Установка для концентрирования соков

 

ОПИСАББК ИЗОБРЕХЕНБ — (К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по натентам и товарным знакам (21} 4888027/13 (22) 05.1 2.90 (46) 15.11.93 Бюл. Na 41 — 42 (76) Игнатченко Иван Федорович

Щ УСТАНОВКА ДЛЯ КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ

СОКОВ (67) Использование: в пищевой промышленности при производстве соков. Сущность изобретения: установка для концентрирования соков содержит установленные соосно один над другим цилиндрические трубчатые испарители, включающие полости приема и выдачи продукта, рубашку теплоносителя и теплообменные трубы, цилиндрические сепараторы, объединенные с сообщенными с ними полостя(ю) RU (и) 2ÎÎ2435 CL (51) 5 А23 L2 08 ми приема и выдачи продукта испарителей с образованием единой цилиндрической камеры, размещенной между торцами смежных испарителей соосно с ними и единого корпуса, конденсатор с вакуумной установкой, паропроводы, продуктапроводы и вакуум-проводы, сообщающие рубашки теплоносителя испарителей с вакуумной установкой. В центре верхнего торца каждого ниже расположенного испарителя смонтирован цилиндрический патрубок размещенный внутри установленной над ним цилиндрической камеры концентрично последней с образованием зазора между его торцом и торцом вышерасположенного испарителя. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

2002435

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к аппаратам для концентрирования плодовых и овощных соков. и может быть использовано в основном на производствах малой мощности, Известен аппарат для уваривания сока, содержащий греющую камеру и сепаратор, снабженный сепарационно-распределительным устройством, сообщенные между собой с образованием рециркуляционного контура нагнетательным и питающим трубопроводами, патрубки ввода греющего пара и увариваемого сока и отвода готового продукта, конденсата пара и полуфабриката (авт.св. СССР N. 1079233, А 23 (2/08, 1983), Недостатком этого аппарата является большой расход пара, так как не используется. тепло сокового пара, образующегося при уваривании сока. Кроме того, отсутствуGT возможность отбора первых порций пэров сока, содер>кащих ароматические вещества, для последующего получения концентрированных ароматических веществ, Известна также комбинированная установка для выпаривания и улавливания ароматических веществ, содержащая последовател ь но (в порядке хода технологического процесса) размещенные цилиндрической формы трубчатые испарители. состоящие из рубашки теплоносителя, теплообменнbIx труб, полостей приема и выдачи продукта, сепараторы цилиндрической формы, сообщающиеся паропроводами с полостью выдачи продукта предыдуц его испарителя и рубашкой теплоносителя последующего испарителя, продуктопроводы. снабженные насосами и .сообщающие полость приема испарителей с сепаратором и полостью выдачи продукта предыдущего испарителя, конденсатор, снабженный вакуумной установкой, вакуум-проводы. сообщающие вакуумную установку с рубашками теплоносителя испарителей, паропровод и трубопровод конденсата, сообщающие рубашку теплоносителя одного из испарителя с ректификационной колонной устройства для получения концентрированных ароматических веществ, Недостатками этой установки являются большие, занимаемые установкой площади, большая материалоемкость и сложность конструкции, обусловленные тем, что испарители и сепараторы выполнены в виде отдельных устройств, разблещенных на горизонтальном фундаменте и соединенных друг с другом посредством паропроводов и продуктопроводов, снабженных насосами и зэпорно-регулирующей арматурой. Кроме того, в связи с выше указанными

20 причинами установка имеет большие площади наружных поверхностейл теплопередачи во внешнюю среду, что сопряжено с повышенным расходом пара (тепловой энергии) на нагрев сока. а наличие насосов в продуктопроводах связано с повышенным расходом электрической энергии, Наличие большого количества насосов и запорно-регулирующей арматуры в продуктопроводах обусловливает низкую надежность и большие затраты труда при настройке насосов на требуемую технологическую производительность.

Цель изобретения - сокращение производственных площадей, упрощение конструкции, повышение надежности, снижение материалоемкости, трудо- и энергозатрат.

Цель достигается тем, что испарители размещены соосно друг над другом, а сепараторы обьединены с cîîáùåííûìè с ними полостями приема и выдачи продукта в одну цилиндрическую полость, размещенную между торцами смежных испарителей соосно с ними, причем торец кэ>кдого ниже

25 расположенного испарителя имеет центральное отверстие, снабженное цилиндрической трубой, размещенной внутри выше расположенного сепаратора, концен.трично его цилиндрической поверхности и

30 образующей зазор с нижним торцем выше располо>кенного испарителя, Нижние концы теплообменных труб могут заходить внутрь сепаратора и могут быть изогнуты в плоскости, перпендикулярной наименьшему отрезку. соединяюгдему ось сепаратора с осью теплообменной трубы, причем изгибы концов всех теплообменных труб одного испарителя выполнены в одном направлении.

