КРИОКОНЦЕНТРАТОР ПИЩЕВЫХ ЖИДКИХ СРЕД КАРУСЕЛЬНОГО ТИПА Российский патент 2021 года по МПК A23C1/06 A23L3/00 F25C1/12 

Настоящее изобретение относится к технологии концентрирования водных растворов и может быть использовано в пищевой, химической и смежных отраслях промышленности для повышения концентрации растворов путем удаления воды.

Известен аппарат для концентрирования натуральных соков, содержащий корпус с рубашкой для подачи хладагента, входной и выходной патрубки и вал со скребками для соскабливания намерзающего на внутреннюю поверхность корпуса льда [1].

Недостатки данного аппарата заключаются в том, что при работе потребляется значительное количество энергии, оборудование подвергается интенсивному износу, происходит загрязнение готового продукта частичками металла за счет того, что в процессе эксплуатации скребки и корпус находятся в непосредственном контакте, кроме того такой способ очистки предусматривает сложную систему отделения концентрата от мелкодисперсной ледяной шуги.

Наиболее близким по техническому решению является устройство для концентрирования жидких пищевых продуктов, предусматривающее вымораживание влаги из растворов [2].

Устройство выполнено в виде цилиндрической емкости, изготовленной из пищевой нержавеющей стали и имеющей теплоизолированную крышку для заливного отверстия, а также дно со сливным отверстием и сливным трубопроводом с запорным вентилем для удаления концентрата и растворителя. Данная емкость установлена в другую теплоизолированную цилиндрическую емкость большего диаметра. В кольцевом объеме, образованном цилиндрическими поверхностями емкостей, установлен змеевиковый испаритель холодильной машины и трубчатый электронагревательный элемент, предусмотренный для оттаивания вымороженной влаги, а свободное пространство заполнено хладоносителем, в котором расположен чувствительный элемент - термометра сопротивления.

Работает концентратор-испаритель следующим образом: концентрируемый продукт заливается во внутренний цилиндр, при помощи холодильной машины понижается температура хладоносителя и поддерживается на заданном уровне ниже криоскопической точки. При намораживании определенного количества льда на стенках цилиндра, открывается запорный вентиль и по сливному трубопроводу удаляется концентрат. Далее подается напряжение на электронагревательный элемент, лед плавится, образовавшаяся талая вода (кристаллизат) удаляется по сливному трубопроводу.

Недостатками описанного в [2] изобретения является недостаточная эффективность, высокая продолжительность как всего процесса в целом, что связано с тем, что аппарат является аппаратом периодического действия, и вспомогательные операции (загрузка, разгрузка) занимают существенное время, так и отдельных технологических операций - процесс удаления кристаллизата. Это связано с тем, что необходимо произвести полное размораживания кристаллизата для его удаления из аппарата.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение производительности концентратора при сохранении прежней продолжительности технологического процесса путем сокращения времени вспомогательных операций.

Данная задача решается за счет того, что процесс концентрирования проводится непрерывно в криоконцентраторе карусельного типа. При этом продолжительность одной технологической операции остается неизменной и составляет 4 часа. Намораживание кристаллизата происходит не на внутренней поверхности аппарата, а на пластинах, что позволяет извлекать кристаллизат до его полной разморозки, тем самым сокращая время разгрузки.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является возможность проведения криоконцентрирования непрерывно с увеличением производительности, а также уменьшение продолжительности вспомогательных операций.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено:

На фиг. 1 изображена схема криоконцентратора карусельного типа;

На фиг. 2 изображена схема штанги с блоком пластин.

Криоконцентратор карусельного типа (фиг. 1) состоит из ванны (1), выполненной в виде замкнутого кольца со сплошным дном и боковыми, кольцевыми стенками. Ванна расположена на опорах, в нижней части расположены приводы вращения каруселей (2) и холодильная машина (3). Сверху ванны расположено устройство, дозирующее продукт (4).

