Спосіб сушіння лікарських рослин і пристрій для його здійснення

Предполагаемое изобретение относится к аптечной фармации, а именно к технологии и технике сушки лекарственных растений. Известны способы сушки с использованием воздействия СВЧ-поля и подогретого воздуха описанные в научно-технической и патентной литературе (Голубев Л.Г., Сажин Б.С. и др. Сушка в химикофармацевтической промышленности. М., Медицина, 1978, с. 272, Максимов Г.А. Основные закономерности переноса тепла и влаги в электрическом поле высокой частоты. - В кн.: Советская биофизика в сельском хозяйстве, 1955, с. 51-54; Пономарев В.Д. Экстрагирование лекарственного сырья. М, Медицина, 1976, с. 125; Лебедев П.Д. Теппообменные, сушильные и холодильные установки. М.-Л., Энергия, 1968, с. 288. Рогов И.А., Адаменко В.А. Современные методы и оборудование для сверхчастотной обработки пищевых продуктов в промышленности. М., ЦНИИ-ТЭИлегпищемаш, 1971, 53 с, патенты США. №323943 (кл. 219-10-65), 1967; №3263052 (кол. 219-10-55), 1966; Ns 3307010 (кл. 219-1065)..1967; №3.365.562 (кл. 219-10-55); 1968; (Молчанов Г.И. Интенсивная обработка лекарственного сырья. М., Медицина, 1981, с. 208 и др.). Эти способы сушки различаются по характеру перемещения растительной массы, распределению излучения и подогретого воздуха в рабочем пространстве сушильного устройства. При этом растительная масса переносится равномерным слоем механически (патенты США.№3.365.562, кл. 219-10-55, 1968; №3263052, кл. 219-10-55, 1966), СВЧ-излучение распределяется в рабочем пространстве равномерно (патент США №3307010, кл. 219-10-55,1967) либо локально. А поток подогретого воздуха движется перекрестно, либо параллельно потоку растительной массы (Рогов И.А, Адаменко В.Я. Современные методы и оборудование для сверхвысокочастотной обработки пищевых продуктов в промышленности (обзор). М.; ЦНИИТЭИлегпищемаш, с. 23 рис. 8; с. 28, рис. 11; с. 37, рис. 15). Для всех известных и представленных способов сушки характерно непрерывное одновременное воздействие СВЧ-поля и подогретого воздуха на растительную массу, в результате чего температура в ее объеме поднимается до 45-50°С и выше. При сушке лекарственных растений такое повышение температуры приводит к частичному разрушению биологически активных веществ (витаминов, ферментов, придоидов и др.) которые не выдерживают высокотемпературной обработки. В результате лекарственная ценность растительной массы, зависящая от сохранности первоначального содержания биологически активных веществ, снижается (Молчанов Г.И. Интенсивная обработка лекарственного сырья. М., Медицина, 1981, с. 146). Из перечисленных аналогов в качестве наиболее близкого прототипа выбран способ, описанный в работе П.Д.Лебедева "Теплообменные, сушильные и холодильные установки". (М.-Л., Энергия, 1966, с. 201). Согласно этому способу растительная масса поступает в СВЧ-поле рабочей камеры непрерывно подвергаясь одновременному воздействию вентилирующего подогретого воздуха и излучателей, что приводит к непрерывному повышению ее температуры в процессе сушки, причем наиболее высокой оказывается температура поверхности массы. Недостатками описанного способа являются: - непрерывное повышение температуры растительной массы в процессе движения от одного излучателя к другому, а также высокий темп и уровень нагрева, которые приводят к избыточному давлению пара и разрушению клеток; - неизменность интенсивности СВЧ-поля в объеме сушильной камеры при любом виде сырья с любым влагосодержанием; - невозможность эффективного использования при небольших мощностях (1-3 кВт), применяемых в аптечной фармации. В основу изобретения способа сушки лекарственных растений поставлена задача создания условий для регулирующего щадящего режима сушки лекарственных растений, позволяющего в максимальной степени сохранить первоначальный состав биологически активных веществ растительной массы с учетом ее свойств и влагосодержания. Указанная задача решается тем, что лекарственная растительная масса периодически вводится в непрерывно действующее СВЧ-поле и проходит сквозь него, изменяя описываемую траекторию и продолжительность пребывания в нем в зависимости от вида и состояния лекарственного сырья, не достигая температур выше естественного температурного уровня созревания. При выходе из СВЧ-поля растительная масса периодически попадает в поток предварительно высушенного воздуха с температурой более низкой чем температура самой растительной массы, в результате чего устанавливаются однонаправленные градиенты тепло- и массопереноса и интенсифицируется перенос влаги. Таким образом, сравнительный анализ с прототипом показывает, что заявленный способ отличается от известного. Результаты исследований, проведенных Сабрах Магди на экспериментальном стенде в процессе сушки крапивы при 30°С показали, что продолжительность сушки до 124% первоначального влагосодержания сокращается на 30-36%, первоначальный цвет сохраняется, а ее показатели соответствуют всем требованиям аптечной фармации. Известны устройства для сушки лекарственного растительного сырья с использованием СВЧ-поля и подогретого воздуха, содержащие канал и распределительное устройство для подогретого вентилирующего воздуха, СВЧ-камеру и устройство для перемещения растительной массы (Лебедев П.