм рт.ст. После достижения среднеобъемной температуры моркови 60°С (время нагрева составило 12 мин - для каждого вида продукта определяется индивидуально) включили быстродействующие клапаны 7, соединяющие сушильную камеру 1 с ресивером 9, и сделали выдержку моркови под вакуумом в течение 7 мин. Затем быстродействующие клапаны 7 сушильной камеры 1 перекрыли, изолировав таким образом сушильную камеру 1 от ресивера 9, и сделали выдержку моркови под остаточным вакуумом в течение 5 мин. При этом калорифер работал без отключения и температура в сушильной камере и температура моркови во время выдержки при остаточном вакууме вновь достигла 60°С. Быстродействующие клапаны 8 второй сушильной камеры 2 в это время находились в положении “Закрыто”.The drying chamber 1 was hermetically closed and the heaters 4 and fans 5 were turned on to heat the air and carrots in the drying chamber 1. The air exited the heater at a temperature of 60 ° C at atmospheric pressure in the drying chamber 1, which was isolated from the receiver 9 and from the external environment by overlapping high-speed valves 7 and valve 10. Simultaneously with the inclusion of heating, a vacuum pump 13 was turned on to create a pressure of 1-10 mm Hg in receiver 9. After reaching an average volume temperature of carrots of 60 ° C (heating time was 12 minutes - for each type of product is determined individually), quick-acting valves 7 were connected, connecting the drying chamber 1 with receiver 9, and the carrots were kept under vacuum for 7 minutes. Then, the quick-acting valves 7 of the drying chamber 1 were closed, thus isolating the drying chamber 1 from the receiver 9, and the carrots were kept under the residual vacuum for 5 minutes. At the same time, the air heater worked without shutting down and the temperature in the drying chamber and the temperature of the carrots during aging under residual vacuum again reached 60 ° C. The quick-acting valves 8 of the second drying chamber 2 were in the “Closed” position at that time.
Данные операции повторили два раза и общее время, которое потребовалось для удаления свободной влаги, составило 36 мин. Свободную влагу, выделившуюся из моркови, удалили из камеры сушки 1 путем открытия сливного клапана 11, соединяющего ее со шлюзовой камерой.These operations were repeated twice and the total time it took to remove free moisture was 36 minutes. The free moisture released from the carrots was removed from the drying chamber 1 by opening the drain valve 11 connecting it to the lock chamber.
Во время первой выдержки моркови под остаточным вакуумом в первой сушильной камере запустили нагрев во второй сушильной камере 2, с такой же последовательностью проводимых в ней в дальнейшем операций сушки.During the first exposure of carrots under a residual vacuum in the first drying chamber, heating was started in the second drying chamber 2, with the same sequence of drying operations carried out therein.
Удаление связанной влаги до остаточной влажности 8% производили посредством проведения операций скоростного вакуумирования с нагревом и выдержкой моркови под вакуумом в течение 5 мин, нагревом моркови в сушильной камере под остаточным вакуумом до равновесного давления при температуре 60°С в течение 5 мин. Количество вышеуказанных циклов при этом равняется трем.Bound moisture was removed to a residual moisture content of 8% by performing high-speed vacuum operations with heating and holding carrots under vacuum for 5 min, and heating carrots in a drying chamber under residual vacuum to an equilibrium pressure at a temperature of 60 ° C for 5 min. The number of the above cycles in this case is three.
Общее время сушки моркови составило:The total drying time of carrots was:
- 36 мин - удаление свободной влаги;- 36 min - removal of free moisture;
- 36 мин - удаление связанной влаги.- 36 min - removal of bound moisture.
Всего 72 мин. Полученный продукт по своим качественным показателям соответствовал ГОСТ 12326-66.Only 72 minutes The resulting product in terms of quality met the GOST 12326-66.
Предлагаемая установка сушки растительных материалов, в частности продуктов питания, успешно прошла экспериментальные испытания в условиях промышленного предприятия по сушке овощей в г. Барнауле и дала хорошие, стабильные результаты по качеству сушки. Качество сушки растительных материалов (картофель, лук, морковь, болгарский перец и др.) полученных на данной установке, соответствует требованиям Российских стандартов.The proposed plant drying plant materials, in particular food products, successfully passed experimental tests in the conditions of an industrial enterprise for drying vegetables in the city of Barnaul and gave good, stable results in the quality of drying. The drying quality of plant materials (potatoes, onions, carrots, bell peppers, etc.) obtained at this installation complies with the requirements of Russian standards.
Предложенная установка сушки растительных материалов не вызывает трудностей при ее изготовлении и эксплуатации, позволяет использовать существующее оборудование и предотвращает возможные затраты на изготовление дорогостоящего и громоздкого оборудования.The proposed plant drying plant materials does not cause difficulties in its manufacture and operation, allows the use of existing equipment and prevents possible costs for the manufacture of expensive and bulky equipment.
