установка с комбинированным энергоподводом для непрерывной сублимационной сушки термолабильных материалов

Формула изобретения

Установка непрерывного действия для сублимационной сушки термолабильных материалов, содержащая вакуумную сушилку с распылительной камерой и расположенные по ее оси распылительную форсунку и источник инфракрасного излучения, который расположен в зоне факела, конденсатор-вымораживатель, откачивающее устройство, сушильную камеру с источником СВЧ-энергоподвода и с вводом инертного газа, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит УЗИ-источник, три датчика измерения вакуума, равномерно расположенных по высоте сушильной камеры, шесть датчиков температуры, равномерно расположенных по высоте, устройство отбора проб высушиваемого материала, позволяющее снимать пробы в зонах контроля температуры и глубины вакуума в сушильной камере, при этом камеры конденсатор-вымораживателя, распылительная, сушильная, СВЧ-источник, УЗИ-источник, датчики вакуума, температуры и отбора проб герметично соединены и включены в единую вакуумную магистраль с откачивающим устройством.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сушильной технике, в частности к технике сублимационной сушки термолабильных материалов.

Наиболее близкой к предлагаемой является установка непрерывного действия для сублимационной сушки термолабильных материалов (патент России на изобретение №2165566), содержащая вакуумную сушилку с распылительной камерой и расположенные по ее оси распылительную форсунку и источник инфракрасного излучения, который расположен в зоне факела, конденсатор-вымораживатель, откачивающее устройство, дополнительную резонаторную камеру с источником СВЧ-энергоподвода и камеру досушки, при этом камеры конденсатор-вымораживателя, распылительная, резонаторная и досушки герметично соединены и включены в единую вакуумную магистраль с откачивающим устройством.

Недостатком известной установки при сушке жидких нативных бактерийных препаратов в вакууме является снижение конечного качества высушиваемого материала при селективном воздействии СВЧ-энергии на живые бактерии.

Под воздействием СВЧ-энергии в резонаторной камере происходит локальный перегрев бактерий до летальной температуры, а при понижении уровня СВЧ-энергии - недосушка. Это приводит к снижению качества высушиваемого продукта или требует создания более «мягкого» режима сушки, что снижает производительность сушки.

Технической задачей изобретения является повышение производительности установки и получение продукта высокого качества. В результате использования предлагаемого изобретения повышается производительность установки, уменьшается удельное потребление энергии на кг испаренной влаги.

Вышеуказанная техническая задача решается тем, что в установке непрерывного действия для сублимационной сушки термолабильных материалов, содержащей вакуумную сушилку с распылительной камерой и расположенные по ее оси распылительную форсунку и источник инфракрасного излучения, который расположен в зоне факела, конденсатор-вымораживатель, откачивающее устройство, сушильную камеру с источником СВЧ-энергоподвода и с вводом инертного газа, согласно изобретению дополнительно содержится УЗИ-источник, три датчика измерения вакуума, равномерно расположенные по высоте сушильной камеры, шесть датчиков температуры, равномерно расположенных по высоте, устройство отбора проб высушиваемого материала, позволяющее снимать пробы в зонах контроля температуры и глубины вакуума в сушильной камере, при этом камеры конденсатор-вымораживателя, распылительная, сушильная, СВЧ-источник, УЗИ-источник, датчики вакуума, температуры и отбора проб герметично соединены и включены в единую вакуумную магистраль с откачивающим устройством.

На чертеже показана принципиальная схема установки сублимационной сушки для обезвоживания термолабильных продуктов с комбинированным энергоподводом. Установка состоит из сушильной камеры цилиндрической формы с источниками СВЧ 16 и ультразвука 4. В верхней части сушильной камеры расположена распылительная камера, на крышке которой закреплен ИК-излучатель 2. В камере имеется собственный десублиматор 3, а также через шиберный затвор к ней подключен вакуумный насос 12. В нижней части через вакуумный затвор 15 камера соединена с выгрузным шнеком 8. Кисломолочный продукт питателем-дозатором (насосом) 10 подается из резервуара 14 и распыляется через ультразвуковую форсунку 1 в распылительной камере. Режим подачи продукта контролируется блоком управления системы распыления (СУСР). Капли йогурта в процессе полета охлаждаются и замерзают за счет интенсивного испарения влаги в вакууме. При этом капли подвергаются воздействию лучистой энергии ИК-излучателя 2. Далее капли с высушенным верхним слоем летят вниз в сушильную камеру. Сушильный агент (инертный газ, воздух) на стадии удаления остаточной влаги подается в нижнюю часть сушильной камеры через термостат 13 насосом 11 в рассеиватель 5. В сушильной камере имеется устройство отбора проб 17, которое при наладке технологического процесса позволяет снимать пробы в зонах контроля температуры и глубины вакуума. После образования вакуума в распылительной камере включаются конденсаторы (десублиматоры) 3 и ИК-излучатели 2 и через форсунку 1 подается продукт (йогурт). Начинается криогранулирование капель йогурта в поле ИК-излучения при температуре десублиматоров -35°С, поддерживаемой холодильной машиной 6. Одновременно подают сушильный агент (инертный газ, воздух), нагретый до температуры +20...+40°С. Количество подаваемого агента регулируют так, чтобы давление в камере, контролируемое датчиком 7, на уровне m₀ не поднималось выше 100 Па. При достижении продуктом в камере сушки уровня m₀ включается УЗИ, на уровне m₅ включается СВЧ, а при достижении уровня отметки m₆₀₀ (верхний уровень) вводится в действие шнек электроприводом 9 и начинается выгрузка сублимированного продукта. Процесс сушки идет непрерывно под воздействием ультразвука и СВЧ-энергиии в принудительном потоке инертного газа. Уровень высушиваемого криогранулянта в камере сушки поддерживается системой управления на отметке m₆₀₀.

В таблицу сведены сравнительные характеристики сушки биойогурта:

- сублимационная сушка в поле СВЧ и атмосфере инертного газа (патент России на изобретение №2165566);

- сублимационная сушка в полях СВЧ, УЗИ и атмосфере инертного газа (предлагаемая).

В качестве основного технологического показателя при сравнении методов сушки взята способность к восстановлению лакто- и бифидобактерий из сухого концентрата в нативное состояние, %.

Как видно из таблицы, в результате использования предлагаемого изобретения повышается способность к восстановлению лакто- и бифидобактерий из сухого концентрата в нативное состояние, уменьшается остаточная влажность высушиваемого концентрата.

Сравнительные характеристики сублимационной сушки
Параметры сушки и характеристики продукта	Сублимационная сушка
	Патент №2165566	Изобретения
1 Время сушки (среднее), ч	1,0...3,0	0,5...2,0
2 Удельный расход энергии по испаряемой влаге, кВт·ч/кг	1,2	1,0
3 Удельная занимаемая площадь по испаряемой влаге, м2 /кг	0,06	0,06
4 Остаточная влажность, %	4,0	3,6
5 Средняя температура обработки, °С	-30...+20	-30...+20
6 Способность к восстановлению лакто- и бифидобактерий из сухого концентрата в нативное состояние, %	69	96