ПЛАСТИНЧАТЫЙ ВАКУУМ-ВЫПАРНОЙ АППАРАТ
PLATE VACUUM-EVAPORATOR APPARATUS

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к оборудованию консервной промышленности, а именно к вакуум-выпарным аппаратам, и может быть использовано для производства пюреобразных концентратов из плодов и овощей.
Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемому эффекту является установка для концентрирования фруктовых и овощных пюре [патент № 2359462, МПК А23В 7/00, А23В 4/044, № 2008111758/13. Остриков А.Н., Вертяков Ф.Н., Веретенников А.Н., Дорохин С.В. Заявл. 27.03.2008. Опубл. 27.06.2009. Бюл. № 18], содержащая цилиндрический корпус, внутри которого расположен вертикальный полый вал с мешалкой.
Недостатками установки для концентрирования фруктовых и овощных пюре являются невысокое качество готовой продукции из-за продолжительного уваривания исходного сырья; значительные материальные и энергетические затраты; низкая производительность, обусловленная периодическим режимом работы, и значительная продолжительность процесса.
Технической задачей изобретения является повышение качества готовой продукции за счет кратковременного протекания процесса концентрирования путем интенсивного перемешивания и более равномерной обработки вследствие использования рациональной конструкции гибких скребков и волнообразных поверхностей теплообменных пластин, снижение материальных и энергетических ресурсов, повышение производительности за счет перехода на непрерывный режим работы.
Техническая задача изобретения достигается тем, что в пластинчатом вакуум-выпарном аппарате, содержащем вакуум-камеру, загрузочное и выгрузочное устройства, новым является то, что внутри вакуум-камеры прямоугольного сечения параллельно расположены вертикальные теплообменные пластины, имеющие волнообразный профиль, а над ними - устройство для подачи исходного продукта, установленное с возможностью перемещения в вертикальной плоскости с помощью пневмоцилиндров и представляющее собой трубы с горизонтальными прорезями, в которые входят верхние края теплообменных пластин, причем теплообменные пластины выполнены полыми с расположенными внутри горизонтальными перегородками для обеспечения зигзагообразного движения теплоносителя и снабжены патрубками для подвода горячего и отвода отработанного теплоносителя, между каждой парой теплообменных пластин установлен вертикальный цепной транспортер, на звеньях цепи которого с определенным шагом расположены оси с гибкими горизонтальными скребками, которые установлены с возможностью касания поверхности теплообменных пластин, в верхней крышке вакуум-камеры расположены патрубки для отвода испаряемых водяных паров, которые соединены коллектором с вакуум-насосом, в концах патрубков, размещенных внутри вакуум-камеры, находятся сепараторы для улавливания мельчайших капель продукта из испаряемых паров, а в нижней части вакуум-камеры под пластинами установлена выгрузочная камера с находящимся в ней шнековым транспортером и выгрузочным патрубком со шлюзовым вакуум-затвором.
Технический результат изобретения заключается в повышении качества плодоовощных пюре, интенсификации процесса выпаривания за счет увеличения площади теплообменной поверхности, используемой для уваривания пюре, снижении энергетических ресурсов за счет рационального использования энергии теплоносителя, повышении производительности за счет перехода на непрерывный режим работы.
На фиг.1 изображен продольный разрез пластинчатого вакуум-выпарного аппарата, на фиг.2 - вид сверху пластинчатого вакуум-выпарного аппарата, на фиг.3 - объемное изображение пластинчатого вакуум-выпарного аппарата, на фиг.4 - объемное изображение теплообменной пластины и вертикального цепного транспортера.
Пластинчатый вакуум-выпарной аппарат состоит из вакуум-камеры 1 прямоугольного сечения, внутри которой параллельно расположены вертикальные теплообменные пластины 2, имеющие волнообразный профиль (фиг.1, 2 и 3). Теплообменные пластины 2 выполнены полыми с расположенными внутри горизонтальными перегородками 3 для обеспечения зигзагообразного движения теплоносителя и снабжены нижним патрубком 4 для подвода горячего теплоносителя и верхним патрубком 5 для отвода отработанного теплоносителя.
