Кристаллизатор для концентрирования жидкостей
Владельцы патента RU 2344722:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежская государственная технологическая академия (RU)
Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано при концентрировании жидкостей путем вымораживания и получения льда. Кристаллизатор для концентрирования жидкостей содержит камеры образования кристаллов, роста кристаллов и отделения льда от сконцентрированного продукта. Камеры объединены общим валом. Камера образования кристаллов содержит цилиндрический корпус, установленное на валу шнековое перемешивающее устройство и рубашку для хладагента. Камера роста кристаллов содержит корпус, теплообменные устройства в виде полых дисков и размещенные между дисками ножи криволинейной формы. Внутренние диаметры дисков различны и попеременно равны так, что образуют полости кольцевой формы между валом, поверхностями теплообменных устройств и внутренней цилиндрической стенкой. Ножи обеспечивают съем льда и направленное зигзагообразное движение обрабатываемого продукта по кольцевым полостям и интенсивное его перемешивание. Камера отделения льда от сконцентрированного продукта содержит цилиндрический корпус, установленный на валу шнек и рубашки для охлаждения исходного продукта. Изобретение обеспечивает повышение производительности кристаллизатора, однородность кристаллов льда и снижение энергозатрат на процесс кристаллизации. 4 ил.
Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к устройствам для концентрирования жидкостей путем вымораживания и получения льда.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является кристаллизатор для концентрирования жидкостей, содержащий цилиндрический корпус, установленный на приводном валу вертикальный нож для скалывания намерзшего слоя льда и перемешивающее устройство [авторское свидетельство СССР №1156626, кл. A23L 2/08, бюл. №19, 1985 г.].
Основными недостатками указанного кристаллизатора являются низкая производительность кристаллизатора, неоднородность получаемых кристаллов льда, малая площадь поверхности теплообмена, невозможность отделения кристаллов льда от сконцентрированного продукта, а также высокие энергозатраты процесса концентрирования.
Технической задачей изобретения является повышение производительности кристаллизатора и однородности кристаллов льда, интенсификация процесса теплообмена, обеспечение возможности отделения кристаллов льда от сконцентрированного продукта, а также снижение энергозатрат на процесс кристаллизации.
Поставленная техническая задача изобретения достигается тем, что в кристаллизаторе для концентрирования жидкостей, содержащем камеры образования кристаллов, роста кристаллов и отделения льда от сконцентрированного продукта, объединенные общим для всех камер валом, камера образования кристаллов содержит цилиндрический корпус и снабжена патрубком для подвода продукта, рубашкой для хладагента с патрубками для его подвода и отвода и шнековым перемешивающим устройством, установленным на общем валу, камера роста кристаллов содержит корпус, теплообменные устройства с патрубками подвода и отвода хладагента, установленные с образованием кольцевых полостей попеременно между поверхностями теплообменных устройств и валом, и между поверхностями теплообменных устройств и внутренней цилиндрической стенкой корпуса, а также ножи криволинейной формы для снятия льда с поверхности теплообменных устройств и обеспечения направленного зигзагообразного движения обрабатываемого продукта между валом, поверхностями теплообменных устройств и внутренней стенкой корпуса, а камера отделения льда от сконцентрированного продукта содержит цилиндрический корпус, установленный на общем валу шнек, устройство для отвода льда, рубашку для охлаждения исходного продукта перед концентрированием с патрубками для подвода и отвода продукта, рубашку с патрубками для отвода промоя и рубашку с патрубками для отвода сконцентрированного продукта, причем в местах установки рубашек для отвода промоя и сконцентрированного продукта стенки корпуса имеют перфорацию.
На фиг.1 изображена общая схема кристаллизатора для концентрирования жидкостей, на фиг.2 - камера роста кристаллов, на фиг.3 - разрез А-А на фиг.2, на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.2.
Кристаллизатор для концентрирования жидкостей (фиг.1) содержит камеры образования кристаллов 1, роста кристаллов 2 и отделения льда от сконцентрированного продукта 3, а также привод 4 с общим для всех камер валом 5. Камера образования кристаллов 1 содержит цилиндрический корпус, патрубок 6 для подвода продукта, рубашку 7 для хладагента с патрубком 8 для подвода хладагента и патрубком 9 для отвода хладагента, а также шнековое перемешивающее устройство 10, установленное на общем валу 5.
Камера роста кристаллов 2 (фиг.2) содержит цилиндрический корпус, внутри которого размещены теплообменные устройства, выполненные в виде полых дисков 11 и 12, на плоской кольцевой поверхности которых осуществляется намораживание влаги, а вдоль цилиндрической поверхности движется продукт. Диск 11 закреплен на внутренней поверхности камеры с образованием зазора между внутренней цилиндрической поверхностью диска и валом, а диск 12 закреплен на внутренней поверхности камеры с образованием зазора между наружной цилиндрической поверхностью диска и стенкой камеры. Таким образом обеспечивается продвижение продукта между цилиндрическими поверхностями дисков, внутренней стенкой камеры и валом. Диски 11 и 12 чередуются по высоте камеры через один. Их количество зависит от производительности аппарата. Каждый диск снабжен патрубком 14 для подвода хладагента и патрубком 15 для его отвода. Диски 11 и 12 разделяют камеру роста на секции, в каждой из которых установлены ножи 13. Ножи установлены таким образом, что при вращении вала срезание слоя намораживаемой влаги осуществляется криволинейными поверхностями ножей, при этом срезание намороженного льда с диска 12 осуществляется вогнутой стороной ножа, а срезание льда с диска 11 осуществляется выпуклой стороной ножа.
