Спосіб швидкісного відбору тепла від охолоджуваних термочутливих рідинних продуктів і сублімаційного сушіння для одержання дрібнодисперсних порошків

Винахід відноситься до криогенних технологій і може бути використаний у харчовій, фармацевтичній, біологічній і інших галузях промисловості для одержання дрібнодисперсних порошків з рідинних органічних і неорганічних матеріалів. В даний час широко відомі способи заморожування різних видів рідинних продуктів для одержання сухого матеріалу, охолоджених холодильними установками, з використанням фреону як холодоагенту або пристроїв із застосуванням газоподібних холодоагентів (повітря, азот, вуглекислий газ і ін.). У зв'язку з громіздкістю, високим енергоспоживанням, а також складністю експлуатації пристроїв, що реалізують відомі способи, намічається перехід провідних фірм різних країн до використання способів на основі криогенних технологій. Відомо спосіб сублімаційного сушіння рідинних продуктів [1], що включає заморожування рідинного матеріалу при температурі мінус 196град.С, витримки матеріалу до вирівнювання температури навколишнього середовища до мінус 196град.С, вакуумування до тиску 68н/м, сушіння матеріалу при температурі мінус 20град.С. Недоліком способу [1] є згубний вплив різкого коливання температури на об'єкти біологічного походження. Найбільш близьким до пропонованого способу є «Способ сублимационной сушки биологических материалов» [2]. Даний спосіб прийнято за прототип. Спосіб включає заморожування біологічних матеріалів, наприклад, препаратів крові, до вітрифікованого стану і наступне нагрівання з одночасним обдувом інертним середовищем, наприклад, азотом. Для підвищення ступеня збереження початкових властивостей матеріалу заморожування здійснюють насиченою парою інертного середовища, а обдування при нагріванні ведуть сухою парою того ж середовища, підтримуючи температуру, що забезпечує вітри фікований стан матеріалу. Ступінь сухості насиченої пари складає 0,01-0,2, а його температура мінус 120-196град.С. Ступінь сухості пари, подаваної на здування з тією же температурою, складає 0,7-1,0. Недоліками способу [2] є: - відносно велика тривалість процесу сушіння рідинного матеріалу зв'язана з високим парціальним тиском середовища, у якому здійснюється процес сушіння (відсутність вакуумування), а також мала поверхня випару при видаленні вологи з продукту, замороженого у вигляді моноліту; - відсутність можливості фракціонування матеріалу на дисперсний порошок. Для цього необхідна додаткова операція - подрібнення сухого моноліту в порошок, що може погіршити якість вихідного продукту; - відносно високі витрати на виробництво готової продукції. В основу винаходу поставлена задача удосконалення ефективності відомого способу - «Сублимационной сушки биологических материалов» [2] зміною режиму, що забезпечує зниження тривалості процесу сушіння рідинного матеріалу шляхом багаторазового збільшення поверхні випару за рахунок створення і регулювання розмірів рідинних фракцій, що надходять на заморожування, підвищення якості продукта і зниження енерговитрат. Поставлена задача розв'язується тим, що в способі сублімаційного сушіння біологічних матеріалів, що включають заморожування продукту до витри фікованого стану, обумовленого діапазоном температур мінус 120196град.С і наступним нагріванням з одночасним обдувом інертним середовищем, наприклад, азотом, заморожування здійснюють насиченою парою інертного середовища, а обдування при нагріванні ведуть сухою парою того ж середовища, підтримуючи температуру, що забезпечує вітрифікаційний стан матеріалу, у ньому рідинний продукт, що надходить на заморожування, дроблять на дрібні фракції заданих розмірів і впорскують у вихровий потік інертного середовища, наприклад, азотного, з температурою мінус 200-205 град. С для миттєвої кристалізації фракцій, що впорскуються, і наступного відділення їх від інертного середовища за рахунок відцентрових сил, вакуумування інертного середовища, сушіння сипучих кристалів у вакуумі з підігрівом, що забезпечує вітри фікований стан продукту до перетворення його в диспергований порошок з необхідними розмірами, усунення агрегації порошку вібрацією, що підводиться у зону утворення порошку. Таким чином, у способі, що заявляється, змінюється режим низькотемпературної обробки продукту. Це досягається дробленням рідинного продукту на дрібні фракції за допомогою форсунок, що визначають розмір фракцій. Зменшення фракцій дозволяє збільшити швидкість заморожування продукту при температурах, нижчих від температури рідинного азоту (-196град.С). Температура парів рідинного азоту в зоні заморожування(над поверхнею рідинного азоту) знижується до мінус 200-205град.С. Це відбувається за рахунок переохолодження парів у процесі безупинного випару рідинного азоту. У силу того, що процес заморожування ведеться у вихровому потоці, відбувається відділення твердих часток (кристалів) від холодоагенту (парів рідинного азоту). Отриманий продукт із кристалічних часток багаторазово збільшує вільну поверхню продукту в порівнянні з монолітом, замороженим звичайним способом, що дозволяє збільшити продуктивність сушіння вакуумним способом при підігріві продукту до температури, не вище мінус 120град.С. Ця температура підтримується тільки при видаленні вологи (основної її маси). Досушку порошку можна проводити і при більш високих температурах, що не впливає на якість продукту. При цьому не допускається різкого збільшення температури продукту при нагріванні. Для усунення агрегації порошку проводять вібраційне навантаження на зону утворення порошку. Виконаний таким чином «спосіб швидкісного відбору тепла від охолоджених термочутливи х рідинних продуктів і сублімаційного сушіння для одержання дрібнодисперсних порошків» відповідає розв'язанню поставленої задачі удосконалення відомого способу «Сублимационной сушки биологических материалов» [2] шляхом зміни режиму, що забезпечує зниження тривалості процесу сушіння рідинного матеріалу, багаторазового збільшення поверхні випару за рахунок створення і регулювання розмірів рідинних фракцій, що подаються на заморожування, зниження енерговитрат. Джерело інформації: 1. Авторське свідоцтво РССР №206411, МПК F26B5/06, публ. 07.12.65р. 2. Авторське свідоцтво РССР №840633, МПК F26B5/06, публ. 23.06.81р.