Д. Теплообменные, сушильные и холодильные установки. М.-Л., Энергия, 1966, с. 201, рис. 6-31, патенты США: №323943, кл. 21910-65, 1967; №3263052, кл. 219-10-55, 1966; N? 3307010, кл. 219-10-65, 1967; №3.365.562, кл. 219-10-55, 1968; патент Японии №17546167, кл. 67 J, 52). В сушильной установке, описанной в патенте США №3263052, кл. 219-10-55, СВЧ-энергия подается в рабочую камеру через щелевой волновод, имеющий активную длину 1,5 м. Нагревающая камера представляет собой горизонтальный туннель длиной 2,4 м промежуточного сечения 0,3x0,45 м со стенками из металла, хорошо проводящего электричество. С обеих концов туннеля расположены ловушки, в которых затухает непоглощенная объектами сушки энергия, предотвращая ее выход в открытое пространство. Объекты сушки непрерывно поступают на конвейер и проходят сквозь туннель. Конвейерная лента сделана из материала с низким диэлектрическими потерями. Образующиеся пары удаляются из камеры с воздухом, подаваемым сквозь щели волновода. Такая конструкция со щелевым волноводом^обеспечивав г равномерное распределение энергии по объему и длине камеры и позволяет снизить максимальную напряженность электрического поля. Используемая мощность в установках описанной конструкции - 50 кВт и выше. В патенте США Nfe 3.365.562, кл. 219-10-55, 1968 описана конвейерная сушильная установка непрерывного действия с камерой размерами 2,4x0,51x0,28 м, туннельными ловушками на входе и выходе длиной 0,8 м со слоем воды 0,1 м и сосредоточенном вводе энергии в рабочую камеру. В установках такой конструкции используется СВЧ-энергия мощностью 100-500 кВт, а для указанных размеров в пищевой промышленности типичная мощность - 60 кВт. В работе (Молчанов Г.И. Интенсивная обработка лекарственного сырья. М., Медицина, 1981. с. 153, рис. 51) описана конструкция двухтуннельной СВЧ-сушилки конвейерного типа, в которой СВЧ-энергия подается сквозь щелевой волновод на конвейер с сырьем. Горячий воздух подается снизу через перфорированную ленту конвейера центробежным вентилятором для создания псевдоожиженного слоя и отводится сверху с помощью осевых вентиляторов. Для предотвращения утечки СВЧ-энергии на входе и выходе из камеры располагается система ловушек. Мощность сушилки - 50 кВт и выше. В работе Молчанова Г.И., "Интенсивная обработка лекарственного сырья". М; Медицина. 1981, с. 133, рис. 43 описана конвейерная сушильная установка с параболитическими излучателями, бегущая волна от каждого из которых попадает на обрабатываемое сырье, движущееся на конвейере. Избыток энергии в случае отсутствия сырья на ленте или его дискретного размещения поглощается водой, наполняющей ловушки между верхней и нижней лентами конвейера. В вертикальной сушильной установке, описанной в патенте США №3307010, кл. 219-10-65, энергия от генераторов поступает в коаксиальную линию установки по волноводу, либо непосредственно через коаксиальный вывод магнетрона. В наружном проводнике в коаксиальной линии делаются кольцевые вырезы, к краям которых примыкают круговые конические рулоны из хорошо проводящего металла. Высокочастотная энергия излучается через кольцевые вырезы и направляется коническими рупорами. Выходы из кольцевых конических рупоров перекрыты поверхностью ди-электрической трубы во избежание попадания объектов сушки в волновод. Груз движется сверху вниз в потоке подогретого воздуха между поверхностями диэлектрической внутренней и металлической внешней трубами, периодически проходя зоны излучения. Из перечисленных аналогов устройства в качестве наиболее близкого прототипа выбрано устройство описанное в работе Лебедева П.Д. "Теплообменные, сушильные и холодильные установки". М.Л, Энергия, 1966, с. 201, рис. 6-31). В устройстве в СВЧ-камере размещен двухъярусный ленточный транспортер с резонаторами установленными на входе в транспорте каждого яруса. Груз поступает на верхний ярус и выходит с нижнего с одной и той же стороны, что упрощает защиту от выхода излучения. Сквозь перфорированные ленты двухъярусного транспортера снизу вверх продувается подогретый воздух для удаления паров влаги. Недостатками описанного устройства являются: - невозможность применения для создания малогабаритных установок небольшой мощности (1,5-2 кВт), используемых в аптечной фармации; -снижение эффективности сушки в связи с прохождением увлажненного воздуха сквозь верхний транспортер после нижнего; ~- невозможность осуществления сушки в щадящем температурном режиме; -снижение долговечности устройства в связи с постоянной работой в высокотемпературном режиме. Заявленное устройство отличается тем, что снабжено вместо ленточного двухъярусного транспортера дисковым горизонтальным транспортером, проходящим при вращении сквозь разделенные пространства СВЧ камеры и вентиляционного канала, и вращающимся под воздействием напора осушающего воздуха на кассеты с растительной массой, размещенные на его поверхности. При этом ось диска размещается в пазах потолка и пола вентканала и СВЧ-камеры, что позволяет, смещая положение оси, изменить длины дуг описываемых кассетами в СВЧкамере и вентканале. Для того, чтобы воздух в канале не проходил мимо дискового транспортера при его смещении в сторону СВЧ-камеры в канале установлен поворотный шибер. Сравнение заявляемых технических решений с прототипом позволило установить соответствие их критерию "новизна". Предлагаемое изобретение позволяет получить следующие положительные результаты: 1. Циклическое последовательно повторяющееся воздействие на растительное лекарственное сырье СВЧ-полем, а затем осушенным воздухом с температурой более низкой, чем температура сырья. 