МНОГОЯРУСНАЯ СУШИЛЬНАЯ КАМЕРА Российский патент 1998 года по МПК A23B7/02 

Изобретение относится к сушильному оборудованию камерного типа с конвективным теплообменом и может быть использовано для сушки инфракрасными излучателями сельскохозяйственной и лесной растительной пищевой продукции, изделий их переработки.

Известны радиационные камеры, секционные и многоярусные, содержащие калорифер, систему подачи-отвода теплоносителя, воздуховоды, распределители потока к сетчатым лоткам каждого яруса (см., например, изобретения по патентам РФ N 2041636, опубл. 20.08.95 в Бюл. N 23 и N 2051588, опубл. 10.01.96 в Бюл. N 1, A 23 B 7/02).

Для повышения качества и эффективности сушки дополнительно используются нагнетательные и вытяжные вентиляторы принудительного конвективного теплообмена или привод подачи секций к источнику концентрированной энергии (СВЧ).

Общими недостатками указанных сушильных камер являются сложность конструкции и высокая удельная энергоемкость. Нагрев высушиваемых макаронных изделий, плодов, ягод и других высоковлажных продуктов преимущественно с поверхности определяет неудовлетворительное качество готового продукта из-за высокого градиента температуры по объему обрабатываемой продукции и неравномерного распределения сушильного агента по камере. Сниженная скорость диффузии влаги в теплоноситель приводит к перегреву продуктов, деформации приповерхностных слоев и в итоге к потере органолептических качеств.

Более совершенной является многоярусная сушильная камера, описанная в изобретении по патенту РФ N 2034489, опубл. 10.05.95. в Бюл. N 13, которая содержит в каждом ярусе сетчатый съемный лоток, ряд инфракрасных излучателей (ТЭН-ов), закрепленных на каркасе под лотком и отражатели, а также вентсредства подвода и отвода теплоносителя в виде щелей, перфораций и жалюзи корпуса, профильные отражатели, направляющие козырьки и спиральные завихрители потоков.

Для равномерного прогрева объема камеры ряды излучателей последовательно смещены на полшага по ярусам.

Однако недостатком известной сушильной камеры является сложность ее конструкции и неудовлетворительное качество сушки различных продуктов, так как камера не универсальна, и термодинамический режим работы незначительно регулируется механическим перераспределением конвективных потоков при неизменной частоте излучения ТЭН-ов средней области спектра инфракрасного излучения.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является устранение отмеченных недостатков прототипа, то есть создание унифицированной камеры сушки естественного конвективного теплообмена для широкой номенклатуры растительных продуктов сельского и лесного хозяйства, пищевых продуктов их переработки.

Поставленная задача решается тем, что в известной многоярусной сушильной камере, в каждом ярусе которой на каркасе смонтированы сетчатый лоток, инфракрасные излучатели с отражателями, содержащей перфорированную крышку, выдвижной поддон и вентиляционные средства, согласно изобретению по предложению авторов на параллельных диэлектрических опорах каркаса установлены цанговые зажимы электропитания под токосъемные втулки инфракрасных излучателей с керамической функциональной оболочкой, причем лотки расположены между рядами излучателей со смещением по высоте к верхнему ряду в соотношении расстояний, равном 1 : (1,3 - 1,5).

Отличительные признаки обеспечивают объемную сушку под воздействием инфракрасного излучения оптимального диапазона частот на всю глубину высушиваемого продукта одновременно и повышение коэффициента использования инфракрасного излучения.

Установка излучателей с керамической функциональной оболочкой - кремнийорганическим покрытием нагревательных элементов, спектр излучения которых близок к естественному солнечному спектру в инфракрасной части, над лотками на оптимальной высоте обеспечивает образование на поверхности продукции микротрещин для эффективного удаления влаги при сохранении цвета, вкуса и запаха, а также органической структуры молекулярных соединений пищевых продуктов. При этом внутри продукта увеличивается давление паров и уменьшается температура его поверхности, что ускоряет процесс сушки и исключает карамелизацию готовой продукции.

