СЕКЦИОННЫЙ ВАКУУМ-ВЫПАРНОЙ АППАРАТ
SECTION VACUUM EVAPORATION APPARATUS

Изобретение относится к оборудованию консервной промышленности, а именно к вакуум-выпарным аппаратам для производства пюреобразных концентратов из плодов и овощей.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является установка для концентрирования фруктовых и овощных пюре (пат. № 2359462, МПК А23В 7/00, А23В 4/044, №2008111758/13. Остриков А.Н., Вертяков Ф.Н., Веретенников А.Н., Дорохин С.В., заявл. 27.03.2008, опубл. 27.06.2009, Бюл. №18), содержащая корпус, внутри которого расположен вертикальный полый вал с мешалкой.
Недостатками установки для концентрирования фруктовых и овощных пюре являются: невысокое качество готовой продукции из-за продолжительного уваривания исходного сырья; значительные материальные и энергетические затраты; низкая производительность, обусловленная периодическим режимом работы, и значительная продолжительность процесса.
Технической задачей изобретения является повышение качества готовой продукции за счет кратковременного протекания процесса концентрирования путем мелкодиспергированного распыления и более равномерной обработки вследствие использования рациональной конструкции спиральных ленточных мешалок, снижение материальных и энергетических ресурсов, повышение производительности за счет интенсификации процесса выпаривания и перехода на непрерывный режим работы.
Техническая задача изобретения достигается тем, что в секционном вакуум-выпарном аппарате, содержащем корпус с расположенным внутри перемешивающим устройством и распылительной форсункой для ввода исходного продукта, новым является то, что вакуум-выпарной аппарат выполнен из нескольких одинаковых по конструкции секций коробчатой формы, в каждой секции в верхней крышке установлен патрубок для удаления испаряемых паров, а под крышкой - сепаратор для улавливания капель продукта из удаляемых паров, нижняя часть выполнена в виде двух корытообразных днищ, в месте соединения которых расположена питающая труба с находящимися в верхней части с определенным шагом распылительными форсунками для ввода исходного продукта, в каждом корытообразном днище установлен горизонтальный вал с находящейся на нем ленточной спиралью, в конце корытообразные днища снабжены патрубками для удаления продукта, которые через общий коллектор соединяются с насосом, соединенным с питающей трубой и распылительными форсунками следующей секции.
Технический результат изобретения заключается в повышении качества готовой продукции за счет мелкодиспергированного распыления и более равномерной обработки за счет использования рациональной конструкции спиральных ленточных мешалок, в интенсификации процесса выпаривания за счет дополнительной турбулизации увариваемого пюре, в повышении производительности за счет интенсификации процесса выпаривания и перехода на непрерывный режим работы.
На фиг.1 представлено объемное изображение секционного вакуум-выпарного аппарата, на фиг.2 - объемное изображение узла распыливания и перемешивания продукта; на фиг.3 - объемное изображение распылительной форсунки.
Секционный вакуум-выпарной аппарат состоит из нескольких одинаковых по конструкции секций 1 коробчатой формы (на фиг.1 изображены три секции). В верхней крышке каждой секции 1 установлен патрубок 2 для удаления испаряемых паров. Патрубки 2 объединены общим коллектором 3, соединенным с вакуум-насосом (на фиг.1 не показан). Секционный вакуум-выпарной аппарат снабжен сборником 16 для исходного продукта, нагнетательным насосом 17 и подогревателем (кожухотрубчатый теплообменник) 18, соединенным с питающей трубой 4 первой секции.
Нижняя часть каждой секции 1 выполнена в виде двух корытообразных днищ 8, в месте соединения которых расположена питающая труба 4 с находящимися в верхней части с определенным шагом распылительными форсунками 5 для ввода исходного продукта. В каждом корытообразном днище 8 установлен горизонтальный вал 6 с находящейся на нем ленточной спиралью 7, которая интенсифицирует процесс перемешивания и выгрузки продукта из секции. Корытообразное днище 8 каждой секции 1 снабжено двутельным корпусом 13 с патрубком 14 для подвода горячего теплоносителя и патрубком 15 для отвода отработанного теплоносителя. Для обеспечения равномерного нагрева внутри двутельного корпуса 13 дополнительно установлены горизонтальные перегородки 19 для обеспечения зигзагообразного движения теплоносителя и равномерного нагрева корытообразных днищ 8.
В конце корытообразных днищ 8 имеются патрубки 9 для удаления продукта, которые через общий коллектор 10 соединяются с насосом 11.
Насос 11 соединен трубопроводом с питающей трубой 4 и распылительными форсунками 5 следующей секции.
