УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИЩЕВОГО ИЛИ КОСМЕТИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА Российский патент 2023 года по МПК C12C13/00 A23C1/00 

Изобретение относится к оборудованию для пищевого или косметического производства, в частности, к емкостям с конструктивными элементами усиления стенок, подверженных внешнему давлению [C12C13/00, F22B1/08, B65D6/34, A23L3/12, C12C13/025].

Из уровня техники известен ПАРОВОЙ СТЕРИЛИЗАТОР ДЛЯ РЕТОРТНЫХ ПРОДУКТОВ [KR20190014941 (A), опубл. 2019-02-13], содержащий камеру, в которой установлена дверца и паровая трубка, соединенная с камерой для подачи сжатого воздуха и пара, струйную трубку для выброса из верхней части камеры в смешанном состоянии пара и сжатого воздуха, вытяжную трубку для выпуска части смесителя, выбрасываемого из эжекционной трубы наружу камеры, так что внутренняя камера поддерживается в состоянии высокой температуры и высокого давления.

Недостатком данного устройства является возможность деформации емкости под действием высокого давления.

Известно АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВАРКИ ПИВА [SK1452020 (A3), опубл. 2022-07-13], которое содержит первый контейнер А и второй контейнер В, расположенные рядом друг с другом на общей раме. Первый контейнер А содержит верхнее торосферическое дно, которое содержит соединения для крепления оборудования и компонентов, необходимых для ферментационной части процесса пивоварения. Упомянутые устройства и компоненты включают привод смесителя, обычно двигатель с редуктором, который приводит в движение смеситель первой емкости А, питатель солода с емкостью для солода, вентилируемый через биологический фильтр, для вентиляции, люк для очистки сосуда и смотровое стекло 21 для визуального осмотра участка. Первый контейнер А дополнительно содержит нагреватель, нагрев может быть обеспечен как прямым электрическим нагревом, так и нагревом теплоносителем. Первая емкость А снабжена на дне сливным клапаном, позволяющим перекачивать жидкость из первой емкости А во вторую емкость В.

Недостатком данного устройства является возможность деформации емкости под действием высокого давления. И невозможность за счет этого использование в конструкции внутренней емкости более тонкого материала для стенки, который бы позволял более быстрое нагревание продукта.

Наиболее близким по технической сущности является НОВЫЙ МАЛОГАБАРИТНЫЙ БРОДИЛЬНЫЙ ТАНК ДЛЯ КРАФТОВОГО ПИВА [CN217324013 (U), опубл. 2022-08-30], который содержит корпус ферментера, впускное отверстие, которое открывается в верхней части корпуса ферментера, лестницу, опорный стержень, выпускное отверстие в нижней части корпуса, снабженное регулировочным узлом. Регулировочный узел включает в себя гнездо подшипника, закрепленное в нижней части корпуса ферментера и соединенное с возможностью вращения с верхней частью выпускного отверстия, прорезь для вставки, расположенную на гнезде подшипника и закрепленное в нижней части корпуса ферментера.

Основной технической проблемой прототипа, который содержит цилиндроконический корпус, установленный на стойках, паровую рубашку, двухслойные стенки корпуса, клапан избыточного давления, выпускное отверстие и загрузочный люк, является ограниченная безопасность при эксплуатации емкости паром, за счет отсутствия ребер жесткости на внешних стенках внутренней камеры, которую можно расширить конструктивными элементами.

Задачей изобретения является устранение недостатков прототипа.

Технический результат изобретения заключается в повышение прочности емкости, увеличение скорости нагревания продукта теплоносителем и расширение конструктивных возможностей прототипа.

Указанный технический результат достигается за счет того, что устройство для пищевого или косметического производства, состоящее из первой емкости и второй емкости, при этом первая емкость размещена во второй емкости, на внешней поверхности первой емкости расположены ребра жесткости с отверстиями, а вторая емкость содержит средство для сброса избыточного давления.

В частности, емкость выполнена цилиндрической или сферической.

В частности, что основание емкости выполнено в виде усеченного конуса или в виде цилиндра круглого сечения или квадратного сечения.

В частности, тем что емкость выполнена из пищевой нержавеющей стали, титановых сплавов или циркониевых сплавов.

В частности, между стенками первой и второй емкости образована паровая рубашка или теплообменник типа «труба в трубе».