Внутри ванны установлена горизонтальная карусель (5). Основанием карусели служит цилиндр с верхней крышкой, устанавливаемый на внутреннюю кольцевую стенку ванны. На цилиндрическую стенку основания крепятся в радиальном направлении направляющие, на которых расположены цилиндрические теплоизолированные емкости-кристаллизаторы с коническим днищем, количество которых и объем зависит от требуемой производительности криоконцентратора. В нижней конической части емкости-кристаллизатора имеется штуцер для слива концентрата, полученного в процессе криоконцентрирования.

На крышке основания расположены штанги (6), количество и расположение которых соответствует количеству и расположению направляющих с емкостями-кристаллизаторами. На каждой штанге (фиг. 2) закреплен блок пластин с крышкой (7), закрывающей емкости-кристаллизаторы при опускании блока в емкости. Количество и расположение блоков пластин на каждой штанге соответствует количеству и месторасположению емкостей-кристаллизаторов.

Блок пластин состоит из двух отдельных независимых пластин. Пластины выполнены из двух половинок. С наружной поверхности пластины выполнены с ребристой поверхностью, что позволяет интенсифицировать процесс теплообмена до начала процесса льдообразования на поверхности, между хладоносителем внутри пластин и продуктом внутри емкости. Внутри пластин имеется полость, в которую подается теплохладоноситель через соответствующие штуцера (8, 9).

Штанги в процессе вращения карусели совершают возвратно-поступательное движение в вертикальной плоскости. Возвратно-поступательное движение сообщается торцевым диском - копиром, расположенным внутри основания карусели и представляющим собой ступенчатое кольцо, закрепленное во внутренней части ванны. На рабочую поверхность диска-копира опираются толкатели штанг. При вращении крышки основания толкатели скользят по диску-копиру, а штанги, благодаря пружинам, поднимаются или опускаются в вертикальной плоскости в соответствии с профилем диска-копира.

Работает криоконцентратор следующим образом. Карусель с емкостями - кристаллизаторами подводит их под дозирующее устройство. После осуществления наполнения емкостей - кристаллизаторов, карусель совершает вращение против часовой стрелки. В емкости - кристаллизаторы опускаются пластины. Внутрь пластин подается хладагент (пропиленгликоль температурой -4°С). Обе карусели продолжают движение против часовой стрелки. На поверхности пластин постепенно происходит намораживание кристаллизата. После прохождения 3Л оборота начинается цикл оттаивания. Направляющие с пластинами поднимаются вверх, открываются штуцера в кристаллизаторах и из них сливается концентрат. Внутрь пластин подается теплоноситель (пропиленгликоль температурой 20°С). Кристаллизат подтаивает на поверхности пластин и соскальзывает с них на склиз. Далее цикл повторяется.

Намораживание кристаллизата происходит не на внутренней поверхности аппарата, а на пластинах, что позволяет извлекать кристаллизат до его полной разморозки, тем самым сокращая время разгрузки.

Литература

1. Алексеев П.А. и др. Применение холода в производстве виноградных вин и концентрировании соков. М., Госиздат торговой литературы, 1962, с. 41-45.

2. Патент РФ 2509514, МПК A23L 3/00. Устройство для концентрирования жидких пищевых продуктов / Короткий И.А., Гунько П.А., Учайкин А.В., Мальцева О.М.; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО Кемеровский технологический институт пищевой промышленности. - №2012146711/13; заявл. 01.11.2012; опубл. 20.03.2014, Бюл. №8.

