Устройство для гомогенизации суспензии

 

Изобретение относится к оборудованию для гомогенизации и тепловой обработки суспензий, и может быть использовано в консервной и пищевой промышленности. Целью изобретения является увеличение производительности и расширение технологических возможностей. Устройство содержит камеру 1 с патрубком 2 для подачи суспензии, соединенную с гомогенизирующим трактом, выполненным в виде трубы 3, размещенной в кожухе 4 с патрубками 5, 6 для подачи и отвода теплоносителя соответственно . Камера 1 снабжена коническим концентратором 7 волн, а также установленным в ней коаксиально полым корпусом 8. выполненным с упругой мембраной 9 и фокусирующей рефлекторной поверхностью в форме параболоида вращения в его полоЁ

союз советских социмистических

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТМНЫЯ КОМЕТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

1":.. БЖРК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4448899/13 (22) 27.05.88 (46) 15.03.91. Бюл. %10 (71) Всесоюэнйй научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт про- . дуктов детского питания и систем управления агропромышленными комплексами консервной промышленности (72) Г.Г.Кадышев, Ю.В.Кванин, Ф,А.Федоров и А.В.Чеков (53) 637. 132 (088.8) (56) Сурков В.Д. и др. Технологическое оборудование предприятий молочной промышленности. — М.: ПП,1970, с.132 — 136.

Авторское свидетельство СССР

hk 650570, кл. А 01 J 11/16, 1979. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГОМОГЕНИЗАЦИИ

СУСПЕНЗИИ. .Ж 1634194 А1

ИО5 А 01 J 11/16,В 01 F 5/08 (57) Изобретение относится к оборудованию для гомогенизации и тепловой обработки суспенэий, и может быть использовано в консервной и пищевой промышленности.

Целью изобретения является увеличение производительности и расширение технологических воэможностей. Устройство содержит камеру 1 с патрубком 2 для подачи суспенэии, соединенную с гомогениэирующим трактом, выполненным в виде трубы 3, размещенной в кожухе 4 с патрубками 5, б для подачи и отвода теплоносителя соответственно. Камера 1 снабжена коническим концентратором 7 волн, а также установленным в ней коаксиально полым корпусом 8, выполненным с упругой мембраной 9 и фокусирующей рефлекторной поверхностью в форме параболоида вращения в его поло1634194 сти. Электроды 10, установленные с межэлелродным зазором в фокусе рефлекторной поверхности корпуса 8. соединены с источником 11 импульсного электрического питания и блоком 12 управления. Патрубок 5 для подачи теплоносителя установлен тангенциально на боковой стенке кожуха 4 и снабжен торцовым рефлектором 13 акустических волн, выполненным в форме параболоида вращения, в котором размещены электрода

14 с межзлектродным зазором в фокусе рефлекторной поверхности. соединенные с источником 11 электрического питания и блоком управления 12. Рефлектор 13 с коллектором 15 подачи теплоносителя установИзобретение относится к оборудованию для гомогениэации с обеспечением тепловой обработки суспензии и может быть исгюльзовано в консервной и пищевой промышленности.

Целью изобретения является увеличение производительности и расширение технологических воэможностей.

В устройстве для гомогениэации суспензии камера снабжена гю меньшей мере одним коническим концентратором волн и соединена посредством последнего с гомогенизирующим трактом. выполненным в виде трубы, размвщенноя в кожухе с патрубквми для подачи и отводе теплоносителя, причем в камере установлен полый корпус, выполненный с упругой мембраной и фокусирующей рефлекторной гюверхностью, в котором электроды закреплены с межэлектродным зазором в фокусе рефлекторной поверхности, а мембрана расположена соосно между рефлекторной поверхностью корпуса и концентратором волн камеры.

Труба гомогенизирующего тракта выполнена в виде спирали и размещена в кожухе коаксиально, причем патрубок для подачи теплоносителя снабжен торцовым рефлектором акустических волн с электродами, установленными с межэлектродным зазором в фокусе рефлектора. и направлен в полость кожуха тангенциально согласно с направлением витков спирали трубы гомогенизирующего тракта.

