Выпарная установка

Полезная модель относится к пищевой промышленности и может быть использована для упаривания различных жидких пищевых продуктов, прежде всего молочных смесей и молока, а также для исследования процесса выпаривания.
Известен вакуум-выпарной аппарат (Пат. РФ №2477969, опубл. 27.03.2013). Вакуум-выпарной аппарат содержит вертикальный цилиндрический двутельный корпус с расположенным внутри перемешивающим устройством и распылительными форсунками для ввода исходного продукта. Аппарат разделен сепаратором на две камеры: верхнюю и нижнюю, в верхней крышке вакуум-аппарата установлены патрубки для удаления испаряемых из камер паров, в каждой камере установлены вращающиеся распылительные форсунки для ввода исходного продукта, причем распыливание продукта в нижней камере осуществляется снизу вверх, а в верхней камере - радиально, верхние распылительные форсунки расположены с равным шагом на боковой поверхности кольцевой торообразной камеры, которая приводится во вращательное движение через муфту от электродвигателя, конусная часть нижней камеры соединена с насосом, который по трубопроводу подает предварительно сгущенную суспензию на вращающиеся распылительные форсунки в верхней камере, а на внутренней цилиндрической поверхности нижней камеры установлен кольцевой желоб для сбора и последующего удаления стекающей по вертикальной стенке сгущенной суспензии из верхней камеры. Изобретение позволяет повысить качество готовой продукции за счет кратковременного протекания процесса концентрирования путем мелко диспергированного распыления и более равномерной обработки.
Недостатками данного аппарата являются:
- обогрев теплоносителем;
- затруднительная регулировка температуры выпаривания.
Известен вакуум-выпарной аппарат для сгущения молочных продуктов (Пат. РФ №2101967, опубл. 20.01.1998). Аппарат содержит последовательно сообщенные между собой агрегат для откачивания паров продукта, содержащий водоструйный эжектор, пароотделитель и калоризатор, содержащий электронагреватели, наружную и размещенную в ней с образованием контура для теплоносителя внутреннюю емкости, калоризатор содержит емкость-испаритель, в которой расположены электронагреватели, сообщенную с контуром для теплоносителя и размещенную ниже его уровня. Агрегат для откачивания паров продукта содержит поверхностный конденсатор, включенный последовательно в тракт водоструйного эжектора. Пароотделитель выполнен в виде кольцевой камеры, расположенной во внутренней емкости калоризатора.
Недостатками данного аппарата являются;
- обогрев теплоносителем;
- сложность контроля давления и температуры в контуре обогрева;
- затруднительная регулировка температуры выпаривания.
Технический результат, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, состоит в упрощении способа нагревания, снижении энергопотребления выпарной установки.
Для достижения указанного технического результата выпарная установка выполнена в виде вертикального прямоугольного корпуса, разделенного горизонтальным разъемом на две части - нижнюю и верхнюю, в нижней расположена нижняя секция греющей камеры, содержащая ТЭНы для первоначального подогрева исходной пищевой смеси, в верхней части корпуса расположена верхняя секция греющей камеры и над ней сепарационная камера с водяным теплообменником, верхняя секция греющей камеры содержит парогенерирующие трубы, верхние концы которых выведены в сепарационную камеру, которая с помощью циркуляционной трубы соединена с нижней секцией греющей камеры и к которой подсоединен эжектор, соединенный в свою очередь с водяным конденсатором, последний соединен с мерной емкостью, для подачи нагретого воздуха в верхнюю секцию греющей камеры установлены вентилятор и электрокалорифер.
Благодаря наличию указанных признаков упрощен способ нагрева, снижается энергопотребление выпарной установки и себестоимость производимого продукта. Заявляемая полезная модель дает возможность исследовать процесс выпаривания смесей, а также условия возникновения и устранения кризисов теплообмена
Нагревание пищевой смеси осуществляется в два этапа: ТЭНами - в нижней секции греющей камеры и нагретым воздухом - в верхней секции греющей камеры. Часть верхней секции греющей камеры и парогенерирующих труб выполнены из стекла, что дает возможность наблюдать за процессом выпаривания.
Предлагаемая выпарная установка иллюстрируется чертежами, представленным на фиг. 1-3.
На фиг. 1 показан общий вид, а на фиг. 2 - вид предлагаемой выпарной установки с местными разрезами, на фиг. 3 - разрез нижней секции греющей камеры.
