RU2006767C1

RU2006767C1 - Vacuum freeze drier

Info

Publication number: RU2006767C1
Authority: RU
Inventors: С.Т. Антипов; С.В. Шахов; С.В. Николаенко; Ю.А. Завьялов
Original assignee: Антипов Сергей Тихонович; Шахов Сергей Васильевич; Николаенко Сергей Владимирович; Завьялов Юрий Алексеевич
Priority date: 1991-01-08
Filing date: 1991-01-08
Publication date: 1994-01-30

Abstract

FIELD: vacuum-freeze drying. SUBSTANCE: vacuum-freeze drier is provided with a conveyor means having the form of rotatable drum 6. The drum comprises two portions: an apertural one and a solid one. At the start of the solid portion conveyor flights 7 are mounted having a shape partially conforming the outline of drum doser 8. At the lowermost parts of flights 7 oval-shaped recesses are formed. The recesses are covered with membranes 11 which are associated with spring-loaded pushers 12. Pushers 12 have rolls 13 for engaging stationary master cams 14 and 15. The outside cylindrical surface of drum doser 8 has grooves 23. Supports of revolution of doser 8 are provided with extension springs. In the drum 6 cylindrical portions 26 are disposed over conveyor flights 7 and being rotatable in opposite direction to the direction of the drum rotation. A panel with infra-red heaters is disposed above the working zone at an angle of rest of the product to be dried. A liquid product enters a doser via a pipeline, a corrugated flexible duct and a hollow shaft, a doser being rolling over flights 7. Therewith oval-shaped recesses are filled with a liquid product which on running into the vacuum space is self-frozen, ruptured, dried by infra-red heaters irradiation and removed from the drier through the apertural portion of drum 6, a discharge auger 29 and a discharge duct provided with sluice gate. EFFECT: improved quality of drying. 2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для сублимационной сушки жидких продуктов и может быть использовано в пищевой, химической, фармацевтической и других отраслях промышленности. The invention relates to devices for freeze-drying liquid products and can be used in food, chemical, pharmaceutical and other industries.

Известна вакуум-сублимационная установка непрерывного действия (авт. св. N 1408172, кл. F 26 B 5/06, 1982), содержащая сушильную камеру с загрузочным и разгрузочным шлюзовыми затворами, размещенное в камере транспортирующее устройство в виде ротора с радиальными подпружиненными держателями съемных валков, а в корпусе вокруг ротора смонтирован ситовой цилиндр, установленный с возможностью колебательного движения и взаимодействующий с наружной поверхностью валков. Known vacuum sublimation installation of continuous operation (ed. St. N 1408172, class F 26 B 5/06, 1982), containing a drying chamber with loading and unloading locks, placed in the chamber conveying device in the form of a rotor with radial spring loaded removable holders rolls, and in the case around the rotor mounted screen cylinder installed with the possibility of oscillatory motion and interacting with the outer surface of the rolls.

Недостатком данной установки является невысокая интенсивность процесса сушки из-за осуществления процесса замораживания вне сушильной камеры. The disadvantage of this installation is the low intensity of the drying process due to the implementation of the freezing process outside the drying chamber.

Известна установка непрерывного действия для вакуум-сублимационной сушки (авт. св. N 877269, кл. F 26 B 17/04, 1981), содержащая сушильную камеру, подключенную к системе вакуумирования и удаления паров, расположенные в камере ленточный конвейер, огибающий ведущий и ведомый барабаны, размещенные над конвейером нагреватели, устройства для нанесения высушиваемого материала тонким регулируемым слоем на ленту конвейера, заключенного в герметичный кожух с вращающимися в нем валками, соприкасающимися друг с другом и с боковыми стенками кожуха, устройства замораживания и съема его с ленты. A known installation of continuous operation for vacuum freeze drying (ed. St. N 877269, class F 26 B 17/04, 1981), containing a drying chamber connected to a vacuum and vapor removal system, a belt conveyor located in the chamber, enveloping the leading and driven drums, heaters placed above the conveyor, devices for applying the material to be dried with a thin adjustable layer on the conveyor belt, enclosed in a sealed casing with rolls rotating in it, in contact with each other and with the side walls of the casing, devices freezing and removing it from the tape.

