способ сушения сельскохозяйственных продуктов в микроволновом поле

Формула изобретения

Способ сушения сельскохозяйственных продуктов в микроволновом поле, который включает загрузку продуктов в камеру сушения, вакуумирование объема камеры, микроволновой нагрев и сушение, отличающийся тем, что сушение осуществляется в вакууме при остаточном давлении 50-100 мм рт.ст., поддерживаемом постоянной продувкой осушенным воздухом или инертным газом, при температуре 30-35°С.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области сушения сыпучих сельскохозяйственных продуктов и может быть использовано в аграрной промышленности для сушения семян, в частности кочанов кукурузы и других позднеспелых культур, для получения посевного материала.

Одной из наиболее острых проблем при получении кондиционного посевного материала разных позднеспелых культур является сохранение его посевных качеств в условиях продолжительного хранения (в частности в зимний период или на более продолжительное время). Продолжительное хранение зерна возможно, если влажность зерна не превышает 10-15%.

На большинстве территорий Европы урожай позднеспелых культур (кукуруза, подсолнечник и др.) собирают при влажности зерна 20-50%. Такое зерно не подлежит продолжительному хранению вследствие заражения грибковыми заболеваниями с последующим плесневением. Зерно такой влажности в процессе хранения теряет свои посевные качества, а именно энергию прорастания и всхожесть.

Как правило, в производственных условиях проблему доведения как продовольственного зерна, так и посевного материала (семян) решают с помощью сушения на специальных сушилках различных типов, но эти технологические процессы являются трудоемкими и энергоемкими. Известны способы сушения продуктов растительного происхождения с использованием микроволнового излучения (СВЧ) в сочетании с вакуумным отделением воды. Применение микроволновых технологий в сельском хозяйстве позволяет значительно снизить энергозатраты, которые составляют более 30% в себестоимости продукции. Использование микроволновой энергии позволяет обеззараживать сельскохозяйственные продукты от фитопатогенов различных видов, вызывающих порчу зерна [Калiнiн Л.Г., Тучний В.П., Левченко С.А., Бабаянц О. В. Вплив мiкрохвильового поля на фiтопатогени - збудники основних захворювань насiння злакiв i соняшнику. Мiкрохвильовi технологi в народному господарствi. Втiлення. Проблеми. Перспективи: Збiрник статей, вип.2-3, Ки в-Одеса, ТЕС, 2000 р., с.73-77]. Использование энергии микроволнового поля снижает микротравмированность семян зерновых культур, что дает возможность сохранить высокое качество зерна при продолжительном хранении, в частности показатели всхожести и энергии прорастания семян. Кроме того, положительный эффект влияния микроволнового поля на семена злаковых, масляных и других культур сохраняется пять и даже более месяцев, что позволяет, используя микроволновую технологию сушения семян перед закладыванием его на хранение (то есть задолго до посева), исключить операцию предпосевной стимуляции начального роста.

Известен способ вакуумного сушения продуктов растительного и животного происхождения, согласно которому сушение продуктов осуществляется путем их нагревания и перемешивания в герметичной вакуумной камере с последующим отделением воды и откачкой газов [патент РФ № 2151984, кл. F26B 7/00, 5/04, 3/347]. При этом в камере создают остаточное давление 3-5 Па, выпаривание воды выполняют при нагревании продукта микроволновой энергией до 70-90°С, а сушение осуществляют до достижения продуктом влажности 9-13%.

Известен способ сушения материалов в таре [патент РФ № 2244886, кл. F26B 7/00, 3/347], при котором материал упаковывают в воздухопроницаемую тару и осуществляют сушение в два этапа. На первом этапе сушат СВЧ - энергией с одновременным вакуумированием до критической температуры для материала, который высушивается (для каждого материала критическая температура разная), а потом только выдерживают под вакуумом до достижения заданной влажности.

Известен способ и устройство для обработки сельскохозяйственной продукции [патент РФ № 2242906, кл. A23L 3/40, 3/54, F26B 7/00, 11/18]. Способ, согласно изобретению, включает загрузку продуктов в камеру в лотках в позиционно-регламентированном положении, создание вакуума и обеспечение комплексного прогрева материала за счет теплового воздушного потока, ультразвуковых упругих колебаний, инфракрасного и СВЧ-излучения. При конденсации пара осуществляют фракционное разделение и утилизацию летучих компонентов и экстракта в индивидуальные приемники. Лотки для продуктов свободно подвешены на барабане с возможностью вращательного движения базовой оси и периодического приближения и отдаления сырьевого материала относительно источника излучения.