Горячий теплоноситель, зигзагообразно двигаясь снизу вверх по внутренним каналам пластин 2, нагревает левую и правую рабочие поверхности пластин 2. Целесообразность установки горизонтальных перегородок 3 обусловлена следующим соображением. Для обеспечения нормального стекания вниз пленки пюре по обогреваемой левой и правой рабочим поверхностям пластин 2 под действием сил тяжести необходимо, чтобы температура пленки по мере стекания вниз повышалась. Это обусловлено тем, что в пленке пюре, стекающей по обогреваемой левой и правой рабочим поверхностям пластин 2, за счет испаряющихся из него водяных паров, увеличивается содержание сухих веществ, а следовательно, постоянно возрастает вязкость пюре. В связи с этим эта пленка продукта по мере испарения влаги и повышения вязкости плохо стекает вниз по обогреваемой левой и правой рабочим поверхностям пластин 2 под действием сил тяжести. Увеличение температуры позволит уменьшить до определенного предела вязкость пленки пюре. Поэтому для плавного увеличения температуры стенки сверху вниз было организовано за счет горизонтальных перегородок 3 зигзагообразное движение теплоносителя, нагревающего снизу вверх обогреваемые левую и правую рабочие поверхности пластин 2 (фиг.1).
Над каждой теплообменной пластиной 2 установлено устройство 6 для подачи исходного продукта, представляющее соединенные между собой трубы 19 с горизонтальной прорезью, в которые входят верхние края теплообменных пластин 2. Устройство 6 установлено с возможностью перемещения в вертикальной плоскости с помощью пневмоцилиндров 17. Для этого пневмоцилиндры 17 с помощью вертикальных штоков 18 жестко соединены с трубами 19 устройства 6 для подачи исходного продукта (фиг.4).
В нижней части вакуум-камеры 1 под пластинами 2 установлена выгрузочная камера 7 с находящимся в ней шнековым транспортером 8 и выгрузочным патрубком 9 со шлюзовым вакуум-затвором 10.
В верхней крышке вакуум-камеры 1 расположены патрубки 11 для отвода испаряемых водяных паров, которые соединяется коллектором 12 с вакуум-насосом (на фиг.1 и 3 не показан).
В концах патрубков 11, размещенных внутри вакуум-камеры 1, находятся сепараторы 13 для улавливания мельчайших капель продукта, уносимых испаряемыми водяными парами, отсасываемыми вакуум-насосом через патрубки 11.
Между каждой парой теплообменных пластин 2 установлены вертикальные цепные транспортеры 14, на которых с определенным шагом расположены оси 15 с гибкими горизонтальными скребками 16, которые установлены с возможностью касания поверхности теплообменных пластин 2.
Вертикальные цепные транспортеры 14 снабжены устройством 20 для регулирования натяжения цепей, представляющее собой опорную плиту 21 с пружинами 22 и телескопическими втулками 23. Транспортеры 14 имеют общий регулируемый привод 24, который может обеспечить как непрерывный, так и прерывистый с периодическими выстоями режимы движения транспортеров 14.
Стенки вакуум-камеры 1 теплоизолированы для уменьшения тепловых потерь в окружающую среду.
Пластинчатый вакуум-выпарной аппарат работает следующим образом.
Включается привод вакуум-насоса (на фиг.1 и 3 не показан), соединенного с помощью коллектора 12 с патрубками 11 для отвода испаряемых водяных паров, и в вакуум-камере 1 создается заданная величина разрежения. Одновременно через нижние патрубки 4 внутрь теплообменных пластин 2 подается горячий теплоноситель с заданной температурой. Так как между левой и правой стенками пластин 2 установлены горизонтальные перегородки 3, то теплоносителю придается зигзагообразное движение, которое способствует более эффективному использованию его энергии и плавному повышению температуры обогреваемой поверхности стенок пластин 2 сверху вниз. Отработанный теплоноситель удаляется через верхние патрубки 5 (фиг.3).
