Ошпариватель свекловичной стружки Российский патент 2025 года по МПК C13B10/00 

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

Известно устройство для ошпаривания свекловичной стружки (патент №148698, МПК C13B 10/00 (2011.01) опубл. 10.12.14, Бюл. №34), включающее корпус, состоящий из закрытой и открытой зон, в котором открытая зона в верхней части имеет входные патрубки для подачи ошпаривающей жидкости, закрытая зона в верхней части снабжена крышкой, с расположенными на ней датчиком уровня жидкости и пульсатором, соединенным с парогенератором и приводом, связанным с блоком управления, соединенным с датчиком уровня жидкости, закрытая зона имеет входные патрубки для подачи ошпаривающей жидкости, входные патрубки для подачи сокостружечной смеси и входные патрубки для подачи острого пара, а также выходные патрубки для отвода экстракта, которые соединены с нагревателем, связанным с входными патрубками для подачи ошпаривающей жидкости закрытой зоны корпуса, а также с входными патрубками для подачи ошпаривающей жидкости открытой зоны корпуса. Данное устройство отличается тем, что открытая зона имеет не менее одного входного патрубка для подачи ошпаривающей жидкости, а закрытая зона имеет не менее одного входного патрубка для подачи ошпаривающей жидкости и имеет не менее одного входного патрубка для подачи сокостружечной смеси, а также имеет не менее одного входного па трубка для подачи острого пара имеет не менее одного выходного патрубка для отвода экстракта. Указанное устройство отличается тем, что входные патрубки для подачи острого пара закрытой зоны расположены выше выходных патрубков для отвода экстракта. Устройство отличается тем, что входные патрубки для подачи ошпаривающей жидкости закрытой зоны расположены выше входных патрубков для подачи сокостружечной смеси, а открытая зона дополнительно снабжена нагревательным кожухом.

Недостатками устройства являются сложный транспортный механизм, включающий поворотные участки, в которых усложняются условия транспортирования ввиду повышения сопротивления смеси стружки и ошпаривающего агента, уплотнение слоя стружки на поворотных участках, сложность обслуживания и ремонта, а также перегрев стружки ввиду протяженной траектории ее движения при воздействии ошпаривающего агента.

Известен также ошпариватель свекловичной стружки (Патент РФ №2332466, МПК C13D 1/10(2006.01), опубл. 27.08.2008, Бюл. № 24), включающий вертикальный цилиндрический разделенный на три секции корпус, каждая секция снабжена паровой камерой с горизонтальным ситом, в котором выполнены прорези для подвода пара, в секциях ошпаривателя выполнены проемы для перегрузки свекловичной стружки в следующую секцию и для выгрузки, вертикально по центру корпуса ошпаривателя установлен вал с помещенным на него ротором с лопастями, корпус ошпаривателя снабжен турникетами для обеспечения его герметизации и для равномерного подвода и отвода свекловичной стружки, отличающийся тем, что вал выполнен полым, по поверхности вала на всей его длине по винтовой линии расположены форсунки, вал установлен с возможностью совершения эллиптических колебаний, ротор выполнен в виде коллекторов, внутренняя полость которых образует камеру с внутренней полостью вала, по оси коллекторов ротора с равномерным шагом установлены форсунки, включающие корпус с вкладышем, с многозаходной винтовой канавкой прямоугольного профиля, над поверхностью сита в верхней секции установлено распределительное устройство.

Недостаток данного устройства состоит в наличии распылительных форсунок на образующей полого вала, на поверхности которых может задерживаться и перегреваться стружка, вызывая ее слипание и ухудшение массообмена при следующем извлечении сахара путем экстрагирования.

Наиболее близким из известных нам аналогов является 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 типа «труба в трубе» с точечно установленными паровыми распылительными форсунками, на которых оседает стружка, а в зоне распыла перегревается, слеживается, снижая проницаемость слоя при дальнейшем ее экстрагировании.

Технической задачей является упрощение конструкции, достижение равномерности прогрева в течение короткого времени, сохранение упругих свойств стружки, исключение слеживаемости и обеспечение проницаемости слоя.

