УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВАРКИ СУСЛА Российский патент 1997 года по МПК C12C13/02 

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к пивоваренным устройствам малой мощности, и может быть использовано при изготовлении пивного сусла или любой жидкости, быстро вспенивающейся при вскипании.

Известно устройство для варки сусла, содержащее вертикально установленный цилиндрический сосуд в изоляционном корпусе с донной рубашкой, парогенератор с электронагревателем в виде электродов, в верхней части цилиндрического сосуда расположен люк, и систему отводящих и подводящих трубопроводов (см. патент СССР N 1817791, C 12 C 9/02, от 12.03.92).

Однако известное устройство обладает относительно большими габаритами и недостаточными функциональными возможностями, не позволяющими осуществлять регулировку потребляемой мощности для поддержания оптимального температурного режима.

По технической сущности наиболее близким к предлагаемому является устройство для варки сусла, содержащее вертикально установленный цилиндрический сосуд в изоляционном корпусе с донной рубашкой, в которой установлена емкость парогенератора с электронагревателем, в верхней части цилиндрического сосуда расположен люк и трубопровод для отвода соковых паров, и систему отводящих и подводящих трубопроводов (см. патент РФ N 2039800, C 12 C 9/02, от 5.07.93).

Однако и в этом известном устройстве не обеспечивается оптимальный температурный режим для получения продукта высокого качества, а сам процесс варки из-за конструктивных особенностей парогенератора усложняется, причем КПД устройства относительно невысок. Частые включения и отключения электронагревателя, выполненного в виде тенов, снижают надежность.

Техническим результатом является повышение КПД, надежности и обеспечение оптимального температурного режима для улучшения качества продукции без коммутации электронагревателя парогенератора.

Достигается это тем, что в устройстве для варки сусла, содержащем вертикально установленный цилиндрический сосуд в изоляционном корпусе с донной рубашкой, в которой установлена емкость парогенератора с электронагревателем, в верхней части цилиндрического сосуда расположен люк и трубопровод отвода соковых паров, и систему отводящих и подводящих трубопроводов, оно снабжено регулировочной емкостью с системой трубопроводов и дополнительных вентилей, измерителем давления и регулятором давления, а электронагреватель парогенератора выполнен в виде электродов, причем нижние части емкости парогенератора и регулировочной емкости соединены трубопроводом с первым дополнительным вентилем, верхняя часть регулировочной емкости соединена через параллельно соединенные второй дополнительный вентиль и регулятор давления с трубопроводом отвода соковых паров, к которому через третий дополнительный вентиль подключена верхняя часть донной рубашки, которая соединена с верхней частью регулировочной емкости через параллельно соединенные четвертый и пятый дополнительные вентили, между которыми установлен измеритель давления, кроме того, регулировочная емкость выполненная в виде кольца на обечайке цилиндрического сосуда.

Сущность изобретения заключается в том, что введение регулировочной емкости с системой трубопроводов и дополнительных вентилей и выполнение электронагревателя парогенератора в виде электродов позволило обеспечить режим саморегулирования с плавным переходом от одной стадии нагрева сусла в стадию кипения без интенсивного пеновыделения, что исключает пригары и накипи сусла и позволяет обеспечить необходимое качество изготавливаемого продукта.

При этом требуется осуществлять коммутацию электронагревателя парогенератора, так как регулировка уровня жидкости в нем обеспечивает соответствующее потребление энергии и необходимый температурный режим при переходе в стадию кипения.

На чертеже представлена конструкция предлагаемого устройства для случая приготовления пивного сусла.

Устройство содержит вертикально установленный цилиндрический сосуд 1 в изоляционном корпусе 2 с донной рубашкой 3, в которой установлена емкость 4 парогенератора с электронагревателем 5 в виде электродов. В верхней части цилиндрического сосуда 1 расположены люк 6, трубопровод 7 отвода соковых паров, а внутри него мешалка 8, соединенная с приводом 9, расположенным вне цилиндрического сосуда 1.