Изобретение относится к оборудованию, используемому в технологиях концентрирования водных растворов, и может быть использовано в пищевой, химической и смежных отраслях промышленности для повышения концентрации растворов, путем удаления воды. Криоконцентратор пищевых жидких сред карусельного типа содержит теплоизолированную емкость-кристаллизатор с коническим днищем со штуцером для слива концентрата, холодильную машину, теплонагреватель. Криоконцентратор имеет устройство для дозировки продукта, дополнительные емкости-кристаллизаторы и ванну. Ванна выполнена в виде расположенного на опорах замкнутого кольца со сплошным дном и боковыми кольцевыми стенками. В нижней части стенки установлена с приводом горизонтальная карусель, имеющая установленное на внутреннюю кольцевую стенку ванны основание карусели. Основание карусели выполнено в виде цилиндра с верхней крышкой. Холодильная машина установлена в нижней части ванны, а сверху ванны установлено устройство, дозирующее продукт. На цилиндрическую стенку основания укреплены в радиальном направлении направляющие для размещения на них основной и дополнительных цилиндрических теплоизолированных емкостей-кристаллизаторов с коническим днищем. Теплонагреватель образован блоками пластин, а на крышке основания установлены штанги. На штангах закреплены блоки пластин с размещенными над каждой парой блоков крышкой для закрытия соответствующей емкости-кристаллизатора при опускании блоков в емкость. Каждый блок состоит из двух отдельных независимых пластин, внутри каждой из которых выполнена полость для подачи в них тепло- или хладоносителя. Штанги выполнены подпружиненными и установлены с возможностью совершения в процессе вращения карусели возвратно-поступательного движения в вертикальной плоскости посредством взаимодействия через толкатели с торцевым диском-копиром, укрепленным внутри основания карусели и представляющим собой ступенчатое кольцо, закрепленное во внутренней части ванны, при этом толкатели штанг размещены с возможностью опоры на рабочую поверхность диска-копира и скольжения по диску-копиру при вращении крышки основания. Изобретение обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в увеличении производительности с обеспечением возможности проведения процесса криоконцентрирования непрерывно при одновременном уменьшении продолжительности вспомогательных операций. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Криоконцентратор пищевых жидких сред карусельного типа, предусматривающий вымораживание влаги из растворов, включающий теплоизолированную емкость-кристаллизатор с коническим днищем, в нижней части которой размещен штуцер для слива концентрата, холодильную машину, теплонагреватель, отличающийся тем, что он снабжен устройством для дозировки продукта, дополнительными емкостями-кристаллизаторами и ванной, выполненной в виде расположенного на опорах замкнутого кольца со сплошным дном и боковыми кольцевыми стенками, в нижней части которой установлена с приводом горизонтальная карусель, имеющая установленное на внутреннюю кольцевую стенку ванны основание карусели, выполненное в виде цилиндра с верхней крышкой, холодильная машина установлена в нижней части ванны, а сверху ванны установлено устройство, дозирующее продукт, на цилиндрическую стенку основания укреплены в радиальном направлении направляющие для размещения на них основной и дополнительных цилиндрических теплоизолированных емкостей-кристаллизаторов с коническим днищем, в нижней конической части которых имеются штуцеры для слива концентрата, теплонагреватель образован блоками пластин, на крышке основания установлены штанги, на которых закреплены блоки пластин с размещенными над каждой парой блоков крышкой для закрытия соответствующей емкости-кристаллизатора при опускании блоков в емкость, при этом каждый блок состоит из двух отдельных независимых пластин, внутри каждой из которых выполнена полость для подачи в них тепло- или хладоносителя, штанги выполнены подпружиненными и установлены с возможностью совершения в процессе вращения карусели возвратно-поступательного движения в вертикальной плоскости посредством взаимодействия через толкатели с торцевым диском-копиром, укрепленным внутри основания карусели и представляющим собой ступенчатое кольцо, закрепленное во внутренней части ванны, при этом толкатели штанг размещены с возможностью опоры на рабочую поверхность диска-копира и скольжения по диску-копиру при вращении крышки основания.

2. Криоконцентратор пищевых жидких сред карусельного типа по п. 1, отличающийся тем, что пластины, собранные в блоки, выполнены из двух половинок, наружная поверхность которых выполнена ребристой.

3. Криоконцентратор пищевых жидких сред карусельного типа по п. 1, отличающийся тем, что количество и объем цилиндрических теплоизолированных емкостей-кристаллизаторов соответствует требуемой производительности криоконцентратора.

4. Криоконцентратор пищевых жидких сред карусельного типа по п. 1, отличающийся тем, что количество и расположение штанг на крышке основания соответствует количеству и расположению направляющих с емкостями-кристаллизаторами.

5. Криоконцентратор пищевых жидких сред карусельного типа по п. 1, отличающийся тем, что количество и расположение блоков пластин на каждой штанге соответствует количеству и месторасположению емкостей-кристаллизаторов.