СПОСОБ ВЛАГОУДАЛЕНИЯ ИЗ ФОСФОЛИПИДНОЙ ЭМУЛЬСИИ РАСТИТЕЛЬНЫХ МАСЕЛ
METHOD FOR MOISTURE REMOVAL FROM PHOSPHOLIPID EMULSION OF VEGETABLE OILS

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к устройствам для проведения процесса влагоудаления из фосфолипидных эмульсий растительных масел, и может быть использовано в масложировой промышленности и других отраслях промышленности, применяющих выпаривание влаги из термолабильных высоковязких концентратов.
Известен способ удаления влаги в производстве пюреобразных концентратов [Патент РФ №2337553. Кл. A23B 7/00 (2006.01), A23L 1/212 (2006.01), A23L 3/00 (2006.01) 26.06.2007], предусматривающий измельчение и механический отжим исходного сырья в шнековом прессе с отводом жидкой фракции, уваривание измельченной фракции в вакуум-выпарном аппарате при непрерывном перемешивании якорной мешалкой, корпус вакуум-выпарного аппарата обогревают паром, получаемым в парогенераторе с электронагревательными элементами и предохранительным клапаном, образовавшийся конденсат отводят в сборник конденсата с последующей подачей в парогенератор и из него в вакуум-выпарной аппарат с образованием замкнутого цикла, при этом измеряют расход и влажность исходного сырья, расход жидкой фракции, расход пара, расход и влажность пюреобразного концентрата, расход добавок, вводимых в вакуум-выпарной аппарат, температуру уваривания измельченной фракции и давление в вакуум-выпарном аппарате, частоту вращения якорной мешалки и шнека пресса, давление пара и уровень жидкости в парогенераторе, при этом по расходу и влажности исходного сырья устанавливают частоту вращения шнека пресса, по расходу исходного сырья и жидкой фракции определяют расход измельченной фракции, в соответствии с которым устанавливают величину расхода добавок, вводимых в вакуум-выпарной аппарат, давление в вакуум-выпарном аппарате воздействием на частоту вращения вала вакуум-насоса и температуру уваривания измельченной фракции воздействием на расход пара, при отклонении влажности уваренной фракции в сторону увеличения сначала увеличивают частоту вращения якорной мешалки до достижения предельно максимального значения, затем осуществляют коррекцию величины давления в вакуум-выпарном аппарате до достижения предельно минимального значения и далее корректируют температуру уваривания измельченной фракции воздействием на расход пара до достижения влажности уваренной фракции заданного значения, а при отклонении влажности уваренной фракции в сторону уменьшения сначала уменьшают частоту вращения якорной мешалки до достижения предельно минимального значения, затем осуществляют коррекцию величины давления в вакуум-выпарном аппарате до достижения предельно максимального значения и далее корректируют температуру уваривания измельченной фракции воздействием на расход пара до достижения влажности уваренной фракции заданного значения, по давлению пара в парогенераторе устанавливают заданную производительность парогенератора воздействием на мощность электронагревательных элементов, причем при уменьшении уровня конденсата в парогенераторе ниже заданного значения осуществляют подачу конденсата из сборника конденсата, а при достижении давления пара в парогенераторе верхнего предельного значения осуществляют сброс давления пара через предохранительный клапан, формование и получение готовой продукции в виде пюреобразного концентрата.
Недостатком данного способа являются высокие потери энергии с удаляемыми парами, а также невозможность его использования для влагоудаления из фосфолипидной эмульсии растительных масел путем выпаривания из тонкой пленки.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ процесса выпаривания в ротационно-пленочном аппарате [Авторское свидетельство СССР №1722516, кл. B01D 3/30 30.03.92. Бюл. №12], включающий нанесение выпариваемого продукта лопастями вращающегося ротора на внутреннюю поверхность корпуса, обогреваемого через греющие рубашки паром, перемещение продукта вдоль корпуса в виде тонкой пленки, отсасывание вакуумной системой образовавшейся в результате выпаривания парогазожировой смеси, отделение от нее частиц готового продукта в результате контакта с сепарационным отбойником.
Недостатком известного способа выпаривания в ротационно-пленочном аппарате является длительность процесса выпаривания, потери жидкой жировой эмульсии, невысокие качественные показатели готового продукта, неэффективное использование энергозатрат, а также высокие энергетические потери с материальными потоками жидких и газообразных компонентов проведения процесса.
Технической задачей изобретения является разработка способа процесса влагоудаления из фосфолипидной эмульсии растительных масел, позволяющего сохранить высокие качественные показатели готового продукта, повысить энергетическую эффективность проведения процесса выпаривания, интенсифицировать процесс концентрирования, снизить материальные и энергетические ресурсы на единицу массы готового продукта и исключить потери фосфолипидных концентратов.
