Устройство для стабилизации соков и вин охлаждением

 

Использование: в виноделии. Сущность изобретения: устройство содержит теплоизолированную емкость со средствами подачи нестабильного сырья и отвода стабильного сырья, кристаллического осадка и отработанного хладагента, источник используемой в качестве хладагента жидкой двуокиси углерода, закрепленную на полом приводном валу полую мешалку, полость которой сообщена через полость вала с источником жидкой двуокиси углерода. На мешалке с противоположных сторон вала установлены сообщенные с ее полостью сопла, выходные отверстия которых расположены в плоскостях, параллельных оси вала, и направлены в противоположные стороны перпендикулярно оси вала. Сопла выполнены сверхзвуковыми и снабжены установленными на входах завихрителями. 4 з.п.ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к вспомогательному оборудованию для винных погребов, в частности для стабилизации виноградных соков и вин, хранимых в стационарных емкостях, от выпадения кристаллического осадка.

Известно устройство для стабилизации соков и вин охлаждением, содержащее теплоизолированную емкость со средствами подачи нестабильного сырья и отвода стабильного сырья, кристаллического осадка и отработанного хладагента, источник используемой в качестве хладагента жидкой двуокиси углерода, закрепленную на полом приводном валу полую мешалку, полость которой сообщена через полость вала с источником жидкой двуокиси углерода, и установленные на мешалке с противоположных сторон вала сообщенные с ее полостью сопла, выходные отверстия которых размещены в плоскостях, параллельных оси вала, и направлены в противоположные стороны перпендикулярно оси вала.

Недостатки этого устройства экстенсивность образования кристаллического осадка и его высокая дисперсность, затрудняющая отделение.

Задачей изобретения является интенсификация образования кристаллического осадка и увеличение размера его частиц.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для стабилизации соков и вин охлаждением, содержащем теплоизоляционную емкость со средствами подачи нестабильного сырья и отвода стабильного сырья, кристаллического осадка и отработанного хладагента, источник используемой в качестве хладагента двуокиси углерода, закрепленную на полом приводном валу полую мешалку, полость которой сообщена через полость вала с источником жидкой двуокиси углерода, и установленные на мешалке с противоположных сторон вала, сообщенные с ее полостью сопла, выходные отверстия которых расположены в плоскостях, параллельных оси вала, и направлены в противоположные стороны перпендикулярно оси вала, согласно изобретению сопла выполнены сверхзвуковыми и снабжены установленными на входах завихрителями.

Это позволяет интенсифицировать образование кристаллического осадка и увеличить размеры его частиц за счет повышения равномерности обработки сырья хладагентом и коагуляции осадка в поле генерируемых в сырье высокоэнергоемких ультразвуковых колебаний. В предпочтительном варианте сопла установлены симметрично оси вала.

Это позволяет избежать изгибных нагрузок на вал и повысить надежность работы устройства.

Другим предпочтительным вариантом предусмотрено шарнирное закрепление мешалки на валу со смещением центра тяжести относительно оси вала, выполнение вала съемным, а соединение полостей вала и мешалки в виде гибкого шланга, при этом возможно выполнение мешалки из телескопически соединенных секций.

Это позволяет обрабатывать с помощью единого комплекта вала с мешалкой сырье в нескольких емкостях винного погреба, а в желательном варианте облегчить транспортировку комплекта от емкости к емкости.

Последним предпочтительным вариантом предусмотрено снабжение мешалки дополнительным соплом, выходное отверстие которого направлено ниже выходных отверстий основных сопл.

Это позволяет повысить эффективность взмучивания осадка и интенсифицировать его образование.

На фиг. 1 показан общий вид устройства; на фиг.2 мешалка с симметричным расположением сопел, разрез; на фиг.3 съемный узел мешалки с телескопическим соединением секций на фиг.4 увеличенный фрагмент 1 фиг.2.

Устройство для стабилизации соков и вин охлаждением содержит теплоизолированную, например, помещением в винный погреб емкость 1 с патрубком 2 подачи нестабильного сырья, служащим одновременно выхлопным патрубком для отвода отработанного хладагента в виде газовой фазы двуокиси углерода, и патрубком 3 отвода стабильного сырья и кристаллического осадка, источник 4 жидкой двуокиси углерода, сообщенный с полостями приводного вала 5 и мешалки 6, установленными с возможностью вращения в подшипниковом узле 7. Полость мешалки 6 сообщена со сверхзвуковыми соплами 8, установленными по разные стороны вала 5, выходные отверстия 9 которых расположены в плоскостях, параллельных оси вала 5, и направлены в противоположные стороны перпендикулярно его оси.

Возможно симметричное расположение сопл 8 относительно оси вала 5.

Для использования вала 5 с мешалкой 6 при обработке сырья в нескольких емкостях 1 винного погреба подшипниковый узел 7 выполняют размещенным по внутреннему диаметру патрубка 2 и съемным совместно с валом 5, мешалкой 6 и источником 4 жидкой двуокиси углерода. В этом случае полость вала 5 сообщена с полостью мешалки 6 посредством гибкого шланга 10, а соединение вала 5 и мешалки 6 выполнено в виде шарнира 11 со смещением центра тяжести мешалки 6 относительно шарнира 11. Целесообразно для облегчения транспортировки выполнение мешалки 6 из телескопически соединенных секций 12.