2. Возможность проведения процесса сушки при заданной неизменной средней температуре лекарственного сырья с заданной амплитудой колебаний температуры путем изменения частоты вращения дискового транспортера и соотношения длин дуг, описывающих в пространствах СВЧ-поля и вентиляционного канала. Из патентной и научно-технической литературы известны способы применения СВЧ-поля и горячего воздуха для осуществления процессов сушки объектов растительного происхождения при используемой мощности от 50 кВт и выше. Неизвестны способ и устройство небольшой мощности для щадящей сушки лекарственных растений в условиях аптечной фармации, позволяющие использовать проникающую способность СВЧ-поля для повышения технологической изотропности сушки без недопускаемого повышения температуры и разрушения клеток растений при непрерывной работе СВЧ-генератора. Установка между СВЧ-камерой и вентиляционным каналом дискового транспортера с подвижной осью и кассетами для лекарственных растений, вращающегося под воздействием напора осушенного воздуха, позволяет осуществить сушку лекарственных растений в температурном диапазоне их произрастания. На чертеже изображено устройство для осуществления указанного способа. Блок, включающий компрессор 1 теплового насоса с регенеративным теплообменником 2 и терморегулирующим вентилем 3 размещается вне вентилирующего канала 10. Конденсатор 4 и воздухоохладитель 5 размещаются в вентилирующем канале 10 снабженном водосборником 6. Вентилятор 7 установлен в вентилирующем канале после конденсатора перед ловушкой СВЧ 8. На стенке вентилирующего канала расположена дверца 9. В полу и потолке вентилирующего канала и рабочей камеры размещены пазы 16. Часть вентилирующего канала 10 примыкающая к рабочей камере 14 отделена ловушками излучения 8,11. На выходе из вентилирующего канала установлен теплообменник 12 для сброса теплоты из ловушек 8,11. Генератор 13 размещен на стенке рабочей камеры 14, внутри которой в пазах 16 установлен дисковый транспортер 15 с размещенными на нем кассетами 17. От генератора 13 внутри рабочей камеры устроен волновод 18. Устройство работает следующим образом. При выключенном вентиляторе 7 и СВЧ-генераторе 13 открывается дверца 9 и в пазы 16 устанавливается дисковый транспортер 15 с размещенными на нем кассетами 17 с растительной массой. Место размещения оси транспортера в пазу определяется в зависимости от вида сырья. Дверца 9 закрывается и включается компрессор 1 с вентилятором 7, приводя во вращение дисковый транспортер 15 с кассетами 17, после этого включается СВЧ-генератор 13. При вращении дискового транспортера 15 каждая из кассет 17 периодически попадает в СВЧ-камеру 14 и продолжительность ее пребывания в ней зависит от частоты вращения и длины описываемой дуги. Так как СВЧ-энергия усваивается, в основном, влагой, содержащейся в материале, введение кассеты в СВЧ-поле сопровождается повышением температуры сырья и давления влаги в капиллярно-клеточной структуре материала, а в результате, и повышением температуры самого материала. При выходе из зоны СВЧ кассеты 17 попадают в канал продуваемый воздухом, прошедшим предварительную обработку в воздухоохладителе 5 и конденсаторе 4 теплового насоса. Так как температура воздуха и парциальное давление водяных паров в нем ниже температуры растительного сырья и парциального давления водяных паров у его поверхности происходит перенос влаги из массы сырья в воздух и снижение температуры самого сырья. При последующем входе кассеты 17 в СВЧ-камеру 14 температура опять повышается и процесс повторяется. По мере отвода влаги из продукта все большая часть СВЧ-энергии отводится ловушками 8, 10 и все меньшая растительным сырьем, в связи с чем для повышения эффективности сушки продолжительность пребывания растительной массы в СВЧ-поле увеличивается путем перемещения диска транспортера или изменением расхода воздуха. Использование предлагаемого способа и устройства для щадящей сушки лекарственных растений позволяет по сравнению с существующими: - для способа - в большей степени сохранить первоначальный состав растительного сырья и его лекарственные свойства при работе в рециркуляционном режиме получить конденсат водяных паров насыщенный эфирными маслами лекарственных растений; - для устройства - продлить срок службы СВЧ-генератора снизить затраты энергии при сушке.