Устройство для концентрирования жидких пищевых продуктов

 

Изобретение относится к оборудованию для концентрирования жидких пищевых продуктов, например соков и молока. Устройство содержит секционированный корпус, в котором на полом приводном валу установлен перфорированный ротор c перфорированными обечайками, образующими гидравлические затворы относительно его торцов. Устройство содержит перфорированный статор, охватывающий ротор и патрубки подачи жидкого продукта и газообразного теплоносителя, отвода концентрата и выхлопной. Перфорация ротора и его обечаек выполнена в виде сопел Лаваля. Изобретение позволяет снизить энергоемкость устройства. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к оборудованию для концентрирования жидких пищевых продуктов, в частности соков и молока, при прямом контакте с газообразным теплоносителем в поле ультразвуковых колебаний.

Известно устройство для концентрирования жидких пищевых продуктов, содержащее секционированный корпус, размещенный в нем на полом приводном валу перфорированный цилиндрический ротор, перфорация которого имеет вид сопел Лаваля, охватывающий ротор статор с каналами подачи газообразного теплоносителя, патрубок подачи продукта, сообщенный с полостью вала, выхлопной патрубок, сообщенный с полостью ротора, и патрубки подачи газообразного теплоносителя и отвода концентрата, сообщенные с разными секциями корпуса (RU, патент 2060764, кл. B 01 D 1/22, 1996).

Недостатком этого устройства является высокая энергоемкость.

Техническим результатом изобретения является снижение энергоемкости устройства.

Этот результат достигается тем, что в устройстве для концентрирования жидких пищевых продуктов, содержащем секционированный корпус, размещенный в нем на полом приводном валу перфорированный цилиндрический ротор, перфорация которого имеет вид сопел Лаваля, охватывающий ротор статор с каналами подачи газообразного теплоносителя, патрубок подачи продукта, сообщенный с полостью вала, выхлопной патрубок, сообщенный с полостью ротора, и патрубки подачи газообразного теплоносителя и отвода концентрата, сообщенные с разными секциями корпуса, согласно изобретению ротор снабжен по меньшей мере одной внутренней перфорированной цилиндрической обечайкой, установленной с образованием гидравлического затвора относительно одного из его торцов.

Это позволяет сократить энергоемкость устройства за счет более полного использования энергии газообразного теплоносителя.

В предпочтительном варианте ротор снабжен несколькими обечайками, образующими гидравлические затворы относительно торцов ротора в шахматном порядке.

Это позволяет дополнительно сократить энергоемкость устройства за счет увеличения кратности контакта теплоносителя и продукта.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство с одной обечайкой, продольный разрез; на фиг. 2 - тоже, с тремя обечайками.

Устройство для концентрирования жидких пищевых продуктов содержит корпус 1, разделенный перегородкой 2 на секции 3 и 4, сообщенные с патрубками 5 и 6 подачи газообразного теплоносителя и отвода концентрата соответственно, статор 7 с каналами 8 для подачи газообразного теплоносителя, размещенный в секции 3, полый приводной вал 9, полость которого сообщена с патрубком 10 подачи продукта, с отверстиями 11 для его прохода, а также цилиндрический перфорированный ротор 12 с одной или несколькими перфорированными цилиндрическими обечайками 13, образующими гидравлические затворы 14 относительно его торцов в шахматном порядке, и выхлопной патрубок 15, сообщенный с полостью ротора 12. Перфорация ротора 12 и его обечаек 13 имеет вид сопел 16 Лаваля.

При работе устройства жидкий пищевой продукт подают через патрубок 10, полость вала 9 и отверстия 11 на внутреннюю поверхность ближайшей к оси вращения обечайки 13. Ротор 12 с обечайками 13 приводят во вращение от привода (не показан) через полый вал 9. В поле центробежных сил жидкий продукт распределяется во внутренней поверхности обечайки 13 в виде пленки и постепенно под действием центробежных сил проходит по всей обечайке 13, далее через гидравлический затвор 14 поступает на следующую обечайку 13 или на ротор 12, с которого концентрат стекает в секцию 4 корпуса 1 и удаляется из нее по патрубку 6. Газообразный теплоноситель подают по патрубку 5 в секцию 3 корпуса 1, откуда он при периодическом совпадении каналов 8 статора 7 с соплами 16 ротора 12 проходит через пленку жидкого продукта на его поверхности ротора 12 и последовательно через аналогичные сопла 16 обечаек 13 и пленки на их поверхностях, а затем удаляется из корпуса 1 по патрубку 15.

В соплах 16 газовый поток достигает сверхзвуковой скорости, и на выходе из них происходит турбулентный срыв, сопровождающийся образованием и схлопыванием кавитационных полостей, особенно интенсивным на поверхности ротора 12 в момент перекрытия его сопел 16 статором 7. Образующиеся пузырьки газообразного теплоносителя всплывают в пленке жидкого продукта под действием силы инерции и архимедовой силы выталкивания и при противодействии сил трения и поля центробежных сил. В таких условиях происходит активное обновление поверхности контакта фаз и интенсивный тепломассообмен между газовой и жидкой фазами. Многократный проход газообразного теплоносителя через жидкий продукт позволяет сократить брызгоунос и повысить теплоотдачу от газообразного теплоносителя и его насыщенность парами, переходящими в него из концентрируемого продукта. Кроме того, конструкция устройства обеспечивает не только поперечно-поточное контактирование фаз, как в наиболее близком аналоге, но и противоточное контактирование в радиальном направлении. Это позволяет повысить влагонасыщенность газообразного теплоносителя и снизить его температуру на выходе практически до входной температуры концентрируемого продукта, что позволяет снизить расход газообразного теплоносителя, а следовательно, и энергоемкость устройства. Следует отметить, что снижение расхода газообразного теплоносителя и энергоемкости устройства пропорционально количеству установленных в устройстве обечаек 13 ротора 12, и увеличение их количества при сохранении постоянной суммарной площади рабочей поверхности в свою очередь ведет к уменьшению габаритных размеров устройства и снижению его материалоемкости за счет уменьшения массы корпусных деталей.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет сократить энергоемкость за счет снижения расхода теплоносителя на концентрирование единицы массы жидкого продукта и снижения температуры теплоносителя на выходе.

Формула изобретения

1. Устройство для концентрирования жидких пищевых продуктов, содержащее секционированный корпус, размещенный в нем на полом приводном валу перфорированный цилиндрический ротор, перфорация которого имеет вид сопел Лаваля, охватывающий ротор статор с каналами подачи газообразного теплоносителя, патрубок подачи продукта, сообщенный с полостью вала, выхлопной патрубок, сообщенный с полостью ротора, и патрубки подачи газообразного теплоносителя и отвода концентрата, сообщенные с разными секциями корпуса, отличающееся тем, что ротор снабжен по меньшей мере одной внутренней перфорированной цилиндрической обечайкой, установленной с образованием гидравлического затвора относительно одного из его торцов.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ротор снабжен несколькими обечайками, образующими гидравлические затворы относительно его торцов в шахматном порядке.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2