Выпарная установка (фиг. 1, 2) содержит вертикальный прямоугольный корпус 1 с конической крышкой 2. Корпус 1 разделен горизонтальным разъемом 3 на две части - нижнюю и верхнюю (на фиг. 1, 2 не обозначены). В нижней части корпуса 1 расположена нижняя секция 4 греющей камеры и содержит ТЭНы 5 для первоначального подогрева исходной пищевой смеси (фиг. 3). В верхней части корпуса 1 расположена верхняя секция 6 греющей камеры. Над верхней секцией 6 греющей камеры расположена сепарационная камера 7 с водяным теплообменником 8 (фиг. 2). В верхней секции 6 греющей камеры установлены парогенерирующие трубы 9, верхние концы труб 9 выведены в сепарационную камеру 7. Водяной теплообменник 8 расположен в средней части сепарационной камеры 7, в верхней части сепарационной камеры 7 установлены каплеотбойники (на фиг. 1, 2 не приведены). Сепарационная камера 7 соединена с нижней секцией 4 греющей камеры с помощью циркуляционной трубы 10. В конической крышке 2 есть штуцер (на фиг. 1, 2 не обозначен), с помощью которого эжектор 11 подсоединен к сепарационной камере 7. Эжектор 11 соединен с водяным конденсатором 12, который в свою очередь соединен с мерной емкостью 13. Для подачи нагретого воздуха в верхнюю секцию 6 греющей камеры установка снабжена вентилятором 14 и электрокалорифером 15. Корпус 1 установки и вентилятор 14 установлены на станине 16. Электрокалорифер 15 оснащен ТЭНом 17 (фиг. 2). Для подачи исходной пищевой смеси в нижнюю секцию 4 греющей камеры установлен вентиль 18. Верхняя секция 6 греющей камеры снабжена патрубком 19 для отработанного воздуха. Для контроля за температурой выпариваемой пищевой смеси установка снабжена термопарами 20 в количестве трех штук. Для измерения давления в сепарационной камере 7 установка снабжена мановакууметром 21. Все ТЭНы в установке имеют мощность 1 КВт каждый.
Работа установки осуществляется следующим образом.
Исходную пищевую смесь подают через вентиль 18, при этом ее смешивают с частично упаренной смесью, движущейся по циркуляционной трубе 10 и поступающей в нижнюю секцию 4 греющей камеры. Установка через автотрансформатор подключена к сети электропитания с напряжением 220 В. Смесь подогревается ТЭНами 5 в нижней секции 4 до температуры на 2-3°С ниже температуры насыщения при заданном давлении кипения. Недогретая смесь поступает в парогенерирующие трубы 9 в верхней секции 6 греющей камеры, движение выпариваемой смеси происходит за счет разницы плотностей на разных уровнях установки. Поднимаясь по трубам 9, смесь нагревается и вскипает по мере своего подъема. В верхней секции 6 греющей камеры смесь догревается горячим воздухом до состояния кипения и выпаривается. Воздух, необходимый для обогрева верхней секции 6 подается из окружающей среды вентилятором 14 в калорифер 15, где нагревается ТЭНом 17. Электропитание ТЭНа 17 калорифера 15 осуществляется от электросети с напряжением 220 В через ЛАТР. Отработанный воздух удаляется через патрубок 19. Для возможности наблюдения за процессом выпаривания две противоположные стенки греющей камеры верхней секции 6 и часть парогенерирующих труб 9 выполнены из стекла. Пар, образовавшийся в парогенерирующих трубах 9, поднимается в сепарационную камеру 7, увлекая за собой капельки смеси. Давление в сепарационной камере 7 измеряется мановакууметром 21. Для отделения капелек смеси в средней части сепарационной камеры 7 расположен водяной теплообменник 8, а в верхней части сепарационной камеры 7 - каплеотбойники (на фиг. 2 не изображены). Вторичный пар, отсасываемый эжектором 11, который определяет давление кипения в греющей камере, конденсируется в водяном конденсаторе 12. Образовавшийся конденсат поступает в мерную емкость 13, где определяют его объем. Упаренная смесь частично удаляется через патрубок для упаренной смеси, остальная часть движется по циркуляционной трубе 10 в нижнюю секцию 4 греющей камеры. Для контроля температуры выпариваемой смеси на различных стадиях процесса предусмотрены три термопары 20.
На предлагаемую выпарную установку разработан эскизный проект, а также изготовлен и опробован опытный образец.