АППАРАТ ДЛЯ КОНТАКТНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ ШТУЧНОЙ РАСТИТЕЛЬНОЙ ПРОДУКЦИИ Российский патент 1999 года по МПК F25D13/00 F25D17/02 

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к установкам для контактного охлаждения штучной растительной продукции - яблок, сливы, вишни, зеленого горошка, кукурузы и др. в потоке жидкого хладоносителя, и может быть использовано на консервных предприятиях и заготовительно-перерабатывающих заводах, а также на фруктоовощехранилищах, для предварительного охлаждения растительной продукции перед закладкой на хранение.

Известен аппарат для охлаждения и (или) замораживания штучного продукта путем использования жидкого хладоносителя и разбрызгивания последнего через форсунки для обработки продукта (см. Холодильная техника /Под ред. В.Ф.Лебедева. М.: Агропромиздат, 1986, с. 122, рис. 60). К недостаткам этого аппарата следует отнести невозможность интенсификации процесса термообработки; продолжительность термообработки не зависит от скорости движения хладоносителя.

Известен аппарат для контактного охлаждения штучного сырья - рыбы, выполненный в форме цилиндрического канала, внутри которого перемещается охлаждаемое сырье совместно с хладоносителем. В стенках охлаждающего канала выполнены гидравлические завихрители в форме цилиндрических сквозных отверстий, оси которых расположены под углом к образующим охлаждающего канала, чтобы обеспечить перемешивание хладоносителя с сырьем в поперечном сечении канала. При этом перемещение смеси хладоносителя и сырья осуществляется в напорном режиме течения. Вследствие использования гидравлических завихрителей сырье интенсивно охлаждается (см. Голянд М.М., Малеванный А.М. Холодильное технологическое оборудование. М.: Пищевая промышленность, 1977, с. 48). К недостаткам известного аппарата следует отнести невозможность регулирования углов наклона гидравлических завихрителей, перемещение смеси хладоносителя и сырья в напорном режиме требует значительного превышения массового расхода хладоносителя относительно массового расхода сырья (от 6:1 до 10:1), что приводит к значительным энергозатратам на перемещение смеси через охлаждающий канал.

Известна установка для контактного охлаждения штучного сырья в хладоносителе (см. а.с. 385148, СССР, F 25 D 13/06), в котором для обеспечения наибольшей поверхности соприкосновения штучного продукта с охлаждающей жидкостью над продуктом смонтированы параллельно установленные перфорированные трубки, подключенные в систему подачи хладоносителя. К недостаткам данного устройства следует отнести увеличение площади поверхности контакта хладоносителя с окружающим воздухом, что приводит при использовании в качестве хладоносителя рассола к его деконцентрации; последнее недопустимо по условиям нормальной эксплуатации охлаждающей системы: для установления нормальной концентрации необходимо либо в рассол добавлять дополнительное количество соли, либо выпаривать избыточную влагу, что в обоих случаях неэффективно и неэкономично.

Целью настоящего изобретения ставится создание аппарата для контактного охлаждения штучной растительной продукции, в котором обеспечивается регулирование углов наклона гидравлических завихрителей с целью обеспечения интенсификации процесса охлаждения, использование кинетической энергии струй хладоносителя, вытекающего из гидравлических завихрителей для ускорения перемещения сырья через канал при гравитационном спутном течении сырья и хладоносителя, и предотвращение деконцентрации хладоносителя в процессе его взаимодействия с штучной растительной продукцией.

Поставленная цель достигается тем, что в заявляемом аппарате для контактного охлаждения штучной растительной продукции (в дальнейшем - аппарат), включающем теплоизолированный цилиндрический канал, трубопроводы для подвода и отвода жидкого хладоносителя, насос хладоносителя, устройства загрузки и выгрузки продукции и гидравлические завихрители, размещенные в канале, последние размещены не менее чем на двух коллекторах, установленных вдоль продольной оси канала и отстоят от нее на различных расстояниях, при этом коллекторы расположены по разные стороны относительно поперечной оси канала, причем продольные оси сверлений для подачи жидкого хладоносителя через гидравлические завихрители вдоль коллектора смещены одна относительно другой и наклонены под углом к поперечной оси цилиндрического канала, при этом углы наклона продольных осей сверлений для подачи хладоносителя на каждом из коллекторов имеют различное значение, и, кроме того, гидравлические завихрители выполнены с шаровым корпусом и закреплены с возможностью поворота сверлений для подачи жидкого хладоносителя в пространство канала по всем осям и также снабжены стопорными элементами.

Выполнение гидравлических завихрителей с шаровым корпусом, размещение их на не менее чем двух коллекторах с возможностью ориентации их осей, как указано выше, и закреплением завихрителей в этих положениях стопорными элементами позволяет
- обеспечить регулирование углов наклона завихрителей, в том числе индивидуально для каждого завихрителя как на отдельном коллекторе, так и отлично для каждого;
- обеспечить в закрытом цилиндрическом охлаждающем канале организацию турбулентно-винтового течения хладоносителя, при котором штучный растительный продукт захватывается струйным потоком, погружается в глубину потока и интенсивно охлаждается;
- осуществить ускорение движения потока с продуктом вследствие создания направленного винтового турбулентного потока, при этом исключается взаимодействие хладоносителя, вытекающего из завихрителей, с окружающим воздухом.

