Патент на изобретение №2156930
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ И СУШКИ ПРОДУКТОВ
(57) Реферат: Изобретение предназначено для использования в пищевой промышленности или в быту. Устройство для охлаждения и сушки продуктов содержит холодильный агрегат, холодильный шкаф, размещенные в нем морозильное и холодильное отделения, конденсатор в виде полок для размещения на их поверхности высушиваемых продуктов. Конденсатор установлен в смонтированной и присоединенной к холодильному шкафу сушильной камере, снабженной дверцей. Изобретение обеспечивает повышение эффективности процесса сушки, увеличение степени использования тепла, рассеиваемого конденсатором холодильного агрегата, повышение надежности и экономичности работы холодильного агрегата и всего устройства в целом, а также улучшение его эксплуатационных характеристик. 9 з.п. ф-лы, 3 ил. Изобретение относится к области холодильной обработки и сушки продуктов, а именно к устройствам, приспособленным для охлаждения и сушки продуктов, и может быть использовано в пищевой промышленности или в быту. Известно устройство для охлаждения и сушки продуктов, содержащее холодильный шкаф с теплоизолированным корпусом и дверцей, холодильный агрегат с конденсатором, выполненным с возможностью использования рассеиваемого им тепла для сушки продуктов, размещенные в холодильном шкафу морозильное отделение с испарителем холодильного агрегата и холодильное отделение (SU 1698598, 15.12.91, F 25 D 11/00). В холодильном отделении расположены полки для охлаждения и хранения продуктов. Корпус холодильного шкафа и конденсатор имеют отбортовки, загнутые с образованием карманов для размещения продуктов. При необходимости охлажденный или замороженный продукт можно разместить в карманах и произвести его оттайку или высушить за счет тепла конденсатора без использования других источников энергии. Однако известное устройство, в котором конденсатор размещен в вертикальной плоскости, а сушка или оттайка осуществляются лишь в сформированных вблизи его поверхности боковых карманах, не позволяет эффективно использовать рассеиваемое конденсатором тепло для сушки. Большая часть этого тепла бесполезно рассеивается в окружающую среду. При этом вертикально расположенный конденсатор холодильного агрегата охлаждается в основном лишь за счет отвода тепла при естественной конвекции, что недостаточно эффективно с точки зрения экономичности работы холодильного агрегата. Кроме того, карманы в известном устройстве приспособлены для размещения только штучных продуктов, что ограничивает ассортимент высушиваемых продуктов. Следует также отметить, что известное устройство позволяет высушивать продукты лишь при функционировании холодильного агрегата. В случае отсутствия загрузки холодильного шкафа продуктами сушка является неэкономичной. Задачей заявленного изобретения является повышение эффективности процесса сушки, повышение степени использования тепла, рассеиваемого конденсатором холодильного агрегата, расширение ассортимента высушиваемых пищевых продуктов, повышение надежности и экономичности работы холодильного агрегата и всего устройства в целом, а также улучшение его эксплуатационных характеристик. Для решения поставленной задачи устройство для охлаждения и сушки продуктов, содержащее холодильный шкаф с теплоизолированным корпусом и дверцей, холодильный агрегат с конденсатором, выполненным с возможностью использования рассеиваемого им тепла для сушки продуктов, размещенные в холодильном шкафу морозильное отделение с испарителем холодильного агрегата и холодильное отделение, отличается тем, что конденсатор холодильного агрегата выполнен в виде полок для размещения на их поверхности высушиваемых продуктов и установлен в смонтированной и присоединенной к холодильному шкафу сушильной камере, снабженной дверцей. Конденсатор холодильного агрегата может быть выполнен в виде сетчатых полок, к которым снизу присоединены змеевики-трубопроводы для конденсируемого хладагента. Конденсатор холодильного агрегата также может быть выполнен в виде полок-плит со сплошной внешней поверхностью, имеющих внутри каналы для циркуляции конденсируемого хладагента. Также конденсатор может быть выполнен в виде поярусно расположенных полок. В сушильной камере могут быть дополнительно размещены полки, выполненные с автономными трубопроводами для включения их в контур циркуляции горячего теплоносителя от его внешнего источника. Стенки сушильной камеры могут быть выполнены с окнами, закрытыми съемными крышками, выбранными из набора сменных крышек, снабженными средствами вентиляции сушильной камеры. Съемные крышки могут быть снабжены вентиляционными отверстиями. По крайней мере одна из съемных крышек может быть снабжена вмонтированным в нее вентилятором, а остальные – вентиляционными отверстиями. В сушильной камере могут быть установлены инфракрасные излучатели. Кроме того, сушильная камера может быть выполнена герметичной и сообщена с выполненным герметичным морозильным отделением холодильного шкафа, которое подключено к вакуумному насосу. Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 схематически представлен общий вид предложенного устройства с продольным разрезом. На фиг. 2 показана сушильная камера устройства, вариант ее выполнения с вентилятором и инфракрасными излучателями. На фиг. 3 схематически показано описываемое устройство, частный случай его выполнения для осуществления сублимационной или конвекционной сушки продуктов. Устройство для охлаждения и сушки продуктов, содержит холодильный шкаф 1, включающий теплоизолированный корпус 2, снабженный дверцей 3, с морозильным отделением 4, в котором размещен испаритель 5 холодильного агрегата, и холодильным отделением 6, имеющим секции охлаждения и хранения пищевых продуктов, размещаемых на сетчатых полках 7. Над теплоизолированным корпусом 2 смонтирована и присоединена к нему (с использованием, например, разъемного соединения) сушильная камера 8, имеющая дверцу 9. Стенки сушильной камеры 8 (за исключением нижней стенки, которая может быть общей с верхней стенкой корпуса 1) и дверца 9 выполнены с окнами, закрытыми съемными крышками 10, выбранными из набора сменных крышек, снабженных средствами вентиляции сушильной камеры в виде вентиляционных отверстий 11. В сушильной камере размещен конденсатор 12 холодильного агрегата, выполненный с возможностью использования рассеиваемого им тепла для сушки продуктов и представляющий собой прикрепленные к боковым стойкам 13 горизонтальные поярусно расположенные полки 14 для размещения на их поверхности высушиваемых продуктов, конденсатор выполнен например, в виде сетчатых полок с бортами, к каждой из которых снизу присоединен (с помощью сварки или иного соединения с низким термическим сопротивлением) змеевик-трубопровод 15 для конденсируемого хладагента, включенный в контур циркуляции хладагента холодильного агрегата, при этом змеевики-трубопроводы 15 отдельных полок могут быть соединены между собой как параллельно (с использованием подводящего и отводящего коллекторных трубопроводов), так и последовательно. В последнем случае для создания равномерного температурного поля в сушильной камере теплоотдающая поверхность змеевиков-трубопроводов 15 (их длина), приходящаяся на одну полку, увеличивается от нижней полки к верхней при подаче хладагента последовательно от нижней полки к верхней. Под конденсатором 12 может быть установлен поддон со сливом, используемый при оттайке замороженных продуктов (на фиг. 1 не показан). Окна занимают значительную часть площади поверхности стенок камеры (до 90%). Суммарное проходное сечение вентиляционных отверстий 11 в крышках 10, закрывающих окна стенок камеры 8 и ее дверцы 9 выбрано таким, что воздухообмен через эти отверстия за счет естественной конвекции обеспечивает охлаждение конденсатора 12, необходимое для нормального функционирования холодильного агрегата. Для большей равномерности распределения воздуха по всем полкам конденсатора 12 проходное сечение вентиляционных отверстий 11, приходящееся на единицу площади поверхности крышек 10, увеличивается по высоте стенок камеры сверху вниз, при этом нижний ряд отверстий 11 в крышках 10 боковых стенок камеры 8 находится ниже уровня расположения нижней из полок 14 конденсатора 12. Верхняя стенка камеры 8 имеет однородное распределение отверстий одинакового диаметра по всей поверхности крышки. Согласно частным случаям выполнения данного изобретения съемные крышки 10, выбранные из набора сменных крышек, могут быть выполнены не только с вентиляционными отверстиями 11, как это показано на фиг. 1, но и с вмонтированным, по крайней мере, в одну из крышек вентилятором 16 (см. фиг. 2), снабженным электроприводом. Или же для осуществления сушки под разрежением или сублимационной сушки сменные крышки 10 могут быть изготовлены со сплошной поверхностью и снабжены средствами уплотнения. Кроме того, в частном случае выполнения изобретения конденсатор 12 холодильного агрегата может быть выполнен