Установка для вакуумно-сублимационной сушки с наложением электрического поля Российский патент 2025 года по МПК F26B9/06 F26B5/06 F26B3/34 

Изобретение относится к вакуумной сублимационной сушке и может быть использовано в пищевой, химической промышленностях.

Известна сублимационная установка (патент РФ №2580964, МПК F26B 9/06(2006.01), F26B 5/06(2006.01), F26B 3/347(2006.01)),БИ №10,2016 которая содержит сублимационную камеру, тележку, лотки, вакуум-провода и теплоноситель. Теплоносителем является СВЧ-энергия. Сублимационная камера выполнена в виде прямоугольной СВЧ-камеры, герметично соединенной с коробом волноводом, периметр которого идентичен периметру СВЧ-камеры, и через перпендикулярно расположенные и встречно направленные подводящие волноводы с СВЧ-генераторами. Отводы к вакуум-проводам установлены в геометрическом центре больших сторон СВЧ-камеры. Лотки устанавливаются на уголках тележки, находящихся на одинаковом расстоянии по высоте с минимальным зазором к внутренним стенкам СВЧ-камеры, и имеют дно, выполненное из диэлектрической тканой сетки, диагональ живого сечения каждого отверстия которой меньше размера частиц высушиваемого продукта.

Известна вакуум-сублимационная установка (патент РФ №2183307, МПК F26B5/06), содержащая вакуумную камеру, состоящую из герметично соединяющихся секций, снабженных патрубком с запирающим клапаном, установленным с возможностью подключения к вакуум-насосу, вакуум-насос, десублиматор, нагреватель, секции выполнены с двойным дном, в котором установлены термоэлектрические модули, представляющие собой полупроводниковые устройства, состоящие 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.

За прототип принята установка для вакуумно-сублимационной сушки (патент РФ №2203460, МПК F26B 7/00(2006.01), F26B 3/347(2006.01), F26B 5/06(2006.01)), которое содержит вакуумную сушильную камеру, два некогерентных СВЧ-генератора одного диапазона волн, две конические антенны, систему конденсации пара, вакуумный насос, по меньшей мере один диэлектрический лоток для размещения объекта сушки и по меньшей мере одну диэлектрическую полку для размещения лотка, которая размещена горизонтально внутри сушильной камеры.

Недостатком такой установки является некачественная обработка материала за счет отсутствия равномерности нагрева т.к различные участки объекта во время сушки находятся в неодинаковых условиях.

Технической задачей является разработка энергоэффективной установки для вакуумно-сублимационной сушки материала за счет наложения электрического поля.

Технический результат - улучшение эффективности сушки за счет обеспечения равномерного нагрева внутренней структуры материала, уменьшение общей длительности вакуумно-сублимационной сушки.

Указанный технический результат достигается использованием установки для вакуумной сублимационной сушки, содержащей вакуумную сушильную камеру, систему конденсации пара, вакуумный насос, источник кондуктивного подвода тепла отличающуюся тем, что установка дополнительно содержит систему электродов соединенную с источником высоковольтного электрического поля, которая состоит из коллектора и эмиттера и при этом в качестве коллектора используется противень для сублимируемого материала, а в качестве эмиттера - токопроводящий элемент, причем продукт располагают в прямом контакте с коллектором, а эмиттер - над коллектором.

Оснащение вакуумной сушильной установки дополнительной системой электродов, состоящей из коллектора и эмиттера, в которой в качестве коллектора используют противень для сублимируемого материала, а в качестве эмиттера - токопроводящий элемент, причем продукт располагают в прямом контакте с коллектором, а эмиттер - над коллектором, позволяет создать дополнительный поток влаги за счет действия электрического поля. Возникающий градиент электрического поля материала, расположенного в системе электродов позволяет равномерно распределить движение влаги из капиллярно-пористой структуры высушиваемого материала к поверхности раздела фаз.

