АППАРАТ ДЛЯ КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ ФРУКТОВЫХ И ОВОЩНЫХ ПЮРЕ
DEVICE FOR CONCENTRATED FRUIT AND VEGETABLE PUREE

Изобретение относится к оборудованию консервной и пищеконцентратной промышленности, а именно к аппаратам для производства пюреобразных концентратов из плодов и овощей.
Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемому эффекту является закрытый аппарат-дигестер (Фламенбаум Б.Л. Технология консервирования плодов, овощей, мяса и рыбы. / Б.Л.Фламенбаум, А.А.Бровченко, А.Ф.Загибалов и др. Под ред. Б.Л.Фламенбаума. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Колос, 1993. - 320 с.), содержащий загрузочный бункер, цилиндроконический корпус, внутри которого расположен вертикальный полый вал со шнековой и лопастной мешалкой. Коническая часть корпуса снабжена наружной паровой камерой, а в нижней части конического корпуса установлена выгрузочная задвижка.
Недостатками закрытого аппарата-дигестера 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 интенсификация процесса выпаривания за счет кратковременного протекания процесса двухстадийного выпаривания фруктовых и овощных пюре; повышение качества готовой продукции вследствие мелкодисперсного распыливания пюре с последующим выпариванием, осуществляемым при интенсивном перемешивании и равномерном нагревании вследствие использования рациональной конструкции лопастной мешалки, повышение производительности за счет перехода на циклично-непрерывный режим работы.
Техническая задача изобретения достигается тем, что в аппарате для концентрирования фруктовых и овощных пюре, содержащем вертикальный двутельный цилиндроконический корпус, соединенный с вакуум-насосом, новым является то, что на крышке корпуса установлен нагнетательный патрубок, соединенный с питающей трубкой и распылительной форсункой для ввода исходного продукта, между стенками двутельного цилиндроконического корпуса установлена ленточная спираль, к нижней части корпуса прикреплена цилиндрическая накопительная камера, которая соединяется с помощью трубопроводов со шлюзовыми затворами с радиально расположенными выпарными камерами, представляющими собой цилиндрический корпус, снабженный паровой рубашкой, внутри цилиндрического корпуса установлена комбинированная лопастная мешалка, на его верхней крышке имеются патрубки для соединения с вакуум-насосом, а на нижней - выгрузочный патрубок с краном.
Технический результат изобретения заключается в интенсификации процесса выпаривания, повышении качества готовой продукции, повышении производительности за счет перехода на циклично-непрерывный режим работы.
На фиг.1 показано объемное изображение общего вида аппарата для концентрирования фруктовых и овощных пюре, на фиг.2 - объемное изображение вертикального двутельного цилиндроконического корпуса с цилиндрической накопительной камерой, на фиг.3 - объемное изображение общего вида выпарной камеры; на фиг.4 - комбинированная лопастная мешалка; на фиг.5 - плоскостное изображение поперечного сечения аппарата для концентрирования фруктовых и овощных пюре.
Аппарат для концентрирования фруктовых и овощных пюре представляет собой вертикальный двутельный цилиндроконический корпус 1 с прикрепленной в нижней части цилиндрической накопительной камерой 2, которая соединяется с помощью трубопроводов со шлюзовыми затворами 3 с несколькими (на фиг.1 - с четырьмя) радиально расположенными выпарными камерами 4.
В верхней эллиптической крышке 9 корпуса 1 по ее оси расположена питающая трубка с распылительной форсункой 11 для ввода исходного продукта. На крышке 9 имеются два патрубка 10 для соединения с вакуум-насосом (на фиг.1 не показан) для отсасывания испаряемых из пюре водяных паров. Над распылительной форсункой 11 установлен конусообразный сепаратор 12 для улавливания мельчайших капель продукта, уносимых испаряемыми водяными парами, отсасываемыми вакуум-насосом через патрубки 10 (фиг.2 и 5).
Между стенками 6 и 8 двутельного цилиндроконического корпуса 1 установлена ленточная спираль 7, которая способствует винтообразному движению теплоносителя, нагревающего внутреннюю стенку 6 корпуса 1 (фиг.2).
