RU2333036C1 - Method of granular materials treatment - Google Patents
Method of granular materials treatment Download PDFInfo
- Publication number
- RU2333036C1 RU2333036C1 RU2007114704/13A RU2007114704A RU2333036C1 RU 2333036 C1 RU2333036 C1 RU 2333036C1 RU 2007114704/13 A RU2007114704/13 A RU 2007114704/13A RU 2007114704 A RU2007114704 A RU 2007114704A RU 2333036 C1 RU2333036 C1 RU 2333036C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- grain
- microwave
- temperature
- stage
- mpa
- Prior art date
Links
Landscapes
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к обработке капиллярно-пористых зерновых материалов, используемых для пищевых и кормовых целей, а также в химической промышленности и других отраслях, и позволяет снизить долю наиболее дорогостоящего компонента энергозатрат на его осуществление - энергии электромагнитного поля СВЧ.The invention relates to the processing of capillary-porous grain materials used for food and feed purposes, as well as in the chemical industry and other industries, and allows to reduce the proportion of the most expensive component of energy costs for its implementation - the energy of the microwave electromagnetic field.
Известен способ обработки сыпучих материалов в электромагнитном поле сверхвысокой частоты (ЭМП СВЧ), реализуемый с помощью специальных устройств (а.с. СССР №1793838 А3, МКИ А01С 1/00, F26В 23/08. - 1993; а.с. СССР №1316645, МКИ А23L 3/32, Н05В 6/78. - 1987) и заключающийся в равномерном прогреве материала за счет поглощения им энергии электромагнитного поля СВЧ и интенсивном удалении выделяющейся при этом из материала внутрикапиллярной влаги, уносимой подаваемым в камеру обработки воздушным потоком. Способ позволяет значительно улучшить качество и сократить продолжительность процесса обработки материалов. Недостатком его является высокая энергоемкость процесса.A known method of processing bulk materials in an electromagnetic field of ultrahigh frequency (EMF microwave), implemented using special devices (AS USSR No. 1793838 A3, MKI A01C 1/00, F26V 23/08. - 1993; AS USSR No. 1316645, MKI А23L 3/32, Н05В 6/78. - 1987), which consists in uniform heating of the material due to the absorption of microwave energy by the electromagnetic field and the intensive removal of the intracapillary moisture released from the material, carried away by the air stream supplied to the treatment chamber. The method can significantly improve the quality and reduce the duration of the processing of materials. Its disadvantage is the high energy intensity of the process.
Известен способ сушки продуктов растительного и животного происхождения путем нагрева их СВЧ-энергией до 70÷90°С и перемешивания в герметичной вакуумной камере с остаточным давлением 3÷5 Па (а.с. СССР №2151984, МКИ 7 F26В 7/00, 5/04, 3/347. - 2000). Способ позволяет существенным образом интенсифицировать процесс влагоудаления из продукта, но в сравнении с вышеназванным отличается еще более высокой энергоемкостью, так как помимо затрат энергии на генерирование электромагнитного поля СВЧ требует дополнительных энергозатрат на вакуумирование камеры обработки материала.A known method of drying products of plant and animal origin by heating them with microwave energy to 70 ÷ 90 ° C and mixing in a sealed vacuum chamber with a residual pressure of 3 ÷ 5 Pa (AS USSR No. 2151984, MKI 7 F26V 7/00, 5 / 04, 3/347. - 2000). The method allows to significantly intensify the process of dehumidification from the product, but in comparison with the above, it is characterized by even higher energy intensity, since in addition to energy costs for generating an electromagnetic field, microwave requires additional energy costs for evacuating the material processing chamber.
