Подогреватель свекловичной стружки Российский патент 2025 года по МПК C13B10/08 

Изобретение относится к тепловому оборудованию для предварительной подготовки растительного сырья перед измельчением, фильтрованием, центрифугированием, прессованием или экстрагированием и может быть использовано в сахарной, консервной, соковой и винодельческой промышленности.

Известен ошпариватель свекловичной стружки (патент №161421, МПК C13B 10/10, опубл. 20.04.2016, Бюл. №11), включающий вертикальный цилиндрический корпус с коническим днищем, снабжённый загрузочным устройством для свекловичной стружки, паровыми рубашками с перфорированными внутренними стенками для раздельного подвода греющего пара и кальцинированного раствора, разделенный на три секции, в каждой из которых находятся горизонтальные сита с проёмами для перегрузки стружки, ротором, состоящим из вертикального полого вала, на котором укреплены лопасти с коллекторами, для перемешивания и перемещения стружки, и распылительные форсунки, расположенные по винтовой линии вала с одинаковым шагом, а также системой вибраторов для создания колебаний вала, отличающийся тем, что в установленный в корпус ошпаривателя ротор вмонтирован полый трубовал типа «труба в трубе» с расположенными по винтовой линии с одинаковым шагом распылительными форсунками, закрепленными тангенциально по отношению к оси трубовала, а в качестве устройства для загрузки свекловичной стружки используется роторный дозатор.

Недостатками описанного ошпаривателя являются сложность устройства трубовала и локальный перегрев стружки при контакте с острым паром, распыляемым форсунками.

Известен также аппарат для ошпаривателя свекловичной стружки (патент №2105816, МПК C13D 1/10 (1995.01) опубл. 27.02.1998), содержащий корпус с днищем, снабженный загрузочным и выгрузочным бункерами для стружки и расположенной под днищем паровой камерой, и транспортирующее устройство для стружки, состоящее из расположенных радиально пластинчатых скребков, связанных с вертикальным валом привода, отличающийся тем, что над корпусом установлена камера с крышкой для ошпаривающей жидкости, внутри которой укреплены концентрично по окружности перегородки, образующие изогнутые сообщающиеся между собой каналы для создания равномерного турбулентного движения ошпаривающей жидкости, при этом указанная камера снабжена распределителем последней на загружаемую стружку, сообщенным с изогнутыми каналами.

Недостатками данного аппарата являются сложность устройства паровой камеры ошпаривателя, а также неравномерный прогрев стружки по высоте слоя ввиду отсутствия перемешивания слоя при вращении пластинчатых скребков.

Наиболее близким из известных нам аналогов является устройство для получения свекловичного сока (патент №117437, МПК C13B 5/00 (2011.01), C13B 10/00 (2011.01), опубл. 27.06.2012, Бюл. №18), состоящее из свеклорезки, конвейера для транспортирования свекловичной стружки и диффузионного аппарата, отличающееся тем, что после свеклорезки в технологическом направлении установлено винтовое устройство для нагрева свекловичной стружки и ленточный пресс для многократного обжатия стружки перед диффузионным аппаратом.

Недостатком описанного устройства является его назначение, связанное с получением свекловичного сока, в котором подогрев свекловичной стружки в винтовом устройстве является одним из этапов получения сока. Кроме того, указанное винтовое устройство для подогревания стружки содержит водокольцевой насос и воздушный калорифер, что требует затрат электроэнергии на привод водокольцевого насоса и тепла на нагрев воздуха в воздушном калорифере (более подробно описано в научной статье авторов Спичак В.В., Вратского А.М. Устройство для подогревания свекловичной стружки // Сахар. 2012. №3. С. 38-39).

Технической задачей является использование аппарата для равномерного подогрева стружки перед экстрагированием, упрощение конструкции, сокращение расхода и затрат тепла на нагрев воздуха и общих затрат электроэнергии.