На фиг.1 схематично изображено предлагаемое устройство. вид сбоку; на фиг,2— то же, вид сверху, 5

40 лены на входном торце патрубка 5. В кожухе

4 размещена коаксиально обечайка 16, образующая кольцевую полость с боковой стенкой кожуха, в которой размещена коаксиально труба 3, снабженная патрубком 17 для отвода готового продукта. Генерируют искровые электрические разряды в корпусе

8 и рефлекторе 13, возбуждают ими в суспензии и в теплоносителе акустические волны, а соударения продукта со стенками тракта осуществляют в режиме отражения гидроакустических волн от стенок трубы 3 с одновременным нагреванием стенок теплоносителем. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

Устройство для гомогенизации суспензии содержит камеру 1 с патрубком 2 для подачи суспензии, соединенную с гомогенизирующим трактом. выполненным виде трубы 3, размещенной в кожухе 4 с патрубками

5 и 6 для подачи и отвода теплоносителя соответственно.

Камера 1 снабжена коническим концентратором 7 волн, а также установленным в ней коаксиально полым корпусом 8, выполненным с упругой мембраной 9 и фиксирующей рефлекторной поверхностью в форме параболоида вращения в его полости. Элект-, роды 10, установленные в корпусе 8 с межэлектродным зазором в фокусе его рефлекторной поверхности, соединенные с источником 11 импульсного электрического питания и блоком 12 управления, Патрубок 5 для подачи теплоносителя установлен тангенциально на боковой стенке кожуха 4 и снабжен торцовым рефлектором

13 волн, выполненным в форме параболоида вращения, в котором размещены электроды

14 с межэлектродным зазором в фокусе параболической рефлекторной поверхности, соединенные с источником 11 электрического питания и блоком 12 управления.

Торцовый рефлектор 13 с коллектором 15 подачи теплоносителя в кожух 4 установлен на входном торце патрубка 5 с направлением открытой полости с рефлекторной поверхностью в патрубок. В кожухе 4 размещена коаксиально обечайка 16, образующая с боковой поверхностью кожуха кольцевую полость.

Труба 3 гомогенизирующего тракта выполнена в виде спирали с зазорами между витками

1634194 от 0,3 до 1,0 диаметра трубы, установлена коаксиально в кольцевой полости кожуха 4, и соединена с камерой 1 через концентратор 7 волн, а на другом конце снабжена патрубком 17 для отвода готового продукта.

Камера 1 выполнена цилиндрической формы, патрубок 2 для подачи суспензии размещен на одном торце камеры, а концентратор 7 волн выполнен в виде усеченного конуса, установлен на другом торце камеры широким основанием и соединен усеченной вершиной с трубой 3 гомогенизирующего тракта.

Корпус 8 выполнен в виде колпака с полостью в форме параболоида вращения, в котором упругая мембрана 9 закреплена соосно на широкой части колпака, Корпус 8 закреплен коаксиально в камере 1 и направлен широкой частью с мембраной 9 в сторону концентратора 7 волн. Полость корпуса 8 снабжена расширительной трубкой (не показана) и заполнена жидкостью (водой).

Торцовый рефлектор 13 акустических волн выполнен в виде колпака с полостью в форме параболоида вращения и закреплен с коллектором 15 подачи теплоносителя на внешнем торце патрубка 5 соосно с ним. Открытая пОлость рефлектора 13 через коллектор 15 и патрубок 5 направлена в кольцевую полость кожуха 4 тангенциально.

Электроды 10 и 14 закреплены в корпусе

8 и рефлекторе 13 соответственно с межэлектродными зазорами в фокусах их параболических рефлекторных поверхностей и соединены с источником 11 импульсного электрического питания и блоком 12 управления. Один из каждой пары электродов соединен с источником 11 с заземлением. а другой — с электрической изоляцией; В качестве источника 11 применен высоковольтный конденсатор с запитывающим электрогенератором.

