Универсальный вакуумный сушильный шкаф Российский патент 2024 года по МПК F26B9/06 F26B5/04 

Изобретение относится к области пищевой, микробиологической и химической промышленности и может быть использовано для вакуумной сублимационной и вакуумной низкотемпературной сушки как замороженных, так и незамороженных продуктов животного и растительного происхождения, находящихся в нежидком агрегатном состоянии.

Известно множество вакуумно-сушильных или вакуумно-сублимационных установок различного типа. Классическая конструкция такой установки представлена в (Лекае В.М., Лекае А.В. Процессы и аппараты химической промышленности. – М.: Высшая школа, 1977. – 256 с.) в каталоге (Dryer-Yimin Drying [онлайн]. Changzhou Yimin Drying Equipment Co., Ltd [найдено 2023-11-07] - Найдено в <https://www.ymdrying.com/products/138/>) представлены вакуумные сушильные камеры цилиндрической формы серий FZG и YZG фирмы Yimin (КНР), которые предназначены для тепловой обработки продуктов в состоянии вакуума.

Как правило, в вакуумных и сублимационных установках, содержащих вакуумную камеру, вакуумный насос, ледяной испаритель (десублиматор), соединенный с холодильной машиной, высушиваемый продукт располагается на теплопроводящих поддонах, которые, в свою очередь, устанавливаются на обогреваемых (тем или иным известным способом) полках. Недостатком такого расположения продукта являются воздушные (вакуумные) прослойки значительного объема, возникающие между греющими полками и противнями с продуктом при небольшом несовпадении конфигураций соприкасающихся поверхностей снизу (между поддоном и полкой) и сверху (над продуктом под выше расположенной полкой). Данные прослойки обладают низкой теплопроводностью, вследствие чего высушиваемый материал прогревается неравномерно, что ухудшает качество готового продукта и увеличивает продолжительность всего процесса сушки. Известна также установка вакуумной сублимационной сушки (Установка вакуумной сублимационной сушки: патент 2776402 Рос. Федерация: МПК F26B 5/06 / С.А. Ермаков, Г.В. Семёнов, И.С. Краснова – № 2020131235; заявл. 10.02.2021; опубл. 19.07.2022, Бюл. № 20. – 8 с.), в которой авторы попытались улучшить равномерность обогрева высушиваемого продукта и интенсифицировать процесс массопереноса за счет установки дополнительного газодувного устройства, которое должно обеспечивать принудительное перемещение заполняющей вакуумированную систему парогазовой среды от высушиваемого продукта к конденсатору (десублиматору), охлаждаемому холодильной установкой. Такое решение сильно усложняет конструкцию аппарата и его обслуживание, а также удорожает общую стоимость и эксплуатационные затраты.

Наиболее близким техническим решением является вакуумный сушильный шкаф (Вакуумный сушильный шкаф: патент 2326312 Рос. Федерация: МПК F26B 9/06, F26B 5/06 / С.А. Ермаков – № 2006142974/06; заявл. 04.12.2006; опубл. 10.06.2008, Бюл. № 16. – 7 с.), принятый за прототип, содержащий вакуумную камеру с греющими/охлаждающими плитами с тонкими деформирующимися стенками и с толстыми недеформирующимися стенками, а также сформированные в стопы теплопередающие противни с упрочняющими теплопередающими перегородками, заполненные высушиваемым материалом.

Недостатком такого технического решения является то, что соприкасающиеся с противнями стенки плит испытывают постоянную разнонаправленную деформацию под действием перепада давлений между внутренней средой греющих плит и атмосферой вакуумного сушильного шкафа, что приводит к быстрому износу материала стенок и сокращению срока службы установки.

Кроме того, соединение заполненных продуктом противней в единый пакет усложняет и удорожает конструкцию аппарата, а также затрудняет погрузочно-разгрузочные работы при его эксплуатации.

Целью предлагаемого изобретения является интенсификация тепломассообменного процесса сушки, упрощение конструкции вакуумного сушильного аппарата и погрузочно-разгрузочных операций.

Техническим результатом изобретения является устройство, обеспечивающее практически полное устранение воздушных прослоек между греющим элементом и высушиваемым продуктом, равномерность двухстороннего нагрева продукта, сокращение продолжительности процесса сушки, упрощение погрузочно-разгрузочной операции, а также увеличение полезной обогреваемой площади для размещения продукта (по сравнению с возможным размещением продукта на противнях и на обогреваемых полках в цилиндрической камере такого же объёма).

Технический результат изобретения обеспечивается тем, что внутри вакуумной камеры размещается устройство, состоящее из гибкого паропроницаемого материала, совместимого с пищевым продуктом, содержащего нагревательные элементы, равномерно распределенные по всей площади, который свернут в многослойный рулон, между слоями которого размещается высушиваемый продукт, а вакуумная камера содержит электрический разъем для подключения устройства, при этом длина и диаметр рулона с продуктом как минимум на 10 мм меньше внутренней длины и диаметра вакуумной камеры.

