РОТОРНО-ПЛЕНОЧНЫЙ ВЫПАРНОЙ АППАРАТ ДЛЯ КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ НАСТОЕВ ПЛОДОВО-ЯГОДНОГО СЫРЬЯ

Полезная модель относится к конструкции выпарных аппаратов для проведения процессов концентрирования растворов термолабильных соединений, в том числе настоев плодово-ягодного сырья, и может быть использована для выпаривания растворов в пищевой, фармацевтической и смежных с ними областях промышленности.
Известен роторный пленочный выпарной аппарат, включающий цилиндрический корпус с обогреваемой рубашкой, узлом подачи исходной жидкости и штуцерами для отвода вторичного пара и концентрата, ротор с закрепленными на нем по всей его длине лопатками, установленными с равномерным зазором относительно поверхности нагрева, и соединенный с высокооборотным приводом, узел подачи исходной жидкости в виде кольцевой полости с каналами [1].
Недостатками существующей конструкции аппарата является неравномерное распределение пленки упариваемого раствора по поверхности обогреваемого корпуса вследствие жесткого закрепления лопаток, установленных с равномерным зазором относительно корпуса. При увеличении концентрации упариваемого раствора возможно уменьшение толщины пленочного слоя жидкости в верхней части аппарата в зоне отбора концентрата и перегрев концентрируемого раствора.
Указанных недостатков лишен роторно пленочный испаритель с шарнирно закрепленными лопастями, работающий по принципу аппаратов «Sambay» [2]. Аппарат состоит из цилиндрического корпуса с обогреваемой рубашкой, ротора с шарнирно-закрепленными лопастями, штуцеров для исходного и кубового продуктов, парового штуцера. При работе аппарата исходный продукт лопастями под действием центробежной силы прижимается к поверхности корпуса и стекает в виде тонкой пленки. Толщина пленки и эффективность процесса зависят от скорости вращения ротора. Благодаря шарнирному закреплению лопастей очищается поверхность теплообмена, в аппарате возможна переработка налипающих и вязких жидкостей с большой степенью концентрирования, в том числе продуктов пищевой промышленности и растительных экстрактов.
Недостатком известного устройства является низкая интенсивность и эффективность протекания процессов выпаривания и концентрирования растворов термолабильных соединений вследствие того, что лопасти ротора имеют прямоугольный профиль сечения, в связи с чем при увеличении скорости вращения ротора возможен срыв тонкой пленки с поверхности корпуса, неравномерное распределение парожидкостных потоков в аппарате.
Аппарат является наиболее близким по технической сущности и конструктивному исполнению, принят за прототип.
Техническим результатом предлагаемой конструкции роторно-пленочного выпарного аппарата является увеличение интенсивности и эффективности протекания тепломассообменных процессов выпаривания и концентрирования растворов термолабильных соединений, в частности, настоев плодово-ягодного сырья, проводимых под вакуумом, и, как следствие, повышение качества готового продукта.
Поставленная техническая задача достигается тем, что лопасти ротора имеют параболическую форму сечения.
На фиг.1 изображен в разрезе общий вид роторно-пленочного выпарного аппарата. На фиг.2 изображена форма сечения профиля лопастей.
Роторно-пленочный выпарной аппарат состоит из следующих элементов: горизонтально расположенного цилиндрического корпуса 1 с обогреваемой рубашкой 2, патрубков для подвода исходного раствора 3, отвода концентрированного продукта 4 и для отвода вторичного пара 5, горизонтально расположенного ротора 6. Ротор закреплен в подшипниковых опорах 7 и через уплотнители 8 приводится во вращение приводом 9. На роторе шарнирно закреплены лопасти 10, имеющие параболическую форму сечения.
Работа роторно-пленочного выпарного аппарата осуществляется следующим образом. Перед запуском аппарат вакуумируется через патрубок 5 с помощью вакуум-насоса. В рубашку 2 подается теплоноситель и после разогрева поверхности цилиндрического корпуса 1 в аппарат через патрубок 3 подводится исходный настой плодово-ягодного сырья. При вращении ротора 6 жидкий раствор, под действием инерционных и центробежных сил, лопастями 10 отбрасывается на обогреваемую внутреннюю поверхность цилиндрического корпуса 1, образую тонкую пленку. При движении тонкой пленки с поверхности корпуса 1 интенсивно испаряется растворитель и образующийся вторичный пар отводится через патрубок 5 на конденсацию, вследствие чего в аппарате поддерживается вакуум. За счет параболической формы сечения лопастей 10 значительно турбулизируется осевое течение пленки раствора по корпусу аппарата, на стороне сбегания лопаток происходит интенсивный тепломассообмен между жидким раствором и образующимся вторичным паром. Концентрированный продукт выводится из аппарата через патрубок 4.
Таким образом, предполагаемая конструкция роторно-пленочного выпарного аппарата позволяет получать концентрированные настои плодово-ягодного сырья высокого качества за счет выпаривания продукта в тонкой пленке под вакуумом. При этом за счет параболический формы сечения профиля лопастей достигается равномерность распределения тонкой пленки раствора по корпусу аппарата и значительная турбулизация потоков жидкого раствора и вторичного пара за вращающимися лопастями, что обеспечивает увеличение скорости и повышение эффективности протекания тепломассообменных процессов выпаривания и концентрирования настоев плодово-ягодного сырья.
Источники информации:
1. Патент РФ №2186605 B01D 1/22, опубл. 10.08.2002.
2. Коган В.Б., Харисов М.С. Оборудование для разделения смесей под вакуумом. Л., Машиностроение, 1976; с.297-298.