в виде металлических полок – плит со сплошной внешней поверхностью, имеющих внутри каналы для циркуляции конденсируемого хладагента (подключенные к общим для всех полок коллекторным входным и выходным трубопроводам циркуляционного контура) – не показано. Полки конденсатора 12 могут быть изготовлены также в виде сплошных и/или перфорированных листов с бортами, снизу к которым приварены трубопроводы, включенные в контур циркуляции хладагента (не показано). В сушильной камере могут быть дополнительно размещены полки с автономными трубопроводами (сетчатые металлические, с приваренными к ним снизу трубчатыми змеевиками, или же в виде плит с внутренними каналами), для включения их при необходимости в контур циркуляции горячего теплоносителя (например, воды) от его внешнего источника. Эти обогреваемые теплоносителем дополнительные полки могут быть прикреплены к стойкам 13 и размещены над или под поярусно расположенными полками конденсатора 12 холодильного агрегата. Кроме того, согласно изобретению в сушильной камере 8 могут быть как показано на фиг. 2, установлены инфракрасные (ИК) излучатели 17 (керамические излучатели или лампы накаливания) с отражателями 18, направляющими излучение на полки с высушиваемыми продуктами. Сушильная камера 8 может быть смонтирована и присоединена не только к верхней стенке к холодильного шкафа, как это показано на фиг. 1, но и к его боковой стенке (вариант с боковым расположением сушильной камеры). Холодильный агрегат может быть или паровым компрессионным (включающим, помимо испарителя и конденсатора, компрессор, регулирующий вентиль и соединительные трубопроводы) или абсорбционным, общеизвестным в холодильной технике. В соответствии с частным случаем выполнения устройства, иллюстрируемым на фиг. 3, сушильная камера 8 герметизирована с помощью уплотненных дверцы 9 и сменных крышек 10, имеющих сплошную поверхность, и сообщена с морозильным отделением 4 холодильного шкафа 1 посредством окна 19 в днище сушильной камеры 8, которое одновременно служит верхней стенкой морозильного отделения шкафа (это окно, при необходимости разобщения сушильной камеры и морозильного отделения, закрывают съемным люком). Морозильное отделение 4 при этом подключено к вакуум-насосу 20 посредством отводящего трубопровода 21 с запорно-регулирующим вентилем 22. Как вариант, не отраженный на фиг. 3, сушильная камера может быть сообщена с герметизированным морозильным и/или холодильным отделениями посредством внешнего трубопровода, подсоединенного одним концом к патрубку, смонтированному на одной из сменных сплошных крышек стенки (например, боковой) сушильной камеры, а другим концом – к отверстию в боковой стенке морозильного отделения. Вакуумный насос может быть подключен к холодильному отделению, сообщенному с морозильным, при этом оба отделения герметизированы. Такое выполнение устройства дает возможность производить интенсивную конвекционную сушку продуктов под разрежением или же сублимационную сушку, размещая в последнем случае на полках сушильной камеры продукты, предварительно замороженные в морозильном отделении (или в другом месте). При работе устройства, показанного на фиг. 1, холодильный агрегат обеспечивает поддержание в морозильном отделении 4 холодильного шкафа 1 отрицательной температуры, необходимой для замораживания продуктов, и поддержание в секциях охлаждения и хранения продуктов холодильного отделения 6 шкафа 1 низких “плюсовых” температур, необходимых для охлаждения и хранения продуктов. Продукты, подлежащие высушиванию (например, овощи, зелень, фрукты и т. п.), вынимают из холодильного шкафа 1 (или иного места хранения) и размещают слоем непосредственно на полках 14 сушильной камеры 8, обогреваемых за счет тепла, выделяющегося при конденсации хладагента. Контактирование продукта с нагретой поверхностью полок 14 обеспечивает эффективный его нагрев и удаление влаги. Отвод рассеиваемого тепла и влаги из сушильной камеры 8 осуществляется путем естественной конвекции, при этом нагретый увлажненный воздух выходит в окружающую среду через вентиляционные отверстия 11 в крышке 10 верхней стенки, а свежий воздух поступает к обогреваемым полкам через вентиляционные отверстия 11 в крышках 10 боковых и задней стенок камеры 8, а также крышки дверцы 9. При этом выполнение полок сетчатыми или с перфорацией их поверхности способствует интенсификации вентиляции и сушки камеры. Таким образом, непосредственный контакт продукта с обогреваемой поверхностью полок 14 конденсатора 