УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ ЖИДКИХ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ Российский патент 1997 года по МПК A23L3/05 A23C3/02 

Изобретение относится к оборудованию пищевой промышленности и может быть использовано для пастеризации и стерилизации жидких пищевых продуктов.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для тепловой обработки жидких пищевых продуктов, содержащее полый цилиндрический термостатируемый корпус с входным и выходным патрубками, коаксиально с зазором установленный в корпусе полный цилиндрический обтекатель с отверстием, на боковой поверхности которого выполнен винтовой паз, и эластичный шнур, установленный в пазу обтекателя и образующий в зазоре между внутренней поверхностью корпуса и цилиндрическим обтекателем винтовой канал для прохода продукта.

Недостатками этого устройства являются невозможность создания повышенного давления для проведения стерилизации и пастеризации в щадящем температурном режиме, низкий КПД из-за теплопередачи через продукт к обтекателю и потери тепловой энергии с выходящим из аппарата продуктом, а также невозможность охлаждения продукта, что требует установки дополнительного оборудования для выполнения этой операции после тепловой обработки перед фасовкой, образование пригара на внутренней поверхности корпуса из-за образования пристенного ламинарного слоя течения при любых скоростях продукта.

В предлагаемом устройстве для тепловой обработки жидких пищевых продуктов, содержащем полый цилиндрический термостатируемый корпус с входным и выходным патрубками, коаксиально с зазором установленный в корпусе полый цилиндрический обтекатель с отверстием, на боковой поверхности которого выполнен винтовой паз, и эластичный шнур, установленный в пазу обтекателя и образующий в зазоре между внутренней поверхностью корпуса и цилиндрическим обтекателем винтовой канал для прохода продукта, согласно предлагаемому изобретению на внутренней поверхности корпуса или внешней поверхности обтекателя в винтовом канале выполнены обтекаемые выступы, гребни которых перпендикулярны винтовому каналу и по высоте не превосходят ширины зазора, выходной патрубок сообщен с внутренней полостью обтекателя и выполнен в корпусе со стороны входного патрубка, противоположной отверстию обтекателя.

Это позволяет турбулизировать пристенный слой потока продукта, и тем самым полностью исключить возможность образования нагара, интенсифицировать теплообмен между корпусом и продуктом, повысить температурную однородность продукта, снизить диссипацию энергии в обтекателе, утилизировать тепловую энергию обработанного продукта и охладить его после обработки в том же аппарате, а также создать давление в продукте за счет турбулизации его течения, величина которого регулируется высотой выступов для создания режимов пастеризации и стерилизации при щадящих температурных параметрах для исключения потери термолабильных компонентов продукта.

В предпочтительном варианте устройство снабжено регулируемым дроссельным вентилем, установленным на выходном патрубке, что позволяет варьировать давление при тепловой обработке продукта в зависимости от вида продукта и повысить эффективность охлаждения продукта на выходе из аппарата.

В этом случае устройство может быть также снабжено датчиком давления, установленным на выходе обтекателя, и аналоговым преобразователем, последовательно соединенными с входом регулируемого дроссельного вентиля.

Это позволяет осуществлять автоматическое поддержание заданного давления обработки в зависимости от колебания производительности и давления подающих устройств и изменения реологических характеристик при расслоении обрабатываемого продукта.

Другим предпочтительным вариантом предусмотрено снабжение устройства расходомером, установленным на входном патрубке, и блоком коррекции мощности системы термостатирования, соединенными между собой.

Это позволяет осуществлять наименее инерционное регулирование мощности системы термостатирования в зависимости от колебания производительности подающих устройств и изменения реологических характеристик при расслоении обрабатываемого продукта, и тем самым исключить возможность локального перегрева потока продукта и потери термолабильных составляющих или локального переохлаждения и повышения обсемененности продукта на выходе из устройства.

Выступы в винтовом канале желательно выполнять с высотой 0,2-0,7 ширины зазора между внутренней поверхностью корпуса и цилиндрическим обтекателем, что обеспечивает надежную турбулизацию потока продукта и исключает образование застойных зон в винтовом канале.

На фиг. 1 показан функциональный узел устройства, разрез; на фиг. 2 - фрагмент винтового канала; на фиг. 3 фрагмент разреза развертки винтового канала; на фиг. 4 схема устройства.

Устройство для тепловой обработки пищевых продуктов содержит полый цилиндрический корпус 1 с системой термостатирования, включающей нагревательный элемент 2 и блок 3 коррекции мощности, входным 4 и выходным 5 патрубками. В корпусе 1 коаксиально установлен полый цилиндрический обтекатель 6 с отверстием 7 и винтовым пазом 8 на боковой поверхности. В пазу 8 установлен эластичный шнур 9, образующий в зазоре между внутренней поверхностью корпуса 1 и цилиндрическим обтекателем 6 винтовой канал 10. На внешней поверхности обтекателя 6 в винтовом канале 10 выполнены обтекаемые выступы 11 с высотой 0,2-0,7 ширины зазора H между внешней поверхностью обтекателя 6 и внутренней поверхностью корпуса 1. Гребни выступов 11 перпендикулярны каналу 10. Входной 4 и выходной 5 патрубки корпуса 1 выполнены в нем со стороны, противоположной размещению отверстия 7 в обтекателе 6. На выходном патрубке 5 установлен регулируемый дроссельный вентиль 12, а перед ним на выходе обтекателя 6 датчик давления 13, соединенный с входом регулируемого дроссельного вентиля 12 через аналоговый преобразователь 14. На входном патрубке 4 установлен расходомер 15, соединенный с блоком 3 коррекции мощности системы термостатирования.

