Изобретение относится к сушильной технике, в частности к оборудованию для лиофильной сушки, и может быть использовано в микробиологической, химической и пищевой промышленности.
Известна лиофильная сушилка для сушки термолабильных веществ, содержащая холодильный агрегат, вакуумный насос, поддон для сосудов с высушиваемым продуктом, установленный между крышкой и полостью сублимационного конденсатора и имеющий отверстия для прохода пара (патент РФ №2052182, МПК F26В 5/06, 1996).
Известная сушилка не обеспечивает регулирования процесса.
Известна вакуум-сублимационная сушилка, содержащая вакуумную камеру, состоящую из секций и подключенную к вакуум-насосу через патрубки с запирающими клапанами, десублиматор, термоэлектрические модули, принцип действия которых основан на эффекте Пельтье, заключающемся в нагревании одного и охлаждении другого спая при пропускании постоянного электрического тока. Термоэлектрические модули служат одновременно в качестве нагревателей для вышестоящей секции и десублиматора для нижней секции камеры (патент РФ №2183307, МПК F26В 5/06, 2000) - ближайший аналог.
В известной сушилке с помощью одних и тех же термоэлектрических модулей нагревается продукт и десублимируется влага. Известно, что на холодных спаях термоэлектрических модулей, основанных на эффекте Пельтье, поглощается теплота, равная холодопроизводительности термоэлектрических модулей. На горячих спаях выделяется теплота, равная холодопроизводительности термоэлектрических модулей и мощности, затраченной на их питание. Последняя достаточна велика и сравнима с мощностью охлаждаемых элементов. С другой стороны, теплота сублимации и десублимации равны. Поэтому при такой конструкции известной сушилки количество тепла, выделяющееся на горячих спаях термоэлектрических модулей и подводимое к сублимируемому продукту, будет постоянно превышать количество тепла, отводимое холодными спаями при конденсации испаренной влаги, что приведет к перегреву всей системы и сделает ее неработоспособной. Количество тепла, выделяющееся на горячих спаях термоэлектрических модулей, для каждой последующей верхней секции возрастает.
Задачей предлагаемого изобретения является устранение указанного недостатка, а именно, обеспечение работоспособности лиофильной сушилки, использующей термоэлектрические модули Пельтье, и регулирования процесса сушки.
Указанная задача решается тем, что в лабораторной лиофильной сушилке, содержащей вакуумную камеру, подключенную к вакуум-насосу через патрубок с запирающим клапаном, десублиматор, нагревающие или охлаждающие термоэлектрические модули, контактирующие с дном вакуумной камеры, десублиматор выполнен в виде съемной крышки вакуумной камеры, а внутри крышки также установлены термоэлектрические модули, служащие для охлаждения полости вакуумной камеры, при этом внешние по отношению к вакуумной камере поверхности термоэлектрических модулей, расположенных на наружной поверхности дна вакуумной камеры, и термоэлектрических модулей в крышке имеют возможность охлаждения, например, с помощью водяных теплообменников.
На чертеже изображена предлагаемая сушилка, поперечный разрез.
Сушилка содержит вакуумную камеру 1, подключенную к вакуум-насосу 2 через патрубок 3 с запирающим клапаном 4. Дно камеры 1 служит установочной поверхностью для ампул или флаконов. С внешней стороны дна установлены термоэлектрические модули 5, принцип действия которых основан на эффекте Пельтье. Каждый такой модуль представляет собой полупроводниковое устройство, состоящее из полупроводниковых ветвей с проводимостью p- и n-типа, расположенных между двумя диэлектрическими подложками, на поверхностях которых имеются коммутационные площадки, соединяющие полупроводниковые ветви в единую электрическую цепь. Термоэлектрические модули 5 предназначены для замораживания сушимого продукта через диэлектрическую подложку, контактирующую с дном вакуумной камеры 1 при подаче постоянного напряжения определенной полярности, и для регулируемого нагрева продукта на стадии сублимации при подаче постоянного напряжения противоположной полярности. Ко дну камеры 1 прикреплен датчик температуры 6. Вакуумная камера 1 снабжена десублиматором, выполненным в виде съемной крышки 7. В крышке 7 установлены термоэлектрические модули 8, конструктивно аналогичные модулям 5. Внешние по отношению к вакуумной камере 1 поверхности модулей 8 и 5 имеют возможность охлаждения с помощью соответственно водяных теплообменников 9 и 10.
Сушилка работает следующим образом.
