Способ сублимационной сушки иуСТРОйСТВО для ЕгО ОСущЕСТВлЕНия Советский патент 1981 года по МПК F26B5/06 F26B9/06 

Изобретение относится к технологии и технике сублимационного высушивания пищевых продуктов и может быть исполь зовано в пищевой промышленности, а в медицине для высушивания про дуктов, обладающих способностью легко истираться в порошок после их сублима ционного высушивания: молочных проду тов (простокваша, йогурт), плодо-овощ ных соков и пюре, агар-агара, желчи Известен способ сублимационной сушки пищевых продуктов в гранулах при давлении ниже давления тройной точки воды путем нагрева их в услови ях вибрации и при непрерывном отводе образовавшихся паров воды, а также устройство для осуществления этого способа, содержащее вакуумную камеру внутри которой расположен вибротранс портирующий лоток с нагревателями, подсоединенный к вибратору, вакуумные шлюзы для загрузки и выгрузки высушиваемых гранул продукта 1J . Недостатки данного способа и устройства заключаются в сложности технологии и малой надежности. Известен также способ сублимационной сушки путем нагрева гранулированных пищевых продуктов в условиях вакуума и вибрации, осуществляемы в устройстве, содержащем укрепленную на станине вакуумную камеру, внутри которой имеется лоток с посекционно . расположенными вдоль него электрическими нагревателями и вибратор, загрузочный и разгрузочные бункеры, причем станина закреплена шарнирно с возможностью регулирования угла наклона 2. Недостатком этих способа и устройства является неэффективное перемешивание материала, что приводит к излишнему его перегреву. Кроме того, известен способ сублимационной сушки гранулированных продуктов под вакуумом путем их нагрева в условиях вибрации при непрерывном отводе образующихся водяных паров, Данный способ осуществляется в устройстве, содержащем вакуумную камеру с загрузочным и разгрузочным шлюзами и размещенный внутри камеры противень с боковыми стенками, снабженный нагревателем в днище и подключенный к вибратору з. Эти способ и устройство, по своей технической сущности, наиболее близки к предлагаемым, но и они не лишены недостатков, сводящихся к тому, что

вибрацию гранул продукта осуществляют преимущественно в горизонтальной плоскостное амплитудами и частотами, которые обеспечивают заданную скорость перемещения их по сушильному рротивню, но не достаточны для отдеhsHHH и удаления с поверхности гранул сухих слоев, имеющих большое термическое сопротивление процессу теплоподвода к центрам гранул. В ходе процесса толщина сухих слоев растет, не позволяя подводить тепло к продукту с максимальньпи и неизменным значением удельного теплового потока в течение всего процесса и по всей площади противня, так как- это привело бы к перегреву и подгоранию внешних высохших слоев гранул и ухудшению, тем самым качества готового продукта. Вынужденное же снижение уровня теплоподвода значительно удлиняет процесс сублимационной сушки.

Недостатком известного устройства является то, что в нем невозможна своевременная выгрузка тех гранул продукта, которые по какой-либо причине высохли быстрее остальных . Общая выгрузка происходит только в конце противня и поэтому, происходит подгорание высохших гранул, что ухудшает качество готового продукта.

Цель изобретения - повышение качества и сокращение экспозиции сушки..

Поставленная цель достигается тем что вибрацию ведут комбинированно в горизонтальном и вертикальном направлениях с одинаковыми амплитудой 0,75-5,0 мм и частотой 50-300 Гц, а интенсивность нагрева поддерживают постоянной в пределах 1-4,5 кВт/кг, при которой скорость отводимых водяных паров превышает скорость витания в них сухих частиц продукта.

Устройство для сублимационной сушки дополнительно содержит направлющий экран, охватывающий противень и образующий с его боковыми стенками зазор, проходное сечение которого составляет 0,1-1,0 S , высота боковы стенок противня - 1,0-3,0 ширины его днища, а площадь поперечного сечения вакуумной камеры в зоне разгрузочног шлюза составляет 5-10 S , где S - плщадь днища противня.

Внутри камеры над разгрузочным шлюзом дополнительно размещена воронка, присоединенная к.вибратору.

Какпоказывает опыт, вибрация гранул с указанными амплитудами и частотами обеспечивает отделение с их поверхностей высохших слоев, поэтому создаются условия для нагрева гранул с постоянной интенсивностью и,..тем самым,значительно ускоряется процесс

сушки.

В описываемом изобретении сухие частицы продукта, отделившиеся в результате вибрации с поверхности гранул, уносятся из сушильного противня без использования для этого специ альных механических средств. При этом исходят из того, что вертикальный поток любого газа может унести с собой материальную частицу, если его скорость превысит скорость витания в нем этой частицы, т.е. будет выполнено соотношение

f/;

Wr t8-)-p

где U) -скорость потока, м/с;

(jJj jj-скорость витания материаль ной частицы в потоке, м/с;

д -ускорение силы тяжести,

9 /

d - диаметр материальной частицы, м,

J - плотность частицы, кг/м , УГ кинематическая вязкость пара, MVc,

РР - плотность пара, кг/м . Скорость потока водяных паров, отводимых из противня, составляет

.

