УСТАНОВКА ДЛЯ КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ РАСТВОРОВ

Полезная модель относится к оборудованию для концентрирования жидких сред, в частности для концентрирования торфяной воды, а также может быть использована для концентрирования молочных продуктов, соков, сиропов и вин.
Известна вакуум-выпарная установка для концентрирования жидких пищевых продуктов, включающая емкость-испаритель, эжектор, конденсатор и нагреватель. Роль теплообменника в установке выполняет крышка емкости-испарителя. При закипании продукта в емкосте-испарителе пары конденсируются на поверхности крышки и стекают по ней на кольцевую канавку. С канавки конденсат отсасывается через трубопровод эжектором и вместе с охлаждающей жидкостью попадает в конденсатор (п. РФ №2105484, МПК А 23 С 1/12, опубл. 27.02.98).
К недостаткам известной установки следует отнести проведение процесса упаривания при высоких температурах, что не позволяет сохранить биологическую активность торфяной воды, а также низкую производительность упаривания раствора из-за небольшой площади контакта раствора с поверхностью теплообменника.
Известна установка для концентрирования раствора, содержащего олигосахариды, включающая сборник концентрируемого раствора, выпарной аппарат и сборник концентрата, снабженный нагревателем (п. РФ №2061028, МПК С 12 G 1/00, С 13 F 1/00, С 12 G 3/08, опубл. 27.05.96).
Однако данная установка не может быть использована для упаривания торфяной воды, поскольку непосредственный контакт нагревателя с торфяной водой приведет к разрушению биологически активных компонентов, входящих в ее состав.
Наиболее близкой по количеству совпадающих существенных признаков и достигаемому результату к заявляемому техническому
решению является установка для концентрирования водных растворов солей, содержащая испарительную камеру водного раствора с жидкостным и паровым пространствами, эжектор, емкость для сбора конденсата пара, насос конденсата и раствора, теплообменник, размещенный в жидкостном пространстве испарительной камеры, и нагреватель, установленный в концентрируемой среде (п. РФ №2143145, МПК В 63 J 1/00, G 21 F 9/00, опубл. 20.12.99).
К недостаткам данной установки следует отнести непосредственный контакт жидкой среды с нагревателем, что будет приводить к разрушению активных компонентов торфяной воды и, как следствие, потере биологической активности концентрата торфяной воды, который планируется использовать в дальнейшем в бальнеологии, парфюмерии и медицине.
Задача - создание устройства, позволяющего получать концентрат торфяной воды, обладающий биологической активностью.
Поставленная цель достигается тем, что в известной установке для концентрирования растворов, содержащей подогреватель, испарительную камеру с паровым пространством и жидкостным пространством, в котором размещен теплообменник, эжектор и сборник конденсата, согласно изобретению, дополнительно установлены емкость с исходным раствором, которая соединена с жидкостным пространством испарительной камеры, емкость греющей воды и насос, размещенные последовательно перед подогревателем, конденсатор, установленный между испарительной камерой и эжектором.
В качестве подогревателя в установке размещены, по меньшей мере, два электрокотла, соединенные последовательно и регулируемые блоком управления.
Для сохранения биологической активности концентрируемой торфяной воды емкость исходного раствора и трубки теплообменника изготовлены из титана.
Äëÿ áîëåå ãëóáîêîãî êîíòðîëÿ çà òåìïåðàòóðîé ïîëó÷àåìîãî êîíöåíòðàòà òîðôÿíîé âîäû óñòàíîâêà ñíàáæåíà áëîêîì èçìåðåíèÿ òåìïåðàòóðû ðàñòâîðà, ïðåäñòàâëÿþùåãî ñîáîé òåðìîïàðó, ðàçìåùåííóþ â æèäêîñòíîì ïðîñòðàíñòâå èñïàðèòåëüíîé êàìåðû. Ýêñïåðèìåíòàëüíî óñòàíîâëåíî, ÷òî òåìïåðàòóðà êîíöåíòðàòà òîðôÿíîé âîäû íå äîëæíà ïðåâûøàòü 45°Ñ, ïîñêîëüêó áîëåå âûñîêàÿ òåìïåðàòóðà âåäåò ê ðàçðóøåíèþ áèîëîãè÷åñêè àêòèâíûõ êîìïîíåíòîâ òîðôÿíîé âîäû.
