УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КОПТИЛЬНЫХ ПРЕПАРАТОВ ИЗ ДЫМОВЫХ ВЫБРОСОВ Российский патент 1998 года по МПК A23B4/44 

Изобретение относится к устройства для очистки дымовых выбросов коптильных камер и получение на их основе коптильных препаратов и может быть использовано в рыбоперерабатывающей и мясной промышленности в качестве оборудования для очистки и утилизации дымовых выбросов коптильных производств, а также для получения коптильных препаратов типа рафинированного конденсата дыма и ароматизированного растительного масла.

Известно устройство для очистки дымовых выбросов коптильных камер, содержащее предфильтры с водой и два сорбера барботажного типа, соединенных последовательно (см. И.Н.Ким, Т.Н.Радакова, В.Н.Ефимов. Оборудование для очистки и утилизации дымовых выбросов коптильных камер: Обзорная информация ВНИПКИЭИАСУРХ, "Рыбное хозяйство", серия "Технологическое оборудование для рыбной промышленности", N 3, 1989). В нижнюю часть сорберов заливается вода. В первом сорбере расположена решетка с шаровой насадкой, во втором сорбере - раствор химического вещества. Дым через предфильтры поступает в сорберы снизу вверх через слои воды. В первом сорбере он насыщает коптильными компонентами воду до определенной концентрации, после чего раствор может быть использован как коптильный препарат. Во втором сорбере дым очищается от компонентов, неуловленных в первом сорбере и этот раствор удаляется.

Устройство имеет ряд недостатков. Пульсационный режим барботирования вызывает вибрации, а брызгоунос значительные потери коптильного препарата. При этом отработанный сорбент не подлежит утилизации, а качество коптильного препарата невысокое. Последнее обусловлено тем, что многие полезные компоненты "проскакивают" через воду первого сорбера в состоянии пузырьков газа, а наиболее летучие ароматические вещества улавливаются химическим сорбентом и не используются.

Наиболее близким по технической сущности является скруббер Вентури, используемый в качестве устройства для получения коптильного препарата из дымовых выбросов коптильных камер (см. И. Ким, Т.Н. Радакова, А.А.Маасинг. Использование скруббера Вентури для получения коптильного препарата ВНИРО из дымовых выбросов коптильных камер. Экспресс-информации ТЭИРХ, серия "Технологическое оборудование для рыбной промышленности", N 1, 1988, с. 1 - 7).

Устройство содержит циклон с резервуаром для воды в нижней части, трубу Вентури, форсунку, кольцевой водопровод, вентилятор высокого давления, насос рециркуляции, фильтр для рециркулярной воды, шибер, вентили и систему дымоводов и водопроводов.

Дым из коптильных камер вентилятором подается в трубу Вентури. Одновременно насосом рециркуляции через форсунку из резервуара параллельно движению дыма подается орошаемая вода. Капли воды, насыщенные компонентами дыма, отделяются от дымового потока в нижней части трубы Вентури. Дым под действием центробежного завихрителя тангенциально отводится в циклон, где очищается от капелек воды и выбрасывается через выходное окно в атмосферу. Вода в устройстве постоянно рециркулирует под действием насоса до насыщения коптильными компонентами. По окончании она сливается в емкость для хранения, фильтруется и используется как коптильный препарат.

В данном устройстве происходит недостаточно полная очистка коптильных выбросов. Максимум очистки по дисперсной фазе составляет 75 85% и, как следствие, недостаточное использование дыма и невысокая производительность по коптильному препарату. Большие потери происходят из-за брызгоуноса. Качество полученного коптильного препарата, невысокое, т.к. невозможны вариации основных параметров его производства, а в препарат попадают в основном водорастворимые низколетучие компоненты дыма, а также частицы жира и экстрактивных азотистых веществ с запахом рыбы.

Изобретение направлено на улучшение контакта коптильного дыма со средой (вода, масло).

