способ автоматического управления непрерывным процессом вакуум-сублимационной сушки с экструзионным вводом продукта
Классы МПК: | F26B25/22 управление процессом сушки в зависимости от содержания влаги в высушиваемых твердых материалах или предметах |
Автор(ы): | Кретов И.Т. (RU), Шахов С.В. (RU), Белозерцев А.С. (RU), Моисеева И.С. (RU), Китаев С.Ю. (RU) |
Патентообладатель(и): | Государственное образовательное учреждение Воронежская государственная технологическая академия (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2003-03-04 публикация патента:
10.07.2004 |
Изобретение относится к технике сублимационной сушки. В способе автоматического управления непрерывным процессом вакуум-сублимационной сушки с экструзионным вводом продукта дополнительно измеряют давление продукта в матрице экструдера и поддерживают его в необходимых пределах путем регулирования частоты вращения шнека, а также регулируют остаточное давление в зоне ввода продукта в сублимационную камеру изменением мощности греющих элементов экструдера, при условии обеспечения допустимой температуры нагрева продукта, и источников СВЧ-нагрева, а также регулировкой производительности вакуум-насоса, причем конечную влажность высушиваемого продукта измеряют бесконтактным способом, путем ослабления энергии СВЧ-излучения при прохождении его через продукт и сравнения полученного значения мощности излучения с исходным, и при отклонении значения конечной влажности продукта от заданной в сторону увеличения сначала изменяют угол наклона источников СВЧ-нагрева, увеличивая зону действия сверхвысокочастотного поля, а затем повышают их мощность, а при отклонении значения остаточной влажности продукта от заданной в сторону уменьшения регулирование энергоподвода ведут в обратной последовательности. Изобретение позволяет повысить точность и надежность управления процессом сушки, снизить энергозатраты, а также повысить качество готового продукта. 2 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2
Формула изобретения
Способ автоматического управления непрерывным процессом вакуум-сублимационной сушки с экструзионным вводом продукта, включающий измерение и регулирование расхода исходного продукта, измерение и регулирование температуры продукта на входе в сушилку, поддержание остаточного давления в зоне ввода продукта в сублимационную камеру выше тройной точки состояния воды, поддержание давления сублимации воздействием на расход отводящихся из сублимационной камеры водяных паров, измерение конечной влажности продукта бесконтактным способом, отличающийся тем, что в процессе сушки дополнительно измеряют давление продукта в матрице экструдера и поддерживают его в необходимых пределах путем регулирования частоты вращения шнека, а также регулируют остаточное давление в зоне ввода продукта в сублимационную камеру изменением мощности греющих элементов экструдера при условии обеспечения допустимой температуры нагрева продукта и источников СВЧ-нагрева, а также регулировкой производительности вакуум-насоса, причем конечную влажность высушиваемого продукта измеряют бесконтактным способом путем ослабления энергии СВЧ-излучения при прохождении его через продукт и сравнения полученного значения мощности излучения с исходным и при отклонении значения конечной влажности продукта от заданной в сторону увеличения сначала изменяют угол наклона источников СВЧ-нагрева, увеличивая зону действия сверхвысокочастотного поля, а затем повышают их мощность, а при отклонении значения остаточной влажности продукта от заданной в сторону уменьшения регулирование энергоподвода ведут в обратной последовательности - сначала уменьшая мощность источников СВЧ-нагрева, а затем уменьшая зону действия сверхвысокочастотного поля.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к технике сублимационной сушки термолабильных материалов и может быть использовано в микробиологической, медицинской, фармацевтической и пищевой промышленности.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является способ автоматического управления непрерывным процессом вакуум-сублимационной сушки жидких продуктов на инертных носителях с устройством ввода [Патент Р.Ф. №2189551 "Способ автоматического управления непрерывным процессом вакуум-сублимационной сушки жидких продуктов на инертных носителях с устройством ввода", авторов: Кретова И.Т., Шевцова А.А., Шахова С.В., Бляхмана Д.А., Рязанова А.