Âî èçáåæàíèå ïåðåãðåâà òîðôÿíîé âîäû è îõëàæäàþùåé âîäû óñòàíîâêà äîïîëíèòåëüíî ñíàáæåíà êîíòðîëèðóþùèìè ïðèáîðàìè, â ÷àñòíîñòè, òåðìîìåòðîì, ìàíîìåòðîì è âàêóóììåòðîì.
Âêëþ÷åíèå â óñòàíîâêó åìêîñòè ñ èñõîäíûì ðàñòâîðîì ïîçâîëÿåò âåñòè ïðîöåññ êîíöåíòðèðîâàíèÿ íåïðåðûâíî äëèòåëüíîå âðåìÿ è ïîëó÷èòü êîíöåíòðàò òîðôÿíîé âîäû â ïðîìûøëåííîì êîëè÷åñòâå çà îäèí öèêë ðàáîòû óñòàíîâêè.
Ñíàáæåíèå óñòàíîâêè ñáîðíèêîì ãðåþùåé âîäû è íàñîñîì, óñòàíîâëåííûìè ïîñëåäîâàòåëüíî íà ëèíèè îòâîäà ãðåþùåé âîäû èç òåïëîîáìåííèêà, ïîâûøàåò ýêîëîãè÷íîñòü óñòàíîâêè, çà ñ÷åò âòîðè÷íîãî èñïîëüçîâàíèÿ òåõíè÷åñêîé âîäû, êðîìå òîãî, ñïîñîáñòâóåò óìåíüøåíèþ ýíåðãåòè÷åñêèõ çàòðàò è îáåñïå÷åíèþ áåçîñòàíîâî÷íîé ðàáîòû óñòàíîâêè.
Èñïîëüçîâàíèå â êà÷åñòâå ïîäîãðåâàòåëÿ ïî ìåíüøåé ìåðå äâóõ êîòëîâ, ñíàáæåííûõ áëîêîì óïðàâëåíèÿ ïîçâîëÿåò îáåñïå÷èòü áåñïåðåáîéíóþ ïîäà÷ó âîäû â òåïëîîáìåííèê ñòðîãî îïðåäåëåííîé òåìïåðàòóðû, â ÷àñòíîñòè íå âûøå 55°Ñ, ÷òî, â êîíå÷íîì ðåçóëüòàòå, ïîçâîëÿåò ïîëó÷èòü êîíöåíòðàò òîðôÿíîé âîäû, îáëàäàþùèé áèîëîãè÷åñêîé àêòèâíîñòüþ.
Íà ôèã. ïðåäñòàâëåíà îáùàÿ ñõåìà óñòàíîâêè äëÿ êîíöåíòðèðîâàíèÿ ðàñòâîðà.