В связи с нанесением высушиваемого материала тонким слоем на ленту установка имеет невысокую производительность интенсивность процесса сушки из-за низкой степени развития поверхности испарения. In connection with the application of the dried material with a thin layer on the tape, the installation has a low productivity, the intensity of the drying process due to the low degree of development of the evaporation surface.

Известна сушилка непрерывного действия для термочувствительных сыпучих материалов (авт. св. N 1339370, кл. F 26 B 5/06, 1987), содержащая вращающийся перфорированный барабан, заключенный в кожух с окном в нижней части, снабженный разгрузочным устройством, и размещенный по оси барабана неподвижный вал, который снабжен и инфракрасными излучателями, обращенными в сторону нижнего сектора барабана. Known continuous dryer for heat-sensitive bulk materials (ed. St. N 1339370, class F 26 B 5/06, 1987), containing a rotating perforated drum enclosed in a casing with a window in the lower part, equipped with a discharge device, and placed on the axis the drum is a fixed shaft, which is equipped with infrared emitters facing the lower sector of the drum.

Недостатком данной сушилки является то, что предварительное замораживание продукта вне кожуха не позволяет использовать собственное тепло продукта в процессе сушки, что снижает интенсивность процесса сушки. The disadvantage of this dryer is that the preliminary freezing of the product outside the casing does not allow the use of the product's own heat in the drying process, which reduces the intensity of the drying process.

Наиболее близкой по технической сущности является установка для вакуум-сублимационной сушки непрерывного действия (авт. св. N 1695082, кл. F 26 B 5/06, 1991), включающая корпус с системой вакуумирования и удаления водяных паров и установленный в нем конвейер с транспортирующей лентой, имеющей углубление и огибающей ведущий барабан с подпружиненными клапанами для подачи материала на рабочую поверхность ленты и ведомый барабан, нагревательные элементы и разгрузочное устройство. The closest in technical essence is the installation for continuous vacuum vacuum freeze drying (ed. St. N 1695082, class F 26 B 5/06, 1991), including a housing with a system for evacuating and removing water vapor and a conveyor with conveyor installed in it a tape having a recess and enveloping the drive drum with spring-loaded valves for feeding material to the working surface of the tape and the driven drum, heating elements and a discharge device.

Из-за наличия стационарного слоя материала на прорезиненной ленте конвейера установка обладает невысокой интенсивностью процесса сушки, недостаточной эксплуатационной надежностью и низким качеством высушиваемого продукта. Due to the presence of a stationary layer of material on a rubberized conveyor belt, the installation has a low drying process intensity, insufficient operational reliability and low quality of the dried product.

Цель изобретения - интенсификация процесса сушки, повышение надежности установки и качества высушиваемого продукта. The purpose of the invention is the intensification of the drying process, improving the reliability of the installation and the quality of the dried product.

Поставленная цель достигается тем, что в вакуум-сублимационной сушилке непрерывного действия, включающей корпус, соединенный с десублиматором и вакуум-насосом, и установленное в нем транспортирующее устройство с насадками и барабанным дозатором, снабженным подпружиненными клапанами, источники инфракрасного нагрева, цилиндрические щетки и разгрузочное устройство, транспортирующее устройство выполнено в виде вращающегося барабана, состоящего из перфорированного и сплошного участков, причем в начале сплошного участка барабана смонтированы насадки, по форме частично повторяющие профиль барабанного дозатора и в самой нижней части имеющие овалообразные углубления, покрытые эластичными мембранами, соединенными с подпружиненными толкателями, взаимодействующими своими роликами с неподвижными копирами, при этом внешняя цилиндрическая поверхность барабанного дозатора имеет пазы, а опоры вращения дозатора снабжены пружинами растяжения, в барабане над насадкой расположены цилиндрические щетки, установленные с возможностью вращения в обратном направлении от вращения барабана, а над рабочей зоной расположена панель с источниками инфракрасного нагрева под углом, соответствующим углу естественного откоса высушиваемого продукта. This goal is achieved by the fact that in a continuous vacuum sublimation dryer, including a casing connected to a desublimator and a vacuum pump, and a transport device installed in it with nozzles and a drum batcher equipped with spring-loaded valves, infrared heating sources, cylindrical brushes and a discharge device , the conveying device is made in the form of a rotating drum, consisting of perforated and continuous sections, and at the beginning of a continuous section of the drum nozzles are formed that partially shape the profile of the drum dispenser and in the very lower part have oval-shaped recesses covered with elastic membranes connected to spring-loaded pushers interacting with their rollers and stationary copiers, while the outer cylindrical surface of the drum dispenser has grooves and the meter supports of rotation of the dispenser tension springs, in the drum above the nozzle are cylindrical brushes mounted with the possibility of rotation in the opposite direction from rotation b araban, and above the working area there is a panel with infrared heat sources at an angle corresponding to the angle of repose of the dried product.

