Результат интеллектуальной деятельности: УСТАНОВКА ДЛЯ ВАКУУМНОЙ СУШКИ ЯГОДЫ

Известна вакуумная сушильная установка для сушки продуктов, содержащая герметичный объем, в котором высушиваемые органические вещества подвергаются нагреву и образовавшиеся в нем водяные пары направляются в другой герметичный объем, в котором на панелях, охлаждаемых проточной водой, пар конденсируется [1].

Недостатком данной установки является использование проточной воды, расход которой ведет к высоким эксплуатационным затратам.

В качестве прототипа выбрана вакуумная сушильная установка для сушки продуктов, по конструкции наиболее близкая к предлагаемой, содержащая герметичную камеру, холодильную машину, осушитель, вакуумный насос. Образующиеся водяные пары в герметичной камере отсасываются вакуумным насосом через осушитель, который охлаждается постоянно работающей холодильной машиной [2].

Недостатком известного способа является то, что в нем используется в течение всего года искусственный холод для охлаждения теплообменника в осушителе даже в холодный период года, когда температура наружного воздуха ниже температуры насыщения водяных паров. Температура теплообменника осушителя не регулируется и поэтому холодильная машина при любом режиме сушки работает на минимальную температуру кипения для данной холодильной машины, что ведет к неэффективной затрате энергии.

Техническим результатом является снижение энергозатрат при производстве холода для конденсатора вакуумной сушильной установки и регулирование температуры поверхности теплообменника конденсатора.

Технический результат достигается тем, что установка для вакуумной сушки ягод содержит вакуумную камеру, конденсатор, вакуумный насос и систему охлаждения теплообменника конденсатора. Согласно изобретению охлаждение промежуточного хладоносителя осуществляется с помощью холодильной машины либо, при соответствующих температурах во внешнем теплообменнике, расположенном в окружающей среде, дополнительно установлен трехходовой вентиль для регулирования температуры хладоносителя на выходе из внешнего теплообменника при помощи датчика температуры.

А именно, теплообменник конденсатора охлаждается промежуточным хладоносителем, который охлаждается в зависимости от температуры окружающей среды в холодильной машине или в теплообменнике, отдающем теплоту окружающей среде. Дополнительно установлен датчик температуры на выходе хладоносителя из внешнего теплообменника. Температура промежуточного хдадоносителя на выходе из внешнего теплообменника регулируется при помощи трехходового вентиля.

На рис.1 схематично представлена предлагаемая установка для вакуумной сушки ягод.

Установка содержит вакуумную камеру 1, конденсатор 2, обратный клапан 3, вакуумный насос 4, холодильную машину с компрессором 5, конденсатор 6, линейный ресивер 7, фильтр осушитель 8, соленоидный вентиль 9, терморегулирущий вентиль 10, ипаритель 11, насос 12, аккумулятор 13, расширительный бак 14, теплообменник конденсатора 15, трехходовой вентиль 16, внешний теплообменник 17, датчики температуры 18; 19, вентиль 20.

Установка работает следующим образом.

Высушиваемые ягоды (продукт) находятся в вакуумной камере 1, из которой вакуумным насосом 4 удаляется воздух и пары воды, образующиеся при испарении из высушиваемого продукта, через конденсатор 2. Подвод теплоты к продукту осуществляется инфракрасным излучением или иным способом. Пары воды конденсируются на теплообменнике конденсатора 15, температура которого ниже температуры насыщения паров при соответствующем давлении на 5-10°C. Охлаждение теплообменника 15 осуществляется промежуточным хладоносителем, который охлаждается в зависимости от условий внешней среды в испарителе 11 холодильной машины или внешнем теплообменнике 17.

Циркуляция промежуточного хладоносителя происходит за счет насоса 12.

Работа холодильной машины осуществляется по классической одноступенчатой схеме. Пары холодильного агента низкого давления отсасываются компрессором 5 из испарителя 11 и нагнетаются в конденсатор 6. В конденсаторе пары холодильного агента высокого давления конденсируются, и в жидком состоянии холодильный агент стекает в линейный ресивер 7, откуда через терморегулирующий вентиль 10 поступает в испаритель 11, в котором кипит при низком давлении, охлаждая промежуточный хладоноситель. Охлажденный промежуточный хладоноситель насосом 12 подается в теплообменник конденсатора 15, на котором происходит конденсация водяных паров, удаляемых из высушиваемого продукта. Температура хладоносителя поддерживается на 7-10°C ниже температуры насыщения соответствующего давления, при котором осуществляется сушка. При достижении установленной температуры промежуточного хладоносителя в аккумуляторе 13 холодильная машина отключается по датчику температуры 18 и при увеличении температуры на 1-2°C включается.

При понижении температуры окружающей среды ниже установленной температуры промежуточного хладоносителя на заданную величину открывается трехходовой вентиль 16 (порт С) и охлажденный промежуточный хладоноситель во внешнем теплообменнике 17 начинает подмешиваться к промежуточному хладоносителю, охлажденному в испарителе 11 холодильной машины, снижая время работы холодильной машины. Регулирование температуры на выходе из теплообменника 17 осуществляется датчиком температуры 19 открытием портов трехходового клапана В и С. При недостаточно низкой температуре наружного воздуха идет подмешивание охлажденного хладоносителя через порт В к поступающему на охлаждение хладоносителю. При достижении на датчике температуры 18 установленной температуры соленоидный вентиль 9 закрывается и компрессор 5 отключается. Охлаждение промежуточного хладоносителя осуществляется в теплообменнике 17. При повышении температуры окружающего воздуха выше установленной порт С трехходового клапана закрывается полностью и открывается порт В, в работу включается холодильная машина. Учитывая, что сушка ягоды осуществляется при давлениях 4-8 кПа, температура насыщения водяных паров при данных давлениях будет соответствовать диапазону температур насыщенных паров воды 29-41,5°C. При температуре наружного воздуха ниже этой температуры на 10°C холодильная машина отключается и охлаждение промежуточного хладоносителя осуществляется только наружным воздухом. Соответственно сушка ягоды при 4 кПа при температуре наружного воздуха ниже 19°C будет осуществляться без работы холодильной машины, а только при работе насоса 12, что существенно позволит экономить расход электроэнергии в процессе вакуумной сушки.

В предлагаемой установке за счет введения охлаждения конденсатора промежуточным хладоносителем, дополнительного внешнего теплообменника и трехходового вентиля достигается возможность сокращения расхода электроэнергии в процессе сушки продуктов различного назначения, что позволяет снизить затраты на производство единицы продукции.

Источники информации

1. Патент №2059951 Российской Федерации, F26B 5/04. Способ вакуумной сушки органических веществ в герметичном объеме. Ковалев Л.К., Метельский И.З. - №93054160/06; заявл. 02.12.1993; опубл. 10.05.1996 (аналог).

2. Патент №2121638 Российской Федерации, F26B 5/04. Способ вакуумной сушки материалов и устройство для вакуумной сушки. Шабетник Г.Д. - №97110573/06; заявл. 26.06.1997; опубл. 10.11.1998.