Крымские ученые изобрели уникальную методику сушки овощей и фруктов

Вакуумная сушка

Вакуумная сушка представляет собой процесс искусственного удаления влаги из материалов. Она производится в условиях пониженного давления в рабочем объеме. Создание вакуума обуславливает снижение показателя температуры, при которой начинается испарение. Такая особенность установки вакуумной сушки ведет к ряду преимуществ перед оборудованием другого типа:

1. Отсутствие окислительных процессов.
2. Безопасность при работе с взрывоопасными материалами.
3. Короткое время обработки.

При этом к оборудованию предъявляются высокие требования. В частности, вакуумный насос для вакуумной сушки подбирается, исходя из следующих критериев:

1. Длительность процедуры.
2. Учет природы жидкого вещества, находящегося в обрабатываемом материале.
3. Учет количества влаги, содержащегося в сырье.
4. Остаточное количество жидкости в материале.

Отталкиваясь от этих параметров, изготавливается вакуумное оборудование, соответствующее техническому заданию.

Какой эффект обеспечивает сушка?

Сама по себе сушка как процесс оптимизации гигроскопического свойства наделяет древесину относительно высокими показателями прочности. Этого уже достаточно для того, чтобы материал соответствовал базовым требованиям строительных регламентов. Но крупные деревообрабатывающие комбинаты используют вышеописанные технологии и способы сушки древесины лишь как подготовительный этап для дальнейшей обработки материала. В частности, для пропиток, которые дополнительно придадут заготовкам качества огнеупорности, влагостойкости, морозоустойчивости и т. д.

Технология вакуумной сушки

Вакуумная сушка применяется для различных материалов, имеет два востребованных вида:

1. Вакуумная сушка продуктов.
2. Вакуумная сушка древесины.

Технология вакуумной сушки для разных типов своя. Принцип для всех сушек одинаков: удалить влагу из продукта. Это производится благодаря установленным нагревателям, которые способствуют выделению влаги. Также работают помповые механизмы, удаляющие выделенную жидкость из рабочей камеры.

Применение гидравлического пресса

Уже говорилось выше, что в процессе прохождения этапов сушки структура древесины размягчается и становится податливой. Данное состояние именно в рамках сушильного процесса является побочным и избыточным. Собственно, для устранения этих последствий и предусматривается финальный этап охлаждения. Однако размягченную структуру материала можно подвергать воздействию гидравлического пресса, который избавит заготовку от физических дефектов – как минимум обеспечит ее выпрямление. Такие прессы вводятся в общий комплекс мощностей, на которых производится сушка древесины в сушильных камерах. Технология прессования, в свою очередь, устраняет и возможные дефекты, которые были приобретены материалом в камере. Конечная же заготовка будет «правильно» деформирована с теми параметрами, которые нужны для рабочего пиломатериала.

Читать также: Как найти повреждение проводки в стене

Камеры вакуумной сушки

Камеры вакуумной сушки представляют собой конструкцию из корпуса, рабочего объема и дополнительных вакуумных установок. Корпус может иметь разнообразную форму, что обусловлено удобством загрузки материала, а также местом установки оборудования.

Цены на вакуумные камеры для сушки древесины, фармацевтических и пищевых продуктов колеблются в широком диапазоне. Это обусловлено технологическим заданием, габаритами, производительностью камер. К вакуумной камере подсоединен вакуумный насос, создающий необходимые параметры давления в рабочем объеме. Используются водокольцевые и масляные золотниковые виды. Специальная контролирующая система в автоматическом режиме включает и выключает насос в зависимости от показателей давления. Внутри оборудования установлен жидкостный нагреватель, наполненный водой или маслом, которые циркулируют по его трубам.

Вакуумные насосы для сушки овощей и фруктов

В зависимости от типа производства и желаемых результатов конечного продукта, существуют разные модификации вакуумно-сушильных шкафов. Если рассмотреть все конструктивные элементы сушильной установки, то наиболее важной ее частью является вакуумный насос, который должен в точности соответствовать необходимым параметрам и иметь требуемый алгоритм работы.

Характеристиками, которыми должен обладать вакуумный насос для сублимационной сушки овощей и фруктов определяются определенными ключевыми факторами, основными из которых являются: природа испаряемой из продукта влаги, ее объем, оптимальные затраты времени для окончания процедуры, допустимое содержание жидкости по окончанию сушки. Если вы будете знать то, какими параметрами обладает и будет обладать после сушки обрабатываемый продукт, то с легкостью сможете определиться с правильным выбором вакуумного насоса и оборудования в целом.