В частности, ребра жесткости имеют полукруглую или линейную форму.

В частности, ребра жесткости приварены к емкости продольно или поперечно.

В частности, ребра жесткости имеют круглые, овальные, квадратные или полукруглые отверстия.

В частности, для сброса избыточного давления пара емкость имеет предохранительный клапан или поршень.

В частности, что средство для сброса избыточного давления располагается в верхней или нижней части корпуса.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 представлен общий вид спереди устройства для пищевого или косметического производства.

На фиг. 2 представлен вид сверху устройства с частичным разрезом.

На фиг. 3 представлен общий вид внутренней емкости устройства с ребрами жесткости.

На фигурах обозначено: 1 - корпус; 2 - внутренняя емкость; 3 - внешняя емкость; 4 - ребра жескости; 5 - регулируемые стойки; 6 - загрузочный люк; 7 - болтовое соединение; 8 - труба подачи моющего средства; 9 - патрубок входа теплоносителя; 10 - штуцер слива осадка; 11 - штуцер слива жидкости; 12 - отверстия; 13 - клапан избыточного давления; 14 - кран отбора проб; 15 - труба выгрузки продукта, 16 - патрубок выхода теплоносителя.

Осуществление изобретения.

Устройство содержит корпус 1, который выполнен в виде цилиндроконической формы, направленной вниз, образованный внутренней 2 и внешней 3 емкостями. Устройство установлено на трех стойках 5, выполненные с возможностью регулировки высоты. Между стенками внешней 2 и внутренней 3 емкостей образована паровая рубашка.

В альтернативных вариантах реализации стенки внутренней и внешней емкости могут образовывать теплообменник по типу «труба в трубе».

Представленные варианты реализации заявленного технического решения с разным выполнением конструкции емкости позволяет достичь заявленный технический результат изобретения, поскольку обеспечивается возможность повышения прочности емкости и увеличения скорости нагревания продукта теплоносителем за счет возможности размещения в паровой рубашке ребер жесткости с отверстиями для свободной циркуляции пара.

В верхней части корпуса 1 расположен загрузочный люк 6 с крышкой, которая соединена посредством болтового фланцевого соединения 7. Кроме того, в верхней части корпуса 1 размещен узел подачи моющего средства 8.

В верхней части внешней емкости 3 размещен клапан избыточного давления 13. С боковой стороны внешней емкости 3 установлен патрубок входа теплоносителя 9 для подачи пара под давлением. В нижней части внешней емкости расположен патрубок выхода теплоносителя 16.

С внешней стороны внутренняя емкость имеет ряд поперечно приваренных кольцевых ребер жесткости 4, выполненных с возможностью циркуляции пара под давлением сквозь полукруглые отверстия 12 в паровой рубашке.

В альтернативных вариантах реализации ребра жесткости могут быть приварены продольно по отношению к боковым стенкам емкости и иметь линейную форму. Кроме того, отверстия в ребрах жесткоси могут быть выполнены в виде круглой или овальной формы.

Представленные варианты реализации заявленного технического решения с разным расположением и формы ребер жесткости, а также разной формы отверстий в ребрах жесткости позволяет достичь заявленный технический результат изобретения, поскольку обеспечивается возможность повышения прочности емкости и свободной циркуляции пара в паровой рубашке.

В основании усеченного конуса во внутренней емкости 2 расположен штуцер слива осадка 10, который соединен с трубой выгрузки продукта 15. На боковой поверхности конического основания выше линии осаждения осадка установлен штуцер слива жидкости 11. Кран отбора проб 14 установлен с боковой стороны внутренней емкости 2 в нижней части корпуса 1.

Устройство используется следующим образом.

Устройство для пищевого или косметического производства выполнено из сертифицированного материала, например из пищевой нержавеющей стали, имеет цилиндроконическую форму.

В альтернативных вариантах реализации корпус емкости может быть выполнен в виде сферы или цилиндра круглого или квадратного сечения. Кроме того, емкость может быть выполнены из титанового сплава или циркониевого сплава.

Представленные варианты реализации заявленного технического решения с разным выполнением конструкции корпуса емкости позволяет достичь заявленный технический результат изобретения, поскольку обеспечивается возможность повышения прочности емкости и увеличения скорости нагревания продукта теплоносителем.