Техническим результатом является обеспечение равномерного подогрева свекловичной стружки до температуры денатурации при минимальном расходе ошпаривающего агента и затратах электроэнергии на подогрев стружки, а также упрощение конструкции аппарата.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для нагрева свекловичной стружки, состоящем из приемного бункера, шлюзового питателя, винтового устройства для подогрева стружки, муфты, мотор-редуктора, шлюзового затвора, вала и лопастей из мелкоячеистой сетки нагрев стружки производится струйным эжектором, установленным соосно валу винтового устройства с торцевой стороны подачи стружки, включающим расположенную соосно наружную цилиндрическую приемную камеру с верхним радиальным патрубком подачи воздуха, внутреннюю рабочую камеру с осевым патрубком подачи острого пара через конический диффузор и сопло, причем сопло смонтировано во внутреннем валу соосно установленным с винтовым устройством, при этом эжектор имеет нижний радиальный патрубок для отвода части острого пара через поворотное колено, диффузор и паровой патрубок в теплоизолированную греющую камеру, закрытую нижним кожухом, расположенную в нижней части по длине винтового устройства и имеющую патрубок для слива конденсата, а в верхней части по длине винтового устройства - теплоизолированную охлаждающую камеру, закрытую верхним кожухом с установленными в ней патрубками для ввода и отвода циркулирующей воды, кроме того, стенки охлаждающей камеры, контактирующие со стружкой, имеет микрооребрения, при этом подача паровоздушной смеси в винтовое устройство со стружкой производится через зазоры, образованные между витками проволочной спиральной навивки на наружной образующей внутреннего вала.

На фиг. 1 изображен фронтальный вид подогревателя свекловичной стружки. На фиг. 2 - вид А фиг. 1. На фиг. 3 - разрез Б-Б фиг. 1. На фиг. 4 - вид В фиг. 1.

Подогреватель свекловичной стружки (фиг. 1-4) включает приемный бункер 1 со шлюзовым питателем 2, винтовое устройство для подогрева стружки 3, муфту 4, мотор-редуктор 5, шлюзовый затвор 6. Лопасти 7 винтового устройства 3 выполнены из мелкоячеистой сетки, закрепленные на полом валу 8 по винтовой линии с постоянным шагом. Вал 8 имеет концевые опоры - левую 9 и правую 10 подшипниковые опоры скольжения. Горизонтальный струйный эжектор 11 служит для подачи смеси ошпаривающих агентов внутрь вала 8. Эжектор 11 содержит приемную камеру 12 с торцевой крышкой 13, рабочую камеру смешения 14, диффузор 15, сопло 16. Осевой патрубок 17 служит для ввода острого пара, радиальный патрубок 18 - для подачи воздуха, а патрубок 19 - для отвода части пара через поворотное колено 20 через диффузор 21 в паровой патрубок 22 греющей камеры 23. Тепловая изоляция греющей камеры 23 обеспечивается теплоизоляционным слоем 24 с наружным нижним кожухом 25. Охлаждающая камера 26 предотвращает перегрев стружки в верхней части винтового устройства 3 и также имеет тепловую изоляцию 27 с наружным верхним кожухом 28. Патрубки 29 и 30 служат для ввода и отвода циркулирующей по камере 26 охлаждающей воде. Патрубок 31 предназначен для слива конденсата из греющей камеры 23. Охлаждающая камера 26 со стороны винтового устройства 7 имеет микрооребрения 33. Внутренний вал 32 закреплен соосно внутри вала 8 и имеет наружную проволочную спиральную навивку 34, между рядами которой образованы узкие спиральные зазоры.

Подогреватель свекловичной стружки работает следующим образом.

