ДИСТИЛЛЯТОР

Полезная модель относится к области устройств, предназначенных для нагрева и последующей перегонки перебродившего пищевого сырья, и получения спирта в качестве конечного продукта, и может быть использована в различных отраслях промышленности и в бытовых условиях.
Известно устройство для получения дистиллята из пищевого сырья, конструкция которого содержит последовательно соединенные между собой металлическими трубками перегонный куб и змеевик, погруженный в корпус охладителя. [Патент на полезную модель № CN 203498369 U, дата приоритета 15.10.2013, дата публикации 26.03.2011, МПК C12G 3/12].
Известно устройство для получения дистиллята из пищевого сырья, которое содержит последовательно соединенные между собой металлическими трубками перегонный куб, сухопарник, дополнительный сухопарник и змеевик, погруженный в корпус охладителя. [Патент на полезную модель № CN 205252579 U, дата приоритета 20.02.2012, дата публикации 16.07.2013, МПК C12G 3/12].
В качестве прототипа выбран дистиллятор, конструкция которого содержит последовательно соединенные между собой металлическими трубками перегонный куб, сухопарники, змеевик, погруженный в корпус охладителя. Герметичный корпус охладителя дополнительно снабжен штуцерами подвода и отвода хладагента. Хладагент, циркулирующий в корпусе охладителя, охлаждает поверхность змеевика, не позволяя змеевику перегреваться во время проведения процесса дистилляции. [Патент на полезную модель № RU 156853, дата приоритета: 30.12.2014, дата публикации: 20.11.2015, МПК B01D 3/00].
Недостатком известных дистилляторов является отсутствие возможности контроля температурного диапазона хладагента, циркулирующего в корпусе охладителя. Этот недостаток в конструкции известных дистилляторов может привести к перегреву змеевика, что может негативно сказаться на качестве получаемого продукта, или его переохлаждению, что, в свою очередь, может отрицательно повлиять на производительность дистиллятора или привести к остановке процесса дистилляции.
Техническая задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, заключается в повышении эффективности работы дистиллятора.
Техническим результатом, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, является обеспечение возможности достижения оптимального соотношения крепости получаемого продукта и производительности установки.
Сущность заявляемой полезной модели заключается в следующем.
Дистиллятор содержит последовательно соединенные с помощью трубок перегонный куб, сухопарник, змеевик, установленный в корпус охладителя, оснащенный штуцерами подвода и отвода хладагента. В отличие от прототипа, охладитель снабжен термометром.
Перегонный куб содержит корпус с загрузочным отверстием, крышку и источник тепла.
Корпус перегонного куба имеет произвольную форму, размер и объем и может быть изготовлен из нержавеющей стали, алюминия, меди или другого аналогичного материала.
Загрузочное отверстие может быть выполнено в верхней части корпуса перегонного куба и иметь произвольную форму и размер. Крышка закрывает загрузочное отверстие и имеет форму и размеры загрузочного отверстия, может содержать патрубок. Патрубок предназначен для присоединения к перегонному кубу разъемным способом посредством трубки сухопарника или ректификационной колонны, заполненной спирально-призматической насадкой Паченкова.
Источником тепла может быть теплоэлектронагреватель, установленный внутрь корпуса перегонного куба, или источник тепла может быть внешним, например, газовая или электрическая плита.
Дополнительно перегонный куб может содержать биметаллический или электронный термометр, предназначенный для измерения температуры внутри корпуса перегонного куба. Также, перегонный куб дополнительно может содержать кран, расположенный в нижней части перегонного куба, и ручки, предназначенные для транспортировки перегонного куба и выполненные из материала, обладающего низкой теплопроводностью, например, из дерева, резины или фторопласта, или другого аналогичного материала.
Сухопарник содержит корпус, патрубки подвода и отвода пара, штуцер в нижней части корпуса и съемную крышку.