Блок 12 управления содержит электрический коммутатор. обеспечивающий подключение электродов 10 и 14 к конденсатору поочередно с заданной частотой подключений.

Гомогениэацию суспенэии продукта в устройстве осуществляют следующим образом.

Суспенэию томатной массы подают через патрубок 2 в камеру 1 и трубу 3 гомогенизирующего тракта с расходом 1,6 n/с (6 м /ч). з

При этом суспензия движется по трубе 3 со скоростью 2 10 м/с, находится в трубе

-1

100 с и выходит через патрубок 17.

Посредством блока 12 управления электроды 10 подключают к источнику 11 импульсного электрического питания с частотой 20 подключений в секунду. При каждом подключении в межэлектродном зазоре происходит искровой электрический разряд мощностью

Wp=V Jp=2 10 . !О =2.10 Вт. длительностью тр= 10 с и энергией разряда

-4

О! = 2 10 10 = 2 . 10 Дж. который возбуждает в корпусе 8 ударную в-,лну мощностью W> = 1,6 10 Дж с частотной ха2 рактеристикой преимущественно 20 кГц.

Ударная волна распространяется от разрядного канала в радиальных направлениях, достигает параболической рефлекторной поверхности корпуса 8. отражается от нее и направляется на мембрану 9. Под действием ударной волны разряда мембрана 9 излучает в суспенэию, находящуюся в камере 1, пучок плоских гидроакустических волн, направленных перпендикулярно излучающей поверхности мембраны в концентратор 7 волн.

Отражаясь от стенок концентратора 7, волны концентрируются и направляются в трубу 3 гомогениэирующего тракта, по которому распространяются в суспензии на всю длину трубы. При этом гидроакустические волны многократно отражаются от стенок трубы 3, соударяют продукт со стенками трубы, гомогениэируют и перемешивают его по всей длине и поперечному сечению канала трубы.

Перегретый пар с температурой 130"С направляют через коллектор 15 и патрубок

5 в кожух 4 тангенциально с обеспечением возможности вращения пара в кольцевой полости между стенками кожуха и цилиндрической обечайкой 16 и отвода отработанного пара с конденсатом через патрубок 6.

Электроды 14 подключают к конденсатору источника 11 импульсного электрического питания посредством блока 12 управления с частотой 20 подключений в секунду поочередно с подключением электродов 10. При каждом подключении в межэлектродном зазоре электродов 14 происходит искровой разряд в газовой среде теплоносителя (napa) мощностью

Wp =V Jp —- 2 10 . 10 =2 10 BT u знергиеи

Q1=Wp.òp=2 10 10 =2.10 Дж в

6 . 4 2 разряде.

Искровой разряд возбуждает в газовой среде акустическую волну с частотной

1634194

55 характеристикой преимущественно 20 кГц, мощностью WB=1,6 10 Вт и энергией

0в-1,6 10 Дж в волне. Акустическая волна разряда отражается от торцового рефлектора 13 и направляется через коллектор 15 и патрубок 5 в кольцевую полость кожуха 4 тангенциально. Многократна отражаясь от боковых стенок кожуха 4, цилиндрической обечайки 16 и трубы 3. акустическая волна совершает циркуляцию в кольцевой полости кожуха 4 в сторону вращения теплоносителя и движения его сверху вниз. При этом акустические волны турбулиэуют теплоноситель, сбрасывают с теплообменной поверхности трубы 3 охлажденные частицы теплоносителя и обеспечивают приток к поверхности трубы горячих порций пара. Тем самым интенсифицируется приток тепла к теплообменной поверхности трубы 3. Кроме того, акустические волны оказывают динамическое давление звука на теплоноситель в сторону распространения волн. тем самым ускоряют вращение пара в полости кожуха 4.

