АППАРАТ ДЛЯ ТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ Российский патент 1995 года по МПК A23L3/18 

Изобретение относится к оборудованию пищевой промышленности и может быть использовано при концентрировании жидких и вязких пищевых продуктов, варке варенья.

Известен аппарат для тепловой обработки пищевых продуктов, содержащий цилиндрический корпус с патрубками подачи сырья, отвода обработанного продукта, ввода и вывода теплоносителя, расположенный в корпусе ворошитель продуктов, включающий установленный соосно в корпусе приводной вал с закрепленными на нем дисками.

Недостатками этого устройства являются прямой контакт продукта с теплоносителем, вызывающий изменение химического состава продукта за счет экстракции теплоносителем части вкусо-ароматических веществ, экстенсивность тепломассообменных процессов из-за малой площади обогреваемых поверхностей аппарата и неравномерность обработки продукта из-за наличия неравномерных температурных полей в продукте при различных условиях теплообмена в зависимости от расположения продукта на дисках.

В предлагаемом аппарате для тепловой обработки пищевых продуктов, содержащем цилиндрический корпус с патрубками подачи сырья, отвода обработанного продукта, ввода и вывода теплоносителя, расположенный в корпусе ворошитель продуктов, включающий установленный соосно в корпусе приводной вал с закрепленными на нем дисками, согласно изобретению, корпус снабжен выхлопным патрубком, рубашкой обогрева и установленными между дисками полыми элементами, имеющими в сечении С-образующую форму и сообщающимися с рубашкой обогрева, при этом приводной вал и диски выполнены полыми, их полости сообщаются между собой, а патрубки ввода и вывода теплоносителя сообщены с рубашкой обогрева и полостью вала.

Это позволяет развить поверхность теплообмена, повысить равномерность прогрева продукта и использовать сдвиговое деформирование продукта в зазоре между кольцами и дисками не только для перемешивания продукта, но и для его диссипативного разогрева, а также исключить прямой контакт теплоносителя с продуктом.

В предпочтительном варианте диски выполнены с профилем, ширина которого уменьшается к периферии, а С-образные элементы с профилем, ширина которого уменьшается в сторону расположения дисков.

Это позволяет дополнительно увеличить поверхность теплообмена при неизменных габаритах корпуса.

В другом предпочтительном варианте зазор между дисками и кольцами выполнен с увеличивающейся от вала шириной, желательно рассчитанной по формуле
H = · H_o
где Н - текущее значение ширины зазора, м,
r - текущее значение расстояния от оси приводного вала, м,
R_o - внутренний радиус отверстий колец, м,
Н_о - ширина зазора между дисками и кольцами на расстоянии от оси приводного вала, равном R_o, м.

Это позволяет повысить равномерность диссипативного разогрева продукта в зазоре между кольцами и дисками за счет выравнивания величины сдвигового деформирования продукта на любом расстоянии от оси приводного вала.

На фиг. 1 показан аппарат для тепловой обработки пищевых продуктов, разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Аппарат для тепловой обработки пищевых продуктов содержит горизонтально расположенный цилиндрический корпус 1 с патрубками 2, 3, 4, 5 и 6 подачи сырья, отвода обработанного продукта, ввода и вывода теплоносителя и выхлопным соответственно, установленный соосно в корпусе 1 полый приводной вал 7 с закрепленными на нем полыми дисками 8, рубашку 9 обогрева корпуса 1 и закрепленные в корпусе 1 полые С-образные элементы 10. Патрубок 4 ввода теплоносителя соединен с рубашкой 9 обогрева и полостью 11 вала 7 через камеру 12 и отверстия 13 в теле вала 7. Полость 11 вала сообщена с полостями 14 дисков 8 через отверстия 15. Полости 16 элементов 10 сообщены с рубашкой 9 через отверстия 17. Патрубок 5 вывода теплоносителя соединен с рубашкой 9 и полостью 11 вала 7 через отверстия 18, камеру 19 и канал 20. Диски 8 и элементы 10 установлены попеременно с образованием между ними зазора 21 для прохода продукта, ширина которого уменьшается к периферии (ΔL < 1, фиг. 1) и определена по формуле. Элементы 10 выполнены с уменьшающейся к центру, а диски 8 с уменьшающейся к периферии шириной профиля. Вал 7 соединен с приводом 22.