Óñòàíîâêà äëÿ êîíöåíòðèðîâàíèÿ ðàñòâîðà ñîäåðæèò òèòàíîâóþ åìêîñòü 1 ñ èñõîäíûì ðàñòâîðîì, ñîåäèíåííóþ ñ æèäêîñòíûì 2 ïðîñòðàíñòâîì èñïàðèòåëüíîé êàìåðû 3. Â æèäêîñòíîì 2 ïðîñòðàíñòâå
испарительной камеры 3 размещен трубчатый теплообменник 4, при этом трубки 5 теплообменника 4 также изготовлены из титана. Для подачи греющей воды в теплообменник 4 установлено по меньшей мере два электрокотла 6, с блоком управления 7, соединенные с входом теплообменника 4. Выход теплообменника 4 соединен через предохранительный клапан 8 с емкостью 9 греющей воды, за которой установлен насос 10, подключенный через предохранительный клапан 8 к электрокотлам 6. Паровое 11 пространство испарительной камеры 3 подсоединено через конденсатор 12 к эжектору 13. Для эффективного функционирования эжектора 13 в установке может быть предусмотрен эжекторный блок, включающий охладитель 14 рабочей воды эжектора 13, емкость 15 рабочей воды эжектора 13 и насос 16 рабочей воды эжектора 13. Для отвода конденсата из установки к конденсатору 12 подключен сборник 17 конденсата, а для отвода концентрата торфяной воды из жидкостного 2 пространства испарительной камеры 3 к ней подключен сборник 18 концентрата. Для регулирования процесса концентрирования торфяной воды в установке предусмотрены: термометры 19, установленные на линии подачи греющей воды в теплообменник 4, на испарительной камере 3 и на линии отвода греющей воды из теплообменника 4; манометр 20; вакуумметр 21 и блок измерения температуры 22, представляющий собой термопару, размещенную в жидкостном 2 пространстве испарительной камеры 3.
Установка работает следующим образом.
В титановую емкость 1 исходного раствора заливают торфяную воду, из которой она самотеком по мере упаривания поступает в жидкостное 2 пространство испарительной камеры 3. Включают электрокотлы 6, в которых подогревают воду, поступающую в теплообменник 4. Температура греющей воды, проходящей по титановым трубкам 5 теплообменника, не должна быть более 55С. Контроль за температурой греющей воды, поступающей в теплообменник 4,
осуществляется с помощью блока управления 7 и термометра 19, установленного на линии подачи греющей воды в теплообменник 4. Одновременно с подачей греющей воды в теплообменник 4 включается эжектор 13 через запуск эжекторного блока, в котором вода проходит через охладитель 14 рабочей воды эжектора 13, емкость 15 рабочей воды эжектора 13, предохранительный клапан 8 и с помощью насоса 16 рабочей воды поступает в эжектор 13, создавая необходимое разряжение в испарительной камере 3 путем отвода образующегося пара через конденсатор 12. Вакуум, создаваемый в испарительной камере, контролируется с помощью вакуумметра 21 и манометра 20. Создание вакуума в испарительной камере 3 снижает температуру кипения торфяной воды, при этом режим разряжения необходимо поддерживать таким образом, чтобы температура торфяной воды в жидкостном 2 пространстве испарительной камеры 3 не превышала 45°С, во избежание разрушения биологически активных компонентов торфяной воды. Контроль за температурой торфяной воды осуществляют с помощью блока измерения температуры 22. Греющая вода из электрокотлов проходит через титановые трубки 5 теплообменника 4, отдает свое тепло и нагревает торфяную воду, при этом торфяная вода кипит, из нее удаляется водная фракция, таким образом, происходит процесс концентрирования торфяной воды, а водяной пар, образующийся в процессе кипения торфяной воды, поступает из парового 11 пространства испарительной камеры 3 через предохранительный клапан 8 в конденсатор 12, где конденсируется и отводится в сборник 17 конденсата. Греющая вода после выхода из теплообменника 4 через предохранительный клапан 8 поступает в емкость 9 греющей воды, откуда по мере необходимости она через предохранительный клапан 8 с помощью насоса 10 подается в электрокотлы 6 и вновь вступает в процесс. Процесс концентрирования торфяной воды заканчивают, когда объем конденсата торфяной воды, поступивший в сборник 17 конденсата, превысит в 30-50 раз объем
концентрата торфяной воды в испарительной камере. После окончания цикла работы отключаются электрокотлы 6, прекращается подача греющей воды в теплообменник 4, отключается насос 16 рабочей воды эжектора 13. Готовый концентрат торфяной воды сливается в сборник 18 концентрата, откуда по мере надобности поступает на реализацию. Водная фракция торфяной воды из сборника 17 конденсата сливается и утилизируется.
Заявляемая полезная модель обеспечивает получение концентрата торфяной воды, обладающего биологической активностью, который в дальнейшем применяют для изготовления шампуней, кремов и различных лекарственных препаратов.