В настоящее время авторами проводится работа по более широкому использованию предлагаемой установки.Currently, the authors are working on a wider use of the proposed installation.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002129202/06A RU2232955C1 (en) | 2002-10-31 | 2002-10-31 | Plant materials driver |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002129202/06A RU2232955C1 (en) | 2002-10-31 | 2002-10-31 | Plant materials driver |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2002129202A RU2002129202A (en) | 2004-04-27 |
| RU2232955C1 true RU2232955C1 (en) | 2004-07-20 |
Family
ID=33413152
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002129202/06A RU2232955C1 (en) | 2002-10-31 | 2002-10-31 | Plant materials driver |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2232955C1 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011021966A1 (en) * | 2009-08-21 | 2011-02-24 | Закрытое Акционерное Общество "Твин Трейдинг Компани" | Method and device for drying bulk capillary-porous materials |
| RU2624088C1 (en) * | 2016-05-04 | 2017-06-30 | Владимир Петрович Голицын | Method of drying plant-based material and device for its implementation |
| RU2682471C2 (en) * | 2017-07-11 | 2019-03-19 | Владимир Петрович Голицын | Method for drying wood and device therefor |
| CN111765725A (en) * | 2020-05-26 | 2020-10-13 | 国电南瑞科技股份有限公司 | Anaerobic drying system and drying method thereof |
| CN114413577A (en) * | 2021-12-27 | 2022-04-29 | 安徽金源药业有限公司 | Rapid drying process for processing traditional Chinese medicine pseudo-ginseng |
| RU2816002C1 (en) * | 2023-02-02 | 2024-03-25 | Общество с ограниченной ответственностью "Технологии Без Границ" | Unit for drying plant material |
-
2002
- 2002-10-31 RU RU2002129202/06A patent/RU2232955C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011021966A1 (en) * | 2009-08-21 | 2011-02-24 | Закрытое Акционерное Общество "Твин Трейдинг Компани" | Method and device for drying bulk capillary-porous materials |
| US8713815B2 (en) | 2009-08-21 | 2014-05-06 | Twin Trading Company | Method and device for drying bulk capillary-porous materials |
| RU2624088C1 (en) * | 2016-05-04 | 2017-06-30 | Владимир Петрович Голицын | Method of drying plant-based material and device for its implementation |
| RU2682471C2 (en) * | 2017-07-11 | 2019-03-19 | Владимир Петрович Голицын | Method for drying wood and device therefor |
| CN111765725A (en) * | 2020-05-26 | 2020-10-13 | 国电南瑞科技股份有限公司 | Anaerobic drying system and drying method thereof |
| CN114413577A (en) * | 2021-12-27 | 2022-04-29 | 安徽金源药业有限公司 | Rapid drying process for processing traditional Chinese medicine pseudo-ginseng |
| RU2816002C1 (en) * | 2023-02-02 | 2024-03-25 | Общество с ограниченной ответственностью "Технологии Без Границ" | Unit for drying plant material |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5832031B2 (en) | Method and apparatus for drying ingredients | |
| US4664924A (en) | Method of producing a dehydrated food product | |
| US5020237A (en) | Method and apparatus for dehydrating fruit | |
| US5135122A (en) | Method and apparatus for dehydrating fruit | |
| CN109312981B (en) | Dryer and drying method | |
| Haddad et al. | Fruits & vegetables drying combining hot air, DIC technology and microwaves | |
| JP2007085600A (en) | Decompression low temperature drying device | |
| EP3335574A1 (en) | Device and method of dehydration of biological products | |
| JP2011501086A (en) | Apparatus and method for vacuum drying organic material by microwave | |
| US3233334A (en) | Flash drying apparatus and method utilizing intermittent pulses of drying gas | |
| RU2232955C1 (en) | Plant materials driver | |
| WO2011021966A1 (en) | Method and device for drying bulk capillary-porous materials | |
| RU2302740C1 (en) | Plant material drying apparatus | |
| RU2624088C1 (en) | Method of drying plant-based material and device for its implementation | |
| RU2238490C2 (en) | Method for drying vegetable materials | |
| JP2016527468A (en) | A method to accelerate freeze-drying of agricultural products using microwave energy | |
| US20210153515A1 (en) | Freezing Method, And Method And Device For Drying Food, in Particular Fruits And Vegetables | |
| RU2300893C1 (en) | Method for drying of plant materials | |
| Evranuz | Drying vegetables: new technology, equipment and examples | |
| US2709857A (en) | Apparatus for treating food products | |
| JPS58183048A (en) | Method and apparatus for continuous preparation of fried and deoiled food under reduced pressure | |
| WO2019233816A1 (en) | A dryer and a drying method | |
| RU2410883C2 (en) | Installation for sublimation drying of fruits in inert gas flow | |
| RU2121638C1 (en) | Method and device for vacuum drying of materials | |
| JP7366458B1 (en) | Drying equipment, drying method, and method for producing freeze-dried products |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Effective date: 20071023 |
|
| QB4A | Licence on use of patent |
Effective date: 20081021 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20091101 |