Многоярусная сушильная камера

Многоярусная сушильная камера

Реферат

Изобретение относится к сушильному оборудованию камерного типа с конвективным теплообменом и может быть использовано для сушки инфракрасными излучателями сельскохозяйственной и лесной растительной пищевой продукции, изделий их переработки.

Уровень техники характеризует многоярусная сушильная камера, описанная в патенте RU 2034489, А 23 В 7/02, 1995 г., которая содержит в каждом ярусе сетчатый съемный лоток, ряд инфракрасных (ИК-) излучателей, закрепленных на каркасе под лотком, и отражатели, а также вентсредства подвода теплоносителя в виде щелей, перфораций и жалюзи корпуса, профильные отражатели, направляющие козырьки и спиральные завихрители.

Для равномерного прогрева объема камеры ряды излучателей последовательно смещены на полшага по ярусам.

Однако недостатком известной сушильной камеры является сложность ее конструкции и неудовлетворительное качество сушки различных продуктов, так как камера не универсальна, и термодинамический режим работы незначительно регулируется механическим перераспределением конвективных потоков при неизменной частоте излучения ТЭНов средней области спектра инфракрасного излучения.

Отмеченные недостатки устранены в многоярусной сушильной камере по патенту RU 2115323 С1, А 23 В 7/02, 1998 г., которая по числу совпадающих признаков выбрана в качестве наиболее близкого аналога предложенной камере.

Известная камера, содержащая перфорированную крышку, выдвижной поддон (шиберную заслонку) и вентиляционные средства, выполнена многоярусной, в каждом из ярусов на каркасе смонтированы съемный сетчатый лоток под обрабатываемую продукцию и над ним ряд сменных инфракрасных излучателей с керамической функциональной оболочкой, по торцам которых установлены отражатели.

Сменные инфракрасные излучатели своими токосъемными втулками фиксируются в цанговых зажимах электропитания, которые закреплены на диэлектрических опорах каркаса.

Особенностью конструкции является смещение расположенных между рядами излучателей лотков к верхнему ряду излучателей в соотношении расстояний 1:(1,3-1,5) для оптимизации двухстороннего переноса теплоты, то есть расстояние между излучателями и лотком каждого яруса в 2,3-2,5 раза меньше высоты яруса.

Организованная конструкцией схема сушильной камеры обеспечивает продуктивное использование для объемной обработки высушиваемой насыпной продукции прямого и отраженного инфракрасного излучения, а также конвективной теплопередачи.

Однако описанной камере сушки присущи следующие недостатки:

- большая трудоемкость при ручной ротации лотков с обрабатываемой продукцией, что отрицательно сказывается на качестве сушки из-за субъективного фактора и квалификации оператора;

- невысокая производительность ограниченного тепловложения при замедленном отводе испаряемой воды в условиях естественной вентиляции, что не позволяет высушивать продукцию с высоким содержанием влаги, такую как грибы, персики и т.п., которые при обработке плесневеют.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является усовершенствование известной многоярусной сушильной камеры, позволяющее расширить технологические возможности по номенклатуре высокопроизводительной автоматической сушки разнообразной продукции с гарантированным заданным качеством при минимальных трудозатратах.

Требуемый технический результат достигается тем, что в известной многоярусной сушильной камере с крышкой, содержащей средство вентиляции, включающее перфорированную поперечную перегородку и шиберную заслонку коммуникации с атмосферой, при этом в каждом ярусе смонтированы съемный сетчатый лоток и ряд сменных инфракрасных излучателей с керамической функциональной оболочкой, расстояние между которыми в 2,3-2,5 раза меньше высоты яруса, согласно изобретению, в каждом ярусе над инфракрасными излучателями симметрично установлен дополнительный сетчатый лоток, перфорированная поперечная перегородка закреплена снизу камеры и сообщается с наружным кожухом, где последовательно установлены нагреватель, вентилятор и воздушный фильтр, а шиберная заслонка смонтирована в окне крышки.

Отличительные признаки, за счет выполнения принудительной системы вентиляции дополнительно нагретым воздухом, обеспечили более динамичное удаление из камеры сушки интенсивно выпариваемой воды из насыпной (газопроницаемой) в сетчатых лотках продукции.