12, в сочетании с организованной с помощью системы отверстий 11 в стенках сушильной камеры 8 вентиляцией камеры, позволяет эффективно использовать рассеиваемое конденсатором 12 тепло и высушивать продукты с реализацией кондуктивно-конвективной сушки, при этом выполнение конденсатора 12 в виде полок позволяет размещать в сушильной камере 8, для сушки или оттайки широкий ассортимент пищевых продуктов. При отсутствии загрузки сушильной камеры 8 высушиваемым материалом развитая теплоотводящая поверхность “полочного” конденсатора 12 и вентиляционные отверстия 11 способствуют отводу и рассеиванию тепла, выделяющегося при конденсации хладагента, в окружающую среду, обеспечивая нормальную работу холодильного агрегата. Интенсивность кондуктивно-конвективной сушки и отвода тепла от конденсатора 12 может быть увеличена согласно данному изобретению, за счет использования вентилятора 16 с электроприводом (в данном случае вентилятор 16 является всасывающим, создающим благоприятное для сушки небольшое разрежение в камере), вмонтированного, как показано на фиг. 2, в съемную крышку верхней стенки сушильной камеры 8. Остальные стенки имеют в этом случае только вентиляционные отверстия. (Возможно также использование двух вытяжных или приточных вентиляторов, установленных в боковых стенках камеры с отводом нагретого увлажненного воздуха через вентиляционные отверстия в верхней стенке камеры). Использование вентилятора при сушке продуктов позволяет, интенсифицируя процесс сушки, понизить ее температуру (предотвращая перегрев, нежелательный для ряда высушиваемых продуктов) и уменьшить температуру самого конденсатора (т.е. температуру конденсации хладагента), что повышает экономичность и надежность работы холодильного агрегата. По этой причине вентилятор может быть эффективно использован для охлаждения конденсатора и при отсутствии загрузки сушильной камеры продуктами. Предложенное согласно изобретению размещение в сушильной камере 8 инфракрасных (ИК)-излучателей 17 при наличии вмонтированного в стенку камеры вентилятора 16 (см. фиг. 2) позволяет производить высокоэффективную радиационно-конвективную сушку продуктов, не включая холодильный агрегат (например, в том случае, когда отсутствует необходимость в замораживании или охлаждении продуктов в холодильном шкафу), что дает возможность экономить энергию, используя для сушки маломощные источники ИК-излучения, а не энергоемкий холодильный агрегат. Кроме того, в том случае, когда температура поверхности полок 14 конденсатора 12 является неподходящей для сушки выбранного продукта, или же нет необходимости в использовании холодильного шкафа (или в случае нарушения нормального функционирования холодильного агрегата) в устройстве предусмотрена установка полок с автономными каналами, которые подключают к контуру циркуляции теплоносителя от стороннего источника. Такое решение также позволяет повысить надежность работы сушильной камеры 8 устройства, расширить ассортимент высушиваемых продуктов и улучшить эксплуатационные характеристики устройства. При сублимационной сушке, проводимой под разрежением, создаваемым вакуум-насосом 20, смесь воздуха с паром, выделяющимся из предварительно замороженных продуктов, поступает за счет действия вакуумного насоса в морозильное отделение 4, где пар намораживается на поверхности испарителя 5 холодильного агрегата (выполняющего в данном случае функцию конденсатора-вымораживателя). Оставшаяся часть паровоздушной смеси отсасывается из морозильного отделения и выбрасывается вакуум-насосом 20 в окружающую среду. По окончании сублимационной сушки холодильный агрегат отключают и при необходимости осуществления кондуктивно- конвективной сушки сушильную камеру разобщают с морозильным отделением, а морозильное отделение – с вакуумным насосом, снимают с окон сушильной камеры сплошные крышки, на их место устанавливают крышки с вентиляционными отверстиями, и загружают, при необходимости, сушильную камеру требующими высушивания продуктами, после чего холодильный агрегат включают вновь. Таким образом, при использовании данного устройства достигается интенсификация и экономичность процесса сушки, повышается степень использования тепла, рассеиваемого конденсатором холодильного агрегата, расширяется ассортимент высушиваемых пищевых продуктов, повышается надежность и экономичность работы устройства для охлаждения и сушки продуктов и улучшаются его эксплуатационные характеристики. Формула изобретения
РИСУНКИ
|
||||||||||||||||||||||||||