При воздействии электрического поля, влага, которая находится в материале становится насыщенной ионами. Возникает дополнительная сила движения влаги, при которой влага под действием электростатики, двигается к соответствующему по знаку электроду. В предлагаемой конструкции движение влаги, насыщенной ионами происходит от коллектора к эмиттеру.

Выполнение эмиттера в виде натянутой струны или многоострийной структуры позволяет организовать равномерный градиент электрического поля внутри материала, что позволяет осуществить процесс удаления влаги без локального перегрева.

Сущность предлагаемой установки поясняется графическим материалом фиг. 1 - Изображение общего вида установки.

На фиг. 1 изображено: 1 - сушильная камера, 2 - система конденсации пара, 3 - вакуумный насос для откачки воздуха, 4 - источник подвода тепла, 5 - система электродов, 6 - противень для материала, 7 - источник высоковольтного электрического поля.

На фиг. 1 - Изображение общего вида установки.

Установка для вакуумной сублимационной сушки содержит вакуумную сушильную камеру 1, систему конденсации пара 2, вакуумный насос для откачки воздуха 3, источник подвода тепла 4. В качестве новизны в вакуумную сушильную камеру дополнительно встроена система электродов 5, представляющая совокупность из коллектора и эмиттера, в которой в качестве коллектора используется противень 6 для материала, а в качестве эмиттера - токопроводящий элемент, соединенные с источником высоковольтного электрического поля 7, в качестве которого используют генератор.

Установка для вакуумной сублимационной сушки работает следующим образом. В сушильную камеру 1 загружают замороженный продукт на противни 6. Включают источник высоковольтного электрического питания для вакуумной сублимационной сушки. После чего в камере происходит откачка воздуха вакуумным насосом 3 до давления ниже критической точки. Критической точкой называют температуры, при которых происходит изменение фазового состояния и структуры материла. Далее происходит запуск источника подвода тепла 4. Запускается источник высоковольтного электрического питания 7, в качестве которого используют генератор, подающий высокое напряжение на систему электродов 5. Удаляемая влага осаждается на системе конденсации пара 2. Процесс происходит до достижения требуемой величины влажности продукта. Для каждого продукта это значение различное, но экспериментально установлено, что влажность конечного продукта должна варьироваться в диапазоне от 2 до 5%.

Изобретение относится к вакуумной сублимационной сушке и может быть использовано в пищевой, сельскохозяйственной отраслях промышленности. Установка для вакуумной сублимационной сушки содержит вакуумную сушильную камеру, систему конденсации пара, вакуумный насос, источник подвода тепла, причем установка дополнительно содержит систему электродов, соединенную с источником высоковольтного электрического поля, которая состоит из коллектора и эмиттера, и при этом в качестве коллектора используют противень для сублимируемого материала, а в качестве эмиттера - токопроводящий элемент, продукт располагают в прямом контакте с коллектором, а эмиттер - над противнем для сублимируемого материала. Технический результат - повышение эффективности сушки за счет обеспечения равномерного нагрева внутренней структуры материала, уменьшение общей длительности вакуумно-сублимационной сушки. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Установка для вакуумной сублимационной сушки, содержащая вакуумную сушильную камеру, систему конденсации пара, вакуумный насос, источник подвода тепла, отличающаяся тем, что установка дополнительно содержит систему электродов, соединенную с источником высоковольтного электрического поля, которая состоит из коллектора и эмиттера и при этом в качестве коллектора используют противень для сублимируемого материала, а в качестве эмиттера - токопроводящий элемент, причем продукт располагают в прямом контакте с коллектором, а эмиттер - над коллектором.

2. Установка для вакуумной сублимационной сушки по п.1, отличающаяся тем, что эмиттер может быть выполнен в виде ряда натянутых струн.

3. Установка для вакуумной сублимационной сушки по п.1, отличающаяся тем, что эмиттер может быть выполнен в виде многоострийной структуры.