Для обеспечения нормального стекания вниз пленки пюре по вертикальной стенке 6 под действием сил тяжести необходимо, чтобы температура пленки по мере стекания вниз повышалась. Это обусловлено тем, что пленка пюре, стекающая по внутренней греющей поверхности 6 корпуса 1, за счет испаряющихся из него водяных паров имеет тенденцию к увеличению содержания сухих веществ, а следовательно, более высокую вязкость. Поэтому, обладая меньшей текучестью, эта пленка продукта плохо стекает вниз по внутренней поверхности 6 под действием сил тяжести. Для выполнения этого условия было организовано винтообразное движение теплоносителя, постепенно нагревающего снизу вверх внутреннюю стенку 6 корпуса 1, за счет конструкции ленточной спирали 7.
В нижней части цилиндрической накопительной камеры 2 установлен патрубок 5 для ввода горячего теплоносителя в пространство между стенками 6 и 8 двутельного цилиндроконического корпуса 1. Отработанный теплоноситель удаляется из пространства между стенками 6 и 8 двутельного цилиндроконического корпуса 1 через патрубок 13.
Внутренний объем цилиндрической накопительной камеры 2, а следовательно, и объем находящегося в ней продукта (пюре) должен быть меньше объема выпарных камер 4 на величину объема парового пространства в последних. Выпарная камера 4 представляет собой двутельный цилиндрический корпус, внутри которого установлена комбинированная лопастная мешалка 22. Между стенками 15 и 17 двутельной выпарной камеры 4 установлена ленточная спираль 16, которая способствует более эффективному использованию энергии теплоносителя за счет применения его винтообразного движения (фиг.3).
На верхней крышке 18 выпарной камеры 4 имеется патрубок 19 для соединения с вакуум-насосом (на фиг.3 не показан) и патрубок 20 для соединения с трубопроводом со шлюзовым затвором 3.
Комбинированная лопастная мешалка 22 (фиг.4) представляет собой двухрядную лопастную мешалку с валом 26. Внешние (наружные) 24 и внутренние (ближе расположенные к оси) 25 лопасти имеют противоположную навивку. Причем лопасти 24 и 25 изогнуты по винтовой линии, а их нижняя часть 27 выполнена якореобразной, и они своими наружными краями касаются внутренней поверхности 15 выпарной камеры 4. В нижней части выпарной камеры 4 имеется выгрузочный патрубок с краном 23 (фиг.3). Под якорной частью 27 мешалки 22 снизу прикреплены две винтообразные направляющие 28, которые входят в выгрузочный патрубок, для интенсификации процесса выгрузки концентрированного пюре из выпарной камеры 4.
Число радиально расположенных выпарных камер 4 может быть различным и определяется свойствами обрабатываемого фруктового или овощного пюре. Работа выпарных камер 4 и шлюзовых затворов 3 синхронизирована с работой цилиндроконического корпуса 1 для обеспечения циклично-непрерывного режима работы аппарата. Это означает следующий режим работы: готовое концентрированное пюре выгружается из первой выпарной камеры 4 во вторую выпарную камеру 4 осуществляется загрузка очередной порции пюре из цилиндрической накопительной камеры 2, а в третьей и четвертой выпарных камерах 4 идет процесс выпаривания на разных стадиях.
Аппарат для концентрирования фруктовых и овощных пюре работает следующим образом.
Включается привод вакуум-насоса (на фиг.1 не показан), соединенного с патрубками 10, и внутри корпуса 1 создается заданная величина разрежения. Одновременно в нижний патрубок 5, который соединяется с нижней частью двутельного корпуса, т.е. пространства между стенками 6 и 8, подается горячий теплоноситель с заданной температурой. Так как в пространстве между стенками 6 и 8 установлена ленточная спираль 7, то теплоносителю придается винтообразное движение, которое способствует более эффективному использованию его энергии и плавному повышению температуры внутренней стенки 6 снизу вверх. Горячий теплоноситель, проходя по спиралевидным каналам, нагревает рабочую поверхность внутренней стенки 6 до заданной температуры. Отработанный теплоноситель удаляется через патрубок 13.
Затем в цилиндроконический корпус 1 через питающую трубку с распылительной форсункой 11 подается под давлением исходный продукт с заданной температурой (фиг.5).
После выхода пюреобразной массы из распылительной форсунки 11 в цилиндроконический корпус 1 происходит мгновенное испарение влаги в результате резкого перепада давления. Испаряемые из пюре водяные пары удаляются из цилиндроконического корпуса 1 через патрубки 10, соединенные с вакуум-насосом (на фиг.1 не показан). Испаряющиеся водяные пары захватывают с собой мельчайшие частицы продукта. Для улавливания мельчайших капель продукта, уносимых испаряемыми водяными парами, отсасываемыми вакуум-насосом через патрубки 10, предназначен конусообразный сепаратор 12. Частицы продукта, обтекая сепаратор 12, собираются на его поверхности, укрупняются и затем падают вниз на внутреннюю поверхность 6 корпуса 1.