Кроме того, устройство содержит систему подводящих и отводящих трубопроводов 10, 11 и 12 с первым, вторым и третьим основными вентилями 13, 14 и 15.

Устройство снабжено регулировочной емкостью 16 с системой трубопроводов 17, 18, 19, 20 и шести дополнительных вентилей 21-26, а также измерителем давления в виде мановакуумметра 27 и регулятором 28 давления.

Нижние части емкости 4 парогенератора и регулировочной емкости 16 соединены трубопроводом 17 с первым дополнительным вентилем 21, а верхняя часть регулировочной емкости 16 через параллельно соединенные второй дополнительный вентиль 22 и регулятор 28 давления трубопроводом 18, соединен с трубопроводом 7 отвода соковых паров, имеющим заслонку 29.

Верхняя часть донной рубашки 3 через трубопровод 19 с третьим дополнительным вентилем 23 подключена к трубопроводу 7 и через последовательно соединенные четвертый и пятый дополнительные вентили 24 и 25 и трубопровод 18 к верхней части регулировочной емкости 16. Между четвертым и пятым регулировочными вентилями 24 и 25 установлен мановакуумметр 27.

Трубопровод 11 с вентилем 15 служит для заполнения и слива емкости парогенератора, а трубопровод 20 с шестым дополнительным вентилем 26 служит для контроля ее минимального верхнего уровня.

В принципе расположение регулировочной емкости 16 может быть иным, однако оптимальным является ее выполнение в виде кольца на обечайке цилиндрического сосуда 1.

Парогенератор имеет водяной и паровой объемы, причем последний является одновременно донной (нагревательной) рубашкой 3 устройства, а в водяном объеме размещены электроды электронагревателя 5.

Работа устройства
Цилиндрический сосуд 1 заполняется по трубопроводу 10 через вентиль 13 до определенного уровня.

Емкость 4 парогенератора заполняется водой до минимального уровня по трубопроводу 11 через вентиль 15 так, чтобы поверхность электродов электронагревателя 5 была закрыта водой. Для контроля минимально допустимого ее уровня применяется вентиль 26, который установлен на этом уровне и закрывается после того, как из него начнет вытекать вода. Далее отключает подачу воды через вентиль 15.

После подачи питания на электроды электронагревателя 5 вода в парогенераторе закипает и ее пары заполняют полость донной рубашки 3 цилиндрического 1, под дном которого конденсируется, передавая тепло через стенку днища и нагревая жидкость в цилиндрическом сосуде 1.

Для более эффективного использования поверхности теплообмена из донной рубашки 3 сбрасывается воздух по трубопроводу 19 через вентиль 23 в трубопровод 7 отвода соковых паров, интенсивность сброса которых регулируется при помощи заслонки 29.

Количество потребляемой электроэнергии при этом пропорционально электропроводности воды и площади электродов, покрытой водой. Поэтому при снижении уровня воды в емкости 4 парогенератора снижается электропроводность и уменьшается потребляемая мощность, идущая на парообразование. Так при нагреве жидкости в цилиндрическом сосуде 1 до 85^oC перепад температур между ним и емкостью пара 4 парогенератора составляет 10-15^oC и кипение воды в парогенераторе происходит при избыточном давлении паров. Если оставить уровень воды и емкости 4 парогенератора без изменения, то и потребляемое количество электроэнергии не изменится, что в момент вскипания жидкости в цилиндрическом сосуде 1 может привести к резкому пенообразованию на ее поверхности, что может привести к загрязненности верхних трубопроводов. Для исключения этого при фиксации избыточного давления по мановакуумметру 27 открывают вентиль 21 и часть воды из емкости 4 парогенератора поступает в регулировочную емкость 16. При этом снижается уровень воды в емкости 4 парогенератора, повышается ее сопротивление и снижается потребление электроэнергии. Вода поступающая в регулировочную емкость 16, сжимает находящийся в ней воздух и пары воды, а рост давления в емкости 4 парогенератора и емкости 16 начинает происходить одновременно при общем снижении потребляемой электроэнергии на парообразование в парогенераторе. Рост температуры жидкости в цилиндрическом сосуде 1 замедляется, становится постепенным и не приводит к резкому ее вскипанию с интенсивным пенообразованием, что для случая варки пивного сусла и другого аналогичного производства позволяет обеспечить высокое качество конечного пищевого продукта.