Корпус сухопарника имеет произвольную форму и может быть изготовлен из нержавеющей стали, алюминия, меди или другого аналогичного материала. Патрубки подвода и отвода пара выполнены на поверхности корпуса, причем патрубок подвода пара находится ниже патрубка вывода пара. Штуцер, выполненный в нижней части корпуса сухопарника, предназначен для слива дистиллята. Съемная крышка установлена в верхней части корпуса сухопарника и обеспечивает доступ внутрь корпуса сухопарника для проведения чистки и загрузки внутрь сухопарника продуктов, придающих ароматические свойства дистилляту, например, фрукты, сухофрукты или травы. Съемная крышка может быть дополнительно оснащена биметаллическим или электронным термометром.
Для увеличения степени очистки получаемого дистиллята могут быть установлены дополнительные сухопарники. Дополнительные сухопарники могут иметь вертикальную или горизонтальную компоновку расположения в пространстве. При вертикальной компоновке сухопарников существует ограничение по высоте потолка помещения, что в свою очередь ограничивает количество устанавливаемых дополнительных сухопарников. При горизонтальной компоновке дополнительных сухопарников их количество не ограничено. Также возможна радиальная или геликоидальная компоновка дополнительных сухопарников. Данная компоновка позволяет улучшить габаритные характеристики дистиллятора.
Змеевик представляет собой спирально закрученную трубку, выполненную из теплопроводящего материала, например, меди, алюминия, кварца. Змеевик установлен вертикально внутрь корпуса охладителя и присоединен верхней частью к сухопарнику посредством трубки разъемным способом.
Корпус охладителя содержит штуцер подвода хладагента и штуцер отвода хладагента. Корпус охладителя представляет собой емкость и может быть изготовлен из нержавеющей стали, меди, алюминия. Штуцер подвода хладагента расположен ниже штуцера вывода хладагента. Таким образом, внутри корпуса охладителя сохраняется постоянный уровень хладагента, а также образована схема циркуляции хладагента, противоточная конденсату, образующемуся внутри змеевика.
Система охлаждения, применяемая в данном устройстве, может быть проточной или замкнутой, а в качестве хладагента может использоваться вода или другой вид охлаждающей жидкости, например, антифриз или тосол.
Корпус охладителя дополнительно содержит крышку в верхней части. Наличие крышки корпуса охладителя позволяет проводить визуальный контроль поверхностной целостности корпуса змеевика, а также, при необходимости, производить чистку корпуса охладителя изнутри.
Охладитель дополнительно снабжен биметаллическим или электронным термометром, который обеспечивает возможность осуществления контроля температуры хладагента, циркулирующего внутри корпуса охладителя.
Крышка корпуса охладителя может содержать штуцер, к которому посредством трубки, изготовленной из упругого термостойкого материала, присоединен электронный термометр или термометр может иметь нанесенную на поверхность стержня термопары резьбу и вкручиваться в отверстие, выполненное в крышке корпуса охладителя. В указанных вариантах установки показания термометра могут быть менее точными, вследствие контакта термопары термометра и поверхности штуцера или контакта термопары термометра и поверхности крышки корпуса охладителя.
Герметичность соединения в месте установки термометра в отверстие крышки корпуса охладителя достигается установкой уплотнения, которое может быть выполнено из силикона, резины, фторопласта или другого аналогичного материала.
Трубки, которыми соединены все элементы дистиллятора, изготовлены из твердого материала, например, из нержавеющей стали, меди, стекла или другого аналогичного материала.
Заявляемая полезная модель обладает новым существенным отличительным признаком, который заключается в том, что охладитель содержит термометр. Наличие термометра позволяет контролировать температуру охлаждающей жидкости, циркулирующей внутри охладителя и охлаждающей змеевик. Контроль температурного диапазона охлаждающей жидкости исключает риск перегрева или переохлаждения змеевика. Перегрев змеевика может привести к понижению крепости получаемого дистиллята вследствие недостаточной концентрации паров спирта на внутренней поверхности змеевика, а его переохлаждение - к снижению производительности, вследствие повышенного гидравлического сопротивления дистиллята, сконденсировавшегося на внутренней поверхности змеевика. Экспериментально установлено, что диапазон температуры хладагента, при котором будет обеспечиваться оптимальное соотношение крепости дистиллята и производительности дистиллятора, составляет от 22 до 28°С. Данные температурного диапазона хладагента обеспечивают возможность регулировки количества хладагента, подаваемого в корпус охладителя и контактирующего со змеевиком. Таким образом, контроль температурного диапазона охлаждающей жидкости, циркулирующей в охладителе, позволяет обеспечить возможность достижения оптимального соотношения крепости дистиллята и производительности дистиллятора и, как следствие, улучшить эффективность работы дистиллятора.