Это достигается тем, что в устройстве для получения коптильных препаратов из дымовых выбросов, содержащем скруббер Вентури с форсункой, систему рециркуляции раствора и систему дымоводов, согласно изобретению, устройство дополнительно снабжено одним или нескольким цилиндрами промывки дыма, имеющими форсунки для распыления жидкости, расположенные на входе и выходе дыма, причем первый цилиндр имеет систему подогрева для лучшего разделения легколетучих и высококипящих фракций дыма. Скруббер Вентури с одной форсункой устанавливается последним по пути движения дыма и имеет охладительный контур.

При этом установку (последняя ступень) можно заполнять растительным маслом, что позволяет вместо воды получать готовое ароматизированное масло, не содержащее смол.

Использование нескольких последовательно соединенных цилиндров промывки дыма и скруббера Вентури с большим количеством специально расположенных форсунок вместо одного скруббера с одной форсункой позволяет практически ликвидировать выбросы из коптильных камер в атмосферу, т.к. дым проходит более длинный путь и при этом постоянно эффективно омывается водой, особенно в месте его наибольшей концентрации в начале. Такое сочетание расположения цилиндров, скруббера Вентури и форсунок в устройстве позволяет полностью использовать дым для получения коптильных препаратов типа водного конденсата. При этом общего объема коптильных препаратов получается в несколько раз больше (несколько порций) в каждом цилиндре и скруббере со своими свойствами, т. к. в первом цилиндре осаждаются более тяжелые составляющие, во втором и последующих более легкие и ароматические. Введение в последнюю ступень скруббер Вентури охладительного контура улучшает конденсацию дыма и влаги на холодной поверхности перед выходом в атмосферу и, следовательно, гарантирует ликвидацию уноса дыма и увеличивает количество препарата.

При заполнении второго или последующих цилиндров и скруббера вместо воды растительным маслом получают готовое к применению ароматизированное масло для консервов из рыбы. В этом случае контакт осуществляется с уже промытым дымом без смолы, которая осаждается в первом цилиндре. Если устройство состоит только из одного скруббера Вентури, как в известном техническом решении, то масло растворит все смолистые вещества, а очистить его и использовать в пищевых продуктах будет невозможно.

Основные отличительные признаки предлагаемого устройства следующие:
использование помимо скруббера Вентури одного или нескольких цилиндров промывки дыма при последовательном их соединении для получения различных коптильных препаратов и максимальной очистки дымовых выбросов,
использование в I-й ступени устройства системы подогрева раствора для лучшего разделения легко летучей и высококипящей фракций дыма с целью получения в каждой из ступеней препаратов, различных по химическому составу и свойствам,
введение в устройство охлаждающего контура, в результате которого конденсации дыма и воды на холодных стенках скруббера предотвращают унос в атмосферу компонентов дыма и мелко распыленного аэрозоля воды (препарат) на заключительной стадии процесса,
использование в последней ступени скруббере Вентури вместо воды растительного масла, возможное только в этом устройстве, для получения гарантировано чистого и ароматизированного коптильными компонентами масла.

В результате сочетания указанных признаков в предлагаемом устройстве достигается практически полная очистка дыма /нет выбросов в атмосферу/, а все компоненты дыма полезно используются, конденсируясь по степени летучести в различных цилиндрах и скруббере Вентури. Тем самым повышается производительность устройства по коптильному препарату и его качество, т.к. фракционное разделение компонентов дыма по ступеням создает возможность соединять их в любой пропорции, либо использовать отдельно.

На фиг.1 показано устройство для очистки дымовых выбросов коптильных камер и получения коптильного препарата, состоящее из одного цилиндра промывки дыма и скруббера Вентури; на фиг. 2 устройство, состоящее из двух цилиндров и скруббера Вентури.