Валы 6 закреплены в подшипниковых опорах 12 и приводятся во вращение регулируемым приводом (на фиг.1 не показан).
Под верхней крышкой каждой секции установлен сепаратор 20 для улавливания капель продукта из удаляемых паров.
Секционный вакуум-выпарной аппарат работает следующим образом.
Включается привод вакуум-насоса (на фиг.1 не показан), соединенного с коллектором 3, и в секциях 1 создается заданная величина разряжения. Одновременно в двутельный корпус 13 через патрубок 14 (в пространство между корытообразным днищем 8 и корпусом 13 подается горячий теплоноситель с заданной температурой, причем в каждую секцию подается теплоноситель со строго определенной температурой).
Далее включается регулируемый привод (на фиг.1 не показан), который приводит во вращательное движение валы 6, а вместе с ними и ленточные спирали 7. Затем исходное фруктовое или овощное пюре из сборника 16 нагнетательным насосом 17 подается в подогреватель (кожухотрубчатый теплообменник) 18, нагревается до заданной температуры и направляется в питающую трубу 4 первой секции в форсунки 5.
За счет конструкции распылительной форсунки 5 (фиг.3) продукт (фруктовое или овощное пюре) распыливается в виде мелкодиспергированных капель, имеющих колоколообразную форму (фиг.2). После выхода пюреобразной массы из распылительной форсунки 5 происходит мгновенное испарение влаги в результате резкого перепада давления. Таким образом, на первом этапе обезвоживания фруктовых и овощных пюре методом сброса давления в вакуум-камере является распыливание тонкоизмельченного и предварительно нагретого в подогревателе 18 пюре с помощью форсунок 5 в вакуум-камере, в которой поддерживается заданная величина разряжения. В результате резкого перепада температуры и давления происходит мелкодиспергированное распыление продукта, сопровождающееся мгновенным испарением влаги, содержащейся в пюре в перегретом состоянии [Остриков, А.Н. Теплообмен при испарении пара из диспергированной струи фруктовых и овощных пюре [Текст] / А.Н.Остриков, Ф.Н.Вертяков // Вестник АГАУ. - 2009. - №4 (54). - С.65-69]. Распад струи пюре, выходящей из форсунок 5, на отдельные капли происходит под совместным воздействием кавитационных явлений, возникающих вследствие колебательных процессов, которые сопровождают течение пюре перед распыливанием, и под воздействием турбулентных пульсаций, приводящих к отрыву отдельных частиц пюре. При обосновании выбора конструкции форсунок 5 и режима распыливания руководствовались следующим соображением: необходимо было подобрать такую траекторию, чтобы обеспечить максимально возможную дальность их полета для обеспечения требуемого времени для взрывного испарения перегретой влаги из пюре за счет перепада давления [Вертяков, Ф.Н. Производство концентрированных фруктовых и овощных пюре [Текст] / Ф.Н.Вертяков, А.Н.Остриков. - Оренбург: ИПК ГОУ ОГУ, 2009. - 452 с].
Затем капли фруктового или овощного пюре оседали на поверхности корытообразных днищ 8 и с помощью ленточных спиралей 7, закрепленных на вращающихся валах 6, перемещались к патрубкам 9. Ленточная спираль 8 не только перемещает продукт к патрубкам 9, но и интенсивно его перемешивает, обеспечивая при этом дополнительное выпаривание влаги из продукта. При этом за счет дополнительного нагрева продукта от поверхности корытообразных днищ 8 происходит дополнительное выпаривание влаги из продукта.
Испаряемые из пюре водяные пары удаляются через патрубок 2, соединенный с вакуум-насосом (на фиг.1 не показан) через общий коллектор 3.
Из патрубков 9 через общий коллектор 10 продукт засасывается насосом 11. Насос 11 нагнетает предварительно сконцентрированное в первой секции до определенного содержания сухих веществ фруктовое или овощное пюре в питающую трубу 4, расположенную во второй секции, где цикл выпаривания повторяется. Из второй секции сконцентрированное пюре перемещается в третью и т.д. до достижения требуемой концентрации сухих веществ.
Готовое пюре выгружают через патрубок 9 последней секции и направляют на дальнейшую переработку.
Использование предложенного секционного вакуум-аппарата позволяет:
- повысить качество фруктовых и овощных пюре за счет кратковременного протекания процесса концентрирования путем мелкодиспергированного распыления и более равномерной обработки вследствие использования рациональной конструкции спиральных ленточных мешалок, а также использования мягких технологических режимов уваривания при пониженных температурах кипения вследствие применения вакуума;
- снизить материальные затраты вследствие устранения вспомогательных и перегрузочных операций;
- повысить производительность за счет интенсификации процесса выпаривания и перехода на непрерывный режим работы.