×
13.01.2017
217.015.7e07

СПОСОБ СВЧ-СУШКИ ТОПИНАМБУРА

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к сушке сельскохозяйственных продуктов, преимущественно топинамбура, и может быть применено в сельском хозяйстве и в медицинской промышленности. Способ СВЧ-сушки топинамбура заключается в том, что клубни моют, нарезают, закладывают в печь слоем высотой, не превышающей половины глубины проникновения СВЧ-потока, пары влаги удаляют свободной конвекцией, а длительность сушки рассчитывают по расчетной формуле. Технический результат изобретения заключается в повышении качества сушки и снижении энергоемкости. 1 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к сушке сельскохозяйственных продуктов и может быть применено в сельском хозяйстве и в медицинской промышленности.

Известен способ сушки сельскохозяйственных продуктов путем их нагрева СВЧ-энергией до 70-90°С в герметичной вакуумной камере и сушки до достижения продуктом влажности 9-13% (см. описание изобретения к патенту РФ №2151984, МПК F26B 3/347, публикация 27.06.2002).

Недостатком известного способа является низкое качество получаемого продукта из-за высокой температуры сушки.

Известен способ сушки топинамбура, который включает нагревание топинамбура в микроволновой печи под вакуумом, при температуре 50-60°C. Нагревание происходит в течение 3-4 часов. Способ позволяет повысить качество получаемого сухого продукта из клубней топинамбура в результате наиболее полного сохранения в продукте биологически активных веществ и снизить вероятность локального перегрева и подгорания.

Клубни топинамбура подготавливают путем отделения налипшей земли, мойки до удаления загрязнений, ополаскивания загрязнений под душем и инспекции, закладывают в микроволновую печь целыми или в виде ломтиков.

Посредством насоса создают вакуум при остаточном давлении 120-150 мм рт. ст. и отсасывают пары влаги.

Сушку проводят до остаточной влажности 6-10% или до остаточной массы продукта 20-30% от первоначальной (Патент РФ №2280989).

Этот способ наиболее близок к заявляемому и принят за прототип.

Недостатки известного способа - неравномерность сушки по высоте слоя и энергоемкость.

Технической задачей изобретения является повышение качества сушки и снижение энергоемкости процесса.

Поставленная техническая задача достигается тем, что, в способе СВЧ-сушки топинамбура, заключающимся в том, что клубни моют, нарезают, закладывают в печь, нагревают до 50…60°C, сушат до остаточной влажности 6…10%, пары влаги удаляют, согласно изобретению, нарезанные клубни закладывают слоем высотой, не превышающей половины глубины проникновения СВЧ-потока, пары влаги удаляют свободной конвекцией, а длительность сушки рассчитывают по:

где

A - экспериментальный коэффициент, A=1,02;

θпд, θ0 - предельно допустимая и начальная температура топинамбура, °C;

с - теплоемкость, кДж/кг·°C;

в - глубина проникновения СВЧ-потока, м;

αэ - эквивалентный коэффициент теплоотдачи при свободной конвекции, Вт/м2·°C;

f - удельная поверхность частицы топинамбура, м2/кг;

h0 - определяющий размер частицы топинамбура, м;

η - доля теплоты, пошедшей на испарение свободной влаги.

Способ поясняется чертежом, на котором приведена схема СВЧ-печи.

СВЧ-печь включает 1 - корпус, 2 - поддон, 3 - привод, 4 - ролики, 5 - пульт управления, 6 - волновод и 7 - решетку. На схеме также приведен материал 8 и пары влаги 9.

Устройство работает следующим образом.

Нарезанные клубни топинамбура, например, на кубики 6×6×6 мм (8) размещают на поддоне 2 высотой слоя, не превышающей половины глубины проникновения СВЧ-потока - (для данного класса материала в=6,3; 4,4 и 2,1 см при частотах СВЧ 433; 915 и 2450 МГц соответственно) (Рогов И.А., Некрутман С.В., Лысов Г.В. Техника сверхвысокочастотного нагрева пищевых продуктов. - М.: Легкая промышленность. - 1981. - 37 с.).

Корпус 1 печи закрывают, на пульте управления 5 устанавливают рассчитанное время обработки, поддон приводят в движение, включают привод 3, волновод 6 и вентилятор 7. По окончании сушки поддон разгружают, материал охлаждают и отправляют на дальнейшую обработку.

Для реализации предложенного способа могут быть использованы СВЧ-печи различной мощности, например «Электроника 2000» (РФ), PPS-2,5 (США) (Рогов И.А., Некрутман С.В., Лысов Г.В. Техника сверхвысокочастотного нагрева пищевых продуктов. - М.: Легкая промышленность. - 1981. - С. 96-98).