Позиции на фиг. обозначают:
1 цилиндр промывки дыма (I ступень), 2 бачок для моющего раствора, 3 вентили, 4 патрубок слива коптильного препарата, 5 насос рециркуляции, 6 электронагревательный элемент, 7 патрубок слива осадков, 8 коптильный препарат I ступени, 9 цилиндр промывки дыма (II ступень), 10 Скруббер Вентури (последняя ступень), 11 вентилятор, 12 дымоводы, 13 кольцевой водопровод, 14 контур охлаждения, 15 форсунки, 16 воронка перелива, 17 - водопровод первичного заполнения цилиндров, 18 коптильный препарат II ступени, 19 коптильный препарат последней ступени.

Устройство работает следующим образом (фиг. 2). Предварительно цилиндры промывки дыма 1, 9 и скруббер Вентури 10 заполняются питьевой водой из водопровода 17. В случае необходимости получения ароматизированного масла в цилиндры 1 и 9 заливают воду, а в скруббер 10 растительное масло. Включается вентилятор 11 и дым из коптильных камер по дымоходу 12 поступает в цилиндр 1 устройства. На входе в цилиндр 1 дым интенсивно орошается распыляемой водой из двух форсунок 15, установленных вверху его на входе дыма. При этом вода, подогретая электронагревательным элементом 6, распыляется параллельно движению дыма в узком участке между трубой и стенкой цилиндра 1. На данном участке концентрация дымового потока максимальна и капли орошаемой воды, сталкиваясь с частицами дыма и двигаясь вместе с ними значительный участок пути, максимально улавливают последние. Дым под действием тяги засасывается во внутрь первого цилиндра поз.1, совершая спиралеобразное движение, а капли воды, насыщенные коптильными компонентами, отделяются от дыма в нижней части цилиндра 1 под действием инерционных сил. При этом они ударяются о поверхность воды (препарата) 8 и улавливаются ею.

Для более полного улавливания дыма вверху и в центре цилиндра 1 устанавливается третья форсунка 15, распыляющая воду противотоком его движению. Противоточная подача воды позволяет интенсифицировать конденсацию частиц дыма, т. к. при непосредственных соприкосновениях воды и частиц дыма друг с другом энергия взаимодействия максимальная.

Капли воды от форсунки 15, пройдя противотоком дымовой поток и впитав в себя его частицы, также под действием инерции ударяются о поверхность воды (препарата) 8 и улавливаются ею, не успев за потоком. Причем при движении дыма в I-й ступени за счет подогрева раствора элетронагревателем 6 легколетучие компоненты дыма лучше переходят в следующую ступень II, а высококипящие остаются в первом цилиндре.

Прошедший параллельную и противоточную обработку водой дым под действием тяги попадает в цилиндр 9 промывки дыма II-й ступени, где опять интенсивно орошается мелкораспыленной водой из установленных здесь двух форсунок 15 в параллельном потоке и из третьей форсунки 15, установленной в центре цилиндра 2 в противопотоке. Капельки воды от трех форсунок 15, обработав параллельно и противотоком дымовой поток и впитав в себя его частицы, улавливаются поверхностью воды (препарата) 18. Несконцентрировавшийся дым под действием тяги вовлекается дальше в дымовод 12, откуда попадает в скруббер Вентури 10.

Таким образом, на первой и второй ступенях устройства осуществляется многократная промывка дыма водой из форсунок 15, установленных как параллельно, так и противоточно подаче дыма в местах наибольшей его концентрации. Все это позволит максимально промыть дым и сконденсировать его компоненты. Вода (препарат) 8 и 18 в резервуарах цилиндров I и II ступени постоянно рециркулярует под действием насосов 5 в кольцевом водопроводе 13 до насыщения коптильными компонентами, после чего удаляется через патрубок 4.

