Установка для сублимационной сушки
Полезная модель относится к устройствам для сублимационной сушки продуктов, в том числе термолабильных материалов. Установка содержит емкость для исходного сырья, насос, криогранулятор барабанного типа с внешним охлаждением, снабженный игольчатым дозатором с углами заточки игл от 35 до 45 градусов, шлюз-накопитель замороженных гранул, транспортно-сушильный блок, содержащий, по меньшей мере, одну горизонтально расположенную трубу, снабженную блоком электронагревателей, внутри которой с возможностью вращения установлен вал, выполненный в виде шнека с встроенным внутри электронагревателем и с обогреваемыми лопатками, шлюз для выгрузки высушенного продукта, систему вакуумной откачки, систему конденсации, запорно-регулировочную арматуру и соединительные трубопроводы. Установка обеспечивает сокращение времени сушки с получением качественного стерильного продукта. 1 н.з и 4 з.п. ф-лы, 3 фиг.
Полезная модель относится к оборудованию для сублимационной сушки, в том числе, термолабильных материалов, и может быть использована в различных отраслях промышленности.
Известна установка для непрерывной сублимационной сушки, которая содержит емкость для исходного сырья, генератор льда барабанного типа, шлюз загрузки замороженных гранул, транспортно-сушильный блок, имеющий цилиндрический корпус, установленный горизонтально, внутри которого размещены лотковый вибротранспортер с инфракрасными нагревателями, систему охлаждения, систему вакуумной откачки, систему конденсации, шлюз выгрузки высушенного продукта, насосы, трубопроводы, запорно-регулировочную арматуру (RU 70567 U1, 27.01.2008).
Недостатком известной установки является возможность возникновения локального перегрева поверхностного слоя гранул на последних полках вибротранспортера, а также нестабильность работы вибротранспортера, что может привести к снижению качества целевого продукта.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является установка для сублимационной сушки, содержащая емкость для исходного жидкого сырья, криогранулятор (льдогенератор) барабанного типа с внешним охлаждением, шлюз-накопитель замороженных гранул, транспортно-сушильный блок, состоящий из, по меньшей мере, одной горизонтально установленной трубы, снабженной водяной рубашкой и полого вала с наклонными лопатками, установленного внутри трубы с возможностью его вращения, систему вакуумной откачки, систему охлаждения, систему конденсации, шлюз выгрузки высушенного продукта, запорно-регулировочную арматуру, насосы, и соединительные трубопроводы (RU 85220 U1, 27.07.2009).
К недостаткам известной установки можно отнести следующее.
1. Барабан льдогенератора захоложен жидким теплоносителем, вследствие чего его рабочий цикл не превышает 3 часов, при этом размер получаемых гранул слишком велик, что приводит к увеличению времени сушки.
2. Неудачная конструкция вала может приводить к закупорке транспортно-сушильного блока.
3. Система нагрева транспортно-сушильного блока и вала не позволяет точно выдерживать заданную температуру.
4. Для очистки и мойки известной установки необходимо полностью разобрать транспортно-сушильный блок.
Задачей настоящей полезной модели является сокращение продолжительности процесса сушки за счет разработки конструкции установки, позволяющей обеспечить бесперебойную работу криогранулятора на весь цикл высушивания, снизить размер замороженных гранул, повысить точность поддержания заданной температуры и количество подаваемого тепла к высушиваемому продукту, а также повысить надежности работы установки и исключить необходимость разборки-сборки установки для ее мойки в процессе эксплуатации.
Поставленная задача решается описываемой установкой для сублимационной сушки, которая содержит емкость для исходного сырья, насос, криогранулятор барабанного типа с внешним охлаждением, снабженный игольчатым дозатором с углами заточки игл от 35 до 45 градусов, шлюз-накопитель замороженных гранул, транспортно-сушильный блок, содержащий, по меньшей мере, одну горизонтально расположенную трубу, снабженную блоком электронагревателей, внутри которой с возможностью вращения установлен вал, выполненный в виде шнека с встроенным внутри электронагревателем и с обогреваемыми лопатками, шлюз для выгрузки высушенного продукта, систему вакуумной откачки, систему конденсации, запорно-регулировочную арматуру и соединительные трубопроводы.
