Способ вакуумной сублимационной сушки Российский патент 2024 года по МПК F26B7/00 F26B5/06 F26B3/34 

Изобретение относится к пищевой промышленности и сельскому хозяйству, а именно к способу производства сублимированного продукта с наложением электрического поля.

Известен способ и аппарат СВЧ-вакуумной сушки пищевого продукта (патент № 2728169, МПК (A23L 3/01(2006.01))), включающий вакуумную сушильную камеру, в которой размещают чай и подвергают его СВЧ-нагреву в вакууме. При этом одновременно с СВЧ-нагревом чая в вакууме проводят повторяющуюся операцию ввода-отвода контролируемой порции газа из упомянутой камеры, причем этот газ вводят внутрь камеры снизу относительно размещенного в ней чая, а отводят сверху относительно него.

За прототип принят способ сублимационной сушки (РФ №2200921, МПК (F26B 5/06(2006.01), F26B 3/347(2006.01), БИ №8, 2003), включающий замораживание продуктов, сублимацию продуктов путем создания вакуума в вакуумной камере, подвод регулируемой интенсивности тепла и отвод конденсата, при этом продукт для сушки укладывают в виде слоя в диэлектрический лоток, замораживают и помещают его в вакуумную камеру в плоскость, параллельную диаметральной плоскости камеры, а в качестве источника тепла применяют энергию некогерентных электромагнитных волн СВЧ диапазона, излучаемых, по меньшей мере, двумя встречно направленными антеннами в направлении торцов диэлектрического лотка с продуктом, и облучение продолжают до получения заданной конечной влажности продукта.

Недостатком этого способа является то, что отдельные участки продуктов находятся в неодинаковых условиях. Важнейшими факторами, порождающими неравномерность сушки, являются неодинаковые условия, что снижает качество высушенного продукта.

Технической задачей является улучшение качества высушенного продукта за счет увеличения равномерности массопереноса при сублимации и уменьшение времени, необходимые для достижения требуемой остаточной влажности продуктов.

Экспериментально установлено, что для большинства продуктов значение требуемой остаточной влажности должно варьироваться в пределах 2-5% для обеспечения достижения срока хранения продукта до двух лет.

Для решения технической задачи предложен способ вакуумной сублимационной сушки, включающий укладку продукта в виде слоя, замораживание продукта, подвод регулируемой интенсивности тепла и отвод конденсата, сублимацию продуктов путем создания вакуума в вакуумной камере, отличающийся тем, что процесс сублимации осуществляют с одновременным наложением внешнего электрического поля, при этом используют коронный разряд с напряженностью электрического поля в диапазоне от 600000 до 2000000 В/м.

Экспериментально установлено, что при величине напряженности электрического поля, приведенной к массе продукта Е менее 600000 В/м, происходит обработка в режиме тихого разряда. При тихом разряде происходит ионизация газа при непрерывном действии внешнего ионизатора и малом значении разности потенциалов между электродами, что недостаточно для электропорации продукта. При обработке со значениями Е более 2000000 В/м возникает активное термическое воздействие атмосферного газового разряда на продукте, которое способствует его термической деструкции, образуя продукты горения, что негативно влияет на эффективность сушки и качество получаемого продукта.

Способ вакуумной сублимационной сушки состоит в следующем: приготавливают продукт 1, например: мойка, нарезка. Укладывают продукт в виде слоя в противень 2. После чего продукт замораживают и помещают в вакуумную камеру 3, где создают и поддерживают вакуум. После чего в камере происходит сублимация продукта с одновременным наложением внешнего электрического поля, при этом используют коронный разряд с напряженностью электрического поля в диапазоне от 600000 до 2000000 В/м. Подвод регулируемой интенсивности тепла осуществляют за счет нагревателя 4, для отвода конденсата используют систему конденсации пара 5. Плотность потока тепла j_Т, подведенного к продукту от нагревателя, служит для совершения фазового перехода «твердое тело - газ - испарение». Поток влаги от продукта к границе раздела фаз от воздействия тепла j_МТ устремляется в направление системы конденсации пара 5. Поток влаги от продукта к границе раздела фаз от воздействия внешнего электрического поля j_МЕ также стремится осесть на системе конденсации пара, при этом устремляя за собой остатки влаги, содержащейся в продукте.

Наложение внешнего электрического поля позволяет достичь следующее:

- гидротированные ионы, приобретая дополнительную составляющую скорости в виде напряженности электрического поля, дрейфуют преимущественно в одном направлении, увлекая за собой воду вне гидративных оболочек, и тем самым усиливая внутренний влагоперенос в капиллярах и порах материала;

- за счет применения потока заряженных частиц электрического поля увеличивается коэффициент диффузии влаги, обуславливается это силовым воздействием поля на отдельные молекулы воды.

Комбинация указанных эффектов позволяет сформировать упорядоченное движение молекул воды от продукта к системе отвода пара, что положительно влияет на эффективность сублимационной сушки.

Сущность предлагаемого способа поясняется графическим материалом фиг.1 - Способ вакуумно-сублимационной сушки.

На фиг 1. изображено: 1 - продукт, 2 - противень, 3 - вакуумная камера, 4 - нагреватель, 5 - система конденсации пара, j_Т - плотность потока тепла от нагревателя, j_МЕ - поток влаги от продукта к границе раздела фаз от воздействия внешнего электрического поля, j_МТ - поток влаги от продукта к границе раздела фаз от воздействия тепла.

Таким образом, использование предлагаемого способа, позволяет обеспечить равномерность массопереноса при сублимации и уменьшить продолжительность времени сушки.

Изобретение относится к пищевой промышленности и сельскому хозяйству, а именно к способу производства сублимированного продукта с наложением электрического поля. Способ вакуумной сублимационной сушки включает замораживание материалов, подвод регулируемой интенсивности тепла и отвод конденсата, и сублимацию, причем процесс сублимации осуществляют с одновременным наложением внешнего электрического поля, при этом используют коронный заряд с напряженностью электрического поля в диапазоне от 600000 до 2000000 В/м. Изобретение позволяет обеспечить равномерность массопереноса при сублимации и уменьшить продолжительность времени сушки. 1 ил.

Способ вакуумной сублимационной сушки, включающий замораживание продуктов, подвод регулируемой интенсивности тепла и отвод конденсата, сублимацию продуктов путем создания вакуума в вакуумной камере, отличающийся тем, что процесс сублимации осуществляют с одновременным наложением внешнего электрического поля, при этом используют коронный разряд с напряженностью электрического поля в диапазоне от 600000 до 2000000 В/м.