Воздействие гидроакустических волн в суспенэии, находящейся в трубе 3, и акустических волн в теплоносителе интенсифицирует тепломассообмен и повышает коэффициент теплопередачи через теплообменную стенку трубы Здо500 Вт/м С, При градиенте температуры между теплоносителем (napoM) и продуктом в трубе 3, достигающем 30 С, через теплообменную поверхность трубы 3 площадью 6м осущег ствляют передачу теплового потока от теплоносителя продукту в трубе 3 мощностью

90 .10 Дж/с=90 кДж/с, что обеспечивает нагревание продукта от 20 до 95 С и его пастеризацию в гомогенизирующем тракте.

Работу электрических разрядников обеспечивает запитывающий электрогенератор мощностью

ЧЧг =2 М/р тр пр =2 2 10 х б

Х 10 20 =8 кВт.

Эффективность и степень гомогениэации суспенэии повышены за счет многократного соударения частиц продукта со стенками гомогенизирующего тракта при отражении гидроакустических волн от стенок трубы 3. За время движения по трубе в течение 100 с продукт подвергается воздействию 2000 ударных волн разрядов. что обеспечивает высокую степень его гомогениэации, 5

Одновременное интенсивное нагревание продукта в трубе 3 теплоносителем приводит к образованию в суспенэии паровых пузырьков, что также повышает эффективность гомогениэации его гидроакустическими волнами.

Тепловая обработка продукта улучшена за счет многократной интенсификации тепломассообмена гидроакустическими волнами в суспензии и акустическими волнами в теплоносителе при одновременной гомогениэации продукта. При этом устранены перегрев и пригорание продукта на теплообменных поверхностях гомогенизирующего тракта, который одновременно выполняет функцию пастеризатора. Устранены также диссоциация продукта в зоне разрядов и образование радикалов, ухудшающих качество продукта, что имеет место в известном устройстве.

Производительность устройства увеличена за счет выполнения гомогениэирующего тракта в виде трубы, в которой ударная гомогениэация продукта осуществляется на большой площади поверхности трубы одновременно(на площади б м ). КПД устройства

2 увеличен эа счет установки в камере корпуса разрядника с параболической рефлекторной поверхностью и концентратора волн, а также выполнения гомогенизирующего тракта в виде трубы, навитой в форме спирали. установленной в кожухе с патрубками для подачи и отвода теплоносителя. Это обеспечивает гомогенизацию продукта за счет соударений гидроакустических волн со стенками трубы, причем. концентрация энергии в ударных волнах разрядов выше, чем концентрация энергии в высоконапорных струях жидкости известного устройства.

Технологические возможности устройства расширены за счет размещения гомогениэирующего тракта в кожухе с патрубками для подвода и отвода теплоносителя. что обеспечивает одновременную пастеризвцию продукта за счет его тепловой обработки.

Предлагаемое техническое решение легко осуществимо и может быть использовано в технологических потоках консервного производства для гомогенизации и тепловой обработки продуктов.

Формула изобретения

1. Устройство для гомогенизации суспензии. содержащее амсру с патрубком подачи суспензии. электроды. установленные с меж1634194

Уиг.2

Составитель А.Чурсин

Техред Э.Цаплюк Корректор Л.Алексеенко

Редактор И.Горная

Заказ 766/91 Тираж 335 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 электродными зазорами и соединенные с источником импульсного электрического питания и блоком управления, а также подсоединенный к камере гомогенизирующий тракт, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности и расширения технологических возможностей, оно снабжено концентратором волн. размещенным между камерой и гомогениэирующим трактом, выполненным в виде трубы, размещенной в кожухе с патрубками для подачи и отвода теплоносителя, при этом камера снабжена концентрично размещенным в ней полым корпусом с упругой мембраной с одной стороны и рефлекторнои поверхностью с другой, электроды размещены в фокусе рефлекторной поверхности, а мембрана укреплена соосно между рефлекторной поверхностью и концентратором волн.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что труба гомогенизирующего тракта выполнена в виде спирали и размещена в кожухе коаксиально, а патрубок подачи теплоносителя снабжен торцовым рефлектором акустических волн с электродами. установленными с межэлектродным взором в фокусе рефлектора, и укреплен тангенциально в соответствии с направлением витков спирали трубы гомогенизирующего тракта.