Возможно снабжение мешалки 6 дополнительным соплом 13, выходное отверстие 14 которого направлено ниже, чем выходные отверстия 9 основных сопл 8, на входах в которые установлены завихрители 15.

Устройство работает следующим образом.

Обрабатываемое сырье, например, виноматериал Ркацители, заливают в емкость 1 через патрубок 2. Из источника 4 через полость вала 5 и полость лопасти 6 в сопла 8 подают жидкую двуокись углерода при давлении выше атмосферного. На входе в сопла 8 двуокись углерода закручивается завихрителями 15, затем ускоряется в соплах 8 до сверхзвуковой скорости истечения и поступает в обрабатываемое сырье, частично испаряясь с поглощением теплоты. У выходных отверстий 9 происходит турбулентный срыв сверхзвукового потока двуокиси углерода, сопровождающийся образованием и схлопыванием кавитационных полостей с ультразвуковой частотой. Закрученный сверхзвуковой поток двуокиси углерода имеет бочкообразную форму и создает регулярные скачки уплотнения с ультразвуковой частотой до дробления на отдельные пузырьки, всплывающие в обрабатываемом сырье. Оставшаяся часть жидкой фазы двуокиси углерода диспергируется в поле ультразвуковых колебаний и переходит в твердую фазу в виде мелкодисперсных кристаллов. Одновременно сверхзвуковой поток двуокиси углерода приводит во вращение мешалку 6 и вал 5 в подшипниковом узле 7 за счет реактивной силы. Увеличение скорости истечения двуокиси углерода по сравнению с прототипом позволяет увеличить скорость вращения мешалки 6 и интенсифицировать перемешивание обрабатываемого сырья.

При выполнении сопл 8 симметричными относительно оси вала 5 исключается возникновение изгибающего момента на валу 5 и радиальных нагрузок в подшипниковом узле 7, что повышает надежность их работы. Если лопасть 6 соединена с валом 5 посредством шарнирного соединения 11, то за счет центробежной силы в процессе работы лопасть 6 занимает горизонтальное положение. В этом случае соединение полостей вала 5 и мешалки 6 гибким шлангом 10 исключает их разгерметизацию. Наличие дополнительного сопла 13 и его расположение позволяют направить часть потока двуокиси углерода ко дну емкости 1, взмучивая струей из выходного отверстия 14 сопла 13 осадок на дне емкости 1, что обеспечивает его циркуляцию в сырье и наличие в нем дополнительного количества центров кристаллизации, интенсифицирующих выпадение в осадок солей винной кислоты.

В результате теплообмена с двуокисью углерода в условиях интенсивного перемешивания происходят интенсивное охлаждение и резкое падение растворимости в нем солей винной кислоты. Последние выпадают в осадок, выкристаллизовываясь на центрах кристаллизации в виде взмученного осадка и мелкодисперсных кристаллов твердой фазы двуокиси углерода. Образующийся осадок в поле ультразвуковых колебаний коагулирует с образованием агломератов хлопьвидной формы. Последние взмучиваются струей из сопла 13 до увеличения гидравлической крупности в результате коагуляции выше линейной скорости струи сопла 13. Обработанное таким образом сырье из емкости 1 через патрубок 3 сливают совместно с осадком и разделяют их одним из известных методов, например фильтрацией.

При завершении обработки и прекращении подачи жидкой двуокиси углерода в съемном узле мешалка 6 занимает положение, близкое к вертикальному, поворачиваясь в шарнире 11. Подшипниковый узел 7 совместно с валом 5, мешалкой 6, гибким шлангом 10 и источником 4 жидкой двуокиси углерода отсоединяют от емкости 1, извлекают из патрубка 2, складывают телескопические секции 12 и транспортируют к другой емкости 1. В нее через патрубок 2 вводят вал 5 с мешалкой 6, фиксируют подшипниковый узел 7 в патрубке 2, после чего подают жидкую двуокись углерода из источника 4. За счет того, что давление в двуокиси углерода превышает атмосферное, секции 12 раздвигаются, а за счет центробежной силы мешалка 6 занимает горизонтальное положение, после чего цикл работы повторяется аналогичным образом.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет интенсифицировать выделение кристаллического осадка и увеличить размеры его частиц.

Формула изобретения

1. Устройство для стабилизации соков и вин охлаждением, содержащее теплоизолированную емкость со средствами подачи нестабильного сырья и отвода стабильного сырья, кристаллического осадка и отработанного хладагента, источник используемой в качестве хладагента жидкой двуокиси углерода, закрепленную на полом приводном валу полую мешалку, полость которой сообщена через полость вала с источником жидкой двуокиси углерода, и установленные на мешалке с противоположных сторон вала сообщенные с ее полостью сопла, выходные отверстия которых расположены в плоскостях, параллельных оси вала, и направлены в противоположные стороны перпендикулярно оси вала, отличающееся тем, что сопла выполнены сверхзвуковыми и снабжены установленными на входах завихрителями.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что сопла установлены симметрично оси вала.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что мешалка шарнирно закреплена на валу со смещением центра тяжести относительно оси вала, вал выполнен съемным, а соединение полости вала с полостью мешалки выполнено в виде гибкого шланга.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что мешалка выполнена из телескопически соединенных секций.

5. Устройство по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что мешалка снабжена дополнительным соплом, выходное отверстие которого направлено ниже выходных отверстий основных сопел.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4