ТЕПЛОНАСОСНАЯ СУШИЛЬНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1997 года по МПК F26B21/04 F25B29/00 

Изобретение относится к пищевой, консервной и овощесушильной промышленности и может найти применение при сушке пищевых продуктов и сельскохозяйственного сырья со сложной структурой или с высокой влажностью, в частности, сырокопченых колбас и желеобразных пектиносодержащих веществ.

Известна теплонасосная сушильная установка (А.С. N 1170253, СССР, МКИ F 25 B 29/00, 1984), содержащая компрессионную холодильную машину с испарителем и конденсатором, и связанные с холодильной машиной замкнутые контуры циркуляции сушильного агента и хладоносителя, причем в контуре циркуляция сушильного агента расположены сушильная камера и конденсатор, а в контуре циркуляции хладоносителя расположены испаритель и охладитель материала, при этом контур циркуляции сушильного агента снабжен патрубком ввода атмосферного воздуха.

Известная установка характеризуется следующими недостатками:
отсутствуют четкие взаимосвязи между технологическими процессами сушки материала и его охлаждения соответственно в сушильной камере и в охладителе материала, что нарушает баланс влагоотвода и ухудшает качество продукта после завершения технологического цикла "сушка-охлаждение";
отсутствует четкий баланс тепловой нагрузки на элементы теплового насоса, что приводит либо к недостаточной холодопроизводительности испарителя, либо к избыточной теплопроизводительности конденсатора, что в любом случае приводит к перерасходу энергии на привод теплового насоса.

Известна сушильная установка (А.С. N 1374018, СССР, МКИ F 26 B 21/04, F 26 B 9/06, 1988), содержащая компрессионную холодильную машину с испарителем и конденсатором, содержащая единый контур циркуляции сушильного агента и охлаждающего агента (хладоносителя), причем в этом контуре сушильная камера установлена по ходу сушильного агента между конденсатором и испарителем, а охладитель материала установлен между испарителем и конденсатором.

Известна установка характеризуется следующими недостатками:
жесткая взаимосвязь между технологическими процессами сушки и охлаждения материала (фиг. 2, процессы a-b-c-d-e), что при переменных режимах работы по составу сырья не позволяет обеспечить качество продукта (после сушки или охлаждения);
отсутствуют возможности интенсифицировать процессы сушки, так как в замкнутом циркуляционном кольце циркулирует сушильный агент с неизменными (в процессах a-b- и c-d-) параметрами.

Для сохранения качества продукции, интенсификации процесса сушки и снижения энергозатрат на выработку теплоты и холода предлагается теплонасосная сушильная установка, содержащая компрессорную холодильную машину с испарителем и конденсатором, замкнутый контур циркуляции сушильного агента, в котором сушильная камера установлена между конденсатором и испарителем, а охладитель материала установлен между испарителем и конденсатором, при этом испаритель, конденсатор и сушильная камеры выполнены по меньшей мере из двух секций, параллельно подключенных соответственно по хладагенту и сушильному агенту, причем контур циркуляции сушильного агента после одной секции сушильной камеры выполнен с ответвлениями к входам соответственно секций конденсатора и испарителя, к другой секции испарителя подключен патрубок подвода в контур атмосферного воздуха и к другой секции сушильной камеры подключен патрубок вывода из контура сушильного агента.

Выполнение испарителя, конденсаторе и сушильной камеры по меньшей мере из двух секций, параллельно подключенных соответственно по хладагенту и сушильному агенту таким образом, что после одной секции сушильной камеры имеются ответвления к входам соответственно секций испарителя и конденсаторе, а ко входу другой секции испарителя подключен патрубок подвода в контур атмосферного воздуха и к выходу другой секции сушильной камеры подключен патрубок вывода из контура сушильного агента, позволяет обеспечить гибкий режим сушки путем последовательного нагрева и охлаждения, подбирая оптимальный режим без ухудшения качества продукта (сырокопченые колбасы), потери им формы (рис) или потери ряда пищевых составляющих (пектинсодержащие вещества).

Подключение к входу одной секции испарителя патрубка подвода атмосферного воздуха в циркуляционный контур и подключение к выходу одной секции сушильной камеры патрубка вывода из контура сушильного агента позволяет уменьшить тепловую нагрузку на испаритель из-за сокращения массового расхода влаги, выпадающей на поверхности испарителя, или при сохранении расчетной величины тепловой нагрузки отвести от материала большее количество влаги, т. е. увеличить производительность.

На фиг. 1 приведена принципиальная технологическая схема теплонасосной сушильной установки, на фиг. 2 процессы в H-диаграмме, отображающие изменение параметров при прохождении сушильного агента через оборудование теплонасосной сушильной установки.