Способ осуществляют следующим образом. Материал загружают, нагревают, сушат и разгружают. При высоте слоя, превышающей половину глубины проникновения СВЧ-потока - , возрастает неравномерность высушенных частиц материала в связи с ослаблением интенсивности СВЧ-излучения, одновременно возрастает длительность процесса и его энергоемкость при досушке. Производительность установки при этом снижается пропорционально высоте слоя. Повышенная неравномерность сушки обусловлена ослаблением интенсивности СВЧ: на глубине в сокращается в два раза.

В связи с незначительным количеством высушиваемого материала практически сразу он нагревается до предельно допустимой температуры θпд 50…60°C, возникает интенсивная турбулентная конвекция испаренных паров, которые удаляются через решетку 7, а следовательно, в отсосе паров под вакуумом необходимости нет.

Расчет длительности СВЧ-сушки выполнен на основе приближенных математических моделей теплопереноса, аналогичных конвективной сушке, но при этом учтен быстрый и объемный нагрев частицы до предельно допустимой температуры θпд и принят градиент температуры ΔT=const на всем протяжении процесса.

Для расчета длительности сушки оценим допустимое теплосодержание частицы топинамбура, которое при известной величине предельно допустимой температуры нагрева θпд≈60°C составит:

где с - теплоемкость, кДж/кг·°C;

G - масса, кг.

Эту величину можно представить в виде:

где αэ - эквивалентный коэффициент теплоотдачи, Вт/м·°C;

τ0 - длительность сушки;

θ0 - начальная температура частицы,°C;

F - теплообменная поверхность частицы (с учетом перекрестного воздействия СВЧ-лучей принимаем где Fп - полная поверхность частицы), м2;

η - доля теплоты, затраченной на испарение свободной влаги, ΔU=Uн-Uкр; Uн, Uкр - начальное и критическое влагосодержание, кг/кг;

r - удельная теплота испарения влаги, кДж/кг.

Приравняв правые части выражений (1) и (2), получим:

где αэс+α' (α' - составляющая теплоотдачи от СВЧ-потока);

f - удельная поверхность частицы, , м2/кг;

а для слоя высотой

(4)

где h0 - определяющий размер частицы топинамбура, м;

A - экспериментальный коэффициент, учитывающий ослабление СВЧ-лучей.

Величину τ можно определить, предварительно вычислив αс из Nu=0,5(GrPr)0,25, где Nu, Gr, Pr - числа Нуссельта, Грасгофа и Прандтля: Pr=0,7; θспдср; ν - кинематическая вязкость, м2/с; λ0 - теплопроводность среды, Вт/м·°C (Теория тепломассобмена // Под редакцией Леонтьева А.И. - М.: Высшая школа, 1979. - С. 328-331).

Пример.

При выводе выражений для расчета времени СВЧ-сушки был принят ряд допущений. Для подтверждения адекватности полученных выражений проведены экспериментальные исследования СВЧ-сушки топинамбура.

В экспериментальной СВЧ-установке VT-1650 мощностью 0,7 кВт, частотой 2450 МГц высушивали нарезанный на кубики 6×6×6 мм топинамбур в тонком слое h≈1,2 см от влажности 83% до 10%. Для сравнения высушивали также кубики при конвективной сушке при скорости агента сушки 0,5 м/с. Каждые 10…20 мин замеряли влажность и температуру материала.

При конвективной сушке продували слой материала на решетке подогретым воздухом с температурой 60°C, а при СВЧ-сушке поддерживали температуру материала равной 60°C (периодическим отключением напряжения, подаваемого на установку), пары влаги удалялись при естественной конвекции через решетку 7.

Установлено, что как при СВЧ-сушке, так и при вынужденной конвекции кривые СВЧ-сушки имеют общую конфигурацию с кривой конвективной сушки, а кривые температуры существенно различаются, что в значительной степени обусловливает интенсивность СВЧ-сушки (длительность СВЧ-сушки - 27 ч, конвективной - 5 ч).

Погрешность определения τ по (4) не превышает 15% при эффективном значении λэ=0,30, αэ=12 и . При СВЧ-сушке содержание инулина в топинамбуре не снизился, а при конвективной - снизился на 15%. Величина A=0,7.

Эффективность способа обусловлена качеством полученного продукта и энергосбережением, так как длительность процесса снизилась ~ в 2 раза.

