Вакуумная сушилка

(51)26 11/04 НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Учреждение образования Могилевский государственный университет продовольствия(72) Авторы Шуляк Виктор Анатольевич Довидович Дмитрий Владимирович(73) Патентообладатель Учреждение образования Могилевский государственный университет продовольствия(57) 1. Вакуумная сушилка, содержащая сушильную камеру с рубашкой и системой нагрева теплоносителя, трубу для отвода паров, соединенную с системой вакуумирования, привод, импеллер с приводом, отличающаяся тем, что импеллер выполнен в виде по меньшей мере одного измельчителя, выполненного в виде эквидистантно изогнутых по контуру сушильной камеры ножей и установленного непосредственно на валу электродвигателя, закрепленного по меньшей мере на одной стенке сушильной камеры. 2. Вакуумная сушилка по п. 1, отличающаяся тем, что корпус выполнен в виде сопряженных усеченных конусов. 3. Вакуумная сушилка по п. 1, отличающаяся тем, что корпус выполнен в виде сопряженных под углом цилиндров. 8101 1 2006.06.30 4. Вакуумная сушилка по п. 1, отличающаяся тем, что корпус выполнен в виде наклонного цилиндра. 5. Вакуумная сушилка по любому из пп. 1-4, отличающаяся тем, что измельчитель и система нагрева теплоносителя соединены с контроллером. Изобретение относится к сушильным аппаратам и может быть использовано для получения порошков, преимущественно из материалов растительного происхождения лекарственных растений, трав, плодов, орехов и т.п. в пищевой, химико-фармацевтической и других отраслях промышленности. Известна вакуумная сушилка для сушки жидких продовольственных продуктов, состоящая из сушильной камеры с рубашкой, системы вакуумирования, трубы для отвода паров и привода. Внутри сушильной камеры размещены мелющие тела, а по осевой линии камеры установлен неподвижный сборник готового продукта. 1 Известная вакуумная сушилка позволяет получать порошковый продукт, однако эффективное измельчение в барабане начинается только тогда, когда влажность сухого остатка снижается до 3-5 . Сушилка не позволяет сушить твердые сыпучие продукты, т.к. не предусмотрена система подачи и распределения исходного продукта в объеме мелющих тел. Наличие мелющих тел в барабане увеличивает энергоемкость процесса за счет взвешивания и перемещения большой массы металлических шаров, а также ухудшает качество конечного продукта за счет намола металлических частиц от мелющих тел и попадания их в конечный продукт. Известна вакуумная сушилка для дисперсных материалов, содержащая сушильную камеру с рубашкой и системой нагрева теплоносителя, трубу для отвода паров, соединенную с системой вакуумирования, привод, импеллер с приводом. Импеллер выполнен в виде мешалки, закрепленной на трубе для отвода паров, и кинематически связанной с приводом, который выполнен с возможностью попеременного вращения сушильной камеры или трубы для отвода паров. 2 Из-за того, что скорость вращения импеллера-мешалки мала, данная вакуумная сушилка позволяет получать конгломерат, а не тонкодисперсный порошковый продукт. Сушка продукта происходит в плотном слое, что требует более высокой температуры сушки и большой длительности процесса. Наличие внешнего привода, подшипниковых опор и выхода трубы для отвода паров на две стороны сушильной камеры, гарантируют большие подсосы воздуха внутрь сушильной камеры, что неизбежно приводит к повышению температуры испарения влаги. Качество продукта не велико вследствие того, что сушка происходит при высоких температурах, что приводит к потере эфирных масел,аромата и частичной денатурации белкового комплекса исходного продукта. Задачей изобретения является получение продукта с новыми потребительскими качествами, а именно тонкодисперсного пищевого порошка высокого качества, а также сокращение времени сушки и энергозатрат. Задача решается тем, что в вакуумной сушилке, содержащей сушильную камеру с рубашкой и системой нагрева теплоносителя, трубу для отвода паров, соединенную с системой вакуумирования, привод, импеллер с приводом, импеллер выполнен в виде по меньшей мере одного измельчителя, выполненного в виде эквидистантно изогнутых по контуру сушильной камеры ножей и установленного непосредственно на валу электродвигателя, закрепленного по меньшей мере на одной стенке сушильной камеры. Допустимо, чтобы в вакуумной сушилке корпус был выполнен в виде сопряженных усеченных конусов. Допустимо, чтобы в вакуумной сушилке корпус был выполнен в виде сопряженных под углом цилиндров. Допустимо, чтобы в вакуумной сушилке корпус был выполнен в виде наклонного цилиндра. 