На фиг. 1-3 схематично изображены этапы размещения высушиваемого пищевого продукта (например, дольки яблока) в универсальном вакуумном шкафу: размещение продукта на эластичном, моющемся, паропроницаемом материале с электроподогревом (Фиг. 1): сворачивание «рулоном» (Фиг. 2); размещение в вакуумной камере (Фиг. 3).

1 – эластичный, моющийся, паропроницаемый материал с электроподогревом; 2 – высушиваемый продукт; 3 – электрический разъём электроподогреваемого материала; 4 – «липучка» для фиксации рулона; 5 – цилиндрическая вакуумная камера с электрическим разъёмом 6; 7 – свернутый рулон с продуктом; 8 – патрубок подсоединения с вакуумным насосом; 9 – герметичная дверца вакуумной камеры.

Универсальный вакуумный сушильный шкаф работает следующим образом.

Предварительно подготовленный (нарезанный) соответствующим общим требованиям сублимационной и вакуумной сушки образом высушиваемый продукт 2 размещают на эластичном, моющемся, паропроницаемом материале с электроподогревом 1 (Фиг. 1) и сворачивают в рулон (Фиг. 2). При этом продукт может находиться как в замороженном, так и в незамороженном виде. Для удобства размещения высушиваемого продукта на эластичном, моющемся, паропроницаемом материале с электроподогревом и последующего его сворачивания в рулон, продукт можно предварительно поместить в перфорированный полиэтиленовый (или из другого подобного и совместимого с пищевыми продуктами материала) пакет. После сворачивания рулона продукт находится между слоями электроподогреваемого материала, плотно прилегающими к высушиваемому продукту сверху и снизу, что позволяет обеспечить эффективный и равномерный его нагрев в течение всего процесса вакуумной сушки. После формирования с помощью предусмотренных «липучек» 4 рулона 7 с продуктом, последний размещается в цилиндрической вакуумной камере 5, соединяется электрический разъем электроподогреваемого материала 3 с электрическим разъёмом в вакуумной камере 6 и закрывается герметичная дверца 9 (Фиг. 3). Включается вакуумный насос (не показан), который через патрубок 8 создаёт необходимую величину вакуума в камере 5, управляющий пульт (не показан) включает нагревательные элементы, и по заданной программе происходит процесс вакуумной сушки до его завершения. После окончания процесса вакуумной (или сублимационной) сушки, выравнивания давления в камере 5 до атмосферного открывается герметичная дверца 9, электрический разъём 3 отсоединяется от разъёма 6, рулон 7 с высушенным продуктом достаётся из камеры 5, рулон разворачивается, готовый продукт извлекается и упаковывается в герметичную тару (не показана).

Следует отметить, что высушиваемый продукт может находиться как в замороженном, так и незамороженном виде. Вакуумный сушильный шкаф является универсальным, поскольку в нем можно осуществлять процесс как сублимационной, так и низкотемпературной вакуумной сушки.

Экономический эффект от применения заявленного универсального вакуумного сушильного шкафа получается за счет устранения обогреваемых полок с системой нагрева и циркуляции в них теплоносителя и поддонов, сокращения продолжительности процесса сушки и упрощения погрузочно-разгрузочных операций, а также увеличения полезной обогреваемой площади для размещения продукта в цилиндрической камере.

Изобретение относится к области пищевой, микробиологической и химической промышленности и может быть использовано для вакуумной сублимационной и вакуумной низкотемпературной сушки как замороженных, так и незамороженных продуктов животного и растительного происхождения, находящихся в нежидком агрегатном состоянии. В процессе вакуумной сублимационной или вакуумной низкотемпературной сушки для подвода тепловой энергии к высушиваемому продукту в вакуумной сушильной камере вместо жестких теплопроводящих полок используется мягкая паропроницаемая ткань с нагревательными элементами, на которой размещается высушиваемый продукт. Электрообогреваемая ткань с разложенным продуктом сворачивается в рулон, помещается в сушильную камеру и подключается к электропитанию. В результате увеличивается площадь поверхности теплообмена, упрощается проведение операций загрузки и выгрузки продукта, а также конструкция вакуумной камеры, что в совокупности повышает технологичность процесса сушки. 3 ил.

Универсальный вакуумный сушильный шкаф, содержащий вакуумный насос, вакуумную камеру цилиндрической формы, внутри которой имеется герметичная дверца для загрузки и выгрузки, отличающийся тем, что внутри вакуумной камеры размещается устройство, состоящее из гибкого паропроницаемого материала, совместимого с пищевым продуктом, содержащего нагревательные элементы, равномерно распределенные по всей площади, который свернут в многослойный рулон, между слоями которого размещается высушиваемый продукт, а вакуумная камера содержит электрический разъем для подключения устройства, при этом длина и диаметр рулона с продуктом как минимум на 10 мм меньше внутренней длины и диаметра вакуумной камеры.