На основании исследований, проведенных по источникам патентной и научно-технической литературы, можно сделать вывод о том, что совокупность существенных признаков является новой и позволяет интенсифицировать процесс сушки, повысить надежность установки и качество высушиваемого продукта. Based on studies conducted on the sources of patent and scientific and technical literature, we can conclude that the set of essential features is new and allows to intensify the drying process, to increase the reliability of the installation and the quality of the dried product.

Технических решений, свойства которых совпали бы со свойствами заявляемого не обнаружено, следовательно, заявляемое техническое решение соответствует критерию "существенные отличия". Technical solutions whose properties would coincide with the properties of the claimed were not found, therefore, the claimed technical solution meets the criterion of "significant differences".

На фиг. 1 изображен продольный разрез вакуум-сублимационной сушилки непрерывного действия; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 2. In FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a continuous vacuum sublimation dryer; in FIG. 2 is a section AA in FIG. 1; in FIG. 3 is a section BB in FIG. 2.

Ваккум-сублимационная сушилка непрерывного действия содержит корпус 1, установленный на шарнире 2 и устройстве 3, регулирующем угол наклона корпуса 1 к горизонту, и соединенный патрубком 4 с десублиматором (не показан) и вакуум-насосом (не показан). В корпусе 1 на опорных роликах 5 установлен вращающийся барабан 6, состоящий из перфорированного и сплошного участков, причем в начале сплошного участка барабана 6 смонтированы насадки 7, по форме частично повторяющие профиль барабанного дозатора 8, который снабжен подпружиненными клапанами 9. В самой нижней части насадки 7 имеют овалообразные углубления 10, покрытые эластичными мембранами 11, соединенными с подпружиненными толкателями 12, взаимодействующими своими роликами 13 с неподвижными копирами 14 и 15. При этом барабанный дозатор 8 при помощи валов 16 и 17 установлен на подшипниках 18 и 19 качения, корпуса которых снабжены пружинами 20 и 21 растяжения, прикрепленными к неподвижной опоре 22, а внешняя цилиндрическая поверхность барабанного дозатора 8 имеет пазы 23. Вал 17 выполнен полым и соединен с гофрированным гибким патрубком 24 и трубопроводом 25. A continuous vacuum sublimation dryer comprises a housing 1 mounted on a hinge 2 and a device 3 that adjusts the angle of inclination of the housing 1 to the horizontal and connected by a nozzle 4 to a desublimator (not shown) and a vacuum pump (not shown). In the housing 1, on the support rollers 5, a rotating drum 6 is installed, consisting of perforated and continuous sections, and nozzles 7 are mounted at the beginning of the continuous section of drum 6, partially repeating the profile of the drum dispenser 8, which is equipped with spring-loaded valves 9. In the lower part of the nozzle 7 have oval-shaped recesses 10, covered with elastic membranes 11, connected with spring-loaded pushers 12, interacting with their rollers 13 with stationary copiers 14 and 15. In this case, the drum dispenser 8 the shafts of shafts 16 and 17 are mounted on rolling bearings 18 and 19, the housings of which are provided with tension springs 20 and 21 attached to the fixed support 22, and the outer cylindrical surface of the drum dispenser 8 has grooves 23. The shaft 17 is hollow and connected to the corrugated flexible pipe 24 and pipeline 25.

