СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОЙ СУБЛИМАЦИОННОЙ СУШКИ ЖИДКИХ ПРОДУКТОВ И СУШИЛКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1998 года по МПК F26B5/06 F26B9/06 

Предлагаемое изобретение относится к вакуум-сублимационной сушке жидких пищевых продуктов и может быть использовано в химической, фармацевтической, микробиологической промышленности, а также на предприятиях агропромышленного комплекса.

Известен способ сублимационной сушки концентрированных жидких продуктов (а. с. N 1374009, Кл. F 26 B 5/08, 1988 г.) путем глазирования тонким слоем чистого водного льда открытой поверхности замороженного продукта перед нагревом в вакууме.

Недостатками известного способа являются высокие энергозатраты из-за использования длительного замораживания продукта в лотках, а также невысокая интенсивность процесса сушки вследствие образования внешнего сухого слоя продукта, обладающего низкой паро- и теплопроводностью.

Известен способ сушки в сушилке непрерывного действия для термочувствительных гранулированных продуктов (а.с. N 1339370, Кл. F 26 B 5/06, 1987), содержащая вращающийся перфорированный барабан, заключенный в корпус, инфракрасные нагреватели.

Недостатками известного способа и сушилки являются высокие энергозатраты, вследствие того что предварительное замораживание вне камеры исключает использования собственного тепла продукта в процессе сушки.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ сублимационной сушки жидких продуктов (Патент 2008585, Российская Федерация, МКИ F 26 B 5/06. Способ сублимационной сушки жидких продуктов и сушилка для его осуществления. - Заявл. 29.12.90, N 4896938/06, опубл. в В.И., 1994, N 4), включающий намораживание холодным воздухом на внутренней поверхности перфорированного вращающегося барабана слоя продукта, заполнение образовавшейся герметичной полости жидким продуктом и последующую сушку под действием инфракрасных нагревателей и сушилка для его осуществления, включающая перфорированный барабан, заключенный в корпус, снабженный патрубками для отвода воздуха и неконденсирующихся газов, инфракрасные нагреватели, цилиндрическую щетку и десублиматор.

Недостатками известных способа и сушилки являются высокие энергозатраты, невысокая производительность, цикличность работы с необходимость разгерметизации сушилки для создания замороженного слоя продукта на внутренней поверхности барабана и регенирации десублиматора.

Технической задачей изобретения является снижение энергозатрат, увеличение производительности и надежности работы.

Техническая задача достигается тем, что в способе непрерывной сублимационной сушки жидких продуктов, включающем намораживание жидкого продукта на внутренней поверхности перфорированного барабана, заполнение образовавшейся изолированной полости жидким продуктом и последующую его сушку намораживание тонкого слоя продукта на внутренней поверхности перфорированного барабана осуществляют десублимацией испарившейся влаги из продукта при одновременной сушке его в другом барабане, которую производят под действием тепла паров фреона, выходящих из второй ступени компрессора десублиматора, а в сушилке для непрерывной сублимационной сушки жидких продуктов, содержащей корпус, в котором размещены перфорированные барабаны с питателями, десублиматор и источники тепла, перфорированные барабаны, выполнены из трубок, соединенных с трубопроводами холодильной машины десублиматора, размещены в горизонтальной плоскости с возможностью вращения на раме, имеющей зубчатую рейку и ролик, причем рама и ролик установлены с возможностью вращения, а питатели выполнены в виде армированного шланга из непроницаемого для хладоносителя эластичного материала, содержат каналы для жидкого продукта и каналы для подачи и отвода хладоносителя, при этом центральные оси шланга в местах закрепления в барабане и корпусе сушилки имеют между собой прямой угол.

На основании исследований, проведенных по источникам патентной и научно-технической литературы, можно сделать вывод о том, что совокупность существенных признаков является новой и позволяет снизить энергозатраты, увеличить производительность и надежность работы.

Технических решений, свойства которых совпадали бы со свойствами заявляемого, не обнаружено.

