RU2825690C1 - Vacuum sublimation drying method - Google Patents
Vacuum sublimation drying method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2825690C1 RU2825690C1 RU2024105846A RU2024105846A RU2825690C1 RU 2825690 C1 RU2825690 C1 RU 2825690C1 RU 2024105846 A RU2024105846 A RU 2024105846A RU 2024105846 A RU2024105846 A RU 2024105846A RU 2825690 C1 RU2825690 C1 RU 2825690C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electric field
- product
- sublimation
- vacuum
- drying
- Prior art date
Links
- 238000001035 drying Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 238000002061 vacuum sublimation Methods 0.000 title claims abstract description 6
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims abstract description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 10
- 230000008014 freezing Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000007710 freezing Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000005092 sublimation method Methods 0.000 claims abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 8
- 238000000859 sublimation Methods 0.000 abstract description 6
- 230000008022 sublimation Effects 0.000 abstract description 6
- 235000013305 food Nutrition 0.000 abstract description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 4
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 4
- 241001122767 Theaceae Species 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 2
- 102220547770 Inducible T-cell costimulator_A23L_mutation Human genes 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000004520 electroporation Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 1
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к пищевой промышленности и сельскому хозяйству, а именно к способу производства сублимированного продукта с наложением электрического поля.The invention relates to the food industry and agriculture, namely to a method for producing a freeze-dried product with the application of an electric field.
Известен способ и аппарат СВЧ-вакуумной сушки пищевого продукта (патент № 2728169, МПК (A23L 3/01(2006.01))), включающий вакуумную сушильную камеру, в которой размещают чай и подвергают его СВЧ-нагреву в вакууме. При этом одновременно с СВЧ-нагревом чая в вакууме проводят повторяющуюся операцию ввода-отвода контролируемой порции газа из упомянутой камеры, причем этот газ вводят внутрь камеры снизу относительно размещенного в ней чая, а отводят сверху относительно него.A method and apparatus for microwave vacuum drying of a food product are known (patent No. 2728169, IPC (A23L 3/01(2006.01))), including a vacuum drying chamber in which tea is placed and subjected to microwave heating in a vacuum. At the same time, simultaneously with the microwave heating of the tea in a vacuum, a repeated operation of introducing and removing a controlled portion of gas from the said chamber is carried out, wherein this gas is introduced into the chamber from below relative to the tea placed in it, and removed from above relative to it.
За прототип принят способ сублимационной сушки (РФ №2200921, МПК (F26B 5/06(2006.01), F26B 3/347(2006.01), БИ №8, 2003), включающий замораживание продуктов, сублимацию продуктов путем создания вакуума в вакуумной камере, подвод регулируемой интенсивности тепла и отвод конденсата, при этом продукт для сушки укладывают в виде слоя в диэлектрический лоток, замораживают и помещают его в вакуумную камеру в плоскость, параллельную диаметральной плоскости камеры, а в качестве источника тепла применяют энергию некогерентных электромагнитных волн СВЧ диапазона, излучаемых, по меньшей мере, двумя встречно направленными антеннами в направлении торцов диэлектрического лотка с продуктом, и облучение продолжают до получения заданной конечной влажности продукта.The prototype is a method of sublimation drying (RF No. 2200921, IPC (F26B 5/06 (2006.01), F26B 3/347 (2006.01), BI No. 8, 2003), including freezing products, sublimating products by creating a vacuum in a vacuum chamber, supplying controlled heat intensity and removing condensate, wherein the product for drying is placed in the form of a layer in a dielectric tray, frozen and placed in a vacuum chamber in a plane parallel to the diametrical plane of the chamber, and the energy of incoherent electromagnetic waves of the microwave range, emitted by at least two oppositely directed antennas in the direction of the ends of the dielectric tray with the product, is used as a heat source, and irradiation is continued until a specified final moisture content of the product is obtained.
Недостатком этого способа является то, что отдельные участки продуктов находятся в неодинаковых условиях. Важнейшими факторами, порождающими неравномерность сушки, являются неодинаковые условия, что снижает качество высушенного продукта.The disadvantage of this method is that individual sections of the products are in different conditions. The most important factors causing uneven drying are different conditions, which reduces the quality of the dried product.
Технической задачей является улучшение качества высушенного продукта за счет увеличения равномерности массопереноса при сублимации и уменьшение времени, необходимые для достижения требуемой остаточной влажности продуктов. The technical task is to improve the quality of the dried product by increasing the uniformity of mass transfer during sublimation and reducing the time required to achieve the required residual moisture content of the products.
Экспериментально установлено, что для большинства продуктов значение требуемой остаточной влажности должно варьироваться в пределах 2-5% для обеспечения достижения срока хранения продукта до двух лет. It has been experimentally established that for most products the required residual moisture content should vary within the range of 2-5% to ensure that the product has a shelf life of up to two years.