Техническим результатом является обеспечение равномерного кратковременного нагрева стружки до температуры денатурации свекловичных клеток, предотвращение слипания слоя стружки за счет эжектирования паровоздушной смеси через отверстия трубовала.

Технический результат достигается тем, что в ошпаривателе свекловичной стружки, включающем вертикальный герметичный цилиндрический теплоизолированный корпус с плоской крышкой и коническим днищем, снабжённым загрузочным устройством с роторным дозатором для поступающей свекловичной стружки, разгрузочным бункером с выгрузочным дозатором ошпаренной стружки, приводным вертикальным трубовалом, расположенным по оси корпуса с укрепленным на нем встроенным в корпус вращающимся ротором, состоящим из горизонтального приемно-распределительного днища с проемами для подвода стружки из загрузочного устройства через роторный дозатор в верхнюю и нижнюю секции ошпаривателя, горизонтальной перегородкой между секциями, а также винтовыми лопастями, вибраторы для создания колебаний трубовала, а также с расположенными снаружи каждой секции корпуса трубчатые коллекторы с патрубками для раздельного подвода греющего пара в верхнюю секцию через отверстия, равномерно расположенные по внутренней образующей верхнего трубчатого коллектора и кальцинированного раствора в нижнюю секцию через отверстия, равномерно расположенные по внутренней образующей нижнего трубчатого коллектора, причем верхний и нижний трубчатые коллекторы установлены с наружной стороны корпуса, дополнительно корпус по высоте разделен на две секции, на крышке ошпаривателя закреплен соосно с трубовалом паровоздушный эжектор, имеющий вертикальный патрубок для ввода воздуха через сопло, горизонтальный патрубок для ввода перегретого пара в приемную камеру, камеру смешения и диффузор, через который в верхнюю и нижнюю секции ошпаривателя нагнетается через щелевые отверстия трубовала паровоздушная смесь, а для обеспечения герметичности соединения диффузора эжектора и трубовала установлено уплотнение.

На фиг. 1 изображен фронтальный разрез ошпаривателя свекловичной стружки. На фиг. 2 - вид А фиг. 1. На фиг. 3 - вид Б фиг. 1. На фиг. 4 - разрез В-В фиг.1. На фиг. 5 - Г-Г фиг.1. На фиг. 6 - разрез Д-Д фиг.1. На фиг. 7 - разрез Е-Е фиг.1. На фиг. 8 - разрез Ж-Ж фиг.3. На фиг. 9 - вид З фиг. 1.

На фиг. 1-9 обозначены:

1 – вертикальный цилиндрический корпус;

2 - плоская крышка;

3 - коническое днище;

4 - горизонтальная перегородка;

5 - верхняя секция

6 - нижняя секция;

7 - греющая камера верхней секции;

8 - патрубок для подачи греющего пара;

9 - греющая камера нижней секции;

10 - патрубок для подачи кальцинированного раствора;

11 - загрузочное устройство;

12 - роторный дозатор;

13 - приемно−распределительное днище;

14 - проёмы приемно−распределительного днища 13;

15 - перегрузочный проём горизонтальной перегородки 4;

16 - выгрузочный дозатор;

17 - разгрузочный бункер;

18 - трубовал;

19 - винтовые лопасти;

20 - привод;

21 - верхняя подшипниковая опора;

22 - нижняя подшипниковая опора; 23 - рама;

24 - вибратор с генератором эллиптических колебаний трубовала 18;

25 - виброопоры;

26 - верхний трубчатый коллектор;

27 - нижний трубчатый коллектор;

28 - отверстия верхнего трубчатого коллектора 26 для подвода греющего пара;

29 - отверстия нижнего трубчатого коллектора 27 для подвода кальцинированного раствора;

30 - паровоздушный эжектор;

31 - вертикальный патрубок для подачи воздуха в паровоздушный эжектор 30;

32 - сопло эжектора 30;

33 - горизонтальный патрубок для подачи перегретого пара в паровоздушный эжектор 30;

34 - приемная камера паровоздушного эжектора 30;

35 - камера смешения;

36 - диффузор;

37 - щелевые отверстия трубовала 18;

38 - ротор;

39 - уплотнение;

40 - теплоизоляционный слой;

41 - кожух.