Оставшийся дым вовлекается в скруббер Вентури 10 с охлаждающим контуром 14 (последняя ступень), где на входе в трубу опять омывается потоком воды из установленной здесь форсунки 15. Двигаясь параллельно, практически последние частицы дыма и капли воды контактируют друг с другом в результате турбулентности движения дыма и большой энергии водяных капель, что приводит их к взаимной конденсации. Практически очищенный от частиц дыма воздушный поток под действием тяги вовлекается в дымовод 12, а капли воды улавливаются водой (препаратом) 19, откуда насосом рециркуляции 5 она опять подается к форсунке 15. Процесс распыления и сбора воды (препарата) продолжается до насыщения коптильными компонентами, а затем удаляется из скруббера Вентури через патрубок 4. Скруббер Вентури имеет контур охлаждения 14, где циркулярует жидкость, например вода, с температурой 4 7^oC. В этом случае охлаждается весь внутренний объем скруббера, включая циркулирующую воду (препарат), воздух и дым, поэтому конденсация дыма водой идет при более низких температурах, чем на I и II ступенях, что позволяет интенсифицировать процесс, т.к. газообразные компоненты дыма переходят в капельно-жидкую фазу и улавливаются при непосредственном соударении с частицами воды.

Кроме того, на холодной поверхности скруббера Вентури 10 интенсивно идет конденсация частиц дыма и мелко распыленной воды, находящейся в аэрозольно-взвешенном состоянии. Капельки сконденсировавшейся влаги под действием силы тяжести сползают по гладким стенкам вниз, где улавливаются водой (препаратом) 19.

Таким образом, дым после скруббера Вентури 10 практически не содержит дисперсных составляющих (частичковой и капельно-жидкой фазы)и по дымоводам 12 под действием вентилятора 11 выбрасывается в атмосферу практически чистым. Выбросы практически не содержат также и капелек воды (коптильного препарата) за счет их охлаждения на заключительной стадии процесса. Все это обеспечивает максимально эффективную очистку дыма с одновременным повышением производительности устройства по коптильному препарату и его качества.

Охлаждающий контур устройства монтируется только на последней ступени - скруббере Вентури и оборудован воронкой перелива 16 для контроля охлаждающей воды. Такое местоположение контура охлаждения обусловлено необходимостью гарантированного предотвращения уноса полезных веществ в атмосферу и полной очистки дыма.

По окончании работы образующиеся осадки во всех ступенях устройства выводятся через патрубки 7, после чего оборудование подвергается санитарной обработке с использованием моющего раствора, заливаемого в бачок 2.

Предложенная конструкция устройства позволяет осуществлять регулирование процесса. Так, уровень воды в цилиндрах промывки дыма и скруббере Вентури может быть любым, в зависимости от густоты дыма, скорости его движения и других факторов. При минимальном зазоре между поверхностью воды и трубой сила удара дыма о воду при входе в трубу будет максимальна.

Перечисленные факторы будут способствовать интенсификации конденсации дыма водой, т.е. его очистке и образованию коптильного препарата.

Устройство позволяет получить две (фиг.1), три (фиг.2) и более порций коптильных препаратов, в отличие от известных конструкций. При этом они отличаются друг от друга по химическому составу и концентрации. Так, в цилиндре первой ступени осаждается наибольшее количество компонентов дыма и это, в основном, более высококипящие (низколетучие) составляющие, а также смолы. Во втором и последующих ступенях 9, 10 конденсируются в основном легколетучие ароматические составляющие дыма, находящиеся преимущественно в газообразной фазе. Это тоже одно из преимуществ устройства.

Коптильный препарат первой ступени 8 может быть использован при копчении рыбных и мясных продуктов для поверхностной обработки, а второй и последующих ступеней 18,19 для ароматизации консервов и пресервов.

Устройство позволяет сразу получать ароматизированное масло. В этом случае принцип его работы следующий.

В последнюю ступень скруббер Вентури 10 устройства (второй на фиг.1 или третий на фиг.2) заливают не воду, а растительное масло. Насос рециркуляции 5 подает его к форсунке 15 на входе дыма, которая постоянно распыляет его до насыщения коптильными компонентами. Масло хорошо абсорбирует все компоненты дыма, особенно легколетучие, газообразные, низкокипящие, которыми богат дым после обработки его в первом скруббере, где он теряет низколетучие тяжелые составляющие, включая смолы.