Так при варке пивного сусла потребление энергии на кипячение в два раза должно было уменьшено по сравнению с режимом нагрева его до температуры кипения. Давление в системе емкости 4 парогенератора регулировочная емкость 16 устанавливается и поддерживается регулятором 28 давления и контролируется мановакуумметром 27. Уровень воды в водяном объеме емкости 4 парогенератора, геометрические параметры электродов электронагревателя 5, объем регулировочной емкости 16 и давление в ней выбраны так, что при снижении паропотребления и, как следствие, повышении давления в донной рубашке 3, часть воды выдавливается в регулировочную емкость 16, понижается уровень воды в водяном объеме, увеличивается электрическое сопротивление электродной группы и снижается потребляемая мощность. При максимально допустимом давлении в водяном объеме парогенератора устанавливается уровень воды, обеспечивающий выделение мощности, соответствующей минимальному пароотделению.

При увеличении паропотребления давления в донной рубашке 3 понижается, часть воды из регулирующей емкости 16 перейдет в водяной объем, понизится электрическое сопротивление электродной группы и повысится ее мощность. Таким образом, устройство обеспечит саморегулирование мощности в соответствии с паропотреблением.

Устройство легко поддается автоматизации для чего устанавливается датчик давления в парогенератор и по его сигналу открывается вентиль 21 или он может открываться по сигналу с датчика температуры жидкости в сосуде (на фиг. не показаны).

Таким образом, в предлагаемом устройстве обеспечен режим саморегулирования с плавным переходом от стадии нагрева сусла в стадию кипения без интенсивного пеновыделения, что обеспечивает при невысоком энергопотреблении без коммутации питания электронагревателя получить конечный продукт высокого качества.

Использование: в пивоварении. Сущность изобретения: устройство для варки сусла содержит вертикально установленный в изоляционном корпусе цилиндрический сосуд с донной рубашкой, в которой установлена емкость парогенератора с электронагревателем, в верхней части цилиндрического сосуда расположен люк и трубопровод отвода соковых паров, и систему отводящих и подводящих трубопроводов. Оно также снабжено регулировочной емкостью с системой трубопроводов и дополнительных вентилей, измерителем давления и регулятором давления. Электронагреватель парогенератора выполнен в виде электродов. Нижние части емкости парогенератора и регулировочной емкости соединены трубопроводом с первым дополнительным вентилем, верхняя часть регулировочной емкости соединена через параллельно соединенные второй дополнительный вентиль и регулятор давления с трубопроводом отвода соковых паров, к которому через третий дополнительный вентиль подключена верхняя часть донной рубашки, которая соединена с верхней частью регулировочной емкости через последовательно соединенные четвертый и третий дополнительные вентили, между которыми установлен измеритель давления. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для варки сусла, содержащее вертикально установленный в изоляционном корпусе цилиндрический сосуд с донной рубашкой, в которой установлена емкость парогенератора с электронагревателем, в верхней части цилиндрического сосуда расположен люк и трубопровод отвода соковых паров, и систему отводящих и подводящих трубопроводов, отличающееся тем, что оно снабжено регулировочной емкостью с системой трубопроводов и дополнительных вентилей, измерителем давления и регулятором давления, а электронагреватель парогенератора выполнен в виде электродов, причем нижние части емкости парогенераторов и регулировочной емкости соединены трубопроводом с первым дополнительным вентилем, верхняя часть регулировочной емкости соединена через параллельно соединенные второй дополнительный вентиль и регулятор давления с трубопроводом отвода соковых паров, к которому через третий дополнительный вентиль подключена верхняя часть донной рубашки, которая соединена с верхней частью регулировочной емкости через последовательно соединенные четвертый и пятый дополнительные вентили, между которыми установлен измеритель давления. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что регулировочная емкость выполнена в виде кольца на обечайке цилиндрического сосуда.