Расположение сетчатых лотков под нижним рядом инфракрасных излучателей на высоте, меньше 1, 3 высоты до верхнего ряда, вызывает их перегрев конвективным теплом нижнего яруса и связанные с этим деформацию приповерхностных слоев обрабатываемого продукта и снижение скорости диффузии его влаги в конвективный поток воздуха, пригары продукции и потерю органолептических свойств, то есть потерю потребительских качеств. Оболочка не выдерживает тепловой нагрузки, лопается, и продукт становится непригодным к дальнейшей сушке.

При высоте установки сетчатых лотков над нижним рядом инфракрасных излучателей больше 1,5 оптимального верхнего промежутка до излучателей инфракрасное излучение не оказывает дополнительного воздействия на сушку продукции снизу через сетчатое дно лотка верхнего яруса. Тепловой поток не приводит к образованию микротрещин на поверхности продукта, вследствие чего не интенсифицируется процесс последующей сушки. При этом увеличивается общая высота устройства.

Предложенная конструктивная схема сушильной камеры обеспечивает продуктивное использование для объемной обработки высушиваемой продукции прямого и отраженного инфракрасного излучения и конвективной теплопередачи.

Быстросъемная установка инфракрасных излучателей в пружинных цанговых зажимах электропитания позволяет использовать в сушильной камере сменные излучатели с разной частотной характеристикой для различных технологий обработки широкой номенклатуры продукции, повышает ремонтопригодность и долговечность эксплуатации при раздельном транспортировании в отдельной упаковке.

Сопоставительный анализ предложенного технического решения сушильной камеры, которая может быть использована в пищевой и медицинской промышленности, сельском и лесном хозяйстве, с известными аналогами свидетельствует о том, что оно неизвестно, и для специалиста явным образом не следует из уровня техники.

На фиг. 1 схематично изображен общий вид предлагаемой камеры; на фиг. 2 - узел I на фиг. 1.

Пример выполнения изобретения.

На каркасе 1 корпуса 2 камеры с внутренней отражающей поверхностью, разделенной на отдельные секции 3, закрытые дверками 4, укреплены продольные направляющие 5 под сетчатые лотки 6 для обрабатываемой продукции. Между направляющими 5 поперек секций 3 на каркасе 1 закреплены параллельные диэлектрические опоры 7, на которых смонтированы токоведущие цанговые зажимы электропитания 8 под токосъемные втулки 9 инфракрасных излучателей 10 (фиг. 2) марки ЛТФ, длина волн которых составляет 0,3 - 1,0 мм области спектра, в которой оболочка и мякоть обрабатываемых ягод, плодов и овощей обладают наибольшей пропускной способностью, достигая, в частности, для оболочки винограда 97%, а его мякоти - 72%.

Излучатели 10 смонтированы между соседними лотками 6 неравномерно, а со смещением по высоте к верхним, при этом расстояние до нижних лотков 6 больше оптимального верхнего на 30 - 50%.

Экспериментально выбранное расположение излучателей 10 обеспечивает разрушение мембран растительных пленок и образование микротрещин на оболочке продукта, а также позволяет оплавить покрывающую кожицу ягод, восковую пленку и облегчить влагоотдачу поверхности материала в процессе сушки.

Всесторонний прогрев высушиваемого материала инфракрасным излучением в течение заданного времени обеспечивает равномерное распределение достаточного количества энергии по всему объему материала, что позволяет устранить активацию ферментов в процессе сушки и предотвратить изменение вкусовых и цветовых качеств готового продукта. При этом сохраняется структура пленок внутренних слоев, что позволяет восстановить гигроскопические свойства при регидратации сушенного продукта.

Излучатели 10 марки ЛТФ представляют собой нагревательный элемент в виде нихромовой спирали, помещенной внутри керамической функциональной оболочки из кремнийорганического материала.