В случае же заполнения маслом первой ступени цилиндра 1 оно бы растворило все компоненты дыма, в том числе смолы, и имело бы повышенную канцерогенность. Кроме того, оно активно абсорбировало бы легколетучие газы, пахнущие рыбой, а также капельки рыбьего жира, которые приносит с собой дым.

Таким образом, использовать в качестве рабочей среды масло можно только в случае двух и более ступенчатого устройства, причем на последней стадии консервации дыма, когда он уже тщательно промыт.

Предлагаемое техническое решение, в котором использованы цилиндры промывки дыма и скруббер Вентури с форсунками, а также системой подогрева на первой стадии в сочетании с охлаждающим контуром на заключительной стадии, позволяет достигнуть цели изобретения, а также получить новый продукт высокого качества ароматизированное масло.

Использование предложенного устройства имеет следующие технологические и технико-экономические преимущества.

Устройство позволяет предотвратить выбросы коптильных производств в атмосферу, т. е. решить "больной" экологический вопрос копчения. Выходящий в атмосферу поток имеет в своем составе только неконденсирующие газы типа окиси и двуокиси азота и углерода. Это безвредные газы, без запаха, не воспринимаемые органолептически, степень очистки по дисперсной фазе дыма 97-99% сравнимая лишь с энергоемкими устройствами каталитического дожигания.

Устройство позволяет полностью использовать выбросы коптильных печей в рациональных целях, получая коптильный препарат. В этом смысле коптильное производство становится безотходным. При этом коптильных препаратов получают в несколько раз больше, чем в известных устройствах, и с разными свойствами за счет многоступенчатости процесса. Комбинируя разные порции препаратов, можно получить жидкость с идеальными свойствами, полностью имитирующими дым, что пока не достигалось ни в одном устройстве.

Полученные фракции препаратов можно и рационально применять отдельно. Так, более концентрированная жидкость в первой ступени пригодна для обработки продуктов с поверхности при холодном и горячем копчении рыбы и мяса, а менее концентрированные и более нежные по аромату фракции второй и последующих ступеней используют для ароматизации масла, введения внутрь мяса или банки при производстве фаршевых изделий, консервов и пресервов.

Устройство позволяет получать сразу ароматизированное масло, что является его большим преимуществом, т.к. процесс ароматизации обычным способом длителен и связан с использованием больших емкостей и сложного оборудования для разделения фаз.

Устройство несложное по конструкции, не требует дорогостоящего оборудования и реактивов, простое в монтаже и может быть использовано как в мясном, таки рыбном коптильном производстве. При этом за счет возможности вариации температур, концентраций и других параметров процесса в устройстве становится регулируемым, что чрезвычайно важно в коптильном производстве.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет комплексно решать ряд актуальных проблем при минимальных затратах: безотходность, высокая производительность, экологичность, простота, высокое качество получаемых коптильных препаратов и ароматизированного масла.

Использование: изобретение относится к устройствам для очистки дымовых выбросов коптильных камер, получения на их основе коптильных препаратов и может быть использовано в рыбоперерабатывающей и мясной промышленности в качестве оборудования для очистки и утилизации дымовых выбросов коптильных производств, а также для получения коптильных препаратов типа рафинированного конденсата дыма и ароматизированного растительного масла. Технический результат выражается в улучшении контакта коптильного дыма со средой (вода, масло). Сущность изобретения: устройство, содержащее скруббер Вентури с форсункой, систему рециркуляции раствора и систему дымоводов, дополнительно снабжено одним или несколькими цилиндрами промывки дыма, имеющими форсунки, расположенные на входе и выходе дыма, причем первый цилиндр имеет систему подогрева раствора, в скруббер Вентури - контур охлаждения, 2 ил.

Устройство для получения коптильных препаратов из дымовых выбросов, содержащее скруббер Вентури с форсункой, систему рециркуляции раствора и систему дымоводов, отличающееся тем, что устройство дополнительно снабжено одним или несколькими цилиндрами промывки дыма, имеющими форсунки, расположенные на входе и выходе дыма, причем первый цилиндр имеет систему подогрева раствора, а скруббер Вентури контур охлаждения.