Совокупность отличительных от прототипа признаков обеспечивает выполнение всех испарителей и сепараторов в виде одного вертикального цилиндра, что существенно уменьшает величину занимаемой аппаратом площади, а также существенно упрощает конструкцию и снижает материа. лоемкость, так как исключаются отдельно располо>кенные сепараторы, парог роводы и часть продуктопроводов, оснащенных насосами и запорно-регулирующей арматурой, Кроме того, совмещение элементов конструкции и исключение паропроводов и части продуктопроводов обеспечивает уменьшение величины площади наружных

55 теплообменных поверхностей, что снижает потери тепла (тепловой энергии), а исключение из конструкции большей части насосов (т.к, перемещение выпариваемого сока из сепараторов в испарители осуществляется самотеком) и запорно-регулирующей арма2002435

55 туры повышает надежность, сни>кает затраты труда на настройку аппарата и сокращает затраты электроэнергии.

Указанные выше отличительные признаки, определяющие форму и размещение нижних концов теплообменных труб, обеспечивают циркуляционное движение парожидкостной смеси сока вдоль цилиндрической поверхности сепаратора, что способствует сепарации жидкости и пара и тем самым исключает унос паром частиц сока в рубашку испарителя. т.е. исключаются потери сока.

Верхняя часть полости приема продукта первого испарителя соединена с примыкающим к нему сепаратором. посредством паропровода и с вакуумной установкой посредством вакуум-провода, Наличие этих признаков исключает возможность возникновения большого перепада давления между верхними и нижними торцами теплообменных труб (с более низким давлением у нижнего торца), исключая тем самым возникновение больших скоростей движения сока по теплообменным трубам первого испарителя, что в итоге обеспечивает необходимый теплообмен при меньшей длине теплообменных труб. Таким образом, наличие этих признаков обеспечивает уменьшение размеров и массы аппарата.

Аналогов, содержащих указанные, отличительные от прототипа признаки, не выявлено. Таким образом заявленное техническое решение соответствует критерию

"существенные отличия".

На фиг.1 изображен схематично аппарат для концентрирования соков, общий вид; на фиг,2 - размещение изогнутых концов теплообменных труб, сечение A-А на фиг.1; на фиг.3- продольное сечение теплообменной трубы в плоскости ее изгиба, сечен ие Б-Б на фиг. 1, Аппарат для концентрирования соков содержит испарители 1,2, 3 и 4, сепараторы

5, 6, 7 и 8, барометрический конденсатор 9, снабженный насосом 10 для удаления воды на градирню и трубопроводом 11 подвода воды от градирни, вакуумный насос 12. соединенный вакуум-проводом 13 с камерой конденсации барометрического конденсатора. Каждый испаритель содержит рубашку теплоносителя 14 и теплообменные трубы 15. Кроме того, испаритель 1 снабжен электрическим нагревателем 16, подключенным к блоку управления 17, снаб>кенному регулятором температуры 18, а рубашка теплоносителя снабжена манометром 19, предохранительным клапаном 20, теплообменным змеевиком 21, одним концом подключенным посредством продуктопровода

22 к полости приема сока 23 и вторым концом посредством продуктопровода 24 - к теплообменному змеевику 25, Испаритель 2 в верхнем торце имеет отверстие 26, снабженное цилиндрической трубой 27, размещенной внутри сепаратора 5 концентрично его боковой поверхности и сообщающей полость сепаратора 5 через зазор 28 с полостью теплоносителя 14. Последняя снабжена мановакууметром 29 и патрубком

30, соединенным посредством паропровода

31 с ректификационной колонкой 32 устройства для улавливания и концентрирования ароматических веществ, Кроме того, нижняя часть рубашки теплоносителя 14 испарителя 2 сообщена с ректификационной колонкой 32 трубопроводом 33, снабженным насосом 34, служащим для подачи сокового конденсата. содержащего ароматические вещества, в ректификационную колонку для улавливания ароматических Веществ.

Верхняя часть полости приема сока 23 соединена с полостью, сепаратора 5 паропроводом 35, служащим для выравнивания давления в соединяемых полостях, что исключает возможность увеличения скорости движения сока по теплообменным трубам за счет перепада давления, Для заполнения рубашки теплоносителя 14 испарителя 1 водой предусмотрен трубопровод 36, снабженный вентилем 37 {в испарителе 1 теплоносителем служит вода и водяной пар, в остальных испарителях теплоносителем является соковый пар, образовавшийся в результате нагрева сока в предыдущих испарителях па ходу технологического процесса).