Способ СВЧ-сушки топинамбура, заключающийся в том, что клубни моют, нарезают, закладывают в печь, нагревают до 50…60°C, сушат до остаточной влажности 6…10%, пары влаги удаляют, отличающийся тем, что нарезанные клубни закладывают слоем высотой, не превышающей половины глубины проникновения СВЧ-потока, пары влаги удаляют свободной конвекцией, а длительность сушки рассчитывают по формуле: гдеA - экспериментальный коэффициент, A=1,02;θ, θ - предельно допустимая и начальная температура топинамбура, °С;с - теплоемкость, кДж/кг·°C;в - глубина проникновения СВЧ-потока, м;α - эквивалентный коэффициент теплоотдачи при свободной конвекции, Вт/м·°C;f - удельная поверхность частицы топинамбура, м/кг;h - определяющий размер частицы топинамбура, м;η - доля теплоты, пошедшей на испарение свободной влаги.
СПОСОБ СВЧ-СУШКИ ТОПИНАМБУРА
СПОСОБ СВЧ-СУШКИ ТОПИНАМБУРА
СПОСОБ СВЧ-СУШКИ ТОПИНАМБУРА
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 83 items.
10.01.2013
№216.012.19c0

Способ сушки семян и зерна и устройство для его осуществления

Изобретение относится к способам сушки семян и зерна и может быть использовано в сельском хозяйстве и в системе заготовок. Устройство для сушки семян и зерна содержит надсушильный 2 и подсушильный 11 бункеры, сушильную 4 и охладительную 8 камеры, с вертикальными наружными и внутренними...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472084
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.01.2013
№216.012.19c1

Способ сушки семян и зерна и устройство для его осуществления

Изобретение относится к сушке семян и зерна и может быть использовано в сельском хозяйстве. Способ сушки семян и зерна, согласно которому материал загружают, перемещают сверху вниз, вентилируют агентом сушки, инверсируют, охлаждают и разгружают. Новым является то, что агент сушки реверсируют,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472085
Дата охранного документа: 10.01.2013
20.04.2013
№216.012.37af

Способ инфракрасной сушки семян и зерна и устройство для его осуществления

Изобретение относится к сушке семян и зерна и может быть использовано в сельском хозяйстве. Способ инфракрасной сушки материалов, преимущественно семян и зерна, заключается в том, что материал горизонтально перемещают, воздействуют агентом сушки, ИК-излучением, отлеживают и возвращают в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479808
Дата охранного документа: 20.04.2013
10.05.2013
№216.012.3e5e

Способ сушки семян в переменном режиме

Изобретение относится к способам сушки семян зерновых культур в переменном режиме и может найти применение в сельском хозяйстве. Способ заключается в том, что слой продувают попеременно подогретым агентом сушки при скорости 0,4 м/с и не подогретым агентом сушки. Новым является то, что слой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481533
Дата охранного документа: 10.05.2013
10.08.2013
№216.012.5de3

Способ сушки семян в неподвижном слое

Изобретение относится к сушке семян, преимущественно селекционных, и может быть использовано в сельском хозяйстве. Способ сушки семян в неподвижном слое заключается в том, что материал загружают, вентилируют агентом сушки, высушенный материал охлаждают и разгружают. Новым в способе является то,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002489656
Дата охранного документа: 10.08.2013
20.09.2013
№216.012.6cd4

Способ сушки семян в плотном слое

Способ сушки может быть использован в сельском хозяйстве, преимущественно для селекционных семян. Способ сушки семян заключается в том, что материал загружают, вентилируют агентом сушки, нагревают до предельно допустимой температуры, зависящей от длительности процесса, сушат, охлаждают и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002493511
Дата охранного документа: 20.09.2013
10.11.2013
№216.012.7ef8

Способ безопасной сушки семян

Изобретение относится к сушке семян и может быть использовано в сельском хозяйстве. Способ безопасной сушки семян заключается в том, что материал загружают, вентилируют агентом сушки, охлаждают и разгружают. Новое в изобретение то, что скорость агента сушки ограничивают величиной коэффициента...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498177
Дата охранного документа: 10.11.2013
20.11.2013
№216.012.8374

Светотранзистор белого света

Изобретение относится к полупроводниковым приборам. Светотрназистор белого света представляет собой полупроводниковое устройство, предназначенное для светового излучения на основе транзисторной структуры с чередующимся типом проводимости, образующей активную область, генерирующую синее...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002499328
Дата охранного документа: 20.11.2013
10.01.2014
№216.012.953f

Способ и устройство сушки семян и зерна

Изобретение относится к сушке семян и зерна и может быть использовано в сельском хозяйстве и в системе заготовок. Способ сушки семян и зерна, по которому их загружают, гравитационно перемещают через сушильные и охладительные зоны, подают агент сушки в сушильную зону, циклически высушивают,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002503901
Дата охранного документа: 10.01.2014
27.02.2014
№216.012.a72d