Как было указано выше, корпус устройства 1 состоит из двух емкостей 2 и 3, между стенками которых образована паровая рубашка. На внешней поверхности первой емкости 2 располагаются ребра жесткости 4, которые предотвращают деформацию внутренней емкости 2 под действием избыточного давлением. Для это используется поочередный способ приварки звеньев ребер жесткости 4 к внешней стороне внутренней емкости 2: один участок звена приваривается с одной стороны, другой с противоположной. За счет этого происходит натяжение металла корпуса внутренней емкости 2 в разные стороны, и даже при избыточном давлении пара ребра жесткости не деформируются и обеспечивают прочность конструкции.

В верхней части устройства через загрузочный люк 6 во внутреннюю емкость 2 подается продукт, подвергаемый обработке. После загрузочный люк 6 герметично закрывается посредством болтового соединения 7. Затем пар под давлением подводится к патрубку входа теплоносителя 9, теплоноситель под рабочим давлением, к примеру 0,5 бар, поступает в паровую рубашку. Циркуляция пара осуществляется через отверстия в ребрах жесткости 12. Давление пара в паровой рубашке поддерживается с помощью датчика давления, а визуально контролируется при помощи манометра. При увеличении давления пара в паровой рубашке выше установленного предела избыточное давление выводится с помощью предохранительного клапана избыточного давления 13, который располагается верхней части корпуса устройства.

В альтернативных вариантах реализации сброс избыточного давления может быть осуществлен с помощью предохранительного поршня. Кроме того, клапан избыточного давления может располагаться в нижней части корпуса емкости.

Представленные варианты реализации заявленного технического решения с разным выполнением конструкции клапана избыточного давления и его расположением позволяет достичь заявленный технический результат изобретения, поскольку обеспечивается возможность повышения прочности емкости и обеспечения безопасной эксплуатации емкости при использовании теплоносителя.

Нагрев внутренней емкости 2 с продуктом осуществляется за счет теплоты парообразования. Пар, который подается в паровую рубашку устройства, соприкасается с холодными стенками внутренней емкости 2 и внешней емкости 3 и конденсируется. При этом выделяется скрытая теплота парообразования, которая идет на нагрев содержимого внутренней емкости 2. Образующийся в процессе работы конденсат непрерывно отводится через патрубок выхода теплоносителя 16, который располагается в нижней части устройства.

В разновидностях конструкций устройства для пищевого или косметического производства возможна установка перемешивающего устройства внутри внутренней емкости для получения однородных смесей продуктов и для устранения местных зон перегрева или охлаждения.

Готовый продукт выгружают через затвор в отводном штуцере слива осадка 10 в основании устройства или через штуцер слива жидкости 11, в случае приготовления неоднородной смеси.

Пример использования устройства 1.

Одним из вариантов оборудования для производства сгущенного молока с сахаром является пароводяной котел. Технологическую схему производства сгущенного молока можно представить следующим образом:

1. Приготовление сахарного сиропа;

2. Приготовление и пастеризация молочно-сахарной смеси;

3. Сгущение;

4. Охлаждение и кристаллизация.

Термическую обработку продукта применяют на всех стадиях производства. Использование различных температур и продолжительности тепловой обработки влияет на безопасность эксплуатации пароводяного котла. Заявленное изобретение позволяет обеспечить прочность конструкции и более быструю скорость нагревания или охлаждения на всех этапах технологического процесса.

Сначала через люк загрузки подают очищенную воду во внутреннюю емкость в объеме для изготовления 1000 кг сгущенного молока. После чего в паровую рубашку подают разогретый пар до 45-46°С, что соответствует 0,1 бар. Происходит нагревание воды во внутренней емкости за счет процессе теплопередачи. Зачем через загрузочный люк подают сахар, который по массе превышает массу воды в 2 раза. Сахар растворяют в теплой воде за счет перемешивающего механизма. Полученный сироп доводят до кипения (1±0,1 бар) и сразу же прекращают подачу пара в паровую рубашку котла.

Следующим этапом проводят приготовление молочно-сахарной смеси. Для этого во внутреннюю емкость через загрузочный люк подают нормализированное молоко в пятикратном количестве сахарного сиропа и производят перемешивание продуктов при помощи перемешивающего механизма. После этого молочно-сахарную смесь охлаждают до 15±2°С (примерное давление пара 0,02 бар). Далее проводят пастеризацию при температуре 95±2°С, что соответствует давлению пара в паровой рубашке около 1 бар. Данную операцию осуществляют без выдержки.