Вышеуказанное позволяет сделать вывод о соответствии заявляемой полезной модели критерию патентоспособности «новизна».
Заявляемая полезная модель может быть выполнена из известных материалов с помощью известных средств, что позволяет судить о соответствии заявляемой полезной модели критерию патентоспособности «промышленная применимость».
Заявляемая полезная модель поясняется следующими чертежами:
Фиг. 1 - общий вид дистиллятора с сухопарниками и змеевиком, помещенным в корпус охладителя;
Фиг. 2 - вид сухопарника с термометром;
Фиг. 3 - вид змеевика погруженного в корпус охладителя, с установленным термометром.
Дистиллятор содержит последовательно соединенные с помощью трубок перегонный куб 1, сухопарники 2 и 3, змеевик 4, установленный в корпус охладителя 5, оснащенный штуцером 6 подвода хладагента и штуцером 7 отвода хладагента.
Перегонный куб 1 содержит загрузочное отверстие, герметично закрытое крышкой 8, биметаллический термометр 9, кран 10 для слива сырья и ручки 11 для транспортировки перегонного куба.
Сухопарник 2 соединяется с перегонным кубом трубкой. Сухопарник 2 содержит корпус, на поверхности которого расположен патрубок 12 подвода пара и патрубок 13 отвода пара. Дополнительно корпус сухопарника в нижней части снабжен штуцером 14 для слива дистиллята и съемной крышкой 15 в верхней части, снабженной электронным термометром 16, помещенным в отверстие, выполненное в центральной части крышки корпуса сухопарника 2.
Змеевик 4, установленный в корпус охладителя 5 присоединен к дополнительному сухопарнику 3 трубкой. Корпус охладителя 5 содержит штуцер 6 подвода хладагента и штуцер 7 отвода хладагента из корпуса охладителя 5. Корпус охладителя 5 дополнительно снабжен съемной крышкой 17, в которую установлен электронный термометр 18.
Заявляемый дистиллятор работает следующим образом.
Производится нагрев перегонного куба 1 от внешнего источника тепла, при достижении температуры в диапазоне 80-90°С происходит интенсивное выделение пара, который под действием избыточного давления, созданного в герметичном перегонном кубе 1, движется по трубке через патрубок подвода пара 12 в корпус сухопарника 2. Внутри корпуса сухопарника 2 дистиллятора происходит конденсация паров спирта, а за счет непрерывного подвода тепла, поступающего со смесью паров, происходит повторное закипание сконденсировавшейся смеси. Образующиеся повторно пары спирта направляются к патрубку 13 вывода паров и движутся по трубке к дополнительному сухопарнику 3, а тяжелые фракции, температура кипения которых выше температуры кипения спирта, остаются на дне корпуса сухопарника 2 и сливаются через штуцер 14. Термометр 16 позволяет осуществлять контроль температуры повторно образующегося пара. Процесс парообразования и отделения тяжелых фракций повторяется в сухопарнике 3. Далее пары движутся из сухопарника 3 по трубке к змеевику 4. Через штуцер 6 подвода хладагента поступает хладагент, наполняющий герметичный корпус охладителя 5. Через штуцер 7 отвода хладагента хладагент выводится наружу из корпуса 5 охладителя. Процесс фазового перехода паров в жидкость, происходящий в змеевике 4, сопровождается выделением тепла, которое поглощается хладагентом, контактирующим с поверхностью змеевика 4. Изменения температуры хладагента регистрируются термометром 18, термопара которого погружена в хладагент. Контроль температуры хладагента, циркулирующего в корпусе охладителя, обеспечивает возможность ограничения или прекращения подачи хладагента в корпус охладителя 5 через штуцер 6. Образовавшийся дистиллят вытекает из змеевика и собирается в тару. После остановки процесса дистилляции остатки сырья сливаются из перегонного куба 1 через кран 10.