установка непрерывного действия для измельчения и сублимационной сушки кускообразных материалов

Формула изобретения

Установка непрерывного действия для сублимационной сушки термолабильных кусковых материалов, содержащая вакуумную сушилку с откачивающим устройством, конденсатор-вымораживатель, сушильную камеру с СВЧ- и УЗИ-источниками и конвективным энергоподводом, датчики вакуума, температуры и устройство отбора проб, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит размещенное в вакуумной сушилке барабанное сортировальное устройство и устройство резки плодоовощных продуктов с устройством выгрузки некондиционной фракции, совмещенное с выгрузкой льда от конденсатора-вымораживателя, при этом сушильная камера с СВЧ- и УЗИ-источниками и конвективным энергоподводом, конденсатор-вымораживатель, датчики вакуума, температуры и устройство отбора проб, сортировальное устройство и устройство резки плодоовощных продуктов герметично соединены в единую вакуумную систему с откачивающим устройством.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сушильной технике, в частности к технике сублимационной сушки кускообразных (в частности измельченные овощи и фрукты) материалов.

Наиболее близкой к предлагаемой является установка с комбинированным энергоподводом для непрерывной сублимационной сушки термолабильных материалов (пат. РФ № 2278338), 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, УЗИ-источник и камеру досушки, при этом камеры конденсатор-вымораживателя, распылительная, резонаторная и досушки герметично соединены и включены в единую вакуумную магистраль с откачивающим устройством.

К основным недостаткам известной установки при сушке кускообразных материалов в вакууме относятся следующие:

- предназначена для жидких материалов;

- невозможность подвода материала в вакуумную сушилку;

- снижение конечного качества высушиваемого материала при селективном воздействии СВЧ-энергии на куски, различные по объему и массе.

Техническим решением является возможность реализации измельчения, сортирования и сушки материалов внутри вакуумной сушилки. Для достижения поставленной задачи в сушилке установлены устройство резки плодоовощных продуктов и барабанное сортировальное устройство. В результате использования предлагаемого изобретения повышается качество конечного продукта, так как резка и сортировка резаного материала будет происходить без контакта с кислородом воздуха.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что установка непрерывного действия для сублимационной сушки кускообразных материалов в единой вакуумной системе содержит устройство резки плодоовощных продуктов и барабанное сортировальное устройство, конденсатор-вымораживатель, откачивающее устройство, сушильную камеру с СВЧ- и УЗИ-источниками и конвективным энергоподводом.

На чертеже показана принципиальная схема установки сублимационной сушки УСС-НД-КЭ-И-01 для обезвоживания кускообразных продуктов с комбинированным энергоподводом. Установка состоит из вакуумной сушилки цилиндрической формы с СВЧ-, УЗИ-источниками 7 и конвективным энергоподводом 8. В верхней части вакуумной сушилки расположены устройство резки плодоовощных продуктов 25 и сортировальное устройство 22 с наружным электроприводом, включающий в себя электродвигатель 20 и два редуктора 19. В камере имеется собственный конденсатор-вымораживатель 1 с окном для непрерывной выгрузки льда и некондиционной фракции 2, а также через шиберный затвор к ней подключен вакуумный насос 14. В нижней части через вакуумный затвор 11 камера соединена с выгрузным шнеком 15.

Очищенный и калиброванный продукт с предыдущей технологической операции через вакуумный затвор 24 поступает в устройство резки, где происходит измельчение на необходимый размер и форму (кубики и соломку) в зависимости от технологического процесса.

Процесс резки и сортировки продукта происходит внутри вакуумной сушилки. Это обеспечивает высокое качество конечного продукта вследствие отсутствия контакта кислорода воздуха с поверхностью резаного продукта, при резке происходит неизбежное разрушение клетки, и в этот момент поврежденная клетка более подвержена негативному влиянию кислорода, непосредственный контакт поверхности среза с кислородом воздуха приводит к окислению с последующим ферментативным побурением. Также при атмосферном давлении происходят необратимые биохимические изменения, сказывающиеся не только на внешнем виде, но и на пищевой и биологической ценности, а в частности сохранении витаминов в конечном продукте. При этом часто изменяется природный цвет, их аромат, вкус и другие показатели потребительской ценности готовой продукции.

