Вакуумный сушильный шкаф

Изобретение относится к области пищевой, микробиологической и химической промышленности и может быть использовано для вакуумной сублимационной сушки замороженных растворов или суспензий, вакуумной сублимационной сушки замороженных пищевых продуктов, а также для концентрирования или сушки жидких растворов и суспензий. Соприкасающиеся с противнями стенки греющих/охлаждающих плит выполнены с возможностью деформации под действием перепада давлений между внутренней средой плит и атмосферой вакуумного сушильного шкафа, а теплопередающие противни, размещаемые между плитами, обладают повышенной жесткостью, препятствующей избыточной деформации стенок плит под действием рабочего перепада давлений; греющие/охлаждающие плиты предпочтительно расположены вертикально, загрузочная дверь при этом расположена в торцевой либо в потолочной зоне вакуумного сушильного шкафа. Использование изобретения позволит повысить степень заполнения рабочего объема вакуумного сушильного шкафа противнями с высушиваемым материалом, улучшит тепловой контакт противней с греющими/охлаждающими плитами и позволит автоматизировать процесс загрузки и выгрузки противней в вакуумный сушильный шкаф. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области пищевой, микробиологической и химической промышленности и может быть использовано для вакуумной сублимационной сушки замороженных растворов или суспензий, вакуумной сублимационной сушки замороженных пищевых продуктов, а также для концентрирования или сушки жидких растворов и суспензий.

Известен вакуумный сушильный шкаф, содержащий горизонтально расположенные греющие плиты, выполненные в виде емкостей, заполненных греющим агентом - водяным паром. На плиты устанавливают противни с высушиваемым материалом.

Недостатком известного шкафа являются обширные воздушные (вакуумные) прослойки, возникающие между греющими плитами и противнями при небольшом несовпадении конфигураций соприкасающихся поверхностей. Данные прослойки обладают низкой теплопроводностью, вследствие чего высушиваемый материал прогревается неравномерно. В зонах соприкосновения противня с греющей плитой наблюдается более интенсивный нагрев материала, в зонах с промежуточной воздушной прослойкой между плитой и противнем - менее интенсивный нагрев, обеспечиваемый главным образом передачей теплоты вдоль теплопроводящих стенок противня от зон их соприкосновения с греющей плитой.

Недостатком известного шкафа является также то, что загрузка противней на плиты осуществляется на разных уровнях и в горизонтальной плоскости (перпендикулярно действию сил тяжести), что не позволяет простыми методами автоматизировать процесс загрузки и выгрузки противней с высушиваемым материалом.

(См. Плановский А.Н., Рамм В.М., Каган С.З. Процессы и аппараты химической технологии, Химия, М., 1968 г., с.777).

Техническим результатом, достигаемым изобретением, является устранение или значительное сокращение площади воздушных прослоек между греющими плитами и противнями с высушиваемым материалом, а также обеспечение возможности одноуровневой горизонтальной или вертикальной единовременной загрузки группы противней с высушиваемым материалом в вакуумный сушильный шкаф.

Поставленный технический результат достигается тем, что соприкасающиеся с противнями стенки плит выполнены с возможностью деформации под действием перепада давлений между внутренней средой греющих плит и атмосферой вакуумного сушильного шкафа, а теплопередающие противни, размещаемые между греющими плитами, обладают повышенной жесткостью, препятствующей избыточной деформации стенок плит под действием рабочего перепада давлений. Повышенная жесткость противней предпочтительно обеспечивается небольшими геометрическими параметрами (высотой и шириной) противней либо наличием у них упрочняющих ребер или перегородок.

А именно, вакуумный сушильный шкаф содержит закрытые греющие/охлаждающие емкости, заполненные жидким и/или парообразным агентом и имеющие тепловой контакт с противнями с высушиваемым материалом, согласно изобретению хотя бы одна из стенок греющей/охлаждающей емкости способна к деформации под действием рабочего перепада давлений между внутренней средой емкости и атмосферой вакуумного шкафа, а между емкостями в зоне деформации стенок расположены теплопередающие противни или группы противней, за счет своей жесткости препятствующие избыточной деформации стенок емкостей.