Свекловичная стружка с температурой окружающей среды через приемный бункер 1 с помощью шлюзового питателя 2 поступает в винтовое устройство 3 для нагрева стружки, захватывается его лопастями 7 и перемещается в сторону шлюзового затвора 6 для выгрузки из подогревается. По мере движения свекловичная стружка нагревается до температуры плазмолиза свекловичных клеток, необходимой для проведения последующего процесса экстрагирования сахара. Подогрев стружки осуществляется смесью острого пара и воздуха, подаваемого от струйного эжектора 11 через зазоры в спиральной навивке 34 внутреннего вала 32, перфорацию полого вала 8 и сетчатую поверхность 7 винтового устройства 3. Вал 8 установлен в опорах скольжения 9 и 10 и получает вращение от мотор-редуктора 5 через соединительную муфту 4. Максимальное количество паровоздушной смеси, подаваемой на нагрев стружки, составляет 40 % к массе стружки, что достаточно для пропитки порового объема свекловичных клеток и нагрева слоя стружки, исключая перегрев и сохраняя его проницаемость. Горизонтальный паровоздушный эжектор 11, внутренний вал 32 и вал 8 установлены соосно. Эжектор 11 имеет приемную камеру 12, закрытую со стороны подачи острого пара плоской крышкой 13. Внутри приемной камеры 12 соосно установлена рабочая камера 14, в которую через осевой входной патрубок 17, а далее через диффузор 15 и сопло 16 подается острый пар с температурой 102 °С в количестве 35 % к массе стружки. Через радиальный патрубок 18 в рабочую камеру 14 всасывается эжектируемый воздух с температурой 45 °С в количестве 5 % к массе стружки и относительной влажностью 65 %. В рабочей камере 14 потоки пара и воздуха смешиваются, формируя неупругий удар, тем самым вызывая образование турбулентной пульсации, способной значительно интенсифицировать внешний теплообмен при контакте со свекловичной стружкой. Давление паровоздушной смеси в рабочей камере составляет 0,105 МПа, в то время как на выходе из сопла 16 возрастает до 0,280 МПа. Выходящая из сопла 16 паровоздушная смесь нагнетается в неподвижный внутренний вал 32 через минимальные зазоры проволочной навивки 34, сетчатую поверхность вала 8 с лопастями 7 равномерно распыляется по всему сечению винтового устройства 3. Шаг проволочной навивки составляет s = 1,5⋅d, где d =1,5 - 2,0 мм - диаметр проволоки. Поддержание температуры стружки по длине винтового устройства обеспечивается слоем тепловой изоляции 24, закрытой нижним кожухом 25, а также наличием паровой греющей камеры 23, уровень которой по высоте не превышает оси валов 8 и 32. Пар в греющую камеру 23 поступает из патрубка 19 через поворотное колено 20 в диффузор 21, проходя через который происходит увеличение его давления и температуры. Глухой пар нагнетается через паровой патрубок 22 в паровую камеру 23, имеющую тепловую изоляцию 24 с кожухом 25. Охлажденный пар конденсируется, и конденсат через патрубок 31 удаляется из устройства. Охлаждающая камера 26 с температурой 20 °С служит для образования конденсата из части пролетного пара, который ввиду высокой скорости не успел пропитать весь поровый объем стружки, а направился в верхнюю часть к оребренной стенке охлаждающей камеры 26. Применение микроребер высотой от 0,05 до 0,20 от гидравлического диаметра винтового устройства обеспечивает высокую интенсификацию теплообмена за счет периодического разрушения пограничного слоя и турбулизации потока у поверхности канала Достигнув стенок охлаждающей камеры 26, пар теряет скорость и изменив направление, конденсируется, образуя капли, которые опускаясь, орошают стружку. Постоянство температуры конденсации поддерживается циркулирующей по охлаждающей камере 26 воде, подводимой через патрубок 29 и отводимой через патрубок 30, а также слоем тепловой изоляции 27, закрытой верхним кожухом 28.