Способ и устройство для сушки семян и зерна

Изобретение относится к сушке семян и зерна и может быть использовано в сельском хозяйстве и в системе заготовок. Способ сушки семян и зерна, при котором их загружают, гравитационно перемещают сверху вниз через верхнюю, нижнюю сушильные и охладительную зоны сушки, вентилируют агентом сушки и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002508512
Дата охранного документа: 27.02.2014
Showing 1-10 of 78 items.
10.09.2014
№216.012.f102

Способ контейнерной перевозки, сушки и хранения семян

Способ может быть использован в сельском хозяйстве при сушке рядовых и селекционных семян. Способ контейнерной перевозки, сушки и хранения семян заключается в том, что семена загружают в устройство, транспортируют, подключают к источнику теплоты, вентилируют агентом сушки, охлаждают и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002527520
Дата охранного документа: 10.09.2014
27.01.2015
№216.013.20dc

Способ осциллирующей сушки зерна и устройство для его осуществления

Изобретение относится к сушке зерна и может быть использовано в сельском хозяйстве и в системе заготовок, преимущественно для установок периодического действия. Способ заключается в том, что зерно загружают в устройство для сушки, где зерно перемещают, периодически воздействуют на него...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002539860
Дата охранного документа: 27.01.2015
20.03.2015
№216.013.3282

Способ и устройство для сушки растительных материалов

Изобретение относится к сушке растительных материалов и может быть использовано в сельском хозяйстве, преимущественно для материалов с низкой объемной массой. Способ сушки растительных материалов заключается в том, что материал загружают, перемещают противотоком агентом сушки, высушенную часть...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002544405
Дата охранного документа: 20.03.2015
10.04.2015
№216.013.3966

Способ и устройство для сушки топинамбура

Группа изобретений относится к сушке растительных материалов и может быть использовано в сельском хозяйстве и в пищевой промышленности преимущественно для получения лечебных веществ. В процессе сушки топинамбура его моют, сортируют, инспектируют, калибруют, очищают, нарезают на кубики,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002546182
Дата охранного документа: 10.04.2015
10.04.2015
№216.013.3a30

Способ сушки селекционных семян

Изобретение относится к сушке семенного зерна и может быть использовано в сельском хозяйстве и в системе заготовок, преимущественно для ценных сортов семян. Способ сушки селекционных семян заключается в том, что слой продувают агентом сушки с расходом 1800-1900 м/м·ч. Новым является то, что...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002546384
Дата охранного документа: 10.04.2015
10.07.2015
№216.013.5c92

Способ контейнерной сушки семян и зерна и устройство для его осуществления

Изобретения относятся к сушке семенного зерна и могут быть использованы в сельском хозяйстве и в системе заготовок, преимущественно для ценных сортов семян. Способ контейнерной сушки зерна заключается в том, что зерно загружают, воздействуют агентом сушки, инвертируют, охлаждают и разгружают....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002555239
Дата охранного документа: 10.07.2015
27.07.2015
№216.013.6716

Способ осциллирующей сушки семян и зерна

Способ может быть использован в сельском хозяйстве и в системе заготовок. Способ осциллирующей сушки семян и зерна заключается в том, что зерно периодически продувают агентом сушки и наружным воздухом. Новым является то, что допустимую температуру нагрева семян и зерна при продувке агентом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002557943
Дата охранного документа: 27.07.2015
10.08.2015
№216.013.69e6

Способ контейнерной сушки зерна с перемешиванием и устройство для его осуществления

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть применено для сушки семян ценных сортов. Способ контейнерной сушки зерна заключается в том, что зерно загружают в контейнер, высушивают, охлаждают и разгружают. Новым является то, что зерно перемешивают по достижении на высоте слоя зерна...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002558663
Дата охранного документа: 10.08.2015
10.08.2015
№216.013.6aad

Способ сушки семян в контейнерах и устройство для его осуществления

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности сушке семян зерновых культур. Способ сушки семян в контейнерах включает загрузку семян в контейнер с перфорированным дном, установку контейнера вилочным погрузчиком на зерносушилку, вентилирование агентом сушки и сушку. На контейнер с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002558867
Дата охранного документа: 10.08.2015
10.08.2015
№216.013.6b35

Способ комбинированной сушки семян и зерна

Изобретение относится к способам комбинированной сушки семян и зерна. Осуществляют загрузку семян и зерна, гравитационное перемешивание и реверсивное продувание агентом сушки с циклами от 20 до 360 мин. В циклах поочередно используют агент сушки с повышенной t и пониженной t температурой....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002559003
Дата охранного документа: 10.08.2015
+ добавить свой РИД