Поставленная техническая задача изобретения достигается тем, что в способе процесса влагоудаления из фосфолипидной эмульсии растительных масел в ротационно-пленочном аппарате, включающем нанесение исходной влажной фосфолипидной эмульсии растительных масел лопастями вращающегося ротора на внутреннюю поверхность корпуса аппарата, обогреваемого через греющие рубашки паром, перемещение фосфолипидной эмульсии растительных масел вдоль корпуса в виде тонкой пленки, влагоудаление выпариванием, удаление из аппарата готового продукта в виде обезвоженной фосфолипидной эмульсии растительных масел, отсасывание вакуумной системой, образовавшейся в результате выпаривания парогазожировой смеси и отделение от нее жидкой фракции готового продукта в результате контакта с сепарационным отбойником, новым является то, что исходную фосфолипидную эмульсию растительных масел, направляемую на процесс влагоудаления предварительно подогревают промежуточным теплоносителем в теплообменнике до 318-323 К, затем осуществляют ее вакуумное выпаривание в ротационно-пленочном аппарате с получением обезвоженного фосфолипидного концентрата растительных масел и парогазожировой смеси, от которой отделяют жидкую фракцию готового продукта сначала в результате контакта с сепарационным отбойником, а затем путем ее фильтрации, причем отделенную фильтрацией жидкую фракцию фосфолипидной эмульсии от парогазожировой смеси смешивают с исходной фосфолипидной эмульсией растительных масел, при этом фосфолипидный концентрат растительных масел, удаляемый из аппарата, подогревают до температуры 323-328 К, причем подогрев концентрата и исходной фосфолипидной эмульсии растительных масел осуществляют промежуточным теплоносителем, нагреваемым путем рекуперативной передачи ему теплоты, выделившейся в результате осуществления в компрессоре холодильной установки работы сжатия хладагента и теплоты фазового превращения при его конденсации, а нагрев фосфолипидной эмульсии растительных масел на внутренней поверхности корпуса осуществляют через греющую рубашку от пара, полученного в парогенераторе с регулируемым энергоподводом из конденсата, образовавшегося из водяного пара в греющей рубашке за счет охлаждения обрабатываемой влажной фосфолипидной эмульсией и путем отбора теплоты фазового превращения испаряющейся из нее влаги, а также из конденсата, образовавшегося в конденсаторе для парогазовой смеси за счет ее охлаждения в результате фазового превращения хладагента в испарителе холодильной установки.
Технический результат заключается в повышении энергетической эффективности проведения процесса выпаривания, улучшении качественных показателей готовой продукции, снижении материальных и энергетических ресурсов на единицу массы готового продукта и в исключении потерь готового продукта в процессе влагоудаления.
На фиг.1 представлена схема, реализующая способ процесса влагоудаления из фосфолипидной эмульсии растительных масел.
Схема содержит ротационно-пленочный аппарат 1, имеющий греющей рубашкой 2 и патрубками 3, 4 соответственно для ввода исходного продукта, вывода готового продукта, расположенными в верхней и в нижней частях корпуса, а также патрубка 5 для присоединения к вакуумной системе. Рубашка 2 снабжена патрубками для подвода пара 6 и отвода конденсата 7.
Внутри корпуса ротационно-пленочного аппарата 1 размещен с возможностью вращения от электродвигателя 8 цилиндрический перфорированный ротор 9 с жесткозакрепленными лопастями 10.
Схема также включает теплообменники 11 и 12, фильтр для разделения парогазожировой смеси 13, холодильную машину, состоящую из испарителя в виде змеевика с развитой поверхностью теплообмена, размещенного внутри конденсатора для парогазовой смеси 14, компрессора 15, конденсатора-теплообменника 16 и терморегулирующего вентиля 17, сборник конденсата 18, парогенератор 19 с регулятором мощности 20 его электронагревательных элементов, вакуум насос 21, питательные насосы 22-26, вентили 27-35, линии подачи в непрерывнодействующий ротационно-пленочный сушильный аппарат 1 исходной влажной фосфолипидной эмульсии растительных масел 36, удаления готовой фосфатидной эмульсии 37, подвода в греющую рубашку 2 из парогенератора 19 пара 38, удаления из греющей рубашки 2 конденсата 39, отвода из аппарата 1 парогазожировой смеси 40, возврата в линию 36 отделенной в фильтре 13 жировой эмульсии 41, отвода парогазовой смеси 42 из фильтра 13 в конденсатор для парогазовой смеси 14, рециркуляции теплоносителя для подогрева в линии 36 исходной фосфолипидной эмульсии растительных масел 43, рециркуляции теплоносителя в линии 37 готовой фосфатидной эмульсии 44, удаления из конденсатора для парогазовой смеси 14 конденсата 45, подачи в парогенератор 19 конденсата 46, подпитки сборника конденсата 18 свежей водой 47, стравливания из парогенератора 19 пара 48.
Способ процесса влагоудаления из фосфолипидной эмульсии растительных масел осуществляют следующим образом.
Исходная предварительно подогретая в теплообменнике 11 влажная фосфолипидная эмульсия с влажность приделах 50-70% поступает через вентиль 35 и патрубок 3 во внутреннее пространство корпуса ротационно-пленочного аппарата 1, где попадает на лопасти 10 вращающегося ротора 9 и под действием центробежных сил наносится на внутреннюю поверхность корпуса ротационно-пленочного аппарата 1, обогреваемого через греющую рубашку 2 паром, подаваемым через вентиль 34, патрубок 6 по линии 38.