Известен также способ тепловой обработки зерновых продуктов электрофизическими методами (патент РФ №2085088, МКИ А23L 1/18, F26В 3/30, 3/347. - 1997), выполняемый в два этапа и принятый за прототип. На первом этапе продукт в течение 30÷90 с нагревают тепловой энергией до температуры 95÷105°С без существенного изменения влагосодержания, на втором - в течение 20÷60 с электромагнитным полем СВЧ его температуру доводят до 120÷180°С. Способ позволяет значительно улучшить качество обработки зерна. Недостаток его состоит в том, что свыше половины (до 52%) всех энергозатрат составляют затраты, приходящиеся на используемое для нагрева материала электромагнитное поле СВЧ, характеризующееся сравнительно невысоким (около 0,54÷0,6 против 0,7÷0,9 при конвективном нагреве электроэнергией) коэффициентом преобразования электрической энергии промышленной частоты в тепловую из-за низкого коэффициента преобразования электрической энергии промышленной частоты в энергию СВЧ (0,6÷0,65) применяемыми для этой цели генерирующими устройствами.There is also known a method of heat treatment of grain products by electrophysical methods (RF patent No. 2085088, MKI A23L 1/18, F26B 3/30, 3/347. - 1997), performed in two stages and adopted as a prototype. At the first stage, the product is heated for 30–90 s with thermal energy to a temperature of 95–105 ° C without a significant change in moisture content, at the second stage, the temperature is brought to 120–180 ° C for 20–60 s with a microwave electromagnetic field. The method can significantly improve the quality of grain processing. Its disadvantage is that more than half (up to 52%) of all energy costs are costs associated with the microwave electromagnetic field used to heat the material, which is relatively low (about 0.54 ÷ 0.6 versus 0.7 ÷ 0.9 at convective heating by electric energy) by the coefficient of conversion of electric energy of industrial frequency to heat due to the low coefficient of conversion of electric energy of industrial frequency to microwave energy (0.6 ÷ 0.65) by the generating devices used for this purpose.
Цель изобретения - снижение удельных затрат энергии при сохранении требуемого качества обрабатываемого материала.The purpose of the invention is the reduction of specific energy costs while maintaining the required quality of the processed material.
Поставленная цель достигается тем, что на первом этапе зерновой материал в течение 30÷90 с нагревают путем конвективного подвода тепла до температуры 105÷120°С с повышением давления в камере до 0,15÷0,20 МПа для исключения фазового превращения внутрикапиллярной влаги зерна, а на втором этапе зерновой материал в течение 10÷30 с нагревают до температуры 120÷180°С, используя электромагнитное поле СВЧ с удельной мощностью не менее 5 кДж/кг·с, с одновременным понижением давления в СВЧ-камере до 0,01÷0,02 МПа.This goal is achieved by the fact that at the first stage, the grain material is heated for 30 ÷ 90 s by convective heat supply to a temperature of 105 ÷ 120 ° C with an increase in pressure in the chamber to 0.15 ÷ 0.20 MPa to eliminate the phase transformation of intracapillary moisture of the grain and at the second stage, the grain material is heated to a temperature of 120 ÷ 180 ° C for 10–30 s using a microwave electromagnetic field with a specific power of at least 5 kJ / kg · s, while reducing the pressure in the microwave chamber to 0.01 ÷ 0.02 MPa.
Предлагаемый способ тепловой обработки зерновых материалов заключается в следующем.The proposed method of heat treatment of grain materials is as follows.
На первом предварительном этапе подвергаемый обработке материал в течение 30÷90 с нагревают путем конвективного подвода тепла до температуры 105÷120°С. Принятые при этом режимы обработки, как показывают результаты экспериментальных исследований, обеспечивают оптимальные качественные показатели подготовки зернового материала по степени декстринизации крахмала, денатурации белков и переваримости протеина и способствуют снижению энергоемкости процесса в целом. Возможность фазового превращения внутрикапиллярной влаги зерна в пар, требующего в 2÷3 раза больших затрат энергии по сравнению с нагревом зерна, исключается созданием в камере нагрева избыточного (до 0,15÷0,20 МПа) давления за счет нагнетания в нее откачиваемого из вакуумируемой камеры воздуха, что смещает точку кипения воды в капиллярах зерна в область более высоких температур (до 105÷120°С).At the first preliminary stage, the material being processed is heated for 30–90 s by convective heat supply to a temperature of 105–120 ° С. The treatment regimes adopted at the same time, as shown by the results of experimental studies, provide optimal quality indicators for the preparation of grain material by the degree of dextrinization of starch, protein denaturation and protein digestibility and contribute to a decrease in the energy intensity of the process as a whole. The possibility of phase transformation of intracapillary moisture of grain into steam, requiring 2–3 times greater energy expenditures in comparison with grain heating, is excluded by the creation of excessive (up to 0.15–0.20 MPa) pressure in the heating chamber due to the injection of pumped from the evacuated air chambers, which shifts the boiling point of water in the capillaries of grain to the region of higher temperatures (up to 105 ÷ 120 ° C).
