УСТАНОВКА ДЛЯ ОЧИСТКИ ПИЩЕВЫХ РАСТИТЕЛЬНЫХ МАСЕЛ В ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОМ ПОЛЕ
INSTALLATION FOR PURIFICATION OF FOOD VEGETABLE OILS IN ELECTROSTATIC FIELD

Изобретение относится к масложировой промышленности, в частности к оборудованию для очистки пищевых растительных масел от механических примесей, и может быть использовано для получения очищенных растительных масел с длительным сроком хранения.
Известен способ очистки растительных масел от восков [патент РФ №2317322, МПК C11B 3/00, C11B 3/10 [авторы: Разговоров П.Б., Макаров С. В., Пятачков А.А., Прокофьев В.Ю., Володарский М.В.], опубликован 20.02.2008 в БИ №5, 2008 г.], включающий охлаждение масла до 12-13°С, введение в него активированного инициатора кристаллизации, выдержку еще при данной температуре, перемешивание и отделение примесей на вакуум-фильтре.
Недостатками указанного способа очистки растительных масел являются: существенные энергетические и эксплуатационные затраты, обусловленные прежде всего необходимостью создания высокого перепада давления на фильтрах, недостаточная степень улавливания частиц примесей микронного и субмикронного размера, снижение выхода масла и большие его потери, а также большие габаритные размеры и сложность конструкций оборудования.
Также известны установки для электростатической очистки турбинных, трансформаторных и других индустриальных масел. Например, установка «ФОДЖ» [http://www.temon.ru/fodjg.html], предлагаемая ООО "Техэлектромонтаж", состоящая из фильтра грубой очистки и электростатических фильтров тонкой очистки, блока осушки, оборудованного турбосушкой для удаления влаги из масла и каплеотделителем для конденсирования влаги.
Также известны электростатические очистители масла (ЭОМ) американской фирмы «KLEENTEK» [http://www.kleentek.com/howitworks.aspx], а также установки электростатической очистки масла немецкой компании «Friess GmbH» [http://www.friess-online.de/index.php?id=117], включающие электростатический фильтр, состоящий из многослойных рулонных электродов с размещенной между ними гофрированной изолирующей прослойкой из диэлектрика.
Недостатками указанных установок электростатической очистки индустриальных масел являются невозможность их применения для очистки пищевых растительных масел, а также ограничения, связанные с максимально допустимой концентрацией фильтруемых примесей, сравнительно невысокая производительность.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является электростатический фильтр для двигателя внутреннего сгорания [патент РФ №2062888, МПК F01M 1/10, B01D 35/06, F16N 39/06, авторы Захватов Е.М., Лыженков В.Н., опубликован 27.06.1996 в БИ №24, 1996 г.], содержащий полый металлический корпус с входным и выходным отверстиями, крышку, связанную с корпусом через прокладку, перфорированный патрубок, фильтрующий элемент, расположенный в перфорированной кассете и установленный в корпусе с образованием первичной и вторичной, по ходу потока масла, камер тонкой очистки, и электростатический источник высокого напряжения. Перфорированная кассета фильтрующего элемента выполнена из диэлектрического материала, и ее наружная стенка электрически связана с анодом электрического источника высокого напряжения, а во вторичной камере тонкой очистки размещен гофрированный стакан.
Недостатками данного электростатического фильтра являются невысокое качество очищенного масла, невысокая производительность, невозможность регенерации при высоком загрязнении фильтрующих поверхностей в условиях высокой концентрации примесей в масле.
Техническая задача изобретения заключается в повышении качества отделения примесей, в упрощении конструкции установки, в увеличении энергоэффективности очистки, в возможности быстрой регенерации, в упрощении ремонта и обслуживания.
Для решения технической задачи изобретения предложена установка для очистки пищевых растительных масел в электростатическом поле, содержащая полый герметичный цилиндрический корпус с патрубками для ввода и вывода очищаемого масла, электростатический фильтрующий элемент, источник высокого напряжения, высоковольтные электроды, узел крепления электродов, в которой новым является то, что высоковольтные электроды выполнены из токопроводящей сетки и расположены коаксиально в корпусе, между электродами закреплены диэлектрические разделяющие перегородки, причем перегородки установлены таким образом, что заставляют поток очищаемого растительного масла многократно последовательно проходить сквозь высоковольтные электроды, выполненные из токопроводящей сетки.
Технический результат заключается в повышении качества отделения примесей, в упрощении конструкции установки, в увеличении энергоэффективности очистки, в возможности быстрой регенерации, в упрощении ремонта и обслуживания.
Установка может быть использована в линии отжима для очистки пищевых растительных масел от механических примесей, таких как частицы шрота, сразу после отжима, на выходе из маслоотжимных прессов или в линии очистки пищевых растительных масел от восковых веществ для удаления из очищаемого масла предварительно внесенных частиц инициатора кристаллизации, являющихся центрами кристаллизации восковых веществ, например порошка кизельгура.
На фиг. 1 представлен цилиндрический корпус установки для очистки пищевых растительных масел в электростатическом поле, на фиг. 2 - разрез установки для очистки пищевых растительных масел в электростатическом поле, на фиг. 3 - устройство фильтрующей кассеты, на фиг. 4 представлена схема движения а) - очищаемого растительного масла и б) - горячей воды при регенерации, на фиг. 5 - трехмерная модель установки для очистки растительного масла в электростатическом поле, на фиг. 6 - трехмерная модель фильтрующей кассеты а) - в собранном и б) - в разобранном виде, на фиг. 7 представлена фотография фрагмента высоковольтного электрода с некоторым количеством накопившихся на нем частиц кизельгура, отделенных от масла из семян подсолнечника при очистке масла от восковых веществ.
