Атмосферная сублимационная сушилка продуктов питания Российский патент 2024 года по МПК F26B5/06 F26B9/06 

Изобретение относится к отраслям пищевой, фармацевтической промышленности и может быть использовано для производства сублимированных продуктов питания, БАДов, фармацевтических препаратов. Целью изобретения является интенсификация процессов сублимации и сушки - снижение времени и энергетических затрат на процесс сушки с использованием инфракрасного излучения и естественного холода атмосферного воздуха, в том числе в районах Крайнего Севера при атмосферном давлении, для получения сублимированных продуктов, материалов, препаратов.

Известен Способ вакуумной сублимационной сушки (см. А.с.«SU» №1474405, Кл. F26B 5/06, 1989 г.).

Недостатком данного способа является использование энергоемкого вакуум-сублимационного оборудования и протяженное время сушки.

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению является атмосферная сублимационная сушка, используемая в бытовых холодильниках и морозильниках, описываемая в монографии Б.П. Камовникова, А.В. Антипова, Г.В. Семенова и И.А. Бабаева «Атмосферная сублимационная сушка пищевых продуктов» - М.: Колос, 1994. - 255 с.

Недостатком известного способа следует признать длительность сушки, которая составляет от 10 до 14 дней, а также необходимость дальнейшего досушивания в отдельном тепловом аппарате.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования процесса атмосферной сублимационной сушки для получения сублимированных продуктов путем сокращения времени сушки до 5-6 часов за счет скоростного замораживания продукта холодным атмосферным воздухом или воздухом, доведенным до температуры -25°С÷-35°С в секции искусственного испарительного охлаждения, ускоренного процесса сублимации за счет инфракрасных лучей, среднего диапазона длины волны от 1,4 до 15 мкм, которые сообщают энергию непосредственно кристаллам льда внутри продукта, что приводит к их переходу в водяные пары и сублимации, досушивание продукта идет до достижения температуры продукта 35-45°С.

Поставленная задача снижения затрат на процессы сублимации и сушки решается в предложенной атмосферной сублимационной сушилке с использованием естественного холода атмосферного воздуха, состоящей из воздухоприемных секций с плавно регулируемыми клапанами, фильтров, секции охлаждения, вентилятора, циркуляционного изолированного воздуховода и секции сушки, на входе в которую установлены обтекатели с углом раскрытия 8-15° для равномерной подачи воздуха через сетчатые полки, на которых установлены перфорированные противни с уложенным на них продуктом для высушивания, на который после заморозки от -15 до -35°С воздействуют инфракрасные лучи от установленных инфракрасных подогревателей, в диапазоне длины волны от 1,4 до 15 мкм, таким образом, что кристаллы льда внутри продукта приобретают энергию, переходят в водяной пар, который из-за разности парциальных давлений перемещается к поверхности и уносится воздухом, при достижении температуры продукта 35÷45°С по сигналу с установленного в продукте датчика температуры процесс сушки заканчивается.

Суть предложенного изобретения поясняется чертежами. На рисунке 1 показан продольный разрез заявленной атмосферной сублимационной сушилки с использованием естественного холода. На виде А рисунка 1 дано укрупненное изображение секции сушки.

Атмосферная сублимационная сушилка с использованием естественного холода атмосферного воздуха, в том числе в районах Крайнего Севера, состоит из воздухоприемных секций 1, 4, 14 с плавно регулируемыми клапанами 16, фильтров 2, 5 и 12, испарительного охлаждения 3, вентилятора 13, изолированного воздуховода 15 и секции сушки 6 с установленными в ней обтекателями воздуха 7 с углом раскрытия 8-10°, инфракрасными нагревателями 8, сетчатыми полками 9, на которые установлены перфорированные противни 10, датчики температуры 11 для замера температуры в высушиваемом продукте.