Предпочтительно, каждая труба транспортно-сушильного блока связана с индивидуальным приводом шнека, выполненным в виде шаговых двигателей с возможностью обеспечения скорости вращения шнека от 0,1 до 1 оборота в секунду.
Предпочтительно, блок электронагревателей каждой трубы транспортно-сушильного блока содержит четыре независимых нагревателя, каждый из которых связан с единым блоком управления нагревом.
Лопатки шнека транспортно-сушильного блока выполнены сэндвечевидными, имеющими внутри медный теплопередающий элемент, при этом внешняя поверхность лопатки выполнена из нержавеющей стали.
Предпочтительно, транспортно-сушильный блок содержит 2-5 горизонтально установленных труб, последовательно соединенных и размещенных друг под другом.
Настоящая полезная модель поясняется с помощью фигур 1-3.
На фиг.1 приведена схема заявленной установки, на фиг.2 приведена схема транспортно-сушильного блока установки и на фиг.3 приведена схема части шнека с обогреваемой лопаткой.
Позиции на представленных фигурах:
Фиг.1: 1 - емкость для исходного сырья, 2 - многоканальный перистальтический насос, 3 - криогранулятор барабанного типа с игольчатым дозатором и внешним охлаждением, 4 - шлюз-накопитель замороженных гранул, 5 - транспортно-сушильные блоки, 6 - блоки электрических нагревателей, 7 - шнеки с обогреваемыми лопатками, 8 - блок управления нагревом транспортно-сушильного блока, 9 - индивидуальные приводы шнеков, 10 - блок управления приводами шнеков, 11 - система конденсации, 12 - система вакуумной откачки, 13 - шлюз для выгрузки высушенного продукта, 14 - приемная емкость для высушенного продукта.
Фиг.2: 15 - цилиндрическая горизонтальная труба; 6 - блок электрических нагревателей; 7 - шнек, 19 - узел ввода вращения в вакуум.
Фиг.3: 16 - теплоэлектронагреватель (ТЭН); 17 - медный теплопередающий элемент лопатки; 18 - кожух из нержавеющей стали;
Заявленная установка работает следующим образом.
Высушиваемый продукт из емкости 1 многоканальным перистальтическим насосом 2 подается на дозирующие определенного диаметра со специальной заточкой. Дозатор позволяет получить гранулы размером 2-2,5 мм. Иглы установлены над вращающимся, охлажденным до температуры минус 45 - минус 60 град. С, барабаном криогранулятора 3. Капли с игл, попадая на охлажденную поверхность барабана, замерзают. При достижении заданной температуры, что достигается регулировкой скорости вращения барабана, гранулы срезаются ножом с поверхности. Замороженные гранулы падают на коническое охлаждаемое дно криогранулятора, являющееся промежуточным накопителем гранул в момент загрузки. В шлюзе 4 происходит накопление гранул замороженного продукта в момент между загрузками, а так же для загрузки замороженных гранул в первый транспортно-сушильный блок 5. Транспортно-сушильный блок, состоящий из камеры круглого сечения 15, изготовленной из нержавеющей трубы диаметром от 100 до 200 мм, снабжен блоками нагревателей 6, двумя узлами ввода движения в вакуум 19 и шнеком 7 с встроенным внутри него электрическим нагревателем 16. Лопатки шнека, представляют собой сэндвич, в котором медная внутренняя его часть передает тепло от электрического нагревателя к периферии лопатки, при этом, внешняя поверхность, выполненная из нержавеющей стали, обеспечивает соблюдение стерильности в зоне высушивания. Таким образом, достигается увеличение поверхности передачи тепла продукту. Все электрические нагреватели управляются блоком ПИД - регуляторов 8, за счет чего достигается быстрый выход на режим и высокая точность поддержания температуры в области сушки (плюс-минус 0,1°C). Шнеки приводятся во вращение индивидуальными приводами 9. Использование в качестве приводов шнеков шаговых двигателей, позволило обеспечить возможность их вращение с разной заданной скоростью, что необходимо для оптимизации подачи тепла в область высушивания, а также в процессе мойки или чистки блока использовать шнеки в качестве моющих насосов, раскручивая их до больших угловых скоростей. Такая конструкция позволила отказаться от разборки установки для ее чистки и мойки. Приводы шнеков управляются блоком драйверов 10. Замороженные гранулы, попадая в транспортно-сушильный блок, подогреваются через стенки блоком нагревателей 6 и лопатками шнека. При достижении вакуума в системе 12-18 Па замороженные гранулы начинают интенсивно сублимировать. На каждый оборот шнека приходится одна загрузка замороженных гранул в область высушивания. Двигаясь по транспортно-сушильному блоку, гранулы постепенно подсушиваются. Пройдя первый транспортно-сушильный блок, при необходимости гранулы попадают во второй и последующие аналогичные блоки. После прохождения последнего транспортно-сушильного блока высушенные гранулы попадают в шлюз выгрузки 13 и далее в приемную емкость 14. Начальный вакуум в системе обеспечивает вакуумный насос 12. Вакуум в системе поддерживается 2-мя конденсаторами 11, работающими попеременно. Один в системе откачки, другой на регенерации. Температура конденсаторов обеспечивает вакуум в области сушки от 11 до 18 Па.