При этом греющие/охлаждающие емкости могут быть выполнены в виде горизонтально или вертикально расположенных полых плит, размещенных параллельно на небольшом расстоянии друг от друга, при этом одна или обе широкие стенки плит способны к деформации как во внешнюю, так и во внутреннюю сторону плиты.

Теплопередающий противень изготовлен из теплопроводящего материала и предпочтительно выполнен в виде емкости в форме параллелепипеда с открытой верхней частью, имеющей упрочняющие теплопередающие вертикальные внутренние перегородки, расположенные перпендикулярно деформирующимся стенкам плит.

Плиты предпочтительно выполнены с возможностью подачи в них как греющего, так и охлаждающего агента.

Предпочтительно греющие/охлаждающие плиты расположены вертикально, а загрузочная дверь (или люк) расположена в торцевой зоне либо в потолке вакуумного сушильного шкафа.

При вертикальном расположении плит противни имеют ширину, совпадающую с промежутком между плитами с небольшим зазором (ширина противня чуть меньше этого промежутка), и сформированы в стопу с высотой, приблизительно равной высоте зоны деформации стенок греющих/охлаждающих плит, при этом между противнями имеются проемы для свободного выхода выделяющихся при сушке материала паров.

При горизонтальном расположении плит противни имеют высоту стенок и внутренних перегородок, совпадающую с промежутком между плитами, при этом все или часть стенок имеют проемы для выхода выделяющихся при сушке материала паров. Один противень или группа противней занимают площадь зоны деформации стенок греющих/охлаждающих плит.

Использование заявленного изобретения позволит получить следующий технический результат.

Возможность деформации стенок плит под действием перепада давлений между внутренней средой плит и атмосферой вакуумной камеры позволит осуществить плотный равномерный тепловой контакт между греющими/охлаждающими стенками плит и теплопередающими противнями в режиме замораживания или сушки материала и обеспечить зазор между противнями и плитами в момент загрузки/выгрузки противней; позволит увеличить степень заполнения вакуумного сушильного шкафа высушиваемым материалом за счет уменьшения толщины греющих/охлаждающих плит.

Подача в плиты охлажденного до минусовых температур агента позволит проводить замораживание высушиваемого материала непосредственно в вакуумном сушильном шкафу, для проведения процесса сублимационной сушки.

Вертикальное расположение греющих/охлаждающих плит позволит уменьшить их количество и, соответственно, занимаемый ими объем при сохранении высокой степени заполнения рабочего пространства вакуумного сушильного шкафа противнями с высушиваемым продуктом.

Вертикальное расположение греющих/охлаждающих плит позволит осуществлять загрузку/выгрузку противней единым пакетом либо через верхний загрузочный люк под действием сил тяжести, либо через торцевой загрузочный люк по одноуровневым направляющим полозьям, что даст возможность автоматизировать процесс загрузки/выгрузки продукции при помощи простых технических средств.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 показана конструкция греющей/охлаждающей зоны вакуумного сушильного шкафа с вертикальным расположением греющих/охлаждающих плит.

Вакуумный сушильный шкаф содержит греющие/охлаждающие плиты 1 с тонкими деформирующимися стенками 2 и с толстыми недеформирующимися стенками 3, а также сформированные в стопы теплопередающие противни 4 с упрочняющими теплопередающими перегородками 5, заполненные высушиваемым материалом 6.

Работа вакуумного сушильного шкафа осуществляется следующим образом. Во время загрузки противней с высушиваемым материалом давление внутренней атмосферы вакуумного сушильного шкафа равняется атмосферному давлению. В этот период рабочее давление внутренней среды греющих/охлаждающих плит поддерживают ниже атмосферного давления, вследствие чего деформирующиеся стенки 2 плит смыкаются друг с другом или прилегают к широким недеформирующимся стенкам 3 и принимают положение, отмеченное на фиг.1 пунктирными линиями.