Н.], включающий измерение начальной и конечной влажности продукта на входе и выходе из сушилки, поддержание давления сублимации воздействием на расход отводящихся из сублимационной камеры водяных паров, измерение расхода хладагента на входе и выходе из десублиматора, стабилизацию текущего значения теплового потока, отводимого от поверхности охлаждающего элемента десублиматора воздействием на мощность привода компрессора холодильной машины.Недостатком этого способа является невозможность определения бесконтактным методом с использованием пирометров замороженной влаги во вспученных (с развитой структурой) продуктах на заключительной стадии их сушки.Технической задачей изобретения является возможность определения бесконтактным способом конечной влажности продукта, повышение точности и надежности управления процессом сушки, снижение энергозатрат на проведение процесса сушки, а также повышение качества готового продукта.Поставленная задача достигается тем, что в способе автоматического управления непрерывным процессом вакуум-сублимационной сушки с экструзионным вводом продукта, включающем измерение и регулирование расхода исходного продукта, измерение и регулирование температуры продукта на входе в сушилку, поддержание остаточного давления в зоне ввода продукта в сублимационную камеру выше тройной точки состояния воды, поддержание давления сублимации воздействием на расход отводящихся из сублимационной камеры водяных паров, измерение конечной влажности продукта бесконтактным способом, новым является то, что в процессе сушки дополнительно измеряют давление продукта в матрице экструдера и поддерживают его в необходимых пределах путем регулирования частоты вращения шнека, а также регулируют остаточное давление в зоне ввода продукта в сублимационную камеру изменением мощности греющих элементов экструдера, при условии обеспечения допустимой температуры нагрева продукта, и источников СВЧ-нагрева, а также регулировкой производительности вакуум-насоса, причем конечную влажность высушиваемого продукта измеряют бесконтактным способом, путем ослабления энергии СВЧ-излучения при прохождении его через продукт и сравнения полученного значения мощности излучения с исходным и при отклонении значения конечной влажности продукта от заданной в сторону увеличения сначала изменяют угол наклона источников СВЧ-нагрева, увеличивая зону действия сверхвысокочастотного поля, а затем повышают их мощность, а при отклонении значения остаточной влажности продукта от заданной в сторону уменьшения регулирование энергоподвода ведут в обратной последовательности - сначала уменьшая мощность источников СВЧ-нагрева, а затем уменьшая зону действия сверхвысокочастотного поля.Технический результат заключается в том, что появляется возможность определения бесконтактным способом конечной влажности продукта, повышение точности и надежности управления процессом сушки, снижение энергозатрат на проведение процесса сушки, а также повышение качества готового продукта.На фиг.1 представлена схема, реализующая предлагаемый способ автоматического управления непрерывным процессом вакуум-сублимационной сушки с экструзионным вводом продукта, на фиг.2 представлена структурная схема датчика измерения влажности продукта бесконтактным способом.Схема содержит экструдер 1, вакуум-сублимационную камеру 2 с насадкой в форме сопла Лаваля 3 и источниками СВЧ-энергии 4, 5, 6 (магнетронами), двухступенчатую холодильную машину 7, вакуум-насос 8, делительно-упаковочное устройство 9, шлюзовой затвор 10 для выгрузки готового продукта из сушилки и выносной десублиматор 11, линию подачи исходного продукта 12, датчики: давления 15, 16, 17, расхода 18; температуры 19, 21, влажности 20; вторичные приборы 22-28; микропроцессор 29; преобразователи 30-40; исполнительные механизмы 41-51; приводы сушилки М1, М2 и М3.Для определения конечной влажности высушиваемого продукта служит датчик 20, структурная схема которого (фиг.2) содержит следующие элементы: основной аттенюатор 52, подключенный к магнетрону 5 СВЧ-нагрева продукта, измерительный аттенюатор 53, первый вращатель 54 плоскости поляризации, излучающий рупор 55, участок трубопровода с движущимся в нем высушиваемым продуктом 56, выполненный из электрически "прозрачного" вещества, приемный рупор 58, второй вращатель 59 плоскости поляризации, детекторные секции 60 и 61, дифференциальный усилитель 62 и индикатор 63. Кроме того, управляющие входы вращателей 54 и 59 соединены с первым и вторым выходами блока управления 57.Способ осуществляется следующим образом.После достижения в сублимационной камере 2 необходимых режимных параметров процесса (остаточного давления 40-50 Па и температуры -40




Класс F26B25/22 управление процессом сушки в зависимости от содержания влаги в высушиваемых твердых материалах или предметах