Второй этап характеризуется скачкообразным повышением температуры зернового материала до 120÷180°С за счет нагрева его в течение 10÷30 с в электромагнитном поле СВЧ с удельной мощностью не менее 5 кДж/кг·с с одновременным понижением давления в СВЧ-камере до 0,01÷0,02 МПа. Использование на данном этапе электромагнитного поля СВЧ и принятых режимов обработки обеспечивает интенсивный локальный нагрев влаги внутри капилляров зерен, так как вода имеет существенно больший (в 80 раз) коэффициент диэлектрических потерь по сравнению с собственно сухим веществом зерна, что способствует резкому росту давления паровоздушной смеси внутри зерна за счет фазового перехода внутрикапиллярной влаги его в парообразное состояние. Дополнительное вакуумирование материала, достигаемое за счет резкого понижения давления в СВЧ-камере, в еще большей степени усиливает этот эффект за счет снижения на 15÷20% температуры фазового перехода (точки кипения) воды и использования на парообразование уже аккумулированной в зерне (в результате более экономичного конвективного нагрева на первом этапе обработки) части энергии.The second stage is characterized by an abrupt increase in the temperature of the grain material to 120 ÷ 180 ° C due to heating it for 10 ÷ 30 s in the microwave electromagnetic field with a specific power of at least 5 kJ / kg · s with a simultaneous decrease in pressure in the microwave chamber to 0, 01 ÷ 0.02 MPa. Using at this stage the microwave electromagnetic field and the accepted processing modes provides intensive local heating of moisture inside the capillaries of the grains, since water has a significantly larger (80 times) dielectric loss coefficient compared to the actual dry matter of the grain, which contributes to a sharp increase in the pressure of the vapor-air mixture inside grain due to the phase transition of intracapillary moisture into a vapor state. Additional evacuation of the material, achieved by a sharp decrease in pressure in the microwave chamber, further enhances this effect by reducing the temperature of the phase transition (boiling point) of water by 15–20% and using vapor accumulated in the grain for vaporization (as a result of more economical convective heating at the first stage of processing) part of the energy.