Вакуумная сублимационная сушка

Вакуумная сублимационная сушка представляет собой процесс удаления влаги из свежезамороженного материала. Также процесс применяется в фармацевтике для изготовления препаратов, реагирующих на нагревание. Для обработки медицинских материалов и некоторых инструментов применяются автоклавы с вакуумной сушкой.

Вакуумная сушка овощей и фруктов характеризуется следующими факторами:

1. Скорость процесса.
2. Минимальный уровень кислорода в установке.
3. Невысокие показатели температурного режима. Это обусловлено созданием вакуума, в котором процесс испарения происходит быстрее.

Все показатели обуславливают сохранность свойств продуктов, а также целостность их структуры. Остаются практически неизменными цвет, вкусовые качества, запах, питательность и польза. Также сырье не деформируется и не утрачивает биологическую активность, что особенно актуально при вакуумной сушке ягод. Вакуумная сушка фруктов и других продуктов состоит из трех действий:

1. Заморозка. В морозильной камере создают специальные условия. Одним из главных условий является уровень давления паров воды, – ниже тройной фазовой точки. Процесс производится до образования льда на поверхности продукта.
2. Первый этап сушки. Производится сублимация льда. Обеспечивается давление, показатели которого ниже предельных показателей для паров льда. Во время таяния происходит выделение жидкости на поверхности, которая удаляется конденсатором. Пространство, в котором был расположен лед, остается незаполненным.
3. Второй этап сушки. Удаление адсорбированного вещества с высушенного слоя сырья. На этом этапе увеличивается показатель температурного режима и уменьшается давление пара.

Вакуумная сушка овощей происходит по такому же принципу.

Сушка, как и выпаривание, — это процесс удаления влаги из материала с использованием тепловой энергии. Однако благодаря присутствию твердой фазы переход влаги из материала в окружающую среду совершается при поверхностном испарении влаги и диффузии ее из внутренних слоев к поверхности материала. Таким образом, сушка является диффузионно-десорбционным процессом. Из-за присутствия в камере твердой фазы, в которой происходит десорбция молекул растворителя и их диффузия,; конструкции сушильных аппаратов значительно отличаются от конструкций) выпарных аппаратов.

Существующие методы сушки можно разделить на две группы. К первой группе относят сушку путем соприкосновения влажного материала с подогретым воздухом или топочными газами. При этом влага из материала уносится воздухом, который уходит из сушилки более насыщенным влагой) чем при входе в сушилку.

Работа второй группы аппаратов основана на передаче тепла к материалу от нагретой поверхности плиты, змеевика, корпуса и т. п. В качеств теплоносителя обычно применяют водяной пар, а также электроэнергию при наличии электрических нагревателей или ламп. Тепло может передаваться материалу при его соприкосновении с нагретой поверхностью (передача теплопроводностью) или излучением.

Такие сушилки характеризуются наличием вакуума в сушильном пространстве. Выделяющийся из сушимого материала пар воды или какого-либо другого растворителя поступает в специальный конденсатор. Воздух, проникающий в сушилку через неплотности откачивается вакуумным насосом.

Сушка в вакууме снижает потери тепла с отработанным сушильным агентом, позволяет лучше уловить ценные (или агрессивные) пары, выделяющиеся из материала, и уменьшить потери продукта. Однако применение вакуума усложняет конструкцию сушилки. Если материал нельзя сушить при высокой температуре или он подвержен окислению, его сушат в вакуумных сушилках, так как температура сушимого материала здесь низкая Вакуумные сушилки применяют для материалов, склонных к пылеобразованию, а также взрывоопасных.

Благодаря применению вакуума процесс сушки при соприкосновении материала с нагретой поверхностью (плитами, змеевиками и т. п.) более интенсивен, чем при атмосферном давлении, так как влагосодержание воздуха при одной и той же относительной влажности возрастает с понижением давления. Влага интенсивно удаляется в первый период (период постоянной скорости сушки), когда температура материала близка к температуре насыщения воды при данном разрежении. Во второй период (период падающей скорости сушки) температура материала повышается, приближаясь к температуре плит.

Соответственно интенсивность теплопередачи во втором периоде резко падает. Температура материала может достичь недопустимой величины, что вызывает необходимость снизить давление греющего пара или при других способах нагрева изменить температуру поверхностей нагрева. В современных сушилках это достигается ступенчатым нагревом с применением так называемого вакуумного пара. Следует заметить, что для обогрева может быть использован низкотемпературный отработанный пар или конденсат.