Для решения технической задачи предложен способ вакуумной сублимационной сушки, включающий укладку продукта в виде слоя, замораживание продукта, подвод регулируемой интенсивности тепла и отвод конденсата, сублимацию продуктов путем создания вакуума в вакуумной камере, отличающийся тем, что процесс сублимации осуществляют с одновременным наложением внешнего электрического поля, при этом используют коронный разряд с напряженностью электрического поля в диапазоне от 600000 до 2000000 В/м. To solve the technical problem, a method of vacuum sublimation drying is proposed, including laying the product in a layer, freezing the product, supplying a controlled heat intensity and removing condensate, sublimating the products by creating a vacuum in a vacuum chamber, characterized in that the sublimation process is carried out with the simultaneous application of an external electric field, using a corona discharge with an electric field strength in the range from 600,000 to 2,000,000 V/m.
Экспериментально установлено, что при величине напряженности электрического поля, приведенной к массе продукта Е менее 600000 В/м, происходит обработка в режиме тихого разряда. При тихом разряде происходит ионизация газа при непрерывном действии внешнего ионизатора и малом значении разности потенциалов между электродами, что недостаточно для электропорации продукта. При обработке со значениями Е более 2000000 В/м возникает активное термическое воздействие атмосферного газового разряда на продукте, которое способствует его термической деструкции, образуя продукты горения, что негативно влияет на эффективность сушки и качество получаемого продукта. It has been experimentally established that when the electric field strength reduced to the mass of the product E is less than 600,000 V/m, processing occurs in the silent discharge mode. During silent discharge, gas ionization occurs with continuous action of the external ionizer and a small value of the potential difference between the electrodes, which is insufficient for electroporation of the product. When processing with E values greater than 2,000,000 V/m, an active thermal effect of the atmospheric gas discharge on the product occurs, which contributes to its thermal destruction, forming combustion products, which negatively affects the efficiency of drying and the quality of the resulting product.
Способ вакуумной сублимационной сушки состоит в следующем: приготавливают продукт 1, например: мойка, нарезка. Укладывают продукт в виде слоя в противень 2. После чего продукт замораживают и помещают в вакуумную камеру 3, где создают и поддерживают вакуум. После чего в камере происходит сублимация продукта с одновременным наложением внешнего электрического поля, при этом используют коронный разряд с напряженностью электрического поля в диапазоне от 600000 до 2000000 В/м. Подвод регулируемой интенсивности тепла осуществляют за счет нагревателя 4, для отвода конденсата используют систему конденсации пара 5. Плотность потока тепла jТ, подведенного к продукту от нагревателя, служит для совершения фазового перехода «твердое тело - газ - испарение». Поток влаги от продукта к границе раздела фаз от воздействия тепла jМТ устремляется в направление системы конденсации пара 5. Поток влаги от продукта к границе раздела фаз от воздействия внешнего электрического поля jМЕ также стремится осесть на системе конденсации пара, при этом устремляя за собой остатки влаги, содержащейся в продукте. The method of vacuum sublimation drying is as follows: product 1 is prepared, for example: a sink, slices. The product is placed in a layer in a baking tray 2. After which the product is frozen and placed in a vacuum chamber 3, where a vacuum is created and maintained. After which the product is sublimated in the chamber with the simultaneous application of an external electric field, using a corona discharge with an electric field strength in the range from 600,000 to 2,000,000 V/m. The supply of adjustable heat intensity is carried out by means of a heater 4, and a steam condensation system 5 is used to remove condensate. The heat flux density j T supplied to the product from the heater serves to perform the phase transition "solid - gas - evaporation". The flow of moisture from the product to the phase boundary due to the effect of heat j MT is directed in the direction of the steam condensation system 5. The flow of moisture from the product to the phase boundary due to the effect of the external electric field j ME also tends to settle on the steam condensation system, while directing the remaining moisture contained in the product along with it.
Наложение внешнего электрического поля позволяет достичь следующее:The application of an external electric field allows the following to be achieved:
- гидротированные ионы, приобретая дополнительную составляющую скорости в виде напряженности электрического поля, дрейфуют преимущественно в одном направлении, увлекая за собой воду вне гидративных оболочек, и тем самым усиливая внутренний влагоперенос в капиллярах и порах материала;- hydrated ions, acquiring an additional component of velocity in the form of electric field strength, drift predominantly in one direction, carrying water outside the hydration shells, and thereby enhancing internal moisture transfer in the capillaries and pores of the material;
- за счет применения потока заряженных частиц электрического поля увеличивается коэффициент диффузии влаги, обуславливается это силовым воздействием поля на отдельные молекулы воды. - due to the use of a flow of charged particles of an electric field, the diffusion coefficient of moisture increases, this is caused by the force effect of the field on individual water molecules.