Теплонасосная сушильная установка по фиг. 1 содержит компрессионную прессионную холодильную машину в составе компрессора 1, секций конденсатора 2 и 3, регенеративного теплообменника 4, дроссельного вентиля 5, секций испарителей 6 и 7, охладитель материала 8, секции сушильной камеры 9 и 10, циркуляционный контур сушильного агента, включающий участка 11 и 13 от конденсатора к секциям сушильной камеры 9 и 10, с автономным вентилятором 12, участок 14 от секции 9 с ответвлениями 15 и 16; ответвление 15 через автономный вентилятор 17 и участок 18 подсоединено к входу секции 7 испарителя; ответвление 16 подсоединено к входу секции 2 конденсатора, участок 19 циркуляционного контура сушильного агента подсоединен к входу секции 3 конденсатора; к входу секции 6 испарителя подсоединен патрубок 20 подвода атмосферного воздуха в контур циркуляции; к выходу секции 10 сушильной камеры подключен патрубок вывода 21 сушильного агента из циркуляционного контура.

Заявляемая теплонасосная сушильная установка, согласно фиг. 1, 2, работает следующим образом.

Пары хладагента компрессором 1 через теплообменник 4 отсасываются из секций 6 и 7 испарителя, нагнетаются в секции 2 и 3 конденсатора, откуда жидкий хладагент через теплообменник 4 и дроссельный вентиль 5 возвращается в секции 6 и 7 испарителя. Цикл работы теплонасосной установки замыкается.

Технологический продукт (материал) поступает в охладитель 8 и в секции сушильной камеры 9 и 10. Атмосферный воздух состояния т. 1 поступает в секцию 6 испарителя, где, вследствие кипения хладагента, охлаждается и осушается до состояния т.2, после чего поступает на смешивание с сушильным агентом состояния т.е. находящимся в замкнутом циркуляционном контуре. После смешения (т. 3) смесь поступает в охладитель материала, где подогревается и насыщается влагой в процессе 3-4 до состояния т.4. Затем смесь поступает в секцию 3 конденсатора, где подогревается конденсирующимся хладагентом до состояния т. 5. Через секцию 2 конденсатора проходит часть сушильного агента состояния т. d, которая подогревается парами хладагента до состояния т. 6. После конденсатора смесь состояния т. 7 через участок 11 вентилятором 12 подается в секцию 9 и 10 сушильной камеры, где, нагревая и осушая материал, смесь охлаждается и насыщается влагой до состояния т. 8. Часть сушильного агента выбрасывается в окружающую среду через патрубок 21; другая часть состояния т. 8, пройдя участок 14, через ответвление 15 вентилятором 17 подается в секцию 7 испарителя, где охлаждается до состояния т. d и поступает на смешение с атмосферным воздухом. Остальная часть сушильного агента через ответвление 16 поступает на вход в секцию 2 конденсатора. Цикл работы циркуляционного контура сушильного агента замыкается.

Как следует из фиг. 1, 2, заявляемая теплонасосная сушильная установка позволяет обеспечить больший удельный отвод влаги из материала при сушке в режиме охлаждения, чем в условиях полностью замкнутого циркуляционного контура (a-b-c-d), так как Δd₃>Δd₁ а также обеспечить некоторое увеличение удельного отвода влаги в сушильной камере, так как Δd₄>Δd₂ Тем самым, отвод влаги при температурах, близких к температурам окружающей среды, позволяет обеспечить "мягкую" сушку, при которой не нарушается внутренняя структура материала и, тем самым, сохраняются исходные качества продукта.

Заявляемая теплонасосная сушильная установка найдет применение на консервных, овощесушильных, колбасных предприятиях для технологической сушки желеобразных пектинсодержащих веществ, сырокопченых колбас, семян растительных культур и трав, содержащих эфирные масла, резаного лука и др.

Использование: в пищевой, консервной, овощесушильной промышленности, в частности, в производстве сырокопченых колбас и железобетонных пектинсодержащих веществ. Сущность изобретения: в установке содержится комперессивная холодильная машина с испарителем 6. 7 и конденсатором 2. 3. замкнутый контур циркуляции сушильного агента, в котором сушильная камера 9. 10 установлена между конденсатором и испарителем, охладитель 8 материала - между испарителем 6. 7 и конденсатором 2. 3. причем испаритель, конденсатор и сушильная камера выполнены по меньшей мере из двух секций, параллельно подключенных соответственно по хладагенту и сушильному агенту, при этом после одной секций сушильной камеры имеются ответвления 15 и 16 к входам соответственно испарителя и конденсатора 2, а ко входу другой секции 6 испарителя подключен патрубок 20 подвода в контур атмосферного воздуха и к выходу другой секции сушильной камеры подключен патрубок 21 вывода из контура сушильного агента. 2 ил.

Теплонасосная сушильная установка, содержащая компрессионную холодильную машину с испарителем и конденсатором, замкнутый контур циркуляции сушильного агента, в котором сушильная камера установлена между конденсатором и испарителем, а охладитель между испарителем и конденсатором, отличающаяся тем, что испаритель, конденсатор и сушильная камера выполнены по меньшей мере из двух секций, параллельно подключенных соответственно по хладагенту и сушильному агенту, при этом после одной секции сушильной камеры имеются ответвления к входам соответственно испарителя и конденсатора, а к входу другой секции испарителя подключен патрубок подвода в контур атмосферного воздуха, к выходу другой секции сушильной камеры подключен патрубок вывода из контура сушильного агента.