Недостатками приведенных способов является высокая температура (более 45°С) и продолжительность сушения при значительных энергозатратах. Использование этих способов для сушения семян с целью получения посевного материала не обеспечивает посевные качества семян (энергию прорастания и лабораторную всхожесть), потому что при температуре 40°С и выше начинается коагуляция белков и зародыши семян теряют жизнеспособность.

Известен способ и устройство для сушения сыпучих диэлектрических материалов [патент Украины № 64308, кл. F26 3/347, 7/00, 9/06]. Способ, согласно изобретению, включает вакуумирование объема с материалом, его СВЧ-нагрев с использованием сухого воздуха и сушение до достижения необходимой влажности материала. Технологический режим сушения, в соответствии с данным изобретением, а именно: давление 20 мм рт.ст. и менее, а также температура сушения до 80°С, делает невозможным использование его для сушения сыпучих сельскохозяйственных продуктов, а именно семян для получения посевного материала, так как также не обеспечиваются необходимые посевные качества, в частности при сушении семян теряется их всхожесть.

Как прототип нами избран способ сушения сыпучих диэлектрических материалов по патенту Украины № 64308.

В основу данного изобретения поставлена задача усовершенствование способа сушения, который бы обеспечил возможность сушения сыпучих сельскохозяйственных продуктов, в частности семян, сокращение продолжительности сушения, снижение энергозатрат при одновременном сохранении показателей посевного качества, а именно энергии прорастания и лабораторной всхожести.

Решение задачи, которая поставлена в основу данного изобретения, обеспечивается тем, что в способе сушения сыпучих сельскохозяйственных продуктов, который включает загрузку продуктов в камеру сушения, вакуумирование объема камеры, СВЧ - нагрев и сушение, согласно изобретению сушение осуществляется в вакууме при остаточном давлении 50-100 мм рт.ст., которое поддерживается на этом уровне постоянной продувкой осушенным воздухом или инертным газом, при температуре, которая не превышает 30-35°С.

Температурный режим сушения, а именно 30-35°С, является оптимальным, поскольку при температуре выше 35°С увеличивается вероятность потери всхожести семян, а при температуре ниже 30°С значительно уменьшается скорость сушения, что приводит к увеличению продолжительности процесса. Оптимальное остаточное давление в системе определено экспериментально и поддерживается на уровне 50-100 мм рт.ст. При давлении в системе менее чем 50 мм рт.ст. наблюдается резкое снижение посевных качеств семян из-за обедненности семян кислородом. При давлении больше чем 100 мм рт.ст. возрастает продолжительность сушения, что приводит к неоправданному увеличению энергозатрат.

Пример 1. 10 кг кочанов кукурузы с влажностью зерна 42-45% загружают в камеру сушения, вакуумируют при остаточном давлении в камере 60 мм рт.ст., поддерживают давление на этом уровне, регулируя продувкой потоком воздуха, включают СВЧ-нагрев, осуществляют сушение при температуре 30°С на протяжении 12 часов и выгружают высушенные кочаны кукурузы. Влажность высушенных кочанов кукурузы равняется 11-13%.

Согласно проведенным исследованиям лабораторная всхожесть кукурузы составила 98%, а энергия прорастания - 96%.

Пример 2. 10 кг семян подсолнечника с влажностью 40% загружают в камеру сушения, вакуумируют до остаточного давления в камере 50 мм рт.ст., поддерживают давление на этом уровне, регулируя продувкой потоком воздуха, включают НВЧ-нагрев, осуществляют сушение при температуре 30°С на протяжении 14 часов и выгружают высушенные семена подсолнечника. Остаточная влажность семян составляет 13-14%.

Согласно проведенным исследованиям лабораторная похожесть подсолнечника составила 99%, а энергия прорастания - 95%.

Предложенный способ сушения сельскохозяйственных продуктов обеспечивает сокращение продолжительности процесса сушения в 2 раза и снижение энергозатрат в 5 раз в сравнении с существующими современными технологиями сушения.