Ошпариватель свекловичной стружки (фиг. 1-9) включает вертикальный цилиндрический корпус 1 с плоской крышкой 2 и коническим днищем 3. Корпус 1 разделен горизонтальной перегородкой 4 на две секции - верхнюю 5 и нижнюю 6. Верхняя секция 5 снабжена греющей камерой 7 и патрубком 8 для подачи греющего пара. Нижняя секция 6 также имеет греющую камеру 9 с патрубком 10 для подачи кальцинированного раствора. Загрузка свекловичной стружки в корпус 1 ошпаривателя производится через загрузочное устройство 11, оснащенное роторным дозатором 12 на приемно-распределительное днище 13 через сквозные проёмы 14 в верхнюю секцию 5. Горизонтальная перегородка 4 оснащена проёмом 15 для перегрузки стружки из верхней 5 в нижнюю секцию 6 ошпаривателя. Выгрузочный дозатор 16 разгрузочного бункера 17 предназначен для удаления ошпаренной стружки. По оси вертикального корпуса 1 ошпаривателя установлен трубовал 18 с закрепленными винтовыми лопастями 19. Винтовые лопасти 19 выполнены с разрывом между верхней 5 и нижней 6 секциями в месте крепления перегородки 4 в корпусе 1 ошпаривателя. На плоской крышке 2 ошпаривателя закреплен привод 20 трубовала 18. Трубовал 18 установлен в верхней 21 и нижней 22 подшипниковых опорах. Верхняя опора 21 несет радиальную нагрузку, а нижняя 22 – радиальную и осевую нагрузку. Нижняя опора 22 закреплена на раме 23. На раме 23 смонтирован вибратор 24 с генератором эллиптических колебаний трубовала 18. Рама 23 опирается на виброопоры 25, закрепленные на коническом днище 3 корпуса 1. Верхний трубчатый коллектор 26 предназначен для равномерного подвода греющего пара через радиальные отверстия 28 в верхнюю секцию 5. Аналогично нижний трубчатый коллектор 27 предназначен для равномерного подвода кальцинированного раствора через радиальные отверстия 29 в нижнюю секцию 6. Радиальные отверстия 28 и 29 расположены с постоянным шагом по внутренним образующим коллекторов 26 и 27. Вертикальный паровоздушный эжектор 30 предназначен для ускоренного подогрева свекловичной стружки. Паровоздушный эжектор 30 содержит вертикальный патрубок 31 для подачи воздуха через сопло 32. Горизонтальный патрубок 33 паровоздушного эжектора 30 предназначен для подачи перегретого пара в последовательно в приемную камеру 34, камеру смешения 35 и диффузор 36. Паровоздушный эжектор 30 закреплен на крышке 2 корпуса 1 соосно трубовалу 18. Трубовал 18 имеет вертикальные щелевые отверстия 37 для подвода паровоздушной смеси из паровоздушного эжектора 30 в верхнюю 5 и нижнюю 6 секции ошпаривателя. Приемно-распределительное днище 13 с проемами 14 для подвода стружки из загрузочного устройства 11 в верхнюю 5 и нижнюю 6 секции ошпаривателя, с горизонтальной перегородкой 4 между секциями 5 и 6. Вертикальный трубовал с укрепленными перемешивающими винтовыми лопастями 19 образуют вращающийся ротор 38. Уплотнение 39 в месте соединения трубовала 18 с диффузором 36 предназначено для обеспечения герметичности паровоздушного эжектора 30 и трубовала 18. Теплоизоляционный слой 40 с наружным кожухом 41 предназначен для поддержания требуемых температур в верхней 5 и нижней 6 секциях корпуса 1 ошпаривателя.

Ошпариватель свекловичной стружки работает следующим образом.

