L международная выставка-презентация
научных, технических, учебно-методических и литературно-художественных изданий
УСТАНОВКА ДЛЯ ВАКУУМНОЙ СУШКИ РАСТИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
| Название | УСТАНОВКА ДЛЯ ВАКУУМНОЙ СУШКИ РАСТИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ |
|---|---|
| Разработчик (Авторы) | Завалишина Кристина Николаевна, Евдокимова Оксана Валерьевна, Емельянов Алексей Сергеевич, Гнездилова Ольга Александровна |
| Вид объекта патентного права | Полезная модель |
| Регистрационный номер | 163071 |
| Дата регистрации | 14.07.2015 |
| Правообладатель | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" |
| Область применения (класс МПК) | A23B 7/00 (2006.01), B82B 1/00 (2006.01) |
Описание изобретения
Полезная модель относится к области пищевой промышленности и предназначена для сушки растительных материалов, а также может быть использована для сушки ягод, овощей, трав и дикоросов.
Технический результат достигается тем, что установка для вакуумной сушки растительных материалов, например овощей, фруктов, ягод, ореха, содержащая вакуумную камеру, нагреватель, насос, камеру конденсации, систему охлаждения, систему контроля температуры и давления, причем внутри вакуумной камеры расположен барабан, который соединен с приводом через узел передачи вращения, при этом нагреватель расположен по оси барабана, при этом внутренняя поверхность барабана покрыта стеклоподобной пленкой, выполненной из оксида тантала.
Полезная модель относится к области пищевой промышленности и предназначена для сушки растительных материалов, а также может быть использована для сушки ягод, овощей, трав и дикоросов.
Известна также установка для сушки растительных материалов (см. патент на изобретение №2302740, МПК A23B 7/02, F26B 3/00, опубл. 20.07.2007. Бюл. №20), которая состоит из двух сушильных вакуумных камер, ресивера, теплообменника, шлюзовой камеры, вакуумного и воздушного насосов, вентилятора и калорифера. Дополнительно установка содержит два теплообменника-конденсатора, при этом каждая сушильная камера соединена с одним из теплообменников-конденсаторов, а также с ресивером, к которому подключен вакуумный насос.
Недостатком этой установки является сложность конструкции вследствие наличия двух камер, а также наличие шлюзовой камеры, воздушного насоса и дополнительной установки, содержащей два теплообменника-конденсатора, что увеличивает время обработки сырья.
Известна установка для вакуумной сушки растительных материалов (см. патент на полезную модель №150903, МПК A23B 7/00, опубл. 10.03.2015. Бюл. №7), например овощей, фруктов, ягод, ореха, содержащая вакуумную камеру, нагреватель, насос, камеру конденсации, систему охлаждения, систему контроля температуры и давления, причем внутри вакуумной камеры расположен барабан, который соединен с приводом через узел передачи вращения, при этом нагреватель расположен по оси барабана.
Недостатком данной установки является снижение качества готового продукта из-за нарушения его структуры в процессе контакта сырой осушаемой массы с внутренней поверхностью барабана. Это обусловлено налипанием сырой осушаемой массы в пограничном слое барабана. При этом налипшая масса практически не отрывается при вращении барабана, что приводит к перегреву сырой массы и соответственно к ухудшению качества готового продукта.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является поддержание заданного качества готового продукта при длительной эксплуатации установки путем осуществления нормированных условий сушки растительных материалов за счет устранения процесса налипания осушаемой массы в пограничном слое контакта ее с внутренней поверхностью барабана.
Технический результат по поддержанию качества готового продукта заключается в устранении налипания и достигается тем, что установка для вакуумной сушки растительных материалов, например овощей, фруктов, ягод, ореха, содержащая вакуумную камеру, нагреватель, насос, камеру конденсации, систему охлаждения, систему контроля температуры и давления, причем внутри вакуумной камеры расположен барабан, который соединен с приводом через узел передачи вращения, при этом нагреватель расположен по оси барабана, при этом внутренняя поверхность барабана покрыта стеклоподобной пленкой, выполненной из оксида тантала.
На фиг. 1 изображена принципиальная схема для вакуумной сушки растительных материалов, на фиг. 2 - барабана с внутренней поверхностью, покрытой стеклоподобной пленкой, выполненной из оксида тантала.
Установка содержит цилиндрическую вакуумную камеру 1, внутри которой расположен барабан 2, имеющий форму цилиндра, механизм передачи вращения 3 барабана, который с помощью цепной передачи 4 через редуктор 5 и электродвигатель 6 соединен с блоком управления 7 электродвигателем. Датчики давления 9 и температуры 10 расположены снаружи вакуумной камеры 1. Блок управления 8 нагревателя так же расположен снаружи и соединен с датчиком температуры 10 и нагревателем 14. Камера конденсации 11, с двух сторон которой расположены вентили 12, закреплена снаружи на нижней стенке вакуумной камеры 1. Вакуумный насос 13 присоединен к вакуумной камере 1. Нагреватель 14, имеющий форму трубки, расположен на оси вращающегося барабана. Так же к установке прилагается загрузочный лоток 15 и устройство выгрузки 16.