Предлагаемый способ обработки позволяет снизить долю наиболее дорогостоящего компонента энергозатрат на осуществление процесса - энергии электромагнитного поля СВЧ - в 1,5÷2,0 раза, сохраняя все присущие известному способу предпосылки для обеспечения требуемых качественных преобразований обрабатываемых зерновых материалов. В целом по процессу, с учетом двухстадийности обработки материала и дополнительных затрат на его вакуумирование, общие удельные затраты энергии в сравнении с прототипом, как показывают теоретические расчеты и проведенные эксперименты, могут быть снижены на 10÷15%.The proposed processing method allows to reduce the share of the most expensive component of energy costs for the implementation of the process - the energy of the microwave electromagnetic field - 1.5 ÷ 2.0 times, while maintaining all the prerequisites inherent in the known method to ensure the required quality transformations of the processed grain materials. In general, in the process, taking into account the two-stage processing of the material and the additional costs of evacuating it, the total specific energy costs in comparison with the prototype, as shown by theoretical calculations and experiments, can be reduced by 10-15%.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007114704/13A RU2333036C1 (en) | 2007-04-18 | 2007-04-18 | Method of granular materials treatment |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007114704/13A RU2333036C1 (en) | 2007-04-18 | 2007-04-18 | Method of granular materials treatment |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2333036C1 true RU2333036C1 (en) | 2008-09-10 |
Family
ID=39866841
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007114704/13A RU2333036C1 (en) | 2007-04-18 | 2007-04-18 | Method of granular materials treatment |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2333036C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2537544C1 (en) * | 2013-07-02 | 2015-01-10 | Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт механизации животноводства Российской академии сельскохозяйственных наук ГНУ ВНИИМЖ Россельхозакадемии | Method for electrophysical micronisation of fodder |
RU2537545C1 (en) * | 2013-07-02 | 2015-01-10 | Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт механизации животноводства Российской академии сельскохозяйственных наук ГНУ ВНИИМЖ Россельхозакадемии | Unit for micronizing of fodder grain |
RU2542112C2 (en) * | 2013-07-11 | 2015-02-20 | Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт механизации животноводства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВНИИМЖ Россельхозакадемии) | Line of micronisation of forage grain |
-
2007
- 2007-04-18 RU RU2007114704/13A patent/RU2333036C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2537544C1 (en) * | 2013-07-02 | 2015-01-10 | Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт механизации животноводства Российской академии сельскохозяйственных наук ГНУ ВНИИМЖ Россельхозакадемии | Method for electrophysical micronisation of fodder |
RU2537545C1 (en) * | 2013-07-02 | 2015-01-10 | Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт механизации животноводства Российской академии сельскохозяйственных наук ГНУ ВНИИМЖ Россельхозакадемии | Unit for micronizing of fodder grain |
RU2542112C2 (en) * | 2013-07-11 | 2015-02-20 | Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт механизации животноводства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВНИИМЖ Россельхозакадемии) | Line of micronisation of forage grain |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TW200537066A (en) | Heat treatment system using superheated steam | |
KR20120017077A (en) | Method and device for drying materials | |
RS20090573A (en) | Process for surface pasteurization and sterilization of food pieces | |
RU2333036C1 (en) | Method of granular materials treatment | |
KR101768494B1 (en) | Foods sterilizer | |
CN101331976B (en) | Tobacco low-temperature steam explosion expansion device and method | |
JP2012255591A (en) | Steam treatment device | |
JP2011152679A (en) | Method for producing woody board and woody board | |
JP2006262706A (en) | Apparatus and method for drying fish meat or meat | |
NO20150407A1 (en) | Improved process and reactor for drying a mixture containing solid or semi-solids. | |
Liu et al. | Drying characteristics and microstructures of pumpkin slices with ultrasound combined far-infrared radiation | |
WO2007083863A1 (en) | Vacuum dry method and the device that do for the sake of charcoal forming | |
Wang et al. | Soybean drying characteristics in microwave rotary dryer with forced convection | |
RU2407967C2 (en) | Roll vacuum-induction drier for producing powder from berries and other vegetable stock | |
CN104222894A (en) | Method for efficiently and uniformly dehydrating carrot through high and low frequency microwave combined pulse spray drying | |
JP2022535501A (en) | Vacuum microwave drying of high sugar content liquids | |
KR101827429B1 (en) | Paddle dryer having multi sparging air supply lines | |
RU2275564C1 (en) | Method and device for producing sublimated food products | |
RU2629109C1 (en) | Method for drying green vegetable materials with use of microwave treatment | |
RU2122797C1 (en) | Canned fish blanching method | |
ES2162559A1 (en) | Procedure for the treatment of purines | |
RU2197874C2 (en) | Method and apparatus for obtaining sublimated food products | |
CN106665792A (en) | Aquatic product low-temperature rapid drying method | |
SU451666A1 (en) | Method for intensifying the process of drying heat-insulating products | |
JP2010038466A (en) | Unhulled rice drying method and dry unhulled rice manufacturing method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130419 |