Свекловичная стружка с температурой окружающей среды через загрузочное устройство 11 с помощью роторного дозатора 12 поступает на вращающееся приемно-распределительное днище 13, и, проходя через его секторные сквозные проёмы 14, равномерно загружается в верхнюю секцию 5 для обработки греющим паром с температурой 105 ºС и давлением 120,8 кПа, подводимым из патрубка 8 в верхний трубчатый коллектор 26 через отверстия 28. Одновременно производится ошпаривание паровоздушной смесью, поступающей из диффузора 36 паровоздушного эжектора 30 через щелевые отверстия 37 трубовала 18. Для получения требуемых параметров температуры паровоздушной смеси 100 - 102 ºС в диффузоре 36 в вертикальный патрубок 31 направляется воздух с температурой 35 ºС и давлением 150,0 кПа и в горизонтальный патрубок 33 - перегретый пар с температурой 103,2 ºС и давлением 106,8 кПа. Расчетная мощность подачи воздуха составляет 1948,2 Вт, мощность подачи перегретого пара - 6881,45 Вт. Степень повышения полного давления эжектируемого пара в результате взаимодействия с эжектирующим воздухом равна 1,35. При частоте вращения трубовала 18 80 об/мин расчетное время нагрева стружки до температуры 75 ºС составляет 96 с, что вполне достаточно для денатурации протоплазмы клеток, исключая локальный перегрев стружки. Паровоздушная смесь с указанными выше параметрами в отличие от острого пара не увлажняет стружку конденсатом, а равномерно нагревает ее, проникая через проницаемый слой перемещаемой винтовыми лопастями 19 стружки, сохраняя ее упругость и поддерживая пористость движущегося слоя. Равномерное перемещение стружки внутри верхней 5 и нижней 6 секций производится благодаря вращению и колебательному движению вращающегося ротора 38, включающего винтовые лопасти 19, закрепленные на трубовале 18. Гармонические эллиптические колебания ротора 38 генерируются вибратором 24. Для демпфирования колебательного вращения трубовала 18 установлены виброопоры 25. Трубовал 18 имеет верхнюю 21 и нижнюю 22 подшипниковые опоры, воспринимающие эллиптические колебания трубовала 18. На выходе из верхней секции 5 термоплазмолизованная стружка через радиальный проем 15 в перегородке 4 опускается в нижнюю секцию 6 корпуса 1 ошпаривателя. Здесь стружка подвергается тепловой обработке кальцинированным раствором с температурой 72 ºС, поступающим через патрубок 10 в нижний трубчатый коллектор 27 через отверстия 29. Обработка стружки раствором, содержащим кальций способствует ее поверхностному упрочнению при сохранении внутренней упругости, что предотвращает закупоривание и слипание плазмолизованных клеток. Поддержанию достигнутого уровня температуры стружки а нижней секции 6 способствует подвод паровоздушной смеси через щелевые отверстия 38 трубовала 18, а также наличие на наружной части корпуса 1 теплоизоляционного слоя 40, закрытого снаружи влагонепроницаемым кожухом 41. На выходе из нижней секции 6 равномерно ошпаренная стружка попадает через раму 23 на выгрузочный дозатор 16 разгрузочного бункера 17, откуда направляется на экстрагирование сахара.

Движение паровоздушной смеси, создаваемое высоконапорным паровоздушным струйным эжектором 30 производится в турбулентном режиме: число Рейнольдса потока эжектирующего газа составляет 521919,7. В эжекторе избыточное давление воздуха используется на сжатие перегретого пара. Подача перегретого пара из горизонтального патрубка 33 в камеру смешения 35 производится за счет создания в ней области разрежения при прохождении воздуха из вертикального патрубка 31 через сопло 32. Потоки воздуха и перегретого пара соединяются в камере смешения 35 и паровоздушная смесь поступают в диффузор 36, в котором за счет расширения сечения происходит снижение скорости и увеличение давления.

Таким образом, из паровоздушного эжектора 30 выходит паровоздушная смесь с давлением, превосходящим давление поступающего на эжектирование перегретого пара. При подаче смеси воздуха и перегретого пара в условиях нисходящего прямотока внутрь вращающийся трубовала 18 усиливается гидродинамическое воздействие смеси с образованием турбулентной пульсации, за счет чего существенно интенсифицируется процесс теплоотдачи от смеси к нагреваемой свекловичной стружке. Это означает, что при сохранении показателей производительности и тепловой нагрузки ошпаривателя время достижения термоплазмолиза клеток свекловичной стружки сокращается от 150 с до 96 с и предотвращается ее перегрев и слипание, сохраняет поверхностную прочность и упругость, а также пористость и проницаемость транспортируемого винтовыми лопастями слоя стружки. Это обеспечивает получение оптимальных технологических параметров стружки перед экстрагированием сахара. В результате быстрый нагрев стружки до требуемой температуры достигается не только за счет градиента температур ошпаривающих агентов и стружки, но и за счет градиента давления паровоздушной смеси и атмосферного давления внутри секций 5 и 6.

