СУШИЛКА ДЛЯ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ Российский патент 1998 года по МПК A23L3/46 A23C1/04 A23F3/28 

Изобретение относится к оборудованию для консервирования соков, экстрактов, пюре и молока путем распылительной сушки в поле СВЧ и ультразвуковых колебаний, приготовления растворимых чая и кофе.

Известна сушилка для пищевых продуктов, содержащая установленный в корпусе на полых полуосях перфорированный барабан с переливным буртиком и перфорацией в виде сопл и патрубки подачи и отвода продукта и газообразного теплоносителя.

Недостатками этого устройства являются низкие надежность и производительность из-за возможности вспенивания и выброса жидкого продукта в процессе сушки.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности и производительности устройства.

Этот результат достигается тем, что в сушилке для пищевых продуктов, содержащей установленный в корпусе на полых полуосях барабан с переливным буртиком и перфорацией в виде сопл и патрубки подачи и отвода продукта и газообразного теплоносителя, согласно изобретению корпус разделен перегородкой на две секции и выполнен из радиопрозрачного материала со стороны патрубка отвода продукта и теплоносителя, при этом секция корпуса из радиопрозрачного материала снабжена установленным на ней микроволновым аппликатором и дополнительным патрубком подачи газообразного теплоносителя, барабан в ней выполнен из радиопрозрачного материала, а буртик размещен в плоскости перегородки корпуса.

Это позволяет исключить влияние вспенивания продукта на надежность и производительность работы сушилки.

На фиг. 1 показан продольный разрез сушилки; на фиг. 2 - то же, поперечный разрез; на фиг. 3 - 9 показаны варианты выполнения узла ввода теплоносителя.

Сушилка для пищевых продуктов содержит горизонтально расположенный корпус 1, разделенный перегородкой 2 на секции 3 и 4, соединенные с патрубками 5 и 6 подачи газообразного теплоносителя, установленный в корпусе 1 на двух полых полуосях 7 и 8 полый перфорированный барабан 9, отверстия 10 которого могут быть выполнены дроссельными или в виде сопл Лаваля, на входах в которые могут быть установлены завихрители 11, проходящий через полость полуоси 7 выхлопной патрубок 12, сообщенный отверстиями 13 с полостью барабана 9, с закрепленным на его конце диском 14, размещенным с зазором 15 в полости барабана 9 в плоскости перегородки 2, радиальные лопатки 16, закрепленные с зазором 17 в барабане 9 в секции 3 корпуса 1. Устройство может быть снабжено размещенным в секции 3 и/или 4 статором 18 с отверстиями 19, в которых могут быть размещены завихрители 20. В плоскости перегородки 2 на внутренней поверхности барабана 9 выполнен переливной буртик 21. Корпус 1, барабан 9 и статор 18 при его наличии в секции 4 выполнены из радиопрозрачного материала. На корпусе 1 в зоне секции 4 установлен микроволновой аппликатор 22.

Сушилка работает следующим образом.

Через полость полуоси 7, служащую патрубком подачи продукта, в барабан 9 подают сок, молоко, пюре, экстракт пряно-ароматического сырья, чая или кофе. Вращение барабана 9 обеспечивает распределение продукта по внутренней поверхности барабана 9 в виде пленки с толщиной, равной высоте буртика 21, текущей в направлении от секции 4 корпуса 1 по зазорам 17 и 15. Одновременно в секции 3 и 4 корпуса по патрубкам 5 и 6 подают газообразный теплоноситель под избыточным давлением.

В соответствии с формулой

где
Q - расход газообразного теплоносителя, кг/с;
q - расход жидкого продукта, кг/с;
R - внутренний радиус барабана 9, м;
μ_г,μ_ж - вязкость газообразного теплоносителя и жидкого продукта соответственно, Па • с;
ω - угловая скорость вращения барабана 9, с^-1 ,
ρ_ж - плотность жидкого продукта, кг/м³ ,
полученной эмпирическим путем, задают расход газообразного теплоносителя через патрубки 5 и 6 таким образом, чтобы его значение в патрубке 5 не превышало расчетное, а в патрубке 6 было больше него, с учетом изменения характеристик жидкого продукта в процессе концентрирования. Это гарантирует незначительный вынос брызг из пленки продукта в секции 3 и полное диспергирование продукта в секции 4 корпуса 1.

