ОДНОКОРПУСНАЯ ВАКУУМ-ВЫПАРНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1996 года по МПК A23C1/12 

Изобретение относится к области переработки продуктов питания, в частности, молока, и может быть использовано при создании оборудования для производства сгущенных молочных продуктов, в том числе сгущенного молока.

Известны вакуум-выпарные установки, принцип действия которых заключается в том, что молоко сгущается в результате удаления пара из кипящего продукта (Сурков В. Д. Липатов Н.Н. Барановский Н.В. Технологическое оборудование предприятий молочной промышленности, пищевая промышленность, М. 1970, c. 552, глава XII).

Наиболее близким к предложенному техническому решению является техническое решение, представленное на рис. XII-4, с. 304 и выбранное в качестве прототипа.

Это однокорпусная вакуум-выпарная установка периодического действия, производительность 4000 кг испаренной влаги в час, работающая с использованием вторичных паров с помощью инжекторов (термокомпрессоров), предназначена преимущественно для сгущения молока.

Сгущаемое молоко подается в трубчатый калоризатор, в межтрубное пространство которого поступает греющий пар через инжекторы. Молоко интенсивно закипает. Вторичные пары вместе с частицами продукта попадают тангенциально по переливной трубе в пароотделитель-испаритель. Сгущаемый продукт благодаря тангенциальной подаче отделяется от вторичных паров, опускается вниз испарителя и по циркулярной трубе возвращается в калоризатор.

Одна часть вторичных паров из испарителя направляется в инжектор, где происходит термокомпрессия. Вторая часть паров конденсируется в поверхностном конденсаторе, создавая в установке разрежение. Образующийся конденсат откачивается из нижней части конденсатора центробежным насосом.

Греющий пар, поступающий в межтрубное пространство калоризатора, отдавая тепло кипящему молоку, конденсируется. Конденсат отводится из парового (межтрубного) пространства через подпорную шайбу в нижнюю часть конденсатора.

Первоначальный вакуум в установке после герметизации всей системы создается включением в работу пускового эжектора.

Основными недостатками данной установки являются значительная сложность и материалоемкость конструкции, низкая надежность работы, сложность технологического процесса получения сгущенного продукта.

Цель изобретения устранение указанных недостатков и создание высококачественного оборудования.

Цель достигается тем, что, в предложенной однокорпусной вакуум-выпарной установке периодического действия производительностью 100 кг испаренной влаги в ч, содержащей калоризатор, в верхней части которого установлена переливная труба, внутри-трубчатый теплообменник, испаритель, к нижней части которого тангенциально подведена переливная труба, поверхностный конденсатор, верхняя часть которого соединена с верхней частью испарителя, нижняя с водокольцевым насосом, а внутри установлен трубчатый теплообменник, отношение площади поверхности трубок теплообменника конденсатора составляет величину, равную 2,8 3,2, а отношение внутреннего диаметра калоризатора к внутреннему диаметру испарителя составляет величину, равную 0,65 0,75.

С целью дальнейшей оптимизации конструкции отношение внутреннего диаметра переливной трубы к внутреннему диаметру испарителя находится в пределах 0,2 0,22.

Проведенные расчеты и экспериментальные исследования показали, что уменьшение нижнего предела указанных соотношений приводит к резкому ухудшению условий теплообмена и конденсации, а увеличение верхнего предела приводит к непропорциональному изменению массы, сложности конструкции.

Сравнение предложенного технического решения с прототипом и другими известными техническими решениями в данной области показали, что данная совокупность признаков применена впервые и ранее не использовалась.

Таким образом, предложенное техническое решение соответствует критерию изобретения "новизна".

Проведенный сравнительный анализ предложенного технического решения и других известных технических решений в данной области показал, что, данное техническое решение не очевидно для среднего специалиста в данной области за счет значительного упрощена и оптимизации конструкции без ухудшения качества получаемого продукта.

Таким образом, предложенное техническое решение соответствует критерию "Изобретательский уровень".

На чертеже показана принципиальная схема вакуум-выпарной установки.

Основными составными частями установки являются: 1. калоризатор; 2. трубчатый теплообменник калоризатора; 3. подпорная шайба; 4. переливная труба; 5. испаритель; 6. циркуляционная труба; 7. отражатель; 8. конденсатор; 9. трубчатый теплообменник конденсатора; 10. водокольцевой насос; 11. термометр калоризатора; 12. термометр испарителя; 13. вакуумметр.