На описанной установке проведены технологические испытания сушки растворов полигемоглобина и молока. Остаточная влажность в высушенном продукте не превышала 7%. При высушивают полигемоглобина метформа составляла от 1,0 до 1,4% от общего содержания гемоглобина.
Как следует из описания, предложенная полезная модель обеспечивает достижение заявленного технического результата.
Использование в заявленной установке игольчатого дозатора со специальной заточкой игл позволило уменьшить размер получаемых гранул до 2-2,5 мм, что снизило продолжительность сушки. Установка позволяет сушить продукт при температурах выше «точки коллапса». Внешнее принудительное охлаждение корпуса криогранулятора ускоряет время выхода установки на режим и позволяет бесперебойно эксплуатировать установку в течение 24 часов и более. Наличие в установке транспорно-сушильного блока в виде шнека с обогреваемыми лопатками обеспечивает возможность увеличения подвода тепла к высушиваемому продукту, что сокращает время сушки в целом, и позволяет избежать опасности закупоривания транспортно-сушильного блока. Заявленная конструкция обеспечивает поддержание температуры продукта в зоне высушивания в точно заданном интервале, несмотря на изменяющееся по времени теплопотребление. Появилась возможность мойки установки без ее разбора, что сократило время на подготовку системы и позволило обеспечить стерильность при высушивании.
1. Установка для сублимационной сушки, содержащая емкость для исходного сырья, насос, криогранулятор барабанного типа с внешним охлаждением, снабженный дозатором, шлюз-накопитель замороженных гранул, транспортно-сушильный блок, содержащий, по меньшей мере, одну горизонтально расположенную трубу, внутри которой с возможностью вращения установлен вал с лопатками, шлюз для выгрузки высушенного продукта, систему вакуумной откачки, систему конденсации, запорно-регулировочную арматуру и соединительные трубопроводы, отличающаяся тем, что криогранулятор снабжен игольчатым дозатором с углами заточки игл от 35 до 45°, вал, установленный внутри горизонтально расположенной трубы, выполнен в виде шнека с встроенным внутри электронагревателем и с обогреваемыми лопатками, при этом упомянутая труба снабжена блоком электронагревателей.
2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что каждая труба транспортно-сушильного блока связана с индивидуальным приводом шнека, выполненным в виде шаговых двигателей с возможностью обеспечения скорости вращения шнека от 0,1 до 1 об/с.
3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что блок электронагревателей каждой трубы транспортно-сушильного блока содержит четыре независимых нагревателя, каждый из которых связан с единым блоком управления нагревом.
4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что лопатки шнека выполнены сэндвечевидными, имеющими внутри медный теплопередающий элемент, при этом внешняя поверхность лопатки выполнена из нержавеющей стали.
5. Установка по п.1, отличающаяся тем, что транспортно-сушильный блок содержит 2-5 горизонтально установленных труб, последовательно соединенных и размещенных друг под другом.