В барабане в контакте с барабанным дозатором 8 и насадками 7 расположены цилиндрические щетки 26, установленные с возможностью вращения в обратном направлении от вращения дозатора 8 и барабана 6, а под рабочей зоной размещена панель 27 с источниками 28 инфракрасного нагрева под углом, соответствующим углу естественного откоса высушиваемого продукта. Под перфорированным участком барабана расположен разгрузочный шнек 29, один конец вала которого соединен с приводом 30, другой конец - с цепной передачей 31. Корпус 1 снабжен разгрузочным патрубком 32 и шлюзовым затвором 33. In the drum in contact with the drum dispenser 8 and nozzles 7 are cylindrical brushes 26 mounted rotatably in the opposite direction from the rotation of the dispenser 8 and the drum 6, and under the working area there is a panel 27 with infrared heat sources 28 at an angle corresponding to the angle of repose dried product. Under the perforated portion of the drum there is an unloading auger 29, one end of the shaft of which is connected to the drive 30, the other end to a chain gear 31. The housing 1 is equipped with an unloading nozzle 32 and a lock gate 33.

Сушилка работает следующим образом. The dryer operates as follows.

Посредством привода 30 приводится во вращение разгрузочный шнек 29 и барабан 6. В барабанный дозатор 8 подается через трубопровод 25, гофрированный гибкий патрубок 24 и полый вал 17 жидкий продукт. При вращении барабана 6 вступают в зацепление острые кромки насадок 7 и пазы 23 дозатора 8, приводя последний во вращение, что обеспечивает его перекатывание по насадкам 7. Одновременно при достижении подпружиненным клапаном 9 середины овалообразного углубления 10 посредством неподвижного копира 14 и толкателя 12 происходит отжатие клапана 9 и заполнение углубления 10 жидким продуктом. Далее при выходе ролика 13 толкателя 12 из взаимодействия с неподвижным копиром 14 клапан 9 возвращается в исходное положение, а жидкий продукт, находящийся в овалообразном углублении 10, под воздействием вакуума начинает интенсивно испаряться и самозамораживаться. При этом надежность контакта барабанного дозатора 8 и насадок 7 обеспечивается прижатием пружин 20 и 21 растяжения. Образованная в результате самозамораживания пористая масса продукта, попадая в зону действия цилиндрических щеток 26, разрушается и под воздействием вращения барабана 6 и силы тяжести продукта поступает в рабочую зону. Кроме того, процессу разрушения пористой массы со стороны углублений 10 насадок 7 способствует давление эластичных мембран 11, создаваемое посредством взаимодействия роликов 13 толкателей 12 с неподвижным копиром 15. В результате такого разрушения образуются неоднородные по размерам гранулы замороженного продукта. By means of the drive 30, the unloading auger 29 and the drum 6 are rotated. The fluid metering device 8 is fed through the pipe 25, the corrugated flexible pipe 24 and the hollow shaft 17. When the drum 6 rotates, the sharp edges of the nozzles 7 and the grooves 23 of the dispenser 8 engage, causing the latter to rotate, which ensures its rolling over the nozzles 7. At the same time, when the spring-loaded valve 9 reaches the middle of the oval-shaped recess 10, the valve is depressed by means of the stationary copier 14 and pusher 12 9 and filling the recess 10 with a liquid product. Further, when the roller 13 of the pusher 12 exits from interaction with the stationary copier 14, the valve 9 returns to its original position, and the liquid product located in the oval-shaped recess 10, under the influence of vacuum, begins to intensively evaporate and self-freeze. In this case, the reliability of the contact of the drum dispenser 8 and nozzles 7 is ensured by pressing the tension springs 20 and 21. The porous mass of the product formed as a result of self-freezing, falling into the area of action of the cylindrical brushes 26, is destroyed and under the influence of the rotation of the drum 6 and the gravity of the product enters the working area. In addition, the process of destruction of the porous mass from the side of the recesses 10 of the nozzles 7 is facilitated by the pressure of the elastic membranes 11 created by the interaction of the rollers 13 of the pushers 12 with a stationary copier 15. As a result of this destruction, granules of a frozen product of inhomogeneous size are formed.