Увеличения скорости испарения влаги в вакуумной сушилке можно достичь повышением температуры теплоносителя, используемого для нагрева материала. При повышении температуры теплоносителя на 10° С скорость сушки в период постоянной скорости увеличивается примерно на 15%. Увеличения скорости испарения можно достичь также повышением степени разрежения, так как и в этом случае увеличивается разность температур,между теплоносителем и материалом.

Вакуумная сушилка обычно состоит из сушильной камеры, конденсатора и вакуумного насоса. В зависимости от конкретных условий применяют смешивающий или поверхностный конденсатор. Необходимую производительность насоса выбирают исходя из допустимой величины натекания атмосферного воздуха в сушилку и возможного газовыделения продукта. Если производительность насоса отнести к 1 м2 поверхности нагрева сушилки, то рекомендуется принимать производительность насоса в м3/(ч*м2) [при давлении всасывания] для вакуумных шкафов 0,9—1,1, для вальцевых вакуум-сушилок 3,0—4,5, для гребковых вакуум-сушилок 3,5—8,0.

При использовании смешивающего конденсатора нужно учитывать, что насос должен откачивать еще и воздух, выделяющийся из охлаждающей воды. Следует указать на то, что в вакуумной сушилке возможно вспенивание материала, которое является следствием бурного выделения содержащихся в продукте газов. Для некоторых продуктов такое вспенивание недопустимо. Расход тепла в вакуумной сушилке меньше, чем в атмосферной, благодаря малому количеству отработанного воздуха, а также снижению скрытой теплоты испарения при низких температурах материала. Недостатками сушилок являются повышенный расход металла, необходимость тщательной герметизации и особых устройств для загрузки и выгрузки.

Вакуумная сушка древесины

Вакуумная сушка дерева происходит в несколько последовательных шагов:

1. Подготовленное сырье загружают в вакуумную камеру для сушки древесины. При этом материал укладывают слоями, чередуя с нагревательными пластинами из алюминия.
2. Выставляются параметры на оборудовании. Для каждого вида древесины требуются индивидуальные показатели температурного режима и давления.
3. Прогрев материала. Производится для исключения возможной деформации древесины. Процесс происходит при давлении, равном атмосферному.
4. Сушка. Осуществляется после полного прогрева дерева. При помощи вакуумной помпы откачивается воздух из рабочего объема. Созданное давление обеспечивает распределение выделенной влаги из внутренних слоев материала по его поверхностным слоям. Этим обусловлено отсутствие дополнительных увлажнителей, предотвращающих растрескивание и порчу дерева. Далее влага выходит на поверхность и испаряется, оседая на охлажденных стенках камеры в виде конденсата. После этого лишняя жидкость откачивается помпой.

Процесс сушки древесины в условиях вакуума не требует высоких температур, нагрев производится до 70°С, испарение начинается на отметке градусника 40°С.

Деформация древесины исключается за счет давления на материал резинового покрытия рабочего объема. Во время откачки оно опускается на сырье и оказывает давление. Это обуславливает сушку под прессом. После достижения древесиной необходимых показателей остаточной влаги происходит остужение материала. Воздействие температурой прекращается, а давление сохраняется до полного остывания сырья. Такой метод охлаждения также предотвращает нежелательную деформацию древесины, которую извлекают из установки после полного остывания.

Купить вакуумную сушку можно у производителей. Стоит отметить, что стоимость оборудования достаточно высокая.

Устройство сушильной камеры

Современные камеры выполняются в форме параллелепипеда или цилиндра. Выходная сторона конструкции снабжается крышкой, через которую и производятся операции загрузки/выгрузки материала. Причем структура крышки включает резиновый лист, фиксированный на металлической раме – это решение позволяет создавать почти идеальный вакуум с повышенной герметизацией. Каждый пласт пиломатериала подкладывается нагревательными пластинами, которые обычно выполняются из теплопроводных сплавов алюминия. Для осуществления перемещений пластины снабжаются роликовыми механизмами. Благодаря движению нагревателей обеспечивается сбалансированная сушка древесины в сушильных камерах. Технология изготовления камер также предусматривает подключение контуров с циркулирующей водой. Бойлеры с жидкостью размещаются отдельно и предусматривают собственный подогрев. Для стабильного поддержания вакуума внутри камеры размещается специальная помпа.