Резаный продукт по загрузочному лотку 23 поступает в сортировальное устройство, где происходит разделение на две фракции: сход и проход. Проходом являются частицы меньшего размера, несоответствующие технологическим требованиям (допускается в пределах 5...8%), а сходом - стандартные частицы. Процесс сортирования происходит при вращении барабана сортировки, скорость вращения которой подобрана таким образом, чтобы частицы находились в свободном падении (полете) внутри барабана. Это приводит к интенсификации процесса, так как увеличивается площадь воздействия вакуума на каждую отдельно взятую частицу продукта, а следовательно, уменьшается и вероятность слипания частиц между собой, что приводит к уменьшению времени обработки в вакууме на стадии самозамораживания. Нестандартные частицы по лотку 21, расположенному снизу барабана, направляются к окну выгрузки льда и некондиционной фракции. Лед и нестандартные частицы отводятся конвейером карусельного типа 4, который движется по роликам 5 и приводится в движение электроприводом 10 через ременную передачу 16. Прилипший лед с конвейера снимается декой 3 и удаляется через вакуумный затвор 6 в бункер-плавитель 9. Резаный сортированный продукт через собирающую воронку 18 падает в сушильную камеру, где сушится под воздействием СВЧ- и УЗИ-полей. На стадии удаления остаточной влаги в нижнюю часть сушилки подается сушильный агент (инертный газ, воздух) через термостат 13 насосом 12 в рассеиватель 8.

После образования вакуума в верхней части сушилки включается конденсатор-вымораживатель, плодоовощной материал поступает в устройство для резки, а затем в сортировальное устройство. Одновременно подают сушильный агент (конвективный энергоподвод), нагретый до температуры +20...+40°С. Количество подаваемого агента регулируют так, чтобы давление в камере, контролируемое датчиком 17 на уровне m₆₀₀ не поднималось выше 100 Па. При достижении продуктом в вакуумной сушилке уровня m ₅₀₀ включается СВЧ, на уровне m₀ включается УЗИ, и при заполнении сушильной камеры продуктом до отметки m₆₀₀ (верхний уровень) в нижней части установки вводится в действие шнек электроприводом 10 и начинается выгрузка сублимированного продукта. Процесс сушки идет непрерывно под воздействием СВЧ-энергии и ультразвука в принудительном потоке инертного газа.

В таблице 1 сведены сравнительные характеристики двух методов сушки нарезанных кубиками яблок:

- кондуктивная сушка в слое (сублимационная);

- сублимационная сушка в СВЧ- и УЗИ-полях с конвективным энергоподводом.

В качестве основного технологического показателя при сравнении методов сушки взято количество витамина С после высушивания до равновесной влажности, оставшейся после сушки в продукте, %.

Таблица 1 Сравнительные характеристики сублимационной сушки при различном энергоподводе
№	Параметры сушки и характеристики продукта	Сублимационная сушка
		Контактная	УСС-НД-КЭ-И-01
1	Время сушки (среднее), ч	20...30	0,5...2,5
2	Удельный расход энергии по испаряемой влаге, кВт·ч/кг	4,5	1
3	Удельная занимаемая площадь по испаряемой влаге, м2/кг	0,26	0,06
4	Остаточная влажность, %	7,5	8,0...8,5
5	Температура обработки продукта, °С	-35...+40	-10...+40
6	Количество витамина С, оставшееся в конечном продукте, %	93	96

Как видно из таблицы 1, максимальное количество витамина (96%)С в высушенном продукте сохраняется при вакуумной сублимационной сушке в СВЧ- и УЗИ-полях с конвективным энергоподводом. При этом по сравнению с контактной сублимационной сушкой удельный расход энергии по испаренной влаге (кВт·ч/кг) в 4,5 раза меньше.