Вакуумный способ сушки зерна или другой продукции растениеводства и устройство для его реализации

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(54) ВАКУУМНЫЙ СПОСОБ СУШКИ ЗЕРНА ИЛИ ДРУГОЙ ПРОДУКЦИИ РАСТЕНИЕВОДСТВА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ(71) Заявители Панков Сергей Владимирович Васько Петр Петрович Панков Александр Сергеевич(72) Авторы Панков Сергей Владимирович Васько Петр Петрович Панков Александр Сергеевич(73) Патентообладатели Панков Сергей Владимирович Васько Петр Петрович Панков Александр Сергеевич(56) Чайченец А.С. Теплонасосные сушильные установки для зерна Обзорная информация,2, Москва, 1990. - С. 1-13.1237879 1, 1986.2163993 2, 2001.2124294 1, 1999.44992 , 2002.19990135, 2000.(57) 1. Способ сушки зерна или другой продукции растениеводства, при котором в сушильном объеме, после загрузки в него продукта сушки, создают вакуум глубиной до 30 мм рт.ст., отводят образовавшиеся пары влаги в испаритель холодильника теплонасосной установки для передачи скрытой теплоты парообразования влаги продукта сушки теплоносителю теплонасосной установки, которым нагревают продукт сушки, причем температуру нагрева, определяемую величиной вакуума, регулируют на биологически допустимом уровне до 40 С с обеспечением экологичности и товарного качества конечного продукта. 2. Устройство для сушки зерна или другой продукции растениеводства, содержащее сушильный объем, вакуумный насос, теплонасосную установку, включающую конденсатор, холодильник, испаритель, соединенный циркуляционным контуром с сепараторомрасширителем, и контур сушильного агента, при этом вакуумный насос соединен паровоздушным трактом через холодильник теплонасосной установки с сушильным объемом,а конденсатор теплонасосной установки является поверхностным контактным подогревателем продукта сушки в сушильном объеме. 10558 1 2008.04.30 Изобретение относится к теплоэнергетике в сельскохозяйственном производстве. Традиционным способом сушки зерна и другой продукции растениеводства является конвективный, который заключается в нагревании продукта сушки прямым контактом с продуктами сгорания органического топлива либо смесью последних с наружным воздухом. Температура сушильного агента при этом 70-140 С, в то время как предельная допустимая температура для зерна 40-50 С (Л.13). Удельный расход электроэнергии с учетом сжигаемого топлива составляет от 35 до 45 кВт на плановую тонну зерна. Все большее распространение находит способ сушки зерна, при котором его конвективный нагрев производится воздухом, подогретым тепловой энергией, трансформируемой теплонасосной установкой из продукта сушки (Л.4). Одним из аналогов предлагаемого изобретения является этот способ. Однако большая продолжительность этого процесса является его недостатком. Другим аналогом изобретения является широко применяемый способ вакуумной сушки древесины в герметичном сушильном объеме при вакууме до 0,4 ата (Л.2). Но для сушки зерна этот способ не применялся. Объединение принципов этих аналогов является сутью предлагаемого изобретения. Предлагаемый вакуумный способ сушки продукции растениеводства и устройство для его реализации позволяют решить следующие задачи снизить энергозатраты на сушку, в частности зерна, до 3-5 кВт на плановую тонну исключить факторы загрязнения продукции продуктами сгорания топлива, перегрева ее и повысить товарное качество снизить механическую повреждаемость зерна ускорить процесс сушки и увеличить производительность сушильных установок создать высокую степень автоматизации процесса сушки за счет непосредственного контроля параметров состояния зерна сохранить высокое качество конечной продукции за счет низкотемпературной сушки(содержание протеина, каротина, витаминов, биологически активных веществ). 1. Предлагаемый способ сушки основывается на создании в сушильном объеме глубокого вакуума, который приводит к нарушению фазового равновесия наружной и внутренней влаги продукта сушки, увеличению объемов воды и интенсивному парообразованию. Дальнейшая конденсация паров происходит в холодильнике, где скрытая теплота парообразования утилизируется теплоносителем теплонасосной установки и трансформируется в сушильный объем для нагрева продукта сушки. При этом температура регулируется на биологически допустимом уровне до 40 С и обеспечивается экологическая чистота продукта. 