Поступающая на ошпаривание паровоздушная смесь подается через вертикальные щелевые отверстия трубовала, выполненные с малым шагом по высоте, что создает паровоздушную завесу, проникающую в толщу стружки с высокой скоростью и давлением, обеспечивая достижение равномерного и кратковременного прогрева слоя.

Паровоздушный эжектор имеет простую конструкцию, устанавливается стационарно и не имеет движущихся частей. Ошпариватель с установленным паровоздушным эжектором не требует больших затрат на обслуживание по сравнению с системой форсунок, установленных на валу.

Применение заявляемого изобретения позволит за счет установки паровоздушного эжектора обеспечить равномерность прогрева стружки до температуры денатурации в течение короткого времени при сохранении ее поверхностной прочности и упругости, достаточную проницаемость слоя за счет исключения перегрева и предотвращения слеживаемости, а за счет замены форсунок на трубовале щелевыми отверстиями для нагнетания паровоздушной смеси упростить конструкцию ошпаривателя.

Изобретение относится к пищевой промышленности. Предложен ошпариватель свекловичной стружки, включающий вертикальный корпус, снабжённый загрузочным устройством с роторным дозатором, разгрузочным бункером, приводной вертикальный трубовал, расположенный по оси корпуса с укрепленным на нем встроенным в корпус вращающимся ротором, состоящим из горизонтального приемно-распределительного днища с проемами для подвода стружки из загрузочного устройства через роторный дозатор в верхнюю и нижнюю секции ошпаривателя, горизонтальной перегородки между секциями, а также винтовыми лопастями. Вибраторы для создания колебаний трубовала, а также с расположенными снаружи каждой секции корпуса трубчатые коллекторы с патрубками. На крышке ошпаривателя закреплен соосно с трубовалом паровоздушный эжектор, имеющий вертикальный патрубок для ввода воздуха через сопло, горизонтальный патрубок для ввода перегретого пара в приемную камеру, камеру смешения и диффузор, через который в верхнюю и нижнюю секции ошпаривателя нагнетается через щелевые отверстия трубовала паровоздушная смесь. Изобретение обеспечивает эффективность в процессе использования. 9 ил.

Ошпариватель свекловичной стружки, включающий вертикальный герметичный цилиндрический теплоизолированный корпус с плоской крышкой и коническим днищем, снабжённый загрузочным устройством с роторным дозатором для поступающей свекловичной стружки, разгрузочным бункером с выгрузочным дозатором ошпаренной стружки, приводной вертикальный трубовал, расположенный по оси корпуса с укрепленным на нем встроенным в корпус вращающимся ротором, состоящим из горизонтального приемно-распределительного днища с проемами для подвода стружки из загрузочного устройства через роторный дозатор в верхнюю и нижнюю секции ошпаривателя, горизонтальной перегородки между секциями, а также винтовыми лопастями, вибраторы для создания колебаний трубовала, а также с расположенными снаружи каждой секции корпуса трубчатые коллекторы с патрубками для раздельного подвода греющего пара в верхнюю секцию через отверстия, равномерно расположенные по внутренней образующей верхнего трубчатого коллектора и кальцинированного раствора в нижнюю секцию через отверстия, равномерно расположенные по внутренней образующей нижнего трубчатого коллектора, причем верхний и нижний трубчатые коллекторы установлены с наружной стороны корпуса, отличающийся тем, что корпус по высоте разделен на две секции, на крышке ошпаривателя закреплен соосно с трубовалом паровоздушный эжектор, имеющий вертикальный патрубок для ввода воздуха через сопло, горизонтальный патрубок для ввода перегретого пара в приемную камеру, камеру смешения и диффузор, через который в верхнюю и нижнюю секции ошпаривателя нагнетается через щелевые отверстия трубовала паровоздушная смесь, а для обеспечения герметичности соединения диффузора эжектора и трубовала установлено уплотнение.