Установка для очистки растительного масла в электростатическом поле (фиг. 1) содержит вертикально установленный на опорах 1 полый герметичный цилиндрический корпус 2, имеющий сферическое днище 3, плоскую крышку 5, закрепленную на разъемном соединении и снабженную герметизированными вводами 4 для высоковольтных кабелей, патрубки для подачи очищаемого 6 и отвода очищенного 7 растительного масла, имеющие в свою очередь отводы для подачи 8 и удаления 9 промывочной воды.
При этом полый герметичный цилиндрический корпус 2 изнутри содержит диэлектрическое покрытие 10 (фиг. 2), служащее для повышения электробезопасности при эксплуатации установки, внутри корпуса расположена фильтрующая кассета 11.
На фиг. 3 показан разрез фильтрующей кассеты, состоящей из держателя 12, перфорированной распределительной крышки 13, закрепленных на основании 14 высоковольтных электродов 15, выполненных в виде коаксиально расположенных цилиндров из токопроводящей сетки, например из стальной коррозионностойкой просечно-вытяжной сетки, и разделенных на равные промежутки по длине диэлектрическими перегородками 16. Причем перегородки 16 установлены таким образом, чтобы поток очищаемого растительного масла многократно последовательно проходил сквозь высоковольтные электроды 15, выполненные из токопроводящей сетки. Кроме того, четные высоковольтные электроды подключены к положительному выводу источника высокого напряжения, а нечетные - к отрицательному.
Установка для очистки пищевых растительных масел в электростатическом поле работает следующим образом.
Очищаемое растительное масло поступает под действием сил гравитации (самотеком) через входной патрубок 6 (фиг. 1) до тех пор, пока масло не заполнит весь объем фильтра. Затем включают источник высокого напряжения (не показан), и электрический ток с напряжением 25...40 кВ по высоковольтным кабелям (не показаны), пропущенным через герметизированные вводы 4 в плоской крышке 5 (фиг. 1), поступает на высоковольтные электроды 15 (фиг. 3). Благодаря тому что последние соединены электрически таким образом, что четные электроды подключены к положительному выводу источника высокого напряжения, а нечетные - к отрицательному, удаляемые при этом из масла частицы примесей, проходя между разнополярными высоковольтными электродами фильтрующей кассеты 11 (фиг. 2), попадают в электростатическое поле высокой напряженности и приобретают электрический заряд. Затем заряженные частицы за счет сил электрического взаимодействия притягиваются и осаждаются на поверхности противоположно заряженного электрода. Степень очистки масла при этом может непрерывно контролироваться в потоке, например, путем определения оптической плотности при помощи фотометрического датчика. Регулировать степень очистки масла можно путем изменения скорости движения масла в фильтре или изменением величины напряжения, приложенного к высоковольтным электродам.
о
После достижения плотного слоя осевших на электродах 15 (фиг. 3) частиц примесей, отделяемых от масла, выполняют регенерацию фильтра путем его промывки горячей водой. Для этого патрубок 6 (фиг. 1) на входе очищаемого растительного масла и патрубок 7 для вывода очищенного масла на выходе перекрываются, после чего через входной 8 и выходной 9 отводы подается промывочная горячая вода с температурой 60...80 С. Двигаясь в направлении, противоположном предшествующему движению очищаемого масла, горячая вода полностью смывает весь слой частиц, накопившихся на высоковольтных электродах 15. После окончания промывки через фильтр пропускают теплый воздух для удаления остатков влаги, поскольку оставшаяся влага может приводить к снижению электрического сопротивления, и, как следствие, к возрастанию величины рабочего тока и повышению нагрузки на высоковольтный генератор.
Текущий ремонт, осмотр и техническое обслуживание выполняют путем доступа внутрь корпуса 2 установки через плоскую крышку 5, закрепленную на разъемном соединении.
Авторами разработан опытный образец установки для очистки пищевых растительных масел в электростатическом поле. Установка была создана и размещена в научно-исследовательской лаборатории электрофизических методов обработки пищевых продуктов кафедры «Машины и аппараты пищевых производств» (МАПП) Воронежского государственного университета инженерных технологий (ВГУИТ). Также разработана нормативно-техническая документация, включающая в себя чертежи рабочих деталей, сборочные чертежи, методику сборки и проверки установки для очистки пищевых растительных масел в электростатическом поле. При проведении проектно-конструкторских работ руководствовались требованиями безопасности и директивами Европейского Союза. Все работы выполнены с учетом возможности сертификации по ISO 9000.
Предложенная установка для очистки пищевых растительных масел в электростатическом поле позволяет:
– повысить степень и эффективность очистки пищевого растительного масла;
– существенно интенсифицировать процесс отделения частиц примесей от масла за счет использования электростатического поля;
– с высокой эффективностью отделять частицы крайне малых размеров вплоть до 0,05 мкм, обеспечивая тем самым степень чистоты, труднодостижимую с применением традиционных методов;
– обеспечить высокую энергетическую эффективность процесса очистки пищевых растительных масел от механических примесей благодаря отказу от использования мощных нагнетающих насосов за счет крайне низкого гидравлического сопротивления предлагаемого фильтра;
– снизить эксплуатационные затраты благодаря отсутствию необходимости регулярной замены фильтрующих элементов;
– обеспечить равномерность осаждения частиц отделяемых примесей на всей поверхности высоковольтных электродов за счет использования разделяющих перегородок, установленных таким образом, чтобы обеспечить многократное последовательное прохождение потока фильтруемого растительного масла в направлении, перпендикулярном к поверхности высоковольтных электродов.