Затем переходят к третьему этапу. Для этого молочно-сахарную смесь при постоянном перемешивании выдерживают при температуре 65-75°С, при этом рабочее давление в паровой рубашке должно поддерживаться в пределах 0,5 бар. Данный этап длиться 24 часа. После окончания сгущения массовая доля сухих веществ должна быть 69-70%.

Кристаллизацию молока сгущенного проводят следующим образом. Для этого охлаждение молока сгущенного необходимо провести таким образом, чтобы получить кристаллы лактозы в продукте величиной не более 10 мкм. При этом в загрузочный люк вносят затравку из мелкокристаллической лактозы, с кристаллами не более 3-4 мкм в количестве 0,02% от массы сгущенного молока. К этому моменту в пароводяном котле поддерживается температура 31-37°С, а давление пара паровой рубашке составляет 0,05-0,07 бар. После внесения затравки продукт перемешивают, прекращают подачу пара в паровую рубашку и готовый продукт охлаждают до конечной температуры 20±2°С.

Таким образом, изобретение обеспечивает прочность всей конструкции пароводяного котла при нагревании паром, а также быстрое нагревание и охлаждение продукта на всех этапах приготовления сгущенного молока с сахаром.

Пример использования устройства 2.

На современных пивоварнях все стадии производственного процесса с участием дрожжей проводят в одной емкости - цилиндроконическом бродильном танке. В установке сначала проходит процесс брожение (около восьми суток) а заем холодная стабилизация при постепенном охлаждении внутренней емкости до -1°С. При этом в процессе производства на стенки внутренней емкости оказывается давление в течение продолжительного времени. Ребра жесткости емкости могут обеспечить прочность конструкции танка и создать быструю скорость теплопередачи.

Охлажденное сусло подают через загрузочный люк в коническую часть цилиндроконического танка. При ведении процесса брожения внутреннюю емкость заполняют на 85%. Затем в сусло вводят семенные дрожжи. Температура внесения дрожжей в пивное сусло 6-9°С. В первые двое суток ведения процесса брожения температура сбраживаемого сусла повышается до 13-14°С. При этой температуре процесс продолжается до достижения видимой конечной степени сбраживания (в зависимости от вида пива).

На этапе холодной стабилизации производят медленное охлаждение до 3-4°С и с постепенным понижением температуры до -1°С. Требуемый температурный режим обеспечивается подачей хладоагента в рубашку между стенками внутренней емкости и внешней емкости, который создает давление на стенки емкости. Процесс холодной выдержки длится минимум 1 неделю. Дрожжи оседают на дно цилиндроконического танка, а затем удаляются через штуцер выхода осадка. А уже почти готовое пиво отправляют на следующие этапы производственного процесса.

Таким образом, заявленное изобретение обеспечивает прочность всей конструкции цилиндроконического танка при длительном воздействии хладоагента и теплоносителя, а также быстрое нагревание и охлаждение продукта на этапах брожения и стабилизации пива.

Пример использования устройства 3.

Основным оборудованием для производства жирового косметического крема служит плавильный котел из нержавеющей стали, нагрев которого осуществляется через терморубашку теплоносителем. Технологическая схема производства жирового крема методом варки включает следующие стадии:

1. Варка в химическом реакторе;

2. Охлаждение массы;

3. Кристаллизация крема;

4. Упаковка и фасовка.

В установку через загрузочный люк подается предварительного расплавленная и очищенная жировая основа крема, которой достаточно для производства 50 кг жирового крема. Варка крема начинается при температуре 70-75°С, с постепенным повышение до 85-90°С. Давление пара в паровой рубашке поддерживается в пределах 0,4-0,7 бар. В процессе приготовления массу постоянно перемешивают с помощью лопастной мешалки с электроприводом, скорость вращения которой составляет 25-30 об/мин, что обеспечивает однородное перемешивание и частичную эмульгацию состава. Длительность процесса варки не превышает 2 часов.