Внутри калоризатора 1 установлен трубчатый теплообменник 2. Для регулирования расхода конденсата в нижней части калоризатора выполнена подпорная шайба 3.

Верхняя часть кожуха калоризатора 1 соединена при помощи переливной трубы 4 с испарителем 5. Нижняя часть испарителя 5 при помощи циркуляционной трубы 6 соединена с нижней частью кожуха калоризатора 1. Для предотвращения уноса частиц продукта вместе со вторичным паром внутри испарителя 5 установлен отражатель 7. Верхняя часть испарителя 5 соединена с верхней частью конденсатора 8. Внутри конденсатора 8 установлен трубчатый теплообменник 9. Нижняя часть корпуса конденсатора соединена с водокольцевым насосом 10.

Для контроля за работой установки в специальных гнездах установлены: термометр 11 на калоризаторе, термометр 12 на испарителе, вакуумметр 13 на конденсаторе.

Предложенная установка работает следующим образом: включается водокольцевой насос 10 и создается первоначальный вакуум в трубах калоризатора 1, в испарителе 5, и в межтрубном пространстве конденсатора 8.

Пастеризованное молоко поступает в трубчатый теплообменник 2 калоризатора 1 в объеме 120 140 л. Затем в межтрубное пространство калоризатора 1 поступает греющий пар, который, отдавая тепло молоку, конденсируется на наружных поверхностях труб. Молоко нагревается в трубах теплообменника 2 калоризатора 1 и интенсивно закипает при температуре 55 60^oC. Конденсат при этом отводится через подпорную шайбу 3 из калоризатора 1 в нижнюю часть конденсатора 8.

Вторичные пары вместе с частицами продукта через переливную трубу 4 тангенциально поступают в испаритель 5, в котором сгущаемый продукт отделяется от вторичных паров, опускается вниз испарителя 5 и по циркуляционной трубе 6 направляется в калоризатор 1.

Далее вторичные пары, освобожденные от частиц продукта, направляются в межтрубное пространство поверхностного конденсатора 8, по трубчатому теплообменнику 9 которого течет холодная вода. Вторичный пар конденсируется, благодаря чему создается разрежение в системе установки. Образовавшийся в конденсаторе 8 и в калоризаторе 1 конденсат откачивается водокольцевым насосом 10. Контроль за работой установки производится по показаниям термометров 11, 12 и вакуумметра 13.

Использование предложенного технического решения позволит упростить и оптимизировать конструкцию однокорпусной вакуум выпарной установки периодического действия производительностью 100 кг испаренной влаги в час без ухудшения качества полученного продукта.

Использование: переработка продуктов питания, в частности молока. Сущность изобретения: однокорпусная вакуум-выпарная установка содержит калоризатор с трубчатым теплообменником, испаритель и поверхностный конденсатор с трубчатым теплообменником. Отношение площади поверхности трубок теплообменника калоризатора к площади поверхности трубок теплообменника конденсатора составляет величину, равную 2,8 ... 3,2, а отношение внутреннего диаметра калоризатора к внутреннему диаметру испарителя составляет величину, равную 0,65 ... 0,75. К нижней части испарителя тангенциально подведена переливная труба. Отношение внутреннего диаметра переливной трубы к внутреннему диаметру испарителя находится в пределах 0,2 ... 0,22. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Однокорпусная вакуум-выпарная установка, содержащая калоризатор с трубчатым теплообменником и установленной в его верхней части переливной трубой, испаритель с переливной трубой, тангенциально подведенной к нижней его части, а также поверхностный конденсатор с трубчатым теплообменником, верхней своей частью соединенный с верхней частью испарителя, а нижней с водокольцевым насосом, отличающаяся тем, что отношение площади поверхности трубок теплообменника калоризатора к площади поверхности трубок теплообменника конденсатора составляет величину, равную 2,8 3,2, а отношение внутреннего диаметра калоризатора к внутреннему диаметру испарителя составляет величину, равную 0,65 0,75. 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что отношение внутреннего диаметра переливной трубы к внутреннему диаметру испарителя составляет величину, равную 0,2 0,22.