Внутренняя поверхность 17 барабана 2, покрыта стеклоподобной пленкой 18, выполненной из наноматериала (например, пленка оксида тантала) (см., например, Литвинова В.А., Саврук Е.В. Наноразмерные пленки оксида тантала, полученные ионно-плазменным методом // Сборник трудов региональной научно-практической конференции «Современные проблемы и достижения агарной науки в животноводстве, растениеводстве и экономике» - Томск: ТСХИ НГАУ, 2010. - Вып. 12. - С. 299-301).
Установка для сушки растительных материалов работает следующим образом.
После засыпки в барабан 2 сырья, которое предварительно вымыто, то есть дополнительно насыщено каплеобразной влагой между сырьем и внутренней поверхностью 17 образуется пограничный слой, обусловленный зоной контакта осушаемого продукта и материала барабана 2. В результате появляется «пятно жидкости» на внутренней поверхности 17 барабана 2. По мере поступления теплового потока от нагревателя 14 осуществляется прогрев массы осушаемых продуктов, то есть происходит испарение количества влаги, находящейся в них с градиентом температур gradt1, направленный от нагревателя 14 в сторону внутренней поверхности 17 барабана 2.
Затрачиваемая на процесс испарения теплота приводит к снижению температуры в пограничном слое и gradt2 направляется от внутренней поверхности 18 в сторону осушаемого продукта (см., например, Исаченко А.С. Теплопередача. М.: 1980. - 372 с., ил.).
В результате встречного перемещения температурных градиентов (gradt1 и gradt2) в зоне контакта осушаемого продукта и внутренней поверхности 17 наблюдается интенсификация тепломассообмена с превышением нормированных значений температур процесса осушки, что и приводит к ухудшению качественных показателей готового продукта.
При покрытии внутренней поверхности 17 стеклоподобной пленкой 18, выполненной из оксида тантала, капельная влага, выделяемая из сырья в пограничном слое не образует «пятна жидкости», так как капельки жидкости скользят по внутренней поверхности 17 по мере перемещения барабана 2 и не коагулируют, а испаряются в виде мелкодисперсных частиц. В результате не образуется температурный градиент (gradt2) и процесс тепломассообмена в пограничном слое протекает в заданных условиях сушки без интенсификации температурных режимов, соответственно, с поддержанием нормированного качества готового продукта.
Загрузочный лоток 15 состыковывают с вакуумной камерой 1 и по нему в барабан 2 загружают растительный материал, предназначенный для сушки, предварительно вымытый, очищенный и нарезанный, согласно требованиям стандарта, После этого загрузочный лоток убирают, устанавливают нагреватель 14, камеру 1 герметично закрывают. Далее включают электродвигатель 6, от которого момент вращения через редуктор 5, цепную передачу 4 и механизм передачи вращения 3 передается на барабан. Скорость вращения барабана 1 об/мин. Загруженный продукт начинает перемешиваться. Далее включают вакуумный насос 13 для обеспечения рабочего вакуума в камере 1. Одновременно с включением насоса 13 осуществляют подачу проточной технологической воды для охлаждения камеры конденсации 11 и включают нагреватель 14. Сигнал от датчиков давления 9 и температуры 10 поступает на блок управления 8, который осуществляет управление параметрами процесса по заданной программе для каждого вида продуктов. Сушка продуктов происходит при температуре не выше 60°С. После окончания цикла и разгерметизации камеры 1 нагреватель 14 убирают, а выгрузку продукта производят с помощью устройства выгрузки 16 при вращающемся барабане 2. Из камеры конденсации 11 удаляют выпаренную в процессе сушки воду.
Оригинальность предлагаемой полезной модели заключается в том, что поддержание заданного качества готового продукта при длительной эксплуатации установки достигается путем устранения налипания осушаемого сырья с наличием капельной жидкости за счет покрытия внутренней поверхности барабана стеклоподобной пленкой, выполненной из оксида тантала.
Формула полезной модели
Установка для вакуумной сушки растительных материалов, например овощей, фруктов, ягод, ореха, содержащая вакуумную камеру, нагреватель, насос, камеру конденсации, систему охлаждения, систему контроля температуры и давления, причем внутри вакуумной камеры расположен барабан, который соединен с приводом через узел передачи вращения, при этом нагреватель расположен по оси барабана, отличающаяся тем, что внутренняя поверхность барабана покрыта стеклоподобной пленкой, выполненной из оксида тантала.
Медаль Альфреда Нобеля