Затем мелкодиспергированные капельки пюре достигали поверхности внутренней стенки 6 корпуса 1 и оседали на ней, образуя пленку продукта, постепенно стекающую вниз по вертикальной стенке под действием сил тяжести. В связи с тем что корпус 1 нагревается за счет винтообразного движения теплоносителя в пространстве между стенками 6 и 8 вследствие установки ленточной спирали 16, имеет место плавное повышение температуры внутренней стенки 6 снизу вверх. При контакте капель пюре с греющей стенкой 6 корпуса 1 происходил нагрев пленки пюре, стекающей вниз в цилиндрическую накопительную камеру 2.
Затем включается привод вакуум-насоса (на фиг.1 и 3 не показан), соединенного с патрубком 19, и в выпарной камере 4 создается заданная величина разрежения. Причем величина разрежения в выпарной камере 4 должна поддерживаться большей, чем внутри корпуса 1. Это необходимо для обеспечения стабильного перемещения предварительно уваренного пюре из накопительной камеры 2 через шлюзовой затвор 3 в соответствующую выпарную камеру 4. Одновременно в нижний патрубок 14, который соединяется с пространством между стенками 15 и 17, подается горячий теплоноситель с заданной температурой. Так как в пространстве между стенками 15 и 17 установлена ленточная спираль 16, то теплоносителю придается винтообразное движение, которое способствует более эффективному использованию его энергии и плавному повышению температуры внутренней стенки 15 снизу вверх. Горячий теплоноситель, проходя по спиралевидным каналам, нагревает рабочую поверхность внутренней стенки 15 до заданной температуры. Отработанный теплоноситель удаляется через патрубок 21. Одновременно включается привод (на фиг.3 не показан) комбинированной лопастной мешалки 22. При достижении продуктом заданного объема в накопительной камере 2 открывается соответствующий шлюзовой затвор 3 и пюре за счет перепада давления перемещается в соответствующую выпарную камеру 4 через патрубок 20. После загрузки порции продукта в выпарную камеру 4 соответствующий шлюзовой затвор 3 закрывается.
В выпарной камере 4 происходит выпаривание части влаги, содержащейся в пюреобразном продукте, при пониженных температурах кипения вследствие применения вакуума (поддерживаемого вакуум-насосом, подключенным к патрубку 19) за счет кондуктивного нагрева от внутренней поверхности 15. Основное назначение выпарной камеры 4 - доведение пюреобразного продукта до заданной конечной влажности путем испарения избыточной влаги под заданным разрежением при заданной температуре. Продолжительность и температура выпаривания должны подбираться в зависимости от вида плодов и степени их зрелости. При этом интенсивность выпаривания регулируется частотой вращения вертикального вала 26, а температура выпаривания - температурой и расходом теплоносителя, подаваемого через патрубок 14. Испаряемые водяные пары удаляются из камеры 4 через патрубок 19.
Готовое овощное или фруктовое пюре при достижении заданной влажности выгружают из выпарной камеры 4 через выгрузочный патрубок путем открывания крана 23 (фиг.3), при этом две вращающиеся винтообразные направляющие 28 мешалки 22 интенсифицируют выгрузку концентрированного пюре. Затем цикл работы аппарата повторяется на следующей выпарной камере 4 и т.д.
Использование предложенного аппарата для концентрирования фруктовых и овощных пюре позволяет:
- интенсифицировать процесс выпаривания за счет кратковременного протекания процесса двухстадийного выпаривания фруктовых и овощных пюре вследствие использования рационального перемешивания и перемещения продукта сверху в низ установки совместно с поддержанием оптимального баротермического режима нагрева в корпусе 1 и в выпарной камере 4;
- повысить качество фруктовых и овощных пюре вследствие мелкодисперсного распыливания пюре с последующим выпариванием, а также за счет исключения многоэтапной и продолжительной обработки продукта и использования мягких технологических режимов уваривания при пониженных температурах кипения вследствие применения вакуума;
- снизить энергозатраты вследствие совмещения технологических операций за счет использования двухэтапного выпаривания в одном аппарате;
- повысить производительность за счет перехода на циклично-непрерывный режим работы и устранения вспомогательных и перегрузочных операций.