где m - удельная загрузка противня

гранулами (как и в известном способе m 5-20), q - интенсивность нагрева гранул, кВт/кг;

F - площадь днища противня, м ; F- - площадь проходного сечения

зазора между экраном и боковыми стенками противня, м; теплота фазового перехода лед-пар для воды кДж/кг. Из (1) и (2) следует, что для обеспечения выноса сухих частиц из противня, должно быть выполнено условие

(3)

FJ 18 S),- m Условие (3) выполняют, обеспечивая при заданной удельной загрузке противня (т) нагрев гранул (qy) и проходное сечение зазора {Rj ) в пределах, указанных в формуле изобретения. При этом важно, что из противня выносятся только сухие частицы продукта, так как их плотность (р) значительно меньше плотности замороженных влажных частиц (для простокваши, например, в 8-9 раз).

На чертеже изображено устройство, работающее по предлагаемому способу.

В вакуумной камере 1, снабженной загрузочным шлюзом 2 и разгрузочным шлюзом 3, расположен противень 4, имеющий днище 5 с нагревателем б и боковые стенки 7, и присоединенный при помощи тяг 8 к вибратору 9. Направляющий экран 10 охватывает сверху противень 4, образуя с его боковыми стенками 7 зазор 11, проходное сечение которого составляет 0,1-1,0 площади днища 5. Над разгрузочным шлюзом 3 установлена воронка 12, присоединенная к вибратору 9. Для отвода из камеры 1 водяных паров преду смотрен трубопровод 13. Устгройство работает по следующему способу. Через шлюз 2 в вибрирующий противень 4 непрерывно загружают гранулы продукта и при помощи нагревателя 6 осуществляют их нагрев. Высохшие внешние слои гранул в результате интенсивной вибрации отделяются, подхватываются потоком образовавшихся в противне 4 водяных паров, которые вследствие увеличенной высоты боковы стенок 7, оказываются хорошо сформир ванными для движения в вертикальном направлении, и выносятся через зазор 11 к вибрирующей направляющей воронке 12 и вакуумному шлюзу 3. Высота, боковьох стенок 7, равная 1,0-3,0 шири ны днища 5 противня 4 обеспечивает, как показывает опыт эксплуатации уст ройства, стабильность аэродинамического процесса уноса из противня 4 су хих частиц продукта. Так как площадь поперечного .сечения вакуумной камеры 1 у шлюза 3 соctaвляeт 5-10 площадей днища 5 проти ня 4, поток водяных паров здесь резко теряет скорость и освобождается о частиц сухого продукта, после чего о водится через трубопровод 13 к десуб лиматору и к вакуумному насосу (не показаны}. Осевшие на воронке 12 сухие частицы продукта подаются под действием ее вибрации к разгрузочном шлюзу 3 и выводятся из камеры 1. Проводилась сублимационная сушка предварительно замороженной и гранулированной простокваши Мечниковская при трех комбинациях режимных параметров процесса и, для получения сра нительных данных, известным способрм Во всех случаях конечная влажность продукта рав.нялась 5%. При осуществлении предлагаемого способа зазор 11 между экраном 10 и боковыми стенками 7 регулировался в пределах, указанных в формуле изобретения, что обеспечивало своевременный и стабильный унос готового . продукта из противня 4 без использования каких-либо специальных механических средств или устройств. Качество .продукта, полученного предлагаемым способом, было более высоким так как он в процессе сушки подвергался воздействию высоких .температур более короткое время. Длительность сушки гранул предлагаемым способом по сравнению с известным сокращается, что значительно улучшает технико-экономические показатели работы сушильного оборудования. Формула изобретения 1. Способ сублимационной сушки гранулированных продуктов под вакуумом путем их нагрева в условиях вибрации при непрерывном отводе образующихся водяных паров, отличающийс я тем, что, с целью повышения качества и сокращения экспозиции сушки, вибрацию ведут комбинированно в горизонтальном и вертикальном направлениях с одинаковыми амплитудой 0,755 мм и частотой 50-300 Гц, а интенсивность нагрева поддерживают постоянной в пределах 1-4 кВт/кг, при которой скорость отводимых водяных паров превышает скорость витания в них сухих частиц продукта. 2.Устройство для сублимационной сушки способом по п. 1, содержащее вакуумную камеру с загрузочным и разгрузочным шлюзами и размещенный внутри камеры противень с боковыми стенками, снабженный нагревателем в днище и подключенный к вибратору, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит направляющий экран, охватывающий противень и образующий с его боковыми стенками зазор, проходное сечение которого составляет 0,1-1,0 ё , высота боковых стенок противня составляет 1-3 ширины его днища, а площадь поперечного сечения вакуумной камеры в зоне разгрузочного шлюза равна 5-105 , где S - площадь днища противня. 3.Устройство по п.2, отличающее с я тем, что внутри камеры над разгрузочным шлюзом дополнительно размещена воронка, присоединенная к вибратору. Источники информации, принятые во внимание, при экспертизе 1. Патент США №3648379, кл. 34-5, опублик. 1972. 2.Авторское свидетельство СССР № 499476, кл. F 26 В 19/00, 1976. 3.Патент США 3667135, кл. 34-5, опублик. 1972.