Испаритель 3 в верхнем торце имеет отверстие 38, снабженное цилиндрической трубой 39, размещенной внутри сепаратора

6 концентрично его боковой поверхности и сообщающие полость сепаратора 6 через зазор 40 с полостью рубашки теплоносителя

14 испарителя 3. Кроме того, рубашка теплоносителя 14 испарителя 3 снабжена мановакууметром 41 и теплообменным змеевиком 25, одним концом подключенным к теплообменному змеевику 21, а вторым концом посредством продуктопровода 42к теплообменному змеевику 43, размещенному в полости рубашки теплоносителя 14 испарителя 4 и соединенному продуктопроводом 44 через теплообменник 45 с питающим продуктопроводом 46.

Испаритель 4 в верхнем торце имеет отверстие 47, снабженное цилиндрической трубой 48, размещенной внутри сепаратора

2002435

35

7 концентрично его боковой поверхности и сообщающей полость сепаратора 7 через зазор 49 с полостью рубашки теплоносителя 14 испарителя 4, снабженной мановакууметром 50, Рубашки теплоносителей испарителей 3 и 4 подключены к трубопроводам соответственно 51 и 52 для отвода сокового конденсата, Сепараторы 5, 6, 7 и 8 снабжены термометрами соответственно

53, 54, 55 и 56, Сепаратор 8 соединен с конденсатором 9 паропроводом 57, снабженным мановакууметром 58 и заходящим в полость сепаратора 8, образуя с нижним торцем испарителя 4 зазор 59. Конденсатор

9 снабжен гребенкой 60, соединенной вакуум-проводами 61, 62, 63 и 64 с рубашками теплоносителей 2, 3, 4 и полостью приема сока 23, Нижняя часть сепаратора 8 соединена через продуктопровод 65. насос 66, продуктопровод 67 и теплообменник 45 с продуктопрсводом выдачи готового продукта 68. Нижние концы 69 теплообменных труб 15 изогнуты в плоскости, перпендикулярной наименьшему отрезку 00> (см.фиг.2), соединяющему ось сепаратора с осью рассматриваемой теплообменной трубы, причем угол изгиба р не более 90 (см.фиг.3).

Аппарат для концентрирования соков работает следующим образом.

Рубашку теплоносителя 14 испарителя

1 заполняют водой через трубопровод 36.

Посредством блока управления 17 включает электрический нагреватель 16, Одновременно включают вакуумный насос 12, который, выкачивая воздух по вакуумпроводу 13 из полости конденсирования конденсатора

9, создает в ней вакуум. После достижения рабочего значения температуры воды в испарителе 1 (определяют по показанию термометра регулятора температуры 18) включают подачу сока исходной концентрации из питающего продуктопровода 46 «ереэ теплообменник 45 продуктопровод 44, теплообменный змеевик 43, продуктопровод 42, теплообменный змеевик 25, прсдуктопровод 24, теплообменный змеевик 21, продуктопровод 22 .в полость приема сока

23. При этом в теплообменнике 45 и теплсобменных змеевиках 43, 25 и 21 происходит предварительный нагрев исходного сока, Из полости приема сока 23 сок перемешается по теплообменным трубам 15 испарителя 1 в полость сепаратора 5 и далее по теплообменным трубам испарителя 2 в полость сепаратора 6, по теплообменным трубам испарителя 3 в полость сепаратора 7, по теплообменным трубам испарителя 4 в полость сепаратора 8. При этом в теплообменных трубах 15 происходит процесс выпаривания воды иэ сока путем нагрева его теплоносителем (горячей водой - в испарителе 1, соковым паром - в остальных испарителях) теплопередачей через стенки теплообменных труб. Струи парожидкостной смеси сока, выходящие из изогнутых концов 68 теплообменных труб 15 испарителей, направлены по касательной к боковой цилиндрической поверхности сепараторов (см.фиг.2), что способствует разделению пара и жидкости и в связи с этим снижению потерь сока за счет уменьшения уноса его частиц паром, который в итоге превращается в конденсат и уходит в отходы производства.

Движение парэ в аппарате следующее, Соковый пар, образовавшийся и отделившийся от жидкого сока в испарителей 1 и сепараторе 5, через зазор 28 и цилиндрическую трубу 27 поступает в рубашку теплоносителя 14 испарителя 2, где он частично конденсируется, отдавая тепло через стенки теплообменных труб 15 соку, перетекающему из сепаратора 5 в сепаратор 6.