На каркасе 1 параллельно ряду излучателей 10 установлены профильные отражатели 11, направляющие тепловой поток на продукцию в лотках 6.

Сверху корпус 2 закрыт перфорированной крышкой 12, а внизу секций 3 установлены выдвижные поддоны 13, выполняющие функции вентиляционных средств в процессе сушки продукции.

Работает камера следующим образом. Подготовленный предварительно исходный продукт - отсортированный, очищенный, помытый и нарезанный - равномерно размещается в лотках 6, которые затем устанавливают в секциях 3 на направляющих 5. При закрытых дверках 4 и задвинутых внутрь поддонах 13 включают электропитание излучателей 10. Энергией прямого инфракрасного излучения снизу и сверху, вторичного излучения сбоков от отражателей 11 и тепла восходящих конвективных потоков воздуха продукция на лотках 6 и весь объем камеры разогреваются. При достижении заданной температуры поддоны 13 частично выдвигают, создавая каналы для естественного движения пара и влаги, ускоряющие вентиляцию и диффундирование испаряемой влаги из высушиваемой продукции в воздушный поток, который удаляется через перфорации крышки 12.

Организованный режим сушки обеспечивает сохранность полезных ароматических, красящих и вкусовых веществ, содержащихся в оболочке и прилегающем слое плодов, ягод, овощей, вследствие их перемещения внутрь продукта, обусловленного термовлагопроводностью в направлении теплового потока во время облучения, и предотвращает продукт от ферментных изменений окраски или потерь цвета в результате окисления этих веществ на поверхности. Цвет стабилизируется и в процессе хранения готового продукта сохраняется.

Время сушки определяется рецептурными указаниями для каждого вида продукта.

После подсушивания продукт, уменьшенный в объеме, собирают с нижних ярусов в лотки 6 верхних, уменьшив посредством регулятора тока (условно не показан) мощность излучателей 10. Освободившиеся лотки 6 нижних ярусов загружаются свежим продуктом. Далее сушку продолжают до полной его готовности на верхних лотках 6. После чего высушенный продукт выгружается из камеры.

Затем операция перемещения подсушенного материала вверх повторяется, и все освободившиеся лотки 6 заполняются свежим продуктом. Цикл повторяется. При этом из поддона 13 удаляется просыпавшийся через сетки лотков 6 мусор.

Предложенная конструкция сушильной камеры универсальна для обработки разнообразной продукции - плодов, овощей, трав, ягод, орехов, макаронных изделий и т.п. по различным термодинамическим режимам сменных излучателей и регулируемого конвективного теплообмена, то есть характеризуется широким диапазоном технологических возможностей использования.

Изобретение может быть использовано в промышленных и бытовых условиях, так как камера экономична, имеет сетевое питание, проста в обслуживании и функционально надежна.

Многоярусная сушильная камера предназначена для сушки растительной пищевой продукции. В сушильной камере установлены инфракрасные излучатели, выполненные с керамической функциональной оболочкой. Излучатели токосъемными втулками установлены в цанговых зажимах электропитания, смонтированных на диэлектрических параллельных опорах. Лотки расположены между рядами излучателей со смещением по высоте к верхнему ряду в соотношении расстояний, равном 1 : (1,3 - 1,5). Устройство экономично, эффективно и унифицировано для обработки различной продукции по разным режимам, обеспечивающим сохранение органолетических качеств, стабилизированных при хранении, и восстановление гигроскопических свойств регидратации сушеного продукта. 2 ил.

Многоярусная сушильная камера, в каждом ярусе которой на каркасе смонтированы сетчатый лоток, инфракрасные излучатели с отражателями и содержащая перфорированную крышку, выдвижной поддон и вентиляционные средства, отличающаяся тем, что на параллельных диэлектрических опорах каркаса установлены цанговые зажимы электропитания под токосъемные втулки инфракрасных излучателей с керамической функциональной оболочкой, причем лотки расположены между рядами излучателей со смещением по высоте к верхнему ряду в соотношении расстояний 1 : (1,3 - 1,5).