2 8101 1 2006.06.30 Допустимо, чтобы в вакуумной сушилке измельчитель и система нагрева теплоносителя были соединены с контроллером. Наличие внешнего привода обеспечивает поворот сушильной камеры вокруг оси вращения и некоторое перемешивание материала в слое, однако при сушке пряноароматических трав и лекарственных растений основное сопротивление влагопереносу сосредоточено не в пограничном с теплообменной поверхностью слое, а внутри самого высушиваемого материала. Увеличить скорость сушки и уменьшить возможность перегрева поверхностных слоев материала в процессе сушки возможно лишь путем уменьшения внутреннего диффузионного сопротивления влагопереносу. Выполнение импеллера в виде измельчителя позволяет достичь высокого качества пищевых порошков, сократить время сушки и энергозатраты за счет не простого перемешивания, а измельчения материала в процессе сушки, постоянного вскрытия поверхности испарения и ее обновления. Установка импеллера непосредственно на валу электродвигателя, закрепленного на стенке сушильной камеры,обеспечивает лучшую ее герметизацию и снижение температуры сушки. Выполнение измельчителя в виде эквидистантно изогнутых по контуру сушильной камеры ножей позволяет прорабатывать материал не только в донной части сушильной камеры, но и у боковых стенок. При этом в объеме сушильной камеры формируется фонтанирующий вихрь, вовлекающий в восходяще-нисходящую циркуляцию весь объем высушиваемого материала. Установка измельчителей на двух и более стенках сушильной камеры позволяет уменьшить промежуток времени между механическими воздействиями на высушиваемый материал. Тем самым достигается повышение интенсивности тепломассообмена в процессе сушки. Выполнение корпуса в виде сопряженных усеченных конусов обеспечивает равномерное распределение материала внутри сушильной камеры, он периодически при повороте камеры движется в режиме растекания вдоль боковых теплообменных поверхностей диффузорное движение, и в режиме стекания - конфузорное движение. Выполнение корпуса в виде сопряженных под углом цилиндров позволяет установить измельчитель у общего основания и повысить концентрацию материала в зоне измельчения, в то же время бицилиндрические смесители обладают лучшей перемешивающей способностью при обработке разнородных материалов или смесей различных компонентов,например чайных сборов. Выполнение корпуса в виде наклонного цилиндра формирует классический смеситель пьяную бочку, отличающийся простотой конструкции и надежностью эксплуатации. Применение данного корпуса для сушильной камеры позволяет постепенно нагружать импеллер измельчаемым материалом, т.к. при повороте корпуса количество одновременно измельчаемого материала растет постепенно, что позволяет уменьшить мощность привода импеллера. Подключение измельчителя и системы нагрева теплоносителя к контроллеру (программируемому устройству) позволяет задать программу разгона и торможения измельчителя, периодичность его включения и продолжительность работы. Для системы подачи теплоносителя задается температурная кривая нагрева (зависимость температуры теплоносителя от времени). Наличие большого количества влаги в материалах растительного происхождения позволяет в первый период сушки применять более высокие температуры теплоносителя без опасности перегрева материала. После удаления свободной и слабосвязанной влаги температура теплоносителя должна резко уменьшиться (в 1,5-2 раза) и досушку материала осуществляют в мягких температурных условиях. Перед выгрузкой материала нагрев теплоносителя прекращают, а в рубашку сушильной камеры целесообразно подать холодный теплоноситель для охлаждения высушенного материала перед затариванием. Предложенное устройство для вакуумной сушки позволяет объединить в одном рабочем объеме сушку и измельчение продукта. 3 8101 1 2006.06.30 Таким образом, выполнение импеллера в виде по меньшей мере одного измельчителя,выполненного в виде эквидистантно изогнутых по контуру сушильной камеры ножей и установленного непосредственно на валу электродвигателя, закрепленного по меньшей мере на одной стенке сушильной камеры, позволяет получать порошковые продукты высокого качества из материалов растительного происхождения с новыми потребительскими свойствами, резко сократить время сушки и энергозатраты на процесс. Сущность устройства поясняется чертежами. На фиг. 1 изображен общий вид устройства, на фиг. 2 - вариант выполнения корпуса сушильной камеры в виде сопряженных под углом цилиндров, на фиг. З - вариант выполнения корпуса сушильной камеры в виде наклонного цилиндра. Устройство для вакуумной сушки состоит из сушильной камеры 1 с теплообменной рубашкой 2, трубы для отвода паров 3, соединенной с системой вакуумирования, привода 4,измельчителя 5, установленного непосредственно на валу электродвигателя 6, закрепленного на стенке сушильной камеры 1. Устройство содержит герметизируемый патрубок 7 для загрузки-выгрузки высушиваемого материала, патрубок подвода 8 и отвода 9 теплоносителя, подключенные к системе нагрева теплоносителя, заборный фильтр 10. Сушильная камера 1 может быть выполнена в виде сопряженных усеченных конусов 11 (фиг. 