Оставшийся несконденсировавшийся пар, содержащий ароматические вещества, через патрубок 30 и паропровод 31 поступает в нижнюю часть ректификационной колонны 32. а конденсат пара, также содержащий ароматические вещества, подается насосом

34 по трубопроводу 33 в верхнюю часть ректификационной колонны 32, В последней происходит вымывание паром ароматических веществ иэ поступившего сокового конденсата и в последующем конденсация насыщен н ы ми ароматическими вещества. ми пара и сбор концентрированных ароматических веществ в жидком состоянии (устройство конденсации и сбора концентрированных ароматических веществ не показано, так как оно не касается сути предполагаемого изобретения, может быть использовано любое известное техническое решение устройства), Пар, образовавшийся в теплообменных трубах 15 испарителя 2 и сепараторе 6, через зазор 40 и цилиндрическую трубу 39 поступает в рубашку теплоносителя 14 испарителя 3, в которой он конденсируется. передавая тепло соку, перемещаюмщемуся по теплообменным трубам 15 из сепаратора

6 в сепаратор 7 и в теплообмен нам змеевике

42. Пар, образовавшийся в теплообменных трубах 15 испарителя 3 и сепаратора 7, через зазор 49 и цилиндрическую трубу 48 поступает в рубашку теплоносителя 14 испарителя 4, в котором он конденсируется, передавая тепло соку, перемещающемуся по теплообменным трубам 15 испарителя 4 из сепаратора 7 в сепаратор 8 и в теплообменном змеевике 43. Пар. образовавшийся

2002435

40 парителей размещены в верхней части цилиндрических камер и отогнуты s вертикальной плоскости по касательной к окружности, проходящей через отогнутый конец трубы с центром, лежащим на оси

45 цилиндрической камеры, 3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что верхняя часть полости приема продукта первого испарителя сообщена с примыкающей к нему цилиндрической камерой

50 посредством паропровода и с вакуумной установкой посредством вакуумпровода. в теплообменных трубах 15 испарителя 4 и в сепараторе 8, имеющий наименьшую температуру, через зазор 59 по паропроводу 57 поступает в конденсатор 9, где он полностью конденсируется.

Процесс выпаривания сока происходит в условиях вакуума, создаваемого путем подключения полостей рубашек теплоносителя, сообщающихся с сепараторами и вакуумированной полости барометрического конденсатора, Кроме того, вакуум усиливается за счет конденсации пэров сока в рубашках теплоносителя испарителей.

Благодаря наличию вакуума существенно ускоряется процесс выпаривания. Описание работы конденсатора 9 не приводится, так как взята известная конструкция конденсатора. Конденсат из рубашек теплоносителей испарителей 3 и 4 выводится наружу через трубопроводы 51 и 52. Имеющиеся в конструкции аппарата теплообменники, а также теплообменные трубы и змеевики, осуществляющие рекуперацию тепловой энергии, выполняют те же функции, что и аналогичные элементы конструкции прототипа, Формула изобретения

1. УСТАНОВКА ДЛЯ КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ СОКОВ, содержащая размещенные последовательно по ходу технологического процесса цилиндрические трубчатые испарители, включающие полости приема и выдачи продукта, рубашку теплоносителя и теплообменные трубы, цилиндрические сепараторы, сообщенные с полостью выдачи продукта предыдущего по ходу технологического процесса испарителя, рубашкой теплоносителя и полостью приема продукта последующего испарителя. конденсатор с вакуумной установкой, паропроводы и продуктопроводы, и вакуумпроводы, сооб° щающие рубашки теплоносителя испарителей с вакуумной установкой, отличающаяся тем, что испарители установлены соосно один над другим, сепараторы объединены с сообщенными с ними полостями приема и выдачи продукта испарителей с образованием единой цилиндрической камеры, размещенной между

От использования предполагаемого изобретения, по сравнению с прототипом,достигается существенное снижение материалоемкости и упрощение конструкции эа счет исключения части насосов и трубопроводов с арматурой, а также части элементов конструкции (стенок, перегородок и т.п.) вследствие объединения нескольких отдельных изделий в один агрегат.

Ориентировочно стоимость аппарата снизится на 25%, Ориентировочно, в 3 раза, снизится занимаемая агрегатом производственная площадь за счет объединения нескольких испарителей (4 шт) и нескольких сепараторов (4 шт) в одну колонну. Снизится, ориентировочно на 8-12% расход пара и на 20-30% электроэнергии за счетснижения потерь тепла (уменьшена площадь поверхностей агрегата, через которые передается тепло во внешнюю среду) и исключения нескольких насосов с приводом от электродвигателей, (56) Проспект Швейцарской фирмы

"Vnipektin" на комбинированную установку для выпаривания и улавливания ароматических веществ марки AFS, торцами смежных испарителей соосно с ними и единого корпуса, при этом в центре верхнего торца каждого нижерасположенного испарителя смонтирован цилиндрический патрубок, размещенный внутри установленной над ним цилиндрической камеры концентрично последней с образованием зазора между его торцем и торцем выше расположенного испарителя.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что нижние концы теплообменных труб ис2002435

- 2002435

Составитель И,Игнатченко

Редактор В,Трубченко Техред М.Моргентал Корректор Н.Король

Заказ 3198

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101