Аппарат работает следующим образом.

Продукт, подлежащий тепловой обработке, например концентрированию или варке, подают в корпус 1 через патрубок 2. Через патрубок 4, камеру 12 и отверстия 13 подают теплоноситель, который заполняет рубашку 9 и полость 11 вала 7, а затем через отверстия 15 и 17 заполняет полости 14 и 16 дисков 8 и элементов 10 соответственно. Вал 7 с дисками 8 приводят во вращение от привода 22. Продукт перемещается по зазору 21 между дисками 8 и элементами 10, разогреваясь за счет теплообмена с дисками 8 и элементами 10 и диссипативного разогрева при сдвиговом деформировании в зазоре 21 за счет относительного перемещения дисков 8 и элементов 10. Температурное поле в слое продукта будет равномерно за счет совмещения точек максимума и минимума температурных полей дисков 8 и элементов 10 соответственно, так как наиболее удаленные от отверстий 15 и 17 точки полостей 14 дисков 8 и полостей 16 элементов 10 расположены у наиболее приближенных к ним точек соответствующих им противоположных элементов. Равномерность диссипативного разогрева достигается увеличением толщины слоя продукта в зазоре 21 по мере удаления от оси вращения, что приводит к образованию подобных профилей скоростей в слоях продукта и их одинаковой разницы в смежных слоях каждого элементарного объема. Выпаривание влаги при концентрировании и варке варенья происходит при подъеме пленки продукта над его уровнем и перемешивании продукта вращением дисков 8. Пригар продукта к дискам 8 исключен ударным взаимодействием пленки упаренного продукта с его основной массой при входе в зазор 21. Смешивание продукта с разной степенью содержания влаги исключено формой зазора 21. После завершения концентрирования или варки концентрат, варенье или джем удаляется из зазора 21 через патрубок 3, а отработанный теплоноситель через отверстия 18, камеру 19, канал 20 и патрубок 5. Выпаренная влага удаляется из верхней части корпуса 1 через выхлопной патрубок 6.

Таким образом, предлагаемый аппарат позволяет повысить равномерность прогрева продукта, развить поверхность теплообмена, исключить прямой контакт продукта с теплоносителем и дополнительно разогревать продукт за счет диссипативных тепловыделений при его деформировании в узком зазоре.

Использование: изобретение относится к оборудованию пищевой промышленности и может быть использовано при концентрировании жидких продуктов, варке варенья. Сущность изобретения: аппарат содержит корпус с рубашкой обогрева, сообщенной с полостями полых С-образных элементов, установленных в корпусе, и полый вал с полыми дисками, которые сообщены с источником подачи теплоносителя. Диски расположены в корпусе попеременно с элементами и установлены с образованием зазора для прохода продукта. Аппарат обеспечивает равномерный режим нагрева продукта, отсутствие его непосредственного контакта с теплоносителем и интенсификацию тепломассообменных процессов. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. АППАРАТ ДЛЯ ТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ, содержащий цилиндрический корпус с патрубками подачи сырья, отвода обработанного продукта, ввода и вывода теплоносителя, расположенный в корпусе ворошитель продуктов, включающий установленный соосно в корпусе приводной вал с закрепленными на нем дисками, отличающийся тем, что корпус снабжен выхлопным патрубком, рубашкой обогрева и установленными между дисками полыми элементами, С-образными в сечении и сообщающимися с рубашкой обогрева, при этом приводной вал и диски выполнены полыми, их полости сообщаются, а патрубки ввода и вывода теплоносителя сообщены с рубашкой обогрева и полостью приводного вала. 2. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что диски выполнены с профилем, ширина которого уменьшается к периферии, а С-образные элементы - с профилем, ширина которого уменьшается в сторону расположения дисков. 3. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что зазор между дисками и С-образными элементами выполнен увеличивающимся по направлению от вала. 4. Аппарат по пп. 1 и 3, отличающийся тем, что ширину H зазора между дисками и кольцами рассчитывают по формуле

где r - текущее значение расстояния от оси приводного вала, м;
R_о - внутренний радиус отверстий С-образных элементов, м;
H_о - ширина зазора между дисками и С-образными элементами на расстоянии R_о от оси приводного вала.