1), в виде сопряженных под углом цилиндров 12 (фиг. 2) или в виде наклонного цилиндра 13(фиг. 3). Вакуумная сушилка работает следующим образом. Исходный продукт периодически поступает через загрузочный патрубок 7, и сушильную камеру 1 герметизируют. Горячий теплоноситель подают по патрубку 8 в теплообменную рубашку 2. Включают электродвигатель 6, материал измельчается и переводится во взвешенное состояние с помощью измельчителя 5. Сушильную камеру 1 подключают к системе вакуумирования через патрубок 3, снабженный заборным фильтром 10. Материал высушивается и выгружается через патрубок 7. Внешний привод 4 обеспечивает поворот сушильной камеры 1 вокруг оси вращения и некоторое перемешивание материала в слое. Основное повышение интенсивности процесса сушки достигается за счет не простого перемешивания, а измельчения материала измельчителем 5, постоянного вскрытия поверхности испарения и ее обновления. Выполнение измельчителя 5 в виде эквидистантно изогнутых по контуру сушильной камеры 1 ножей позволяет прорабатывать материал не только в донной части сушильной камеры, но и у боковых стенок. При этом в объеме сушильной камеры 1 формируется фонтанирующий вихрь, вовлекающий в восходяще-нисходящую циркуляцию весь объем высушиваемого материала. Еще больший эффект достигается при выполнении сушильной камеры 1 в виде наклонного цилиндра 13 и установки измельчителей 5 на противоположных торцевых стенках сушильной камеры 1. При этом появляется возможность взаимодействия спутно-закрученных, встречно-закрученных или скрещивающихся вихревых потоков, в зависимости от направления вращения измельчителей 5 и места их установки. Для переработки сыпучих легкоподвижных материалов, например плодов шиповника,корпус 1 выполнен в виде сопряженных усеченных конусов 11, что обеспечивает равномерное распределение материала внутри сушильной камеры 1, он периодически при повороте камеры движется в режиме растекания вдоль боковых теплообменных поверхностей диффузорное движение, и в режиме стекания - конфузорное движение. Для переработки смесей разнородных материалов, например чайных сборов, корпус 1 выполнен в виде сопряженных под углом цилиндров 12, что позволяет установить измельчители 5 у разных оснований цилиндров под углом друг к другу и уменьшить нагрузку материала на измельчитель 5, в то же время бицилиндрические смесители 12 обладают лучшей перемешивающей способностью, т.к. материал периодически делится на две части ребром сопряжения цилиндров 12 и периодически стекается из двух цилиндров в одну область. 4 8101 1 2006.06.30 Для переработки малоподвижных материалов, например овощей, корпус 1 выполнен в виде наклонного цилиндра 13, что формирует классический смеситель -пьяную бочку, отличающийся простотой конструкции и надежностью эксплуатации. Применение данного корпуса для сушильной камеры 1 позволяет постепенно нагружать многорядный лопастной измельчитель 14 материалом, т.к. при повороте корпуса 1 количество одновременно измельчаемого материала растет постепенно, что позволяет уменьшить мощность привода 6. Подключение привода 6 измельчителя 5 и системы нагрева теплоносителя к контроллеру (программируемому устройству) позволяет задать программу разгона и торможения измельчителя, периодичность его включения и продолжительность работы. Для системы подачи теплоносителя задается температурная кривая нагрева (зависимость температуры теплоносителя от времени). В первый период сушки применяют более высокие температуры теплоносителя (130-180 С) без опасности перегрева материала. Во второй период досушку материала осуществляют в мягких температурных условиях (50-80 С). Перед выгрузкой материала нагрев теплоносителя прекращают, а в рубашку сушильной камеры подают холодный теплоноситель (10-18 С) для охлаждения высушенного материала перед затариванием. Установка дополнительных измельчителей 5 на двух и более стенках сушильной камеры 1 позволяет уменьшить промежуток времени между механическими воздействиями на высушиваемый материал. Тем самым достигается повышение интенсивности тепломассообмена в процессе сушки. Предложенное устройство позволяет обеспечить самое высокое качество готового продукта, например пищевого порошка путем исключения его температурной денатурации и сохранения ароматических и вкусовых характеристик исходного сырья, а также уменьшить время сушки и соответственно количество подводимого тепла на сушку и,тем самым, повысить экономичность и эффективность процесса сушки. Источники информации 1. Патент 2120589 РФ, МПК 2611/04, 5/04. Вакуумная сушилка барабанного типа / Г.М.Кассиров, Ф.Г.Секисов, В.Б.Шнейдер, А.И.Шебалин. - Опубл. 20.10.98. 2. А.с. 1474411 СССР, МПК 2611/04. Сушилка для дисперсных материалов / А.С.Зелепуга, П.С.Лапцевич, Г.А.Ковалев, Е.М.Кудина. - Опубл. 23.04.89 // БИ 15. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 6