Далее включается регулируемый привод 24, который приводит в движение вертикальные цепные транспортеры 14. Затем с помощью пневмоцилиндров 17 устройство 6 перемещается в вертикальной плоскости для установки заданной величины зазора между трубами 19 и верхним краем теплообменных пластин 2. Причем при большей величине зазора достигается большая подача продукта из труб 19 на рабочие поверхности теплообменных пластин 2, а при меньшей величине зазора - меньшая подача продукта из труб 19 на рабочие поверхности теплообменных пластин 2 (фиг.4).
Пюре равномерно распределяется по обогреваемым левой и правой поверхностям пластин 2. Благодаря зигзагообразному движению теплоносителя внутри пластин 2 температура обогреваемых левой и правой поверхностей пластин 2 плавно повышается сверху вниз.
Остановимся подробнее на характере движения гибких горизонтальных скребков 16. При движении вертикальных цепных транспортеров 14, на звеньях цепи которых с определенным шагом расположены оси 15 с гибкими горизонтальными скребками 16, касаясь правой рабочей поверхности пластин 2 перемещаются из верхнего в нижнее положение. И, наоборот, при контакте с левой рабочей поверхностью пластин 2 они перемещаются снизу вверх.
Для регулирования натяжения цепей устройство 20 компенсирует температурное удлинение звеньев цепи за счет пружин 22 и телескопических втулок 23.
Стекая под действием силы тяжести и воздействия гибких горизонтальных скребков 16 по обогреваемым левой и правой поверхностям пластин 2, пюре нагревается, закипает и из него испаряется влага в виде пара, который удаляется через патрубки 11 в коллектор 12.
При перемещении температура продукта выравнивается по всему слою, предотвращая его пригорание на обогреваемой поверхности левой и правой стенок пластин 2. Гибкие горизонтальные скребки 16 перемещают слои продукта по обогреваемой поверхности левой и правой стенок пластин 2 вниз к выгрузочной камере 7 с находящимся в ней шнековым транспортером 8 и выгрузочным патрубком 9 со шлюзовым вакуум-затвором 10. Затем включается регулируемый привод 25, который приводит во вращение шнековый транспортер 8.
Испаряющиеся водяные пары захватывают с собой мельчайшие частицы пюре. Для улавливания мельчайших капель продукта, уносимых испаряемыми водяными парами, отсасываемыми вакуум-насосом через патрубки 11, предназначен сепаратор 13. Частицы продукта, обтекая сепаратор 13, собираются на его поверхности, укрупняются и затем падают вниз в вакуум-камеру 1.
Концентрирование фруктовых и овощных пюре осуществляется за счет выпаривание части влаги, содержащейся в пюреобразном продукте, при пониженных температурах кипения вследствие применения вакуума (поддерживаемого вакуум-насосом, подключенным к коллектору 12) за счет кондуктивного нагрева от обогреваемых поверхностей левой и правой стенок пластин 2. Основное назначение нагревания - доведение пюреобразного продукта до заданной конечной влажности путем испарения избыточной влаги под заданным разрежением при заданной температуре. Продолжительность и температура выпаривания должны подбираться в зависимости от вида плодов и степени их зрелости. При этом продолжительность выпаривания регулируется скоростью движения цепных транспортеров 14, а температура выпаривания - температурой и расходом теплоносителя, подаваемого через нижние патрубки 4.
Готовое пюре при достижении заданной влажности выгружают из камеры 7 с помощью находящегося в ней шнекового транспортера 8 через выгрузочный патрубок 9 со шлюзовым вакуум-затвором 10.
Использование предложенного пластинчатого вакуум-выпарного аппарата позволяет:
- повысить качество фруктовых и овощных пюре за счет исключения многоэтапной и продолжительной обработки продукта и использования мягких технологических режимов уваривания при пониженных температурах кипения вследствие применения вакуума;
- снизить материальные и энергетические затраты вследствие устранения вспомогательных и перегрузочных операций;
- интенсифицировать процесс получения готового продукта вследствие использования рационального перемещения продукта сверху вниз аппарата совместно с поддержанием оптимального температурного режима нагрева;
- повысить производительность вследствие перехода на непрерывный режим работы.