Комбинация указанных эффектов позволяет сформировать упорядоченное движение молекул воды от продукта к системе отвода пара, что положительно влияет на эффективность сублимационной сушки.The combination of these effects allows for the formation of an orderly movement of water molecules from the product to the steam removal system, which has a positive effect on the efficiency of sublimation drying.
Сущность предлагаемого способа поясняется графическим материалом фиг.1 - Способ вакуумно-сублимационной сушки.The essence of the proposed method is explained by the graphic material in Fig. 1 - Method of vacuum-sublimation drying.
На фиг 1. изображено: 1 - продукт, 2 - противень, 3 - вакуумная камера, 4 - нагреватель, 5 - система конденсации пара, jТ - плотность потока тепла от нагревателя, jМЕ - поток влаги от продукта к границе раздела фаз от воздействия внешнего электрического поля, jМТ - поток влаги от продукта к границе раздела фаз от воздействия тепла. Fig. 1 shows: 1 - product, 2 - baking tray, 3 - vacuum chamber, 4 - heater, 5 - steam condensation system, j T - heat flux density from the heater, j ME - moisture flow from the product to the phase boundary due to the effect of an external electric field, j MT - moisture flow from the product to the phase boundary due to the effect of heat.
Таким образом, использование предлагаемого способа, позволяет обеспечить равномерность массопереноса при сублимации и уменьшить продолжительность времени сушки.Thus, the use of the proposed method allows for uniform mass transfer during sublimation and a reduction in drying time.
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2825690C1 true RU2825690C1 (en) | 2024-08-28 |
Family
ID=
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2200921C1 (en) * | 2001-07-02 | 2003-03-20 | Зао "Тимакс" | Method of sublimation drying |
RU2546150C2 (en) * | 2013-08-05 | 2015-04-10 | Николай Владимирович Алкеев | Control method of sublimation drying process of biopreparations in bottles |
CN104534821B (en) * | 2014-12-26 | 2016-10-05 | 东莞市立马干燥技术有限公司 | high voltage electric field vacuum drying system |
US10415881B2 (en) * | 2015-03-03 | 2019-09-17 | South China University Of Technology | Method and device for freeze-drying drug liposomes powder assisted by variable-frequency alternating-current electric field |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2200921C1 (en) * | 2001-07-02 | 2003-03-20 | Зао "Тимакс" | Method of sublimation drying |
RU2546150C2 (en) * | 2013-08-05 | 2015-04-10 | Николай Владимирович Алкеев | Control method of sublimation drying process of biopreparations in bottles |
CN104534821B (en) * | 2014-12-26 | 2016-10-05 | 东莞市立马干燥技术有限公司 | high voltage electric field vacuum drying system |
US10415881B2 (en) * | 2015-03-03 | 2019-09-17 | South China University Of Technology | Method and device for freeze-drying drug liposomes powder assisted by variable-frequency alternating-current electric field |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3277580A (en) | Method and apparatus for drying | |
US9155133B2 (en) | MVD method and device for drying and buffering organic moist products | |
US6455826B1 (en) | Apparatus and method for continuous microwave drying of ceramics | |
RU2825690C1 (en) | Vacuum sublimation drying method | |
US7007405B2 (en) | Method of drying book and similar paper-based materials | |
Meliboyev et al. | Investigation of the process of microwave freeze drying of plums | |
EP3993642B1 (en) | Apparatus and method for producing dry pasta | |
Durance et al. | Microwave drying of pharmaceuticals | |
CN1518906A (en) | Technique for pretreating cabo | |
US5919506A (en) | Process for maturing meat products | |
RU2821887C1 (en) | Method for sublimation drying of fruit-and-berry raw materials | |
Wang et al. | Soybean drying characteristics in microwave rotary dryer with forced convection | |
US6074681A (en) | Method of drying konjak in producing dried seasoned konjak | |
RU2735566C1 (en) | Fish vacuum drying method | |
RU2200921C1 (en) | Method of sublimation drying | |
RU2390284C1 (en) | Method for production of expanded tobacco | |
CN107156694B (en) | Method for improving appearance of minced fillet product in curing process by microwaves | |
RU2584612C1 (en) | Method of drying high-moisture plant products | |
RU2515719C1 (en) | Method for bioobjects drying in plasma flow | |
RU2007089C1 (en) | Method of drying grapes | |
RU2824237C1 (en) | Grain heating device | |
RU2197874C2 (en) | Method and apparatus for obtaining sublimated food products | |
Çelen et al. | Comparison Of Drying Time Of Microwave And Hybrid Dryer | |
RU2101630C1 (en) | Method of combined drying of lumber | |
SU1040298A1 (en) | Method of drying cerial crops, mainly rice |