Как следствие, стало возможным установить в каждом ярусе дополнительный сетчатый лоток (симметрично относительно ряда излучателей), что вдвое увеличило массу обрабатываемой продукции.

При этом в свободном объеме между дополнительным лотком и нижним лотком смежного яруса конструктивно сформирован ресивер, где накапливается горячий технологический воздух, выравнивается его давление для дальнейшего равномерного расходования в вышерасположенный ярус, что обеспечивает практически идентичный принудительный конвективный теплообмен на всех ярусах камеры повышенной емкости.

В пространстве каждого яруса камеры, ограниченном симметрично расположенными относительно ряда инфракрасных излучателей основным и дополнительным сетчатыми лотками с насыпной обрабатываемой продукцией, происходит термостатирование, обеспечивающее интенсивное и равномерное выпаривание влаги.

В результате организованной таким образом более эффективной теплоотдачи в конструкции камеры исключены дорогостоящие зеркальные отражатели по торцам инфракрасных излучателей каждого яруса и полирование внутренней поверхности корпуса, предназначенных для вторичного облучения высушиваемой продукции.

Размещение перфорированной поперечной перегородки внизу камеры позволяет равномерно распределить дополнительный, подаваемый вентиляторами через нагреватель, теплоноситель - горячий отфильтрованный воздух из цеха с регулируемым его расходом, посредством шиберной заслонки в окне крышки, что адаптирует универсальную камеру к различной по содержанию влаги обрабатываемой продукции.

Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность в устойчивой взаимосвязи является достаточной для достижения новизны качества при решении поставленной задачи, то есть получен эффект суммы, а не сумма эффектов признаков.

Сущность изобретения поясняется чертежом, который имеет чисто иллюстративные цели и не ограничивает объема прав формулы, где схематично изображена предлагаемая многоярусная сушильная камера.

На каркасе 1 камеры, корпус 2 которой с внутренней стороны выполнен с крашеной поверхностью, закреплены продольные направляющие 3 под съемные сетчатые лотки 4 для размещения обрабатываемой продукции.

Общая камера сушки для удобства эксплуатации разделена каркасом 1 на секции, закрытые автономными дверками 5. Между направляющими 3 поперек секций на каркасе 1 в диэлектрических опорах (условно не показаны на чертеже) смонтированы параллельные ряды сменных инфракрасных излучателей 6 марки ЛТФ. Излучатели 6 представляют собой нихромовую спираль, помещенную внутри функциональной керамической оболочки, обеспечивающей инфракрасное излучение с длиной волны 0,3-1,0 мм области спектра, в которой кожица (оболочка) и мякоть обрабатываемых ягод, плодов и овощей обладают наибольшей пропускной способностью.

Излучатели 6 смонтированы между лотками 4 соседних ярусов неравномерно, а со смещением по высоте, то есть расстояние "а" от излучателей 6 до лотка 4 верхнего яруса в 1,3-1,5 раза больше расстояния "b" от излучателей 6 до лотка 4 нижнего яруса.

Таким образом, излучатель 6 каждого яруса установлены на расстоянии "b" от лотка 4, которое в 2,3-2,5 раза меньше высоты (а+b) яруса.

Над излучателями 6 каждого яруса симметрично установлен дополнительный съемный сетчатый лоток 7, формирующий ресивер 8 - объем камеры между примыкающими лотками 4 и 7.

Снаружи корпуса 2 закреплен кожух 9, сообщающийся через воздушный фильтр 10 с атмосферой и через перфорированную поперечную перегородку 11 - с камерой. Перегородка 11 закреплена на камере снизу. В кожухе 9 последовательно установлены вентиляторы 12 и нагреватели 13, выполненные в виде ТЭНов.

В окне 14 крышки 15 камеры смонтирована с возможностью перемещения шиберная заслонка 16.

Работает камера следующим образом. Подготовленный предварительно исходный продукт (отсортированный, очищенный, помытый и нарезанный) равномерно укладывается в лотках 4 и 7, которые затем устанавливают на направляющих 3 секций камеры. При закрытых дверках 5 и задвинутой шиберной заслонке 16 включают сетевое электропитание излучателей 6, нагревателей 13 и вентиляторов 12.