Устройство работает следующим образом.

Обрабатываемый жидкий пищевой продукт через патрубок 4 в зазор между внутренней поверхностью корпуса 1 и внешней поверхностью обтекателя 6, в котором он перемещается снизу вверх по винтовому каналу 10,образованному установленным в пазу 8 упругим шнуром 9. Нагреватель 2 через корпус 1 нагревает продукт до температуры обработки. Образование пристенного ламинарного слоя потока продукта и его пригарание на внутренней поверхности обогреваемого нагревателем 2 корпуса 1 исключено турбулизирующим воздействием выступов 11 на внешней поверхности обтекателя 6 в канале 10. Нагретый продукт через отверстие 8 в верхней части устройства поступает в полость обтекателя 6,по которой стекает вниз, отдавая тепловую энергию через обтекатель 6 потоку нагреваемого продукта в канале 10. Из полости обтекателя 6 продукт поступает в выходной патрубок 5 и через регулируемый дроссельный вентиль 12 удаляется из устройства, охлаждаясь за счет адиабатного расширения за дроссельным вентилем 12. Необходимое для создания щадящего температурного режима и сохранения термолабильных составляющих продукта давление создается регулируемым дроссельным вентилем 12 и автоматически поддерживается независимо от колебаний производительности и давления подающих устройств и изменения реологических характеристик продукта выработкой командного сигнала датчиком 13 давления, установленным на выходе из обтекателя 6 у выходного патрубка 5, на изменение выходного сечения дроссельного вентиля 12, передаваемого на вход последнего через аналоговый преобразователь 14. Одновременно при колебании производительности подающих устройств и изменении реологических характеристик продукта расходомер 15, установленный на входном патрубке 4, подает сигнал на блок 3 коррекции мощности системы термостатирования, изменяющий количество электричества, подаваемое на нагреватель 2 до выхода системы термостатирования из равновесного состояния, что позволяет избежать локального перегрева или переохлаждения потока обрабатываемого продукта и сохранить его термолабильные составляющие, а также не допустить повышения обсемененности.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить давление обработки продукта для создания щадящего температурного режима, повысить КПД обработки за счет уменьшения диссипации тепловой энергии, утилизировать тепло обработанного продукта и охладить его на выходе из устройства, а также исключить образование нагара на обогреваемой поверхности за счет турбулизации пристенного слоя течения продукта.

Использование: пастеризация и стерилизация жидких пищевых продуктов. Сущность изобретения: устройство для тепловой обработки жидких пищевых продуктов содержит винтовой канал для прохода продукта. Расположенный между корпусом и обтекателем канал выполнен с переменным сечением. В винтовом канале выполнены обтекаемые выступы. Гребни выступов перпендикулярны винтовому каналу и по высоте не превосходят ширины зазора между цилиндрическим корпусом устройства и полым цилиндрическим обтекателем. Корпус имеет входной и выходной патрубки. Выходной патрубок сообщен с внутренней полостью обтекателя и выполнен в корпусе со стороны входного патрубка и противоположной отверстию обтекателя. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Устройство для тепловой обработки жидких пищевых продуктов, содержащее полый цилиндрический термостатирующий корпус с входным и выходным патрубками, коаксиально с зазором установленный в корпусе полый цилиндрический обтекатель с отверстием, на боковой поверхности которого выполнен винтовой паз, и эластичный шнур, установленный в пазу обтекателя и образующий в зазоре между внутренней поверхностью корпуса и цилиндрическим обтекателем винтовой канал для прохода продукта, отличающееся тем, что на внутренней поверхности корпуса или внешней поверхности обтекателя в винтовом канале выполнены обтекаемые выступы, гребни которых перпендикулярны винтовому каналу и по высоте не превосходят ширины зазора, выходной патрубок сообщен с внутренней полостью обтекателя и выполнен в корпусе со стороны входного патрубка и противоположной отверстию обтекателя. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено регулирующим дроссельным вентилем, установленным на выходном патрубке. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что оно снабжено датчиком давления, установленным на выходе обтекателя, и аналоговым преобразователем, последовательно соединенными с входом регулируемого дроссельного вентиля. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено расходомером, установленным на входном патрубке, и блоком коррекции мощности системы термостатирования корпуса, соединенными между собой. 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что высота гребней выступов составляет 0,2 0,7 ширины зазора между внутренней поверхностью корпуса и внешней поверхностью обтекателя.