Атмосферная сублимационная сушилка с использованием естественного холода атмосферного воздуха работает следующим образом. В секции 6 (рисунок 1) подготовленные к сушке продукты толщиной до 7÷20 мм укладываются на противни 10 и устанавливаются на сетчатые полки 9. Холодный атмосферный воздух с температурой -5°C÷-35°С поступает в воздухоприемный блок 1, проходит очистку в фильтре 2. В случае, если температура атмосферного воздуха выше минус 20°С, включается в работу секция испарительного охлаждения 3 и происходит доохлаждение воздуха до требуемой температуры -25°÷-35°С, далее после воздухоприемной секции 4, очистки в фильтре 5 воздух поступает в камеру 6, где на первом этапе происходит скоростное замораживание продукта и съем поверхностной влаги из продукта циркулируемым в системе воздухом по изолированному воздуховоду 15 посредством вентилятора 8, перед которым установлен фильтр 12. После замораживания продукта начинается второй этап сушки - при поддержании низкой температуры воздуха -25°÷-35°С включаются инфракрасные излучатели (Вид А рисунка 1). За счет поступления лучистой энергии в диапазоне длины волны от 1,4 до 15 мкм от инфракрасных подогревателей вовнутрь продукта кристаллы льда в продукте переходят в водяной пар, создается разность парциальных давлений водяных паров внутри продукта и снаружи, и происходит процесс сублимации. В слое продукта на каждом противне 10 установлены датчики температуры 11. При достижении и сохранении температуры продукта в 35°÷45°С процесс сушки закончен.

Использование предложенной атмосферной сублимационной сушилки с использованием естественного холода, в том числе для районов Крайнего Севера, обеспечит получение сублимированных продуктов при меньших энергетических затратах, увеличение производительности сублимационной сушки при атмосферном давлении, в том числе за счет снижения времени на процесс сушки, как показали опытные испытания, более чем в 2-3 раза.

Изобретение может быть использовано в пищевой, фармацевтической отраслях промышленности для получения сублимированных продуктов питания, БАДов, фармацевтических препаратов. Атмосферная сублимационная сушилка продуктов питания состоит из воздухоприемных блоков с плавно регулируемыми клапанами, фильтрами, секциями охлаждения, секциями сушки с обтекателями, сетчатыми полками, перфорированными противнями, инфракрасными обогревателями и датчиками температуры, вентилятора и циркуляционного воздуховода. В секции сушки продукт выкладывается на перфорированные противни, установленные на сетчатых полках, холодный воздух направляется обтекателями с углом раскрытия 8÷15° через секцию сушки таким образом, чтобы он проходил через расположенный на противне продукт, на который после первого этапа скоростной заморозки при температуре -15÷-35°С воздействуют инфракрасные лучи в диапазоне длины волны от 1,4 до 15 мкм от установленных инфракрасных подогревателей таким образом, что кристаллы льда внутри продукта возбуждаются и, приобретая энергию, переходят в паровую фазу, которая перемещается к поверхности продукта, а затем забирается воздухом до завершения сушки, т.е. достижения температуры внутри продукта 35÷45°С. Для повышения производительности процесса сублимационной сушки, снижения энергетических затрат и снижения времени на процесс получения сублимированных продуктов. 1 ил.

Атмосферная сублимационная сушилка продуктов питания, состоящая из воздухоприемных блоков с плавно регулируемыми клапанами, фильтров, секции охлаждения, секции сушки с обтекателями, сетчатыми полками, перфорированными противнями, инфракрасными обогревателями и датчиков температуры, вентилятора и циркуляционного воздуховода, отличающаяся тем, что в секции сушки продукт выкладывается на перфорированные противни, установленные на сетчатых полках, холодный воздух направляется обтекателями с углом раскрытия 8÷15° через секцию сушки таким образом, чтобы он проходил через расположенный на противне продукт, на который после первого этапа скоростной заморозки при температуре -15÷-35°С воздействуют инфракрасные лучи в диапазоне длины волны от 1,4 до 15 мкм от установленных инфракрасных подогревателей таким образом, что кристаллы льда внутри продукта возбуждаются и, приобретая энергию, переходят в паровую фазу, которая перемещается к поверхности продукта, а затем забирается воздухом до завершения сушки, т.е. достижения температуры внутри продукта 35÷45°С.