Засасываемый в кожух 9 извне вентилятором 12 воздух очищается в фильтрах 10 и подается через нагреватели 13 к перфорированной перегородке 11, а далее распределенно - в камеру сушки. Теплом восходящих принудительных конвективных потоков воздуха и энергией прямого инфракрасного излучения излучателей 6 на лотки 4, 7 сверху и снизу соответственно продукция и весь объем камеры разогреваются.

Конструктивное выполнение излучателей 6 и их пространственное оптимизированное расположение обеспечивают максимальное проникающее действие инфракрасного излучения в продукцию на лотках 4 и 7, в частности для оболочки грибов и винограда 96-98%, а их мякоти - 76%.

При этом обеспечивается разрушение мембран растительных пленок и образование микротрещин на оболочке продукта, а также оплавление покрывающей кожицы, ее восковой пленки, что облегчает влагоотдачу поверхности продукта в процессе сушки.

Наличие ресиверов 8 между ярусами (объем камеры между лотками 7 и 4 величиной 0,3-0,5 высоты яруса) обеспечивает равномерное распределение и подпор горячего воздуха по высоте камеры, в который диффундирует испаряемая влага из высушиваемой продукции,

При достижении заданной температуры внутри камеры шиберную заслонку 16 выдвигают, открывая частично окно 14 в крышке 15 для ускорения движения горячего воздуха с удаляемыми паром и влагой.

Всесторонний прогрев высушиваемого материала инфракрасным излучением в течение заданного времени обеспечивает равномерное распределение достаточного количества энергии по всему объему газопроницаемого слоя обрабатываемой продукции, что позволяет устранить активацию ферментов в процессе сушки и предотвратить изменение вкусовых и цветовых качеств готового продукта.

Организованный режим сушки обеспечивает сохранность полезных ароматических и вкусовых веществ, содержащихся в оболочке и прилегающем слое плодов, ягод, грибов и овощей, вследствие их перемещения внутрь продукта, обусловленного термовлагопроводностью в направлении теплового потока во время ИК-облучения.

Продукт также предотвращается от ферментных изменений окраски и потерь цвета в результате окисления этих веществ на поверхности. Натуральный цвет стабилизируется и в процессе хранения готового продукта сохраняется. Неизменная структура пленок внутренних слоев сушеного продукта обеспечивает лиофильные свойства для восстановления влажности перед употреблением в пищу.

Время сушки регламентируется для каждого вида продукта.

Высушенный продукт, уменьшенный в объеме, выгружают с лотков 4 и 1,предварительно обесточив электропитание структурных элементов камеры.

Далее цикл работы повторяется.

Предложенная конструкция сушильной камеры универсальна для обработки разнообразной продукции: плодов, овощей, трав, ягод, макаронных изделий, грибов, орехов и т.д. - по различным термодинамическим режимам сменных инфракрасных излучателей. Наличие устройства принудительной подачи горячего воздуха для регулируемого конвективного теплообмена в камере сушки, где между термостатируемыми ярусами сформированы ресиверы, обеспечивает широкий диапазон технологических возможностей ее использования.

Изобретение может быть использовано в пищевой и медицинской промышленности, сельском и лесном хозяйстве, а также в бытовых условиях, так как камера имеет сетевое питание, экономична, проста в обслуживании и функционально надежна.

Проведенный сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня техники, из которого изобретение не следует явным образом для специалиста пищевой промышленности, показал, что оно не известно, а с учетом пригодности для промышленного серийного изготовления многоярусной сушильной камеры, можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.

Многоярусная сушильная камера с крышкой, содержащая средство вентиляции, включающее перфорированную поперечную перегородку и шиберную заслонку коммуникации с атмосферой, при этом в каждом ярусе на каркасе смонтированы съемный сетчатый лоток и ряд сменных инфракрасных излучателей с керамической функциональной оболочкой, расстояние между которыми в 2,3-2,5 раза меньше высоты яруса, отличающаяся тем, что в каждом ярусе над инфракрасными излучателями симметрично установлен дополнительный сетчатый лоток, перфорированная поперечная перегородка закреплена снизу камеры и сообщается с наружным кожухом, где последовательно установлены нагреватель, вентилятор и воздушный фильтр, а шиберная заслонка смонтирована в окне крышки.