способ удаления влаги в вакууме

Формула изобретения

Способ удаления влаги в вакууме из сельскохозяйственного сырья, включающий создание в испарителе разрежения ˜0,1-10 Па, нагревание сырья, удаление и конденсацию влаги, и перемешивание сырья, отличающийся тем, что при пенообразовании контролируют уровень пены в испарителе, при угрозе попадания пены в паропровод отсоединяют насос от вакуумной системы и выключают нагрев, после подавления пенообразования подключают насос, при необходимости операции отсоединения и подключения насоса повторяют до установления устойчивого режима кипения, после чего включают нагрев и регулируют мощность нагрева, контролируя температуру в испарителе.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к аппаратам пищевой промышленности, а именно к технологии и оборудованию для концентрирования жидких и получения сухих пищевых продуктов путем их выпаривания и сушки в вакууме, и может быть применено в условиях малых предприятий, фермерских хозяйств, лишенных парового снабжения.

Известен способ конденсации водяного пара из сушильного устройства в протекающей через вакуумный насос жидкости [1]. Однако данный способ не позволяет получать вакуум (˜0,1-10 Па), необходимый для кипения жидкости при температурах до 50°С, обеспечивающих сохранность биологически активных веществ в конечном продукте.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ, реализуемый установкой для удаления влаги, включающий операции создания разрежения ˜0,1-10 Па, нагревания сырья, удаления и конденсации влаги и перемешивания высушиваемого сырья [2].

Однако на стадии удаления влаги при возникновении пенообразования возможно попадание пены, а с ней и выпариваемого сырья, в паропровод, а затем в сборник конденсата, что существенно снижает производительность процесса удаления влаги, вплоть до его остановки.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в увеличении производительности способа за счет подавления пенообразования.

Это достигается тем, что в известном способе удаления влаги в вакууме, включающем создание разрежения ˜0,1-10 Па, нагревание сырья, удаление и конденсацию влаги и перемешивание сырья, при пенообразовании контролируют уровень пены в испарителе, при угрозе попадания пены в паропровод отсоединяют насос от вакуумной системы и выключают нагрев, после подавления пенообразования подключают насос, при необходимости операции отсоединения и подключения насоса повторяют до установления устойчивого режима кипения, после чего включают нагрев и регулируют мощность нагрева при контроле температуры в камере испарителе.

При пенообразовании введение операции контроля уровня пены в испарителе позволяет точно определять моменты отключения насоса от вакуумной системы при возникновении угрозы попадания пены в паропровод и подключения насоса к системе, когда такая угроза отсутствует.

При угрозе попадания пены в паропровод отсоединение насоса от вакуумной системы приводит к повышению давления и температуры кипения в испарителе. Повышение температуры кипения по отношению к температуре в камере испарителя сопровождается прекращением кипения и пенообразования. Результатом этой операции является снижение уровня пены в испарителе и последующее подавление пенообразования.

Операция выключения нагрева прекращает подвод энергии к испарителю, ускоряя остановку кипения и подавление пенообразования.

Операция включения насоса после подавления пены необходима для выхода в стационарный режим удаления влаги при температурах, обеспечивающих сохранность биологической активности конечного продукта.

Необходимость повторения операции регулирования давления в испарителе путем отсоединения и подключения вакуумного насоса предусмотрена на случай повторного пенообразования и угрозы попадания пены в приемник конденсата. Регулирование давления путем отключения и подключения насоса продолжают до установления устойчивого режима кипения сырья и удаления влаги.

Включение нагрева после выхода в установившийся режим необходимо для обеспечения процесса испарения влаги в испарителе.

Регулирование мощности нагрева при контроле температуры в камере испарителя обеспечивает заданную производительность при удалении свободной влаги или заданную температуру сырья при удалении связанной влаги.

Способ удаления влаги в вакууме осуществляют следующим образом. В испаритель загружают высушиваемое сырье, создают разрежение ˜0,1-10 Па и повышают температуру сырья, включив нагрев. При возникновении пенообразования контролируют уровень пены в камере испарителя. При угрозе попадания пены в паропровод с помощью вентиля, установленного между насосом и приемником конденсата, отсекают насос от вакуумной системы, одновременно выключив нагрев. При отсоединенном насосе в отсутствие нагрева контролируют уровень пены через окна камеры испарителя до подавления пенообразования. После подавления пены при отключенном нагреве подсоединяют насос к вакуумной системе, продолжая контроль уровня пены в камере. С ростом разрежения пенообразование увеличивается. В случае повторной угрозы попадания пены в паропровод повторяют операцию регулирования остаточного давления в камере испарителя, отсоединяя, а затем подсоединяя вакуумный насос. При стабилизации уровня пены и отсутствии угрозы попадания пены в паропровод включают нагрев и, регулируя мощность, добиваются заданной производительности при удалении свободной влаги. Контроль температуры необходим для обеспечения заданного температурного режима при удалении влаги из сельскохозяйственного сырья.

Испытания проведены с помощью устройства для удаления влаги в вакууме [2]. В камеру испарителя объемом 40 л загружено 10,5 кг сока тыквы. С помощью форвакуумного насоса в системе создано разрежение ˜10 Па. Нагрев сырья произведен при мощности 11 кВт. Температура охлаждающей воды составляла 16°С. Образование пены началось через 15 мин после включения нагрева при температурах сырья 42°С и рабочей жидкости в рубашке камеры испарителя 62°С. Пена, быстро поднимаясь, угрожала попасть в паропровод. Для предотвращения этого был перекрыт вентиль, установленный между насосом и сборником конденсата, и одновременно выключен нагрев. В результате отсечки насоса давление в камере испарителя начало повышаться, что привело к постепенному снижению уровня пены и последующему подавлению пенообразования. Повторное подсоединение вакуумного насоса к системе после подавления пенообразования сопровождалось быстрым ростом уровня пены с угрозой попадания пены в паропровод. Повторное отсоединение насоса при отключенном питании привело к подавлению пенообразования. На устойчивый режим удаления влаги при объемном кипении сырья удалось выйти после дополнительного двукратного регулирования уровня пены путем подключения и отключения вакуумного насоса. После выхода на установившийся режим кипения был включен нагрев мощностью 11 кВт. Установившийся режим характеризовался температурой кипения сырья 44°С и температурой рабочей жидкости 75°С. Скорость удаления влаги из сырья при данных условиях составила 15,7 л/час. По окончании этапа удаления свободной влаги, регулируя мощность нагрева, обеспечивали температуру рабочей жидкости равной 50°С.

Данный способ позволяет повысить производительность известного способа удаления влаги из сельскохозяйственного сырья за счет подавления пенообразования.

Источники информации

1. ЕР 0240793 А2, 14.10.1987.

2. RU 2276314 С1, 10.05.2006.