При вращении барабана 6 продукт интенсивно перемешивается, измельчается и равномерно сохнет за счет тепла источников 28 инфракрасного нагрева. Для обеспечения более полного использования энергии от источников 28 их панель 27 устанавливается под углом, соответствующим углу естественного откоса высушиваемого продукта. При прохождении по сплошному участку барабана 6 гранул продукта происходит полная сублимация влаги из мелкодисперсной фракции, после чего она удаляется через перфорированный участок за пределы барабана 6. Время прохождения продукта по сплошному участку регулируется изменением угла наклона к горизонту всей сушилки при помощи устройства 3 и шарнира 2. When the drum 6 is rotated, the product is intensively mixed, crushed and evenly dried due to the heat of infrared heating sources 28. To ensure a more complete use of energy from sources 28, their panel 27 is installed at an angle corresponding to the angle of repose of the dried product. When 6 granules of product pass through the continuous section of the drum 6, the moisture is completely sublimated from the finely divided fraction, after which it is removed through the perforated section outside the drum 6. The passage of the product through the continuous section is controlled by changing the angle of inclination to the horizon of the entire dryer using device 3 and hinge 2 .

Оставшиеся крупные гранулы продукта досушиваются в перфорированной части барабана 6, где высохший слой продукта отделяется от гранул за счет трения их между собой и о перфорацию барабана 6 и, просыпаясь через ячейки, удаляется разгрузочным шнеком 29 через патрубок 32 и шлюзовой затвор 33. The remaining large granules of the product are dried in the perforated part of the drum 6, where the dried product layer is separated from the granules by friction between them and the perforation of the drum 6 and, waking up through the cells, is removed by the unloading screw 29 through the pipe 32 and the lock gate 33.

Преимущества предлагаемого устройства и положительный эффект по сравнению с прототипом достигается за счет того, что использование в качестве транспортирующего устройства металлического барабана позволяет увеличить надежность в работе и компактность сушилки, а также интенсифицировать процесс сушки за счет высокоэффективного перемешивания и равномерного подвода тепловой энергии к продукту;
выполнение барабана из двух участков - сплошного и перфорированного, а также возможность регулирования угла наклона сушилки улучшает качество высушиваемого продукта в связи со своевременным удалением мелкой фракции и сухого слоя с гранул продукта из зоны интенсивного нагрева;
изготовление барабана из металла позволяет увеличить поглощение продуктом энергии за счет нагревания барабана от источников инфракрасного нагрева и передачи этой энергии продукту кондуктивным способом;
размещение панели с источниками инфракрасного нагрева под углом, соответствующим углу естественного откоса высушиваемого продукта, позволяет сконцентрировать энергию источников инфракрасного нагрева на высушиваемом продукте. (56) Авторское свидетельство СССР N 1695082, кл. F 26 В 5/06, 1991. The advantages of the proposed device and a positive effect compared to the prototype is achieved due to the fact that the use of a metal drum as a transporting device allows to increase the reliability and compactness of the dryer, as well as to intensify the drying process due to highly efficient mixing and uniform supply of thermal energy to the product;
the implementation of the drum from two sections - solid and perforated, as well as the ability to control the angle of the dryer improves the quality of the dried product in connection with the timely removal of the fine fraction and the dry layer from the granules of the product from the zone of intense heating;
the manufacture of a drum from a metal allows to increase the absorption of energy by the product by heating the drum from sources of infrared heating and transferring this energy to the product in a conductive manner;
placing the panel with infrared heating sources at an angle corresponding to the angle of repose of the dried product allows you to concentrate the energy of infrared heating sources on the dried product. (56) Copyright certificate of the USSR N 1695082, cl. F 26 B 5/06, 1991.

Claims

1. VACUUM-SUBLIMATION DRYER OF CONTINUOUS ACTION, comprising a housing connected to a desublimator and a vacuum pump, and a transport device installed inside it with nozzles and a drum metering unit equipped with spring-loaded valves, infrared heating sources, cylindrical brushes and an unloading device, characterized in that , in order to intensify the drying process, improve the reliability of the installation and the quality of the dried product, the conveying device is made in the form of a rotating combined the drum, consisting of perforated and solid sections, and at the beginning of the continuous section of the drum nozzles are mounted, partially repeating the profile of the drum dispenser and in the very lower part have oval-shaped depressions covered with elastic membranes connected to spring-loaded pushers interacting with their rollers with stationary copiers, while the outer cylindrical surface of the drum dispenser has grooves, and the rotation bearings are provided with tension springs connected to fixed astyami dryers.

2. The dryer according to claim 1, characterized in that a panel with infrared heating sources is placed inside the drum above the working area with the possibility of installing it at an angle corresponding to the angle of repose of the dried product.