На фиг. 1 показан продольный разрез аппарата, на фиг. 2 - поперечный разрез по А-А, на фиг. 3 приведен разрез гидравлического завихрителя по В-В, на фиг. 4 показана схема формирования струйных потоков хладоносителя в канале охлаждения при использовании гидравлических завихрителей.

Аппарат (по фигурам 1, 2 и 3) содержит теплоизолированный цилиндрический корпус 1, трубопроводы для подвода 2, 3 и отвода 4 жидкого хладоносителя, насос 5 хладоносителя, устройства загрузки 6 и выгрузки 7 продукта (показаны условно), гидравлические завихрители 8, установленные на коллекторах 9. Завихрители 8 имеют шаровой корпус 10, цилиндрическую направляющую 11 со сквозным сверлением 12, при этом корпус 10 установлен в направляющей 13, через которую проходят стопорный элемент 14 и крепежные элементы 15 (показаны условно), для закрепления завихрителей 8 на коллекторах 9.

Корпуса 10 завихрителей 8 установлены в направляющих 13 таким образом, чтобы оси сквозных сверлений 12 были установлены со смещением одна относительно другой и наклонены под углом относительно поперечной оси канала, и при этом углы наклона осей сверлений 12 отличаются друг от друга, после чего корпуса 10 в принятых положениях закрепляются стопорными элементами 14.

Аппарат по фигурам 1, 2 и 3, с привлечением фигуры 4, работает следующим образом: насос 5 прокачивает хладоноситель, слившийся к устройству выгрузки 7, через испаритель холодильной машины (условно не показана), и на охлажденный хладоноситель через устройство загрузки 6 подается штучный растительный продукт, который погружается в хладоноситель, имеющий уровень в канале 1; канал 1 установлен с образованием гидравлического уклона от узла загрузки 6 к узлу выгрузки 7. Одновременно после насоса 5 хладоноситель попадает в коллекторы 9 и через сверления 12 завихрителей 8 поступает в поток, протекающий через канал 1. Поток хладоносителя с продуктом перемещается к узлу выгрузки 7, при этом вытекающие из завихрителей струи турбулизируют поток, создавая за счет кинетической энергии струй и их направленности струйно-вращающийся поток, интенсифицирующий теплопередачу между хладоносителем и продуктом и гравитационно-струйное течение потока.

Охлажденный продукт поступает к узлу выгрузки 7 и выводится им из канала 1, отепленный хладоноситель поступает к насосу 5; цикл работы аппарата завершается.

Таким образом, заявляемый аппарат для контактного охлаждения штучной растительной продукции по сравнению с известными позволяет
- интенсифицировать процесс теплопередачи между хладоносителем и продуктом, чем увеличить производительность аппарата по охлажденному продукту;
- обеспечить перенос штучного продукта в гравитационно-напорном струйно-винтовом течении при существенном снижении энергозатрат на привод насоса хладоносителя из-за существенного сокращения прокачки хладоносителя через насос, предотвратить деконцентрацию хладоносителя (рассола) из-за создания вихревых и струйных течений в жидкости, без прямого контакта с окружающей средой.

Изобретение предназначено для использования на консервных предприятиях и заготовительно-перерабатывающих заводах, на фруктоовощехранилищах для предварительного охлаждения растительной продукции перед закладкой на хранение. К теплоизолированному цилиндрическому каналу подсоединены трубопроводы для подвода и отвода жидкого хладоносителя, устройства загрузки и выгрузки продукта. В канале по разные стороны от оси размещено не менее двух коллекторов. На них установлены гидравлические завихрители. Оси их смещены одна относительно другой и расположены под углом к поперечной оси канала. Гидравлические завихрители могут быть выполнены с шаровым корпусом и закреплены с возможностью поворота канала подачи жидкого хладоносителя в пространстве по всем осям и снабжены стопорными элементами. В аппарате обеспечена интенсификация процесса охлаждения за счет использования кинетической энергии струй хладоносителя. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Аппарат для контактного охлаждения штучной растительной продукции, включающий теплоизолированный цилиндрический канал, трубопроводы для подвода и отвода жидкого хладоносителя, насос хладоносителя, устройства загрузки и выгрузки штучной растительной продукции и гидравлические завихрители, размещенные в канале, отличающийся тем, что гидравлические завихрители размещены не менее чем на двух коллекторах, установленных вдоль продольной оси канала и отстоят от нее на различных расстояниях, при этом расположены по разные стороны относительно поперечной оси канала, причем оси гидравлических завихрителей смещены одна относительно другой и расположены под углом к поперечной оси канала, и углы наклона продольных осей каналов подачи жидкого хладоносителя гидравлических завихрителей на каждом из коллекторов имеют различное значение. 2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что гидравлические завихрители выполнены с шаровым корпусом и закреплены с возможностью поворота канала подачи жидкого хладоносителя в пространстве по всем осям, а также снабжены стопорными элементами