При периодическом совпадении отверстий 10 барабана 9 и отверстий 19 статора 18 при его наличии или непрерывно через отверстия 10 при отсутствии статора 18 газообразный теплоноситель поступает в пленку продукта. Выполнение отверстий 10 по форме сопл Лаваля или при наличии статора 18 в момент перекрытия отверстий 10 происходит турбулентный срыв потока газообразного теплоносителя на выходе из отверстий 10, сопровождающийся образованием и схлопыванием кавитационных полостей, особенно интенсивным при сочетании перечисленных конструктивных признаков. При наличии завихрителей 11 или 20 сверхзвуковой закрученный поток газообразного теплоносителя на некотором участке траектории после выхода из отверстий 10 сохраняет бочкообразную форму и образует регулярные скачки уплотнения в узлах бочек до дробления на отдельные пузырьки, всплывающие под действием сил инерции и архимедовой силы выталкивания и при противодействии сил трения и поля центробежных сил. В таких условиях при характерных для данного устройства числах Рейнольдса, равных 10² - 10³, осредненные по времени числа Шервуда составляют 20 - 100. При массообмене такой интенсивности в секции 3 корпуса 1 происходит высокоскоростное интенсивное концентрирование пищевого продукта. Отработанный теплоноситель совместно с парами выходит из пленки жидкого продукта, увлекая за собой незначительное количество брызг и создавая пену. Брызги и пена сбиваются вращающимися совместно с барабаном 9 лопатками 16 и отфильтровываются на поверхности выхлопной трубы 12, возвращаясь в виде отсепарированной жидкой фазы в пленку продукта под действием центробежных сил. Создаваемое в продукте поле ультразвуковых колебаний способствует угнетению пенообразования. Проскок отработанного теплоносителя и пены из секции 3 в секцию 4 корпуса 1 исключен образованием гидравлического затвора между диском 14 и буртиком 21, поэтому отработанный теплоноситель поступает через отверстия 13 в выхлопную трубу 12, по которой выводится из корпуса 1.

Концентрат через зазор 15 и буртик 21 поступает в секцию 4 корпуса, где происходят его полное распыление и сушка в прямотоке газообразного теплоносителя, интенсифицированная микроволновым облучением аппликатора 22. Поле центробежных сил способствует выделению из потока крупных капель и их возврату на поверхность барабана 9. Пенообразование подавлено совместным действием микроволнового излучения, поля ультразвуковых колебаний и поля центробежных сил. Мелкие капли, способные отдать необходимое для высушивания количество влаги, высушиваются в полете и выносятся совместно с потоком отработанного теплоносителя из корпуса 1 через полость полуоси 8, служащей патрубком отвода продукта и теплоносителя, для последующего разделения, например, в сепараторе циклонного типа.

Таким образом, за счет проведения последовательных операций концентрирования и распылительной сушки предлагаемая сушилка в условиях подавления пенообразования позволяет достичь большей по сравнению с прототипом производительности за счет снятия лимита подачи газообразного теплоносителя и исключения возможности попадания жидкой фазы в виде пены в выходные патрубки устройства.

Устройство может быть использовано в пищеконцентратной промышленности. Сушилка содержит установленный в секционированном корпусе приводной перфорированный барабан. На второй по ходу продукта секции корпуса установлен микроволновый аппликатор. В той секции все элементы конструкции выполнены из радиопрозрачного материала. Конструкция средств подачи и отвода продукта и газообразного теплоносителя обеспечивает создание в продукте ультразвуковых колебаний. Это позволяет исключить влияние вспенивания продукта на надежность и производительность работы сушилки. 9 ил.

Сушилка для пищевых продуктов, содержащая установленный в корпусе на полых полуосях барабан с переливным буртиком и перфорацией в виде сопл и патрубки подачи и отвода продукта и газообразного теплоносителя, отличающаяся тем, что корпус разделен перегородкой на две секции и выполнен из радиопрозрачного материала со стороны патрубка отвода продукта и теплоносителя, при этом секция корпуса из радиопрозрачного материала снабжена установленным на ней микроволновым аппликатором и дополнительным патрубком подачи газообразного теплоносителя, барабан в ней выполнен из радиопрозрачного материала, а переливной буртик размещен в плоскости перегородки корпуса.