После окончания процесса варки, производят предварительное охлаждение крема в емкости до температуры 40-45°С, для этого в терморубашку устройства подают воду с температурой +5- +14°С. В процессе предварительного охлаждения во внутреннюю емкость в базовый состав крема вводят краситель и парфюмерные отдушки. Кремовую массу продолжают охлаждать до температуры 32-34°С. Охлажденный жировой крем выгружают в специальные емкости и направляют в холодильную камеру, в которой и происходит выстаивание и кристаллизация крема при температуре 15-18°С на протяжении 12 часов. Готовый крем фасуют в баночки объемом 250 мл.

Таким образом, заявленное изобретение обеспечивает прочность всей конструкции плавильного котла при длительном воздействии хладоагента и теплоносителя, а также быстрое нагревание и охлаждение косметического продукта на этапах варки и охлаждения крема.

Задачей изобретения является устранение недостатков прототипа.

Технический результат изобретения заключается в повышение прочности емкости, увеличение скорости нагревания продукта теплоносителем и расширение конструктивных возможностей прототипа.

Указанный технический результат достигается за счет того, что устройство для пищевого или косметического производства, состоит из первой емкости и второй емкости, при этом первая емкость размещена во второй емкости, на внешней поверхности первой емкости расположены ребра жесткости с отверстиями, а вторая емкость содержит средство для сброса избыточного давления.

Действие внешнего давления на емкость, которое в разы превышает давление внутри емкости, может привести к деформации корпуса внутрь. Величина избыточного давления, при котором наблюдается деформация корпуса емкости прототипа, составила 2 бар, тогда как емкость изобретения смогла выдержать избыточное внешнее давления до 3 бар без деформации корпуса емкости.

В большинстве случаев корпуса подобных устройств делают из более толстого металла. Изобретение же позволяет использовать в конструкции внутренней емкости более тонкий металл, за счет чего скорость нагревания продукта будет осуществляться быстрее в результате теплопередачи. При нагревании 60 литров молока в емкости прототипа и емкости изобретения до 70°С, скорость нагревания продукта в емкости прототипа составила 1,5 °С/мин, тогда как скорость нагревания продукта в емкости устройства для пищевого или косметического производства составила 3 °С/мин.

Изобретение относится к оборудованию для термической обработки продукта. Предложена емкость для термической обработки продукта в пищевом или косметическом производстве, которая состоит из внутренней емкости и внешней емкости, при этом внутренняя емкость размещена во внешней емкости. На внешней поверхности внутренней емкости расположены ребра жесткости с отверстиями, выполненные с возможностью циркуляции пара под давлением сквозь них. Внешняя емкость содержит средство для сброса избыточного давления. Стенки внутренней емкости и внешней емкости образовывают паровую рубашку или теплообменник типа «труба в трубе». Изобретение направлено на повышение прочности емкости, увеличение скорости нагревания продукта теплоносителем. 8 з.п. ф-лы, 3 ил., 3 пр.

1. Емкость для термической обработки продукта в пищевом или косметическом производстве, характеризующаяся тем, что состоит из внутренней емкости и внешней емкости, при этом внутренняя емкость размещена во внешней емкости, на внешней поверхности внутренней емкости расположены ребра жесткости с отверстиями, выполненные с возможностью циркуляции пара под давлением сквозь них, а внешняя емкость содержит средство для сброса избыточного давления, при этом стенки внутренней емкости и внешней емкости образовывают паровую рубашку или теплообменник типа «труба в трубе».

2. Емкость по п.1, отличающаяся тем, что выполнена цилиндрической или сферической.

3. Емкость по п.1, отличающаяся тем, что основание емкости выполнено в виде усеченного конуса или в виде цилиндра круглого сечения или квадратного сечения.

4. Емкость по.2, отличающаяся тем, что выполнена из пищевой нержавеющей стали, титановых сплавов или циркониевых сплавов.

5. Емкость по п.1, отличающаяся тем, что ребра жесткости имеют полукруглую форму или линейную форму.

6. Емкость по п.5, отличающаяся тем, что ребра жесткости приварены к внутренней емкости продольно или поперечно.

7. Емкость по п.1, отличающаяся тем, что ребра жесткости имеют круглые, овальные, квадратные или полукруглые отверстия.

8. Емкость по п.1, отличающаяся тем, что для сброса избыточного давления пара внешняя емкость имеет предохранительный клапан или поршень.

9. Емкость по п.8, отличающаяся тем, что средство для сброса избыточного давления располагается в верхней или нижней части корпуса внешней емкости.