Стопы противней 4, заполненных высушиваемым материалом 6, благодаря образовавшемуся зазору помещаются между греющими/охлаждающими плитами 1. Загрузка противней осуществляется единым пакетом при помощи загрузочной лебедки через потолочный люк либо по направляющим полозьям через торцевой люк вакуумного сушильного шкафа.

После помещения противней в штатное положение, загрузочный люк вакуумного сушильного шкафа закрывают и в шкафу создают рабочее или промежуточное разрежение. Промежуточное разрежение создают при необходимости замораживания высушиваемого материала, при этом внутрь плит 1 подают охлаждающий агент. Рабочее разрежение создают для проведения процесса сушки материала, при этом внутрь плит 1 подают греющий агент.

После создания промежуточного или рабочего разрежения рабочее давление внутренней среды греющих/охлаждающих плит становится выше давления внутренней атмосферы вакуумного сушильного шкафа, вследствие чего деформирующиеся стенки 2 греющих/охлаждающих плит 1 удаляются друг от друга или от широких недеформирующихся стенок 3 и плотно прижимаются к противням 4, расположенным между плитами, обеспечивая плотный и равномерный тепловой контакт между плитами и противнями. Теплопроводящие стенки, днища и внутренние перегородки 5 противней 4 обеспечивают подвод теплоты к высушиваемому материалу по всему объему противня, а также обеспечивают жесткость противня, необходимую для противодействия избыточной деформации стенок 2 греющих/охлаждающих плит 1 под действием рабочего перепада давлений.

После высушивания материала 6 рабочее давление внутри шкафа повышают до атмосферного, а давление внутренней среды греющих/охлаждающих плит 1 при необходимости снижают ниже атмосферного давления. Деформирующиеся стенки 2 плит 1 вновь смыкаются друг с другом или с широкими недеформирующимися стенками 3, вследствие чего между плитами и противнями образуется зазор, необходимый для свободного перемещения противней. Открывают загрузочный люк вакуумного сушильного шкафа, после чего противни 4 единым пакетом удаляют из шкафа для выгрузки высушенного материала.

1. Вакуумный сушильный шкаф, содержащий закрытые греющие/охлаждающие емкости, заполненные жидким и/или парообразным агентом, и имеющие тепловой контакт с противнями с высушиваемым материалом, отличающийся тем, что хотя бы одна из стенок греющей/охлаждающей емкости способна к деформации под действием рабочего перепада давлений между внутренней средой емкости и атмосферой вакуумного шкафа, а между емкостями в зоне деформации стенок расположены теплопередающие противни или группы противней, за счет своей жесткости препятствующие избыточной деформации стенок емкостей.

2. Шкаф по п.1, отличающийся тем, что емкости выполнены с возможностью подачи в них как греющего, так и охлаждающего агента.

3. Шкаф по п.1, отличающийся тем, что греющие/охлаждающие емкости выполнены в виде горизонтально или вертикально расположенных полых плит, размещенных параллельно на небольшом расстоянии друг от друга, при этом одна или обе широкие стенки плит способны к деформации как во внешнюю, так и во внутреннюю сторону плиты.

4. Шкаф по п.3, отличающийся тем, что теплопередающий противень изготовлен из теплопроводящего материала и выполнен в виде емкости в форме параллелепипеда с открытой верхней частью; противень имеет упрочняющие теплопередающие вертикальные внутренние перегородки, расположенные перпендикулярно деформирующимся стенкам плит.

5. Шкаф по п.3, отличающийся тем, что при вертикальном расположении плит противни имеют ширину, совпадающую с промежутком между плитами с небольшим зазором, и сформированы в стопу с высотой, равной высоте зоны деформации стенок плит, при этом между противнями имеются проемы для свободного выхода выделяющихся при сушке материала паров.

6. Шкаф по п.5, отличающийся тем, что загрузочная дверь расположена в потолке шкафа.

7. Шкаф по п.3, отличающийся тем, что при горизонтальном расположении плит противни имеют высоту стенок и внутренних перегородок, совпадающую с промежутком между плитами с небольшим зазором; все или часть стенок противня имеют проемы для выхода выделяющихся при сушке материала паров.