На фиг. 1 изображен поперечный разрез сушилки, на фиг. 2-разрез по А-А, на фиг. 3-разрез по Б-Б, на фиг. 4 - сечение питающего армированного шланга.

Сублимационная сушилка для осуществления непрерывного способа сублимационной сушки жидких продуктов (фиг. 1 - 3) состоит из корпуса 1, десублиматоров 2 с патрубками 3 для отвода воздуха и неконденсирующих газов, патрубков для подачи жидкого продукта 4, хладоносителя 6, шлюзового затвора 7 для удаления сухого продукта из корпуса 1.

Внутри корпуса расположена с возможностью вращения относительно вертикальной оси сушилки рама 8, на которой, с помощью стойки и подшипников качения 9 и роликов 10, размещены горизонтально с возможностью вращения два барабана 11. При этом барабаны 11 выполнены из трубок 12 с образованием перфораций, например диаметром 3 мм. К центральной части барабанов 11 герметично примыкают армированные шланги 13, выполненные из непроницаемого для хладоносителя эластичного материала и содержащие каналы для подачи жидкого продукта с подпружиненными клапанами, и каналы, соединенные с трубками 12 барабана 11 для подачи в них хладоносителя и для его отвода. При этом в линии подачи хладоносителя установлены терморегулирующие вентили. Другая сторона шлангов 13 жестко закреплена в корпусе 1 сушилки, а каналы соединены с патрубками 4, 5 и 6, соответственно для подачи продукта, хладоносителя и отвода последнего. При это центральные оси шлангов 13 в местах закрепления в барабанах 11 и корпус 1 сушилки образуют между собой прямой угол.

Рама 8 имеет зубчатую рейку 14, расположенную на ее периферии и входящую в зацепление с шестеренкой 15 привода 16.

Для удаления высохшего продукта из перфорации барабанов 11 и с внутренней поверхности корпуса 1 сушилки в шлюзовой затвор 7 имеются щетки 17, прикрепленные к раме 8.

Способ непрерывной сублимационной сушки жидких продуктов в сушилке осуществляется следующим образом.

Посредством привода 16 приводится во вращение рама 8. Закрепленные в подшипниковых узлах 9 на раме 8 барабаны 11 под действием сил упругости шлангов 13 также начинают вращаться вокруг своей оси. Через патрубки 5 в трубки 12 барабанов 11 через терморегулирующий вентиль (не показан) дросселируется хладоноситель (например фреон), отбираемый из трубопровода перед испарителями десублиматоров 2. Испаряясь, хладоноситель охлаждает трубки 12. Одновременно через патрубки 4 во внутреннюю часть барабанов 11 подается жидкий продукт, который намораживается на внутренней поверхности барабанов 11, образуя при этом герметичную полость.

В корпусе 1 сушилки создается остаточное давление ниже тройной точки. Происходит частичное вакуумирование внутренней полости перфорированных барабанов 11 и досамозамораживание слоя продукта на их поверхности и в перфорациях.

Посредством переключения электромагнитных клапанов вместо хладоносителя, отбираемого из трубопровода перед испарителями десублиматоров 2, в трубки 12 барабанов 11 подается перегретый пар хладоносителя, отбираемый из трубопровода нагнетания компрессора. Под действием тепла перегретого пара хладоносителя происходит сублимация влаги из продукта намороженного на трубки 12 барабанов 11. Одновременно внутренняя полость барабанов 11 дозаполняется жидким продуктом. Последующая сублимация влаги приводит к разрушению адгезионной связи замороженного продукта с трубками 12 и обеспечивает ему возможность перекатываться по внутренней поверхности барабанов 11. Под действием трения о трубки барабанов 11 происходит удаление высохшего слоя продукта с поверхности замороженной его части и просыпания сухих частиц через перфорацию барабанов 11 на дно корпуса 1 сушилки.

При полной сублимации влаги из продукта в одном из барабанов и окончательное просыпание сухой его части через перфорацию производится переключение электромагнитных клапанов на подачу в трубки 12 этого барабана хладоносителя, отбираемого из трубопровода перед испарителями десублиматоров 2.