При частоте вращения полого вала 8 80 об/мин расчетное время нагрева стружки до температуры 75 °С составляет 96 с, что исключает ее перегрев и сохранение проницаемости и упругих свойств. Паровоздушная смесь с указанными выше параметрами в отличие от воздуха не осушает и не окисляет стружку, а равномерно ее нагревает. Эжектор имеет простую конструкцию и не содержит движущихся частей. Использование для нагрева паровоздушной смеси с расходом 40 % к массе стружки более экономично, чем применение только воздушного нагрева ввиду более низкой теплоемкости воздушного теплоносителя по сравнению с паровоздушным. Температура, давление и влажность пара не требует дополнительных затрат на его получение, а могут подводиться от работающих других тепловых аппаратов, входящих в тепловую схему сахарного завода, например, хвостовых корпусов выпарной станции завода. Аналогично параметры применяемого для нагрева воздуха (45 °С и относительной влажностью 65 %) не требуют дополнительных затрат тепла. Воздух в количестве 5 % к массе стружки с указанными характеристиками может отбираться из помещения выпарной станции или продуктового отделения.

Таким образом, применение заявляемого изобретения позволит за счет установки паровоздушного эжектора обеспечить высокую скорость и равномерность подогрева стружки до температуры, достаточной для последующего извлечения сахара, упростить конструкцию подогревателя при сокращении общих затрат тепла и энергии.

Изобретение относится к пищевой промышленности. Предложен подогреватель свекловичной стружки, состоящий из приемного бункера, шлюзового питателя, винтового устройства, муфты, мотор-редуктора, шлюзового затвора, вала и лопастей. Нагрев стружки производится струйным эжектором, установленным соосно валу винтового устройства с торцевой стороны подачи стружки, включающим расположенную соосно наружную цилиндрическую приемную камеру с верхним радиальным патрубком подачи воздуха, внутреннюю рабочую камеру с осевым патрубком подачи острого пара через конический диффузор и сопло, которое смонтировано во внутреннем валу соосно установленным с винтовым устройством. Эжектор имеет нижний радиальный патрубок для отвода части острого пара в теплоизолированную греющую камеру, закрытую нижним кожухом, расположенную в нижней части по длине винтового устройства и имеющую патрубок для слива конденсата, а в верхней части по длине винтового устройства - теплоизолированную охлаждающую камеру, закрытую верхним кожухом с установленными в ней патрубками для ввода и отвода циркулирующей воды. Подача паровоздушной смеси в винтовое устройство со стружкой производится через зазоры, образованные между витками проволочной спиральной навивки на наружной образующей внутреннего вала. Изобретение обеспечивает равномерный подогрев свекловичной стружки, а также упрощение конструкции аппарата. 4 ил.

Подогреватель свекловичной стружки, состоящий из приемного бункера, шлюзового питателя, винтового устройства для подогрева стружки, муфты, мотор-редуктора, шлюзового затвора, вала и лопастей из мелкоячеистой сетки, отличающийся тем, что нагрев стружки производится струйным эжектором, установленным соосно валу винтового устройства с торцевой стороны подачи стружки, включающим расположенную соосно наружную цилиндрическую приемную камеру с верхним радиальным патрубком подачи воздуха, внутреннюю рабочую камеру с осевым патрубком подачи острого пара через конический диффузор и сопло, причем сопло смонтировано во внутреннем валу соосно установленным с винтовым устройством, при этом эжектор имеет нижний радиальный патрубок для отвода части острого пара через поворотное колено, диффузор и паровой патрубок в теплоизолированную греющую камеру, закрытую нижним кожухом, расположенную в нижней части по длине винтового устройства и имеющую патрубок для слива конденсата, а в верхней части по длине винтового устройства - теплоизолированную охлаждающую камеру, закрытую верхним кожухом с установленными в ней патрубками для ввода и отвода циркулирующей воды, кроме того, стенки охлаждающей камеры, контактирующие со стружкой, имеют микрооребрения, при этом подача паровоздушной смеси в винтовое устройство со стружкой производится через зазоры, образованные между витками проволочной спиральной навивки на наружной образующей внутреннего вала.