УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗДЕЛИТЕЛЬНОГО ВЫМОРАЖИВАНИЯ ЖИДКИХ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
DEVICE FOR SEPARATION FREEZING OUT OF LIQUID FOODSTUFFS

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к устройствам для концентрирования жидких пищевых продуктов методом разделительного вымораживания.
Известно устройство для криоконцентрирования жидких и пастообразных пищевых продуктов [1], которое содержит вертикальные трубы, через которые циркулирует хладагент. Сверху на поверхность труб подается жидкий или пастообразный продукт. Для сбора продукта и водного льда под трубами предусмотрена ванна. Ножи для скалывания льда установлены на опорной плите, совершающей возвратно-поступательное движение вдоль труб.
Недостатком данного способа является невысокая степень концентрирования, что обусловлено высокой скоростью вымораживания влаги из продукта на поверхности труб.
Известен способ и устройство концентрирования растворов вымораживанием [2]. В предлагаемом устройстве вымораживание раствора осуществляется в емкостном кристаллизаторе, при этом охлаждающая поверхность располагается в верхней части рабочей емкости. В устройстве имеется приспособление для компенсации теплового расширения веществ и удаления концентрированного раствора.
Недостатком указанного устройства является высокая продолжительность вымораживания, что вызвано малой площадью охлаждающей поверхности и отсутствием оттаивающих элементов вымороженного льда.
Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому устройству является устройство для концентрирования жидких пищевых продуктов [3], которое содержит емкостный кристаллизатор, где осуществляется процесс разделительного вымораживания продукта. Отвод теплоты осуществляется от цилиндрической поверхности рабочей емкости. Оттаивание образовавшегося льда после завершения процесса криоконцентрирования осуществляется с помощью ТЭНа, размещенного снаружи рабочей емкости.
К недостатку указанного устройства можно отнести высокие энергетические затраты на осуществление процесса оттаивания, так как нагревательным элементом является ТЭН.
В основу изобретения поставлена задача повышения энергетической эффективности осуществления процесса разделительного вымораживания. Технический результат достигается благодаря тому, что процесс оттаивания льда осуществляется от теплоносителя, который был предварительно нагрет за счет теплоты конденсации.
На фиг. 1 представлена принципиальная схема предлагаемого устройства. Установка содержит рабочую емкость 1, выполненную в виде цилиндра из нержавеющей стали с коническим дном, в центре которого имеется отверстие с патрубком для слива концентрата. Рабочая емкость обнесена рубашкой с теплохладоносителем 2. Снаружи имеется теплоизоляция 3. Теплохладоноситель 2 с помощью патрубков сообщается с емкостями 7 и 10, в которые погружены соответственно змеевик конденсатора 6 и испаритель 9 холодильной машины, включающей в себя также компрессор 8, воздушный конденсатор 12 и терморегулирующий вентиль 11.
Установка работает следующим образом. Продукт заливается в рабочую емкость 1, которая закрывается теплоизолированной крышкой 16, после чего включается компрессор 8 и насос 15. Вентиль 14 при этом открыт, а вентиль 4 закрыт.При работе холодильной машины в емкости 7 происходит нагрев теплохладоносителя, в который погружен змеевик, а в емкости 10 - охлаждение теплохладоносителя. Насос 15 обеспечивает циркуляцию теплохладоносителя по контуру охлаждающая рубашка 2 - емкость 10. При этом происходит отвод теплоты от стенок цилиндра 1 и осуществляется процесс разделительного вымораживания продукта. В процессе работы холодильной машины теплохладоноситель в емкости 7 нагревается, при превышении заданной температуры включается дополнительно воздушный конденсатор 12. Таким образом, обеспечивается регулирование температуры в данной емкости.
При завершении процесса разделительного вымораживания насос 15 отключается и вентиль 14 закрывается, открывается вентиль 13 и концентрат сливается через патрубок. Затем вентиль 4 открывается и включается насос 5, который обеспечивает циркуляцию теплохладоносителя по контуру охлаждающая рубашка 2 - емкость 7. При этом происходит нагрев стенки цилиндра 1 и оттаивание намерзшего льда. После оттаивания вода удаляется из рабочей емкости также через патрубок с вентилем 13.
Таким образом, заявленное изобретение позволяет снизить энергетические затраты на оттаивание намерзшего льда после завершения процесса разделительного вымораживания за счет использования теплоты нагретого теплоносителя. При этом также сокращается продолжительность цикла в целом за счет быстрого оттаивания намерзшего льда.
Источники литературы
1. Патент №2131095 Российская Федерация, МПК F25C 1/14. Устройство для криоконцентрирования жидких и пастообразных пищевых продуктов / Д.В. Шляховецкий, В.М. Шляховецкий. - №98110553/13; заявл. 26.05.1998; опубл. 27.05.1999 (аналог).
2. Патент №2491976 Российская Федерация, МПК B01D 9/04; A23L 2/08. Способ и устройство концентрирования растворов вымораживанием / Д.А. Скрипин. - №2011102720/05; заявл. 25.01.2011; опубл. 10.09.2013 (аналог).
3. Патент №2509514 Российская Федерация, МПК A23L 3/00. Устройство для концентрирования жидких пищевых продуктов / И.А. Короткий, П.А. Гунько, О.М. Мальцева, А.В. Учайкин. - №2012146711/13; заявл. 01.11.2012; опубл. 20.03.2014 (прототип).