На поверхности трубок данного барабана происходит десублимация влаги, испарившейся из продукта в другом барабане. Это приводит к блокированию перфорации барабана и герметичному отделению внутренней его полости от вакуумного пространства сушилки. После чего в трубки 12 барабана 11 подается перегретый пар хладоносителя из трубопровода нагнетания компрессора и цикл сушки в этом барабане повторяется.

После окончания сушки и освобождения от продукта во втором барабане переключение подачи хладоносителя, заполнение жидким продуктом его полости и сушка производится в той же последовательности, что и для первого барабана.

Преимущества способа непрерывной сублимационной сушки жидких продуктов и установки для его осуществления по сравнению с прототипом заключаются в следующем:
1. Намораживание слоя продукта на поверхности барабана десублимацией влаги, испарившейся из продукта, приводящее к блокированию перфораций барабана с образованием изолированной полости, позволяет обеспечить непрерывность процесса сушки и всех подготовительных операций без нарушения вакуума.

2. Использование тепла перегретых паров хладоносителя для подвода энергии к продукту позволяет сократить энергозатраты на сушку, а также снизить температуру хладоносителя в линии высокого давления холодильной машины, что способствует более высокой эффективности ее работы.

3. Выполнение питателей в виде армированного шланга из непроницаемого для хладоносителя эластичного материала и создание при этом прямого угла между центральными осями шланга в местах его закрепления в барабане и корпусе сушилки обеспечивает надежную и герметичную подачу хладоносителя и продукта во вращающийся барабан.

Способ и сушилка относятся к вакуум-субликационной сушке жидких пищевых продуктов и могут быть использованы в химической, фармацевтической, микробиологической промышленности, а также на предприятиях агропромышленного комплекса. Способ заключается в намораживании тонкого слоя продукта на внутренней поверхности перфорированного барабана, осуществляемом десублимацией испарившейся влаги из продукта при одновременной сушке его в другом барабане, которую производят под действием тепла паров фреона, выходящих из второй ступени компрессора десублиматора. В сушилке для непрерывной сублимационной сушки жидких продуктов перфорированные барабаны выполнены из трубок, соединенных с трубопроводами холодильной машины десублиматора, размещены в горизонтальной плоскости с возможностью вращения на раме, имеющей зубчатую рейку и ролики, причем рама и ролики установлены с возможностью вращения, а питатели выполнены в виде армированных шлангов из не проницаемого для хладоносителя эластичного материала, содержащих каналы для жидкого продукта и каналы для подачи и отвода хладоносителя, при этом центральные оси шлангов в местах закрепления в барабане и корпусе сушилки имеют между собой прямой угол. Изобретение позволит снизить энергозатраты, увеличить производительность. 2 с.п.ф-лы, 4 ил.

1. Способ непрерывной сублимационной сушки жидких продуктов, включающий намораживание жидкого продукта на внутренней поверхности перфорированного барабана, заполнение образовавшейся изолированной полости жидким продуктом и последующую его сушку, отличающийся тем, что намораживание продукта на поверхности перфорированного барабана осуществляют десублимацией испарившейся влаги из продукта при одновременной сушке его в другом барабане, которую производят под действием тепла паров фреона, выходящих из второй ступени компрессора десублиматора. 2. Сушилка для непрерывной сублимационной сушки жидких продуктов, содержащая корпус, в котором размещены перфорированные барабаны с питателями, десублиматор, источники тепла, отличающаяся тем, что перфорированные барабаны выполнены из трубок, соединенных с трубопроводами холодильной машины десублиматора, размещены в горизонтальной плоскости с возможностью вращения на раме, имеющей зубчатую рейку и ролик, причем рама и ролик установлены с возможностью вращения, а питатели выполнены в виде армированных шлангов из не проницаемого для хладоносителя эластичного материала, содержат каналы для жидкого продукта и каналы для подачи и отвода хладоносителя, при этом центральные оси шлангов в местах закрепления в барабане и корпусе сушилки имеют между собой прямой угол.