Камера отделения льда от сконцентрированного продукта 3 содержит цилиндрический корпус, снабженный рубашкой 16 для охлаждения исходного продукта перед концентрированием с патрубками 17 и 18 для подвода и отвода продукта, рубашкой 19 с патрубками 20 для отвода промоя и рубашкой 21 с патрубками 22 для отвода сконцентрированного продукта. В местах установки рубашек для отвода промоя и сконцентрированного продукта стенки корпуса имеют перфорацию. Камера имеет также шнек 23, установленный на общем валу 5, и устройство для отвода льда 24.
Кристаллизатор для концентрирования жидкостей работает следующим образом.
Исходный продукт сначала через патрубок 17 подается в рубашку 16, где охлаждается за счет теплообмена со льдом, выходящим из камеры отделения льда от сконцентрированного продукта 3, затем через патрубок 18 выводится из рубашки 16 и далее через трубопровод и патрубок 6 подается в камеру образования кристаллов 1. Одновременно через патрубок 8 в рубашку 7 подается хладагент, который кипит, охлаждая исходный продукт в камере образования кристаллов, обеспечивая таким образом кристаллизацию льда на внутренней поверхности камеры. Продукт в камере образования кристаллов интенсивно охлаждается за счет теплообмена с кипящим хладагентом и интенсивно перемешивается шнековым перемешивающим устройством 10, которое одновременно срезает с внутренней поверхности камеры кристаллы льда и направляет их в камеру роста кристаллов 2.
Из камеры образования кристаллов обрабатываемый продукт подается в камеру роста кристаллов 2, а хладагент из рубашки 7 через патрубки 14 подается во внутреннюю полость дисков 11 и 12. За счет теплообмена между обрабатываемым продуктом и хладагентом продукт продолжает охлаждаться, при этом кристаллы льда увеличиваются в размере. Ножи криволинейной формы 13 снимают лед с плоских кольцевых поверхностей дисков 11 и 12 и продвигают продукт таким образом, что он движется зигзагообразно между поверхностями дисков, внутренней стенкой камеры роста и валом; при этом скорость движения продукта уменьшается, что позволяет добиться однородности кристаллов льда, благодаря чему улучшается их дальнейшее отделение от сконцентрированного продукта.
Из камеры роста кристаллов продукт, представляющий собой льдоводяную пульпу, подается в камеру отделения льда от сконцентрированного продукта 3, где он передвигается при помощи шнека 23. При этом лед прессуется, частично плавится и вода, образующаяся в результате плавления льда, промывает его от сконцентрированного продукта, который, в свою очередь, выходит через перфорированную стенку камеры в рубашку 21, из которой отводится через патрубки 22. Аналогично промой выходит через перфорированную стенку в рубашку 19 и через патрубки 20 выводится из нее. Лед, дополнительно охлаждая за счет теплообмена через стенку камеры исходный продукт в рубашке 16, поднимается шнеком к устройству для отвода льда 24 и отводится из кристаллизатора.
Использование льда, полученного при кристаллизации, для предварительного охлаждения исходного продукта перед концентрированием, а также теплоты одного и того же хладагента в камерах образования и роста кристаллов, обеспечивает регенерациию тепла, что позволяет снизить энергозатраты на процесс концентрирования.
Технический результат достигается тем, что предложенный кристаллизатор для концентрирования жидкостей позволяет повысить производительность кристаллизатора по сконцентрированному продукту и вымороженному льду, обеспечить однородность кристаллов льда с целью лучшего их отделения от сконцентрированного продукта, интенсифицировать процесс теплообмена, обеспечить возможность отделения кристаллов льда от сконцентрированного продукта, а также снизить энергозатраты на процесс кристаллизации.
Кристаллизатор для концентрирования жидкостей, содержащий камеры образования кристаллов, роста кристаллов и отделения льда от сконцентрированного продукта, объединенные общим для всех камер валом, при этом камера образования кристаллов содержит цилиндрический корпус и снабжена патрубком для подвода продукта, рубашкой для хладагента с патрубками для его подвода и отвода и шнековым перемешивающим устройством, установленным на общем валу, камера роста кристаллов содержит корпус, теплообменные устройства с патрубками подвода и отвода хладагента, установленные с образованием кольцевых полостей попеременно между поверхностями теплообменных устройств и валом, и между поверхностями теплообменных устройств и внутренней цилиндрической стенкой корпуса, а также ножи криволинейной формы для снятия льда с поверхности теплообменных устройств и обеспечения направленного зигзагообразного движения обрабатываемого продукта между валом, поверхностями теплообменных устройств и внутренней стенкой корпуса, а камера отделения льда от сконцентрированного продукта содержит цилиндрический корпус, установленный на общем валу шнек, устройство для отвода льда, рубашку для охлаждения исходного продукта перед концентрированием с патрубками для подвода и отвода продукта, рубашку с патрубками для отвода промоя и рубашку с патрубками для отвода сконцентрированного продукта, причем в местах установки рубашек для отвода промоя и сконцентрированного продукта стенки корпуса имеют перфорацию.