В вакуумную сушильную камеру 1 помещают колбы или флаконы с сушимым продуктом. Камеру 1 закрывают крышкой 7. На термоэлектрические модули 5 подается постоянный электрический ток с полярностью напряжения, обеспечивающей замораживание продукта через контактирующие с дном камеры 1 подложки термоэлектрических модулей, на которых происходит поглощение тепла (холодные спаи). При этом горячие спаи термоэлектрических модулей 5, находящиеся с противоположной стороны, охлаждаются водяным теплообменником 10. На стадии замораживания продукта для интенсификации процесса также подается постоянный электрический ток на термоэлектрические модули 8 съемной крышки 7 с полярностью напряжения, обеспечивающей замораживание продукта через подложки термоэлектрических модулей, контактирующие с крышкой 7 (холодные спаи). При этом горячие спаи термоэлектрических модулей 8, находящиеся с противоположной стороны, охлаждаются водяным теплообменником 9. После замораживания продукта включают вакуумный насос 2, который обеспечивает необходимый вакуум в сушильной камере 1. Затем начинают стадию сушки. Для этого на термоэлектрических модулях 5 меняется полярность напряжения, в результате чего к продукту подводится тепло. При этом охлаждение противоположной стороны термоэлектрических модулей 5 с помощью водяного теплообменника 10 отключают. Влага из продукта конденсируется на крышке 7, охлаждаемой термоэлектрическими модулями 8, и превращается в лед.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
ВАКУУМ-СУБЛИМАЦИОННАЯ СУШИЛКА | 2000 |
|
RU2183307C2 |
ВАКУУМ-СУБЛИМАЦИОННАЯ СУШИЛКА | 2009 |
|
RU2395768C1 |
СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОЙ ВАКУУМ-СУБЛИМАЦИОННОЙ СУШКИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НАНОМАТЕРИАЛОВ И ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МОДУЛЕЙ И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ | 2011 |
|
RU2477827C2 |
УСТАНОВКА ВАКУУМНО-СУБЛИМАЦИОННОЙ СУШКИ НЕПРЕРЫВНОГО ТИПА ГОМОГЕНИЗИРОВАННЫХ И ЖИДКИХ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ | 2020 |
|
RU2746636C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СУБЛИМИРОВАННЫХ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ | 2004 |
|
RU2275564C1 |
СПОСОБ ВАКУУМ-СУБЛИМАЦИОННОЙ СУШКИ | 2014 |
|
RU2578737C1 |
ВАКУУМ-СУБЛИМАЦИОННАЯ СУШИЛКА | 2014 |
|
RU2578010C1 |
МНОГОСЕКЦИОННАЯ ВАКУУМ-СУБЛИМАЦИОННАЯ СУШИЛКА ПОТОЧНО-ЦИКЛИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ | 2011 |
|
RU2486419C1 |
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВАКУУМНОЙ СУБЛИМАЦИОННОЙ СУШКИ | 2017 |
|
RU2671258C2 |
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВАКУУМНОЙ СУШКИ ТЕРМОЛАБИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ | 2007 |
|
RU2357166C1 |
Изобретение относится к сушильной технике, в частности к оборудованию для лиофильной сушки, и может быть использовано в микробиологической, химической и пищевой промышленности. Сушилка содержит вакуумную камеру, подключенную к вакуум-насосу через патрубок с запирающим клапаном. С внешней стороны дна установлены термоэлектрические модули, принцип действия которых основан на эффекте Пельтье. Термоэлектрические модули предназначены для замораживания сушимого продукта через диэлектрическую подложку, контактирующую с дном вакуумной камеры при подаче постоянного напряжения определенной полярности, и для регулируемого нагрева продукта на стадии сублимации при подаче постоянного напряжения противоположной полярности. Вакуумная камера снабжена десублиматором, выполненным в виде съемной крышки. В крышке установлены термоэлектрические модули, конструктивно аналогичные первым модулям. Внешние по отношению к вакуумной камере поверхности модулей имеют возможность охлаждения с помощью соответственно водяных теплообменников. Предлагаемая конструкция должна обеспечить надежность осуществления требуемого процесса сушки. 1 ил.
Лабораторная лиофильная сушилка, содержащая вакуумную камеру, подключенную к вакуум-насосу через патрубок с запирающим клапаном, десублиматор, нагревающие или охлаждающие термоэлектрические модули, контактирующие с дном вакуумной камеры, отличающаяся тем, что десублиматор выполнен в виде съемной крышки вакуумной камеры, а внутри крышки также установлены термоэлектрические модули, служащие для охлаждения полости вакуумной камеры, при этом внешние по отношению к вакуумной камере поверхности термоэлектрических модулей, расположенных на наружной поверхности дна вакуумной камеры, и термоэлектрических модулей в крышке имеют возможность охлаждения, например, с помощью водяных теплообменников.
ВАКУУМ-СУБЛИМАЦИОННАЯ СУШИЛКА | 2000 |
|
RU2183307C2 |
СУШИЛЬНАЯ УСТАНОВКА | 1998 |
|
RU2137995C1 |
ВАКУУМНО-КОНВЕКТИВНАЯ ЛЕСОСУШИЛЬНАЯ КАМЕРА | 1994 |
|
RU2105256C1 |
ВАКУУМНАЯ СУШИЛКА РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ | 1994 |
|
RU2106585C1 |
УСТАНОВКА ДЛЯ ВАКУУМНОЙ СУШКИ МАТЕРИАЛОВ | 2001 |
|
RU2213917C2 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНОЙ ВОДНОЙ КОМПОЗИЦИИ, БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНАЯ ВОДНАЯ КОМПОЗИЦИЯ И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ | 2002 |
|
RU2242141C2 |
Авторы
Даты
2008-03-27—Публикация
2005-06-08—Подача