2. Устройство, реализующее способ по п. 1, изображенное на рис. 1, состоит из следующих составных частей сушильный объем - 1 холодильник установки - 2 вакуумный насос - 3, соединенный через холодильник 2 паровоздушным трактом - 4 с сушильным объемом 1 конденсатоотводчик - 5 утилизатор - 6 компрессор теплонасосной установки 7 теплообменник утилизатора - 8 конденсатор теплонасосной установки - 9, являющийся поверхностным контактным подогревателем продукта в сушильном объеме 1 дроссельное устройство - 10 сепаратор-расширитель - 11 испаритель холодильника - 18, соединенный циркуляционным контуром 16-17 с сепаратором-расширителем 11 контур сушильного агента ТНУ поз. 12, 13, 14, 15. 3. Принцип действия устройства по п. 2, реализующего способ сушки по п. 1, следующий. Сушильный объем 1 после загрузки в него продукта сушки (зерно) герметизируется, и вакуумный насос 3 создает разрежение в нем и в холодильнике 2 величиной 30-50 мм рт. ст. Включением компрессора 7 создается циркуляция теплоносителя в контуре теплонасосной установки (ТНУ). Понижение давления в сушильном объеме 1 приводит к интенсив 2 10558 1 2008.04.30 ному испарению влаги зерна в результате увеличения ее объемов. Выделившиеся пары влаги поступают через элемент 4 паровоздушного тракта в холодильник, где передают скрытую теплоту парообразования жидкому теплоносителю ТНУ в испарителе 18. Сами они конденсируются и отводятся в конденсатоотводчик 5, а жидкий теплоноситель ТНУ,получив тепло, испаряется и возвращается в сепаратор-расширитель 11. Так включается в работу малый контур естественной циркуляции ТНУ сепаратор-расширитель 11 - поз. 16 испаритель 18 - поз. 17 - сепаратор-расширитель 11. В последнем происходит разделение теплоносителя на жидкую и парообразную фракции. Воздушная смесь из холодильника 2 вакуумным насосом 3 направляется в утилизатор 6, где теплота воздуха передается теплоносителю, а охлажденный воздух с низким потенциалом 5-10 С сбрасывается в атмосферу. Для увеличения потенциальной испарительной способности зерна необходимо увеличить разность температур продукта и теплоносителя-испарителя 18, т.е. подогреть зерно до температуры 40 С. Компрессор 7 забирает пары теплоносителя из сепараторарасширителя, сжижает их и через теплообменник утилизатора 8 - поз. 13.14. - тракта подает в конденсатор 9, являющийся контактным подогревателем зерна. Паровая фракция теплоносителя конденсируется при температуре 35-40 С, отдает при этом тепло зерну и по тракту 1 - поз. 15 - дросселируется в дроссельном устройстве 10, поступает в сепараторрасширитель 11, в котором происходит окончательное разделение парожидкостных фракций большого и малого контуров циркуляции ТНУ. Замкнутая схема позволяет максимально утилизировать скрытую теплоту парообразования влаги, содержащейся в зерне, и значительно уменьшить энергозатраты на сжатие в вакуумном насосе. Такая технология сушки обеспечивает во-первых, высокую степень экологичности продукта из-за отсутствия прямого контакта его с потенциальными загрязнителями во-вторых, сохраняет товарное и биологическое качество продукта, не участвующего в высокотемпературных процессах в третьих, потери цикла происходят с низкотемпературным сбросом воздуха и конденсата, что составляет 2-4 , теплота продукта сушки полностью используется в процессе в четвертых, процесс технологичен для регулирования температуры и влажности непосредственно продукта сушки, а также времени сушки до требуемых параметров в пятых, конструктивно изменяя только сушильный объем, установка легко перепрофилируется для сушки других видов продукции растениеводства - сена, витаминной травяной муки и т.д. Экспериментальная установка дала положительные результаты на предмет всхожести и механической целостности зерна при длительном воздействии на него глубокого вакуума. Источники информации 1. Птицын С.Д. Зерносушилки. - М. Машиностроение, 1966. 2. Горяев А.А. Современные вакуумные лесосушильные камеры. - М. ВНИПИЭИ леспром, 1985. 3. Алейников В.П. Пути снижения удельных затрат топлива и электроэнергии при сушке зерна. - М. Колос, 1979. 4. Чайченец А.С. Теплонасосные сушильные установки для зерна. Обзорная информация,2, Москва, 1990. - С. 1-13. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3