В греющей рубашке 2 из водяного пара происходит конденсация жидкой фазы за счет ее охлаждения обрабатываемой влажной фосфолипидной эмульсией и путем отбора теплоты фазового превращения испаряющейся из нее влаги, осуществляемой на внутренней поверхности корпуса ротационно-пленочного аппарата 1.
Обрабатываемая фосфолипидная эмульсия растительных масел в виде тонкой пленки поступательно перемещается вместе с выпаренными из нее парами влаги вдоль корпуса ротационно-пленочного аппарата 1 и выводится из него через патрубок 4. Образовавшаяся в результате выпаривания парогазожировая смесь из корпуса ротационно-пленочного аппарата 1 отсасывается вакуумной системой через отверстия перфорированного ротора 9 и через патрубок 5 в линию 40. Удаленная парогазожировая смесь поступает в фильтр 13, где от нее отделяется жидкая фракция (фаза) фосфолипидной эмульсии растительных масел, которая по линии 41 посредством вентиля 28 и питающего насоса 23 возвращается в линию 36.
Парогазовая фаза, прошедшая через фильтр 13 по линии 42, попадает в конденсатор для парогазовой смеси 14, где из нее конденсируется на поверхности змеевика испарителя холодильной машины жидкая водяная фаза в результате фазового превращения, дросселируемого жидкого хладагента во внутреннюю полость змеевика испарителя холодильной машины через терморегулирующий вентиль 17, где он испаряется, а воздух и неконденсирующиеся газы при этом из конденсатора для парогазовой смеси 14 удаляются вакуум-насосом 21.
В холодильной установке в результате осуществления работы сжатия хладагента в компрессоре 15 выделяется теплота, которая затем в конденсаторе-теплообменнике 16 передается промежуточному теплоносителю, в результате чего происходит конденсация хладагента. При этом выделяющаяся теплота фазового превращения хладагента при его конденсации также передается промежуточному теплоносителю.
После конденсатора-теплооменника 16 через вентиль 29 одну часть промежуточного теплоносителя направляют для подогрева подаваемой в аппарат 1 по линии 36 исходной фосфолипидной эмульсии растительных масел, а другую часть промежуточного теплоносителя подают для подогрева, удаляемого по линии 37 из аппарата 1 полученного концентрата готовой фосфолипидной эмульсии растительных масел.
Подогрев полученного концентрата готовой фосфолипидной эмульсии обеспечивает хорошие реологические свойства для его своевременного удаления из аппарата 1 и дальнейшего транспортирования на другие стадии его обработки.
Образовавшийся водяной конденсат, образовавшийся в конденсаторе для парогазовой смеси 14 за счет ее охлаждения в результате фазового превращения хладагента в испарителе холодильной установки, отводят по линии 45 в сборник конденсата 18, куда также направляют по линии 39 и конденсат из греющей рубашки 2 аппарата 1.
При недостаточном уровне конденсата в сборнике 18 в него по линии 47 через вентиль 31 подпитывается свежая специально подготовленная (обессоленная) вода.
Из сборника 18 конденсат по линии 46 посредством питательного насоса 26 направляют в парогенератор 19, где из него осуществляют образование пара с требуемыми параметрами путем изменения энергоподвода от электронагревательных элементов с помощью регулятора их мощности 20.
Для предотвращения аварийной ситуации при превышении давления пара в парогенераторе 19 выше предельно допустимого значения часть его стравливается через предохранительный вентиль (клапан) 33 по линии 48.
Способ процесса влагоудаления из фосфолипидной эмульсии растительных масел позволяет:
- повысить качественные показатели готовой продукции, снизить потери фосфолипидной эмульсии растительных масел при влагоудалении, снизить энергозатраты и материальные ресурсы, за счет смешивания исходного продукта с отделенной фильтрацией из парогазожировой смеси фосфолипидной эмульсии растительных масел, а также получение пара в парогенераторе с регулируемым энергоподводом из конденсата, образовавшегося из водяного пара в греющей рубашке, за счет охлаждения обрабатываемой влажной фосфолипидной эмульсией и путем отбора теплоты фазового превращения испаряющейся из нее влаги, а также из конденсата, образовавшегося в конденсаторе для парогазовой смеси за счет ее охлаждения в результате фазового превращения хладагента в испарителе холодильной установки;
- повысить энергетическую эффективность проведения процесса выпаривания, и снизить материальные и энергетические ресурсы на единицу массы готового продукта за счет предварительного подогрева исходного продукта промежуточным теплоносителем, нагретым в конденсаторе-теплооменнике теплотой, выделившейся в результате осуществления работы сжатия хладагента в компрессоре холодильной установки хладагента и теплоты фазового превращения при его конденсации;
- обеспечить надежность своевременного удаления готового продукта из аппарата и дальнейшего транспортирования при обработке на последующих этапах за счет направления после конденсатора-теплооменника части промежуточного теплоносителя для нагрева, удаляемого из аппарата готового фосфолипидного концентрата.