Установка концентрування харчових продуктів і біологічних препаратів

Винахід відноситься до технологічного устаткування, призначеного для концентрування харчових продуктів і біологічних препаратів, і може бути використаний, наприклад, при концентруванні харчових продуктів і біологічних препаратів. У відомих однокорпусних і багатокорпусних випарних апаратах, використовується теплота пари, для одержання якої використовують додаткові парогенератори. Крім того, такі випарні апарати забезпечуються спеціальними конденсаторами вторинної пари (в основному, барометричними) [1, 2]. Недоліками існуючих установок є: - велика витрата енергії на підігрів і випарювання продукту (використання пари високого тиску); - велика витрата води для1 охолодження і конденсації водяної пари у барометричному конденсаторі як у випадку зливу підігрітої . води в каналізацію, так і у випадку використання оборотного водопостачання, що призводить до додаткових енергетичних і капітальних витрат; - неможливість утримувати в традиційних випарних установках температури (30...35)°С, при яких забезпечується зберігання токсинів і живих кліток у продукті, що випарюється, тому що сучасні вакуум-випарні установки працюють при температурах порядку (60-85)°С. За прототип обрана установка концентрування харчових продуктів і біологічних препаратів, що містить випарний апарат 4-з збірником концентрованого продукту в нижній частині і каплеуловлювач у верхній частині, вакуум-насос, насос для перекачування концентрованого продукту , підігрівник концентрованого продукту і конденсатор водяної пари. При цьому як підігрівник концентрованого продукту застосований конденсатор тепло-холодильної машини, і як конденсатор водяної пари - випарник тепло-холодильної машини [3] . До недоліків установки Прототипу варто віднести: - необхідність у процесі експлуатації підтримувати вакуум як у самому вакуум-випарному апараті, так і у випарнику тепло-холодильної машини, що служить конденсатором водяної пари, і з'єднуючому їх трубопроводі великого перурізу; - необхідність додаткової витрати електроенергії як холодильною машиною для підтримки нижчої температури конденсації водяної пари, так і вакуумним насосом для підтримки більш нижчого тиску в більшому обсязі (у двох пристроях: випарному апараті і конденсаторі водяної пари, а також в з'єднуючому їх труоопроводі великого перрізу). Усе це призводить до збільшення експлуатаційних витрат, вартості установки, її габаритів і металоємності. Задачею, на рішення якої спрямований винахід, є: - підвищення компактності установки, зниження її вартості і металоємності; - зменшення експлуатаційних витрат на роботу установки; - зниження собівартості одержуваної продукції. Це досягається тим, що в запропонованій установці: - усередині випарного апарата . коаксиально корпусу додатково встановлено, стакан із зазором щодо корпусу апарата; - у верхній частині цього зазору розташований конденсатор водяної пари, а нижня частина зазору є збірником конденсату. Основні переваги пропонованої установки в порівнянні з найближчим аналогом: підвищення компактності установки за рахунок застосування стакана і розміщення охолоджуючої поверхні, на якій конденсується вторинна пара в об'ємі, випарюється концентрований продукт. При цьому зменшується кількість пристроїв, що знаходяться під вакуумом; і вилучається вакуумний труоопровід великого перерізу між випарним апаратом і конденсатором водяної пари; спрощення конструкції і зниження металоємності всієї установки зниження експлуатаційних витрат при роботі вакуумного насоса і тепло-холодильної машини внаслідок зменшення депресії (ступеня розрядження) в обох пристроях і з'єднуючому їх трубопроводі при незмінному тиску самовипару концентрованого продукту. У прототипі ж тиск у конденсаторі водяної пари необхідно підтримувати нижче тиску у випарному апараті; можливість точно контролювати процес концентрування за рівнем конденсату, що утворився в нижній частині зазору між корпусом випарного апарата і стаканом, що легко визначити за допомогою покажчика рівня конденсату. Схема запропонованої установки приведена на кресленні. Установка складається з випарного апарата, що включає корпус 1, у якому розміщені: стакан 2, краплевловлювач 3, конденсатор водяної пари 4, який розміщено у верхній частині зазору між корпусом 1 і стаканом 2, вакуум-насос 5, з'єднаний з верхньою частиною корпуса 1. До конденсатора водяної пари 4 приєднаний трубопровід холодильного агента 6, на якому встановлено дросельний пристрій холодильного агента 7. До стакану 2 випарного апарата приєднаний трубопровід підігрітого продукту 8 із дросельним пристроєм 9.' У нижній частині випарного апарата розташований покажчик рівня1 10 конденсату в збірнику конденсату 11, вентиль» для видалення конденсату 12, а до стакану 2 випарного апарата приєднаний трубопровід 13 подачі концентрованого продукту з запірним вентилем 14. Для забезпечення роботи установка також включає холодильний компресор 15, конденсатор теплохолодильної машини 16, додатковий конденсатор 17, запірний вентиль 18, трубопровід випуску концентрованого продукту 19 з випускним вентилем 20 і насосом 21. Пропонована установка працює слідуючим чином: необхідна кількість концентрованого продукту через трубопровід 13 за допомогою вентиля 14 завантажують у нижню частину стакана'2 випарного апарата. За допомогою вакуум-насоса 5 відкачують повітря з корпуса вакуум-випарного апарата 1. По досягненні тиску, що відповідає температурі конденсації пари (10...20)°С, включають компресор 15 тепло-холодильної машини і додатковий конденсатор 17, а по досягненні необхідного режиму включають насос подачі концентрованого продукту 21., Після цього концентруємий продукт із нижньої частини стакана 2 випарного апарата насосом 21 подають у підігрівник концентрованого продукту 16 (конденсатор тепло-холодильної машини), де він підігрівається до температури (30...35)°С. Нагрітий продукт - за допомогою дросельного пристрою 9 по трубопроводу 8 дроселюється в стакан 2 у простір між краплевловлювачем 3 і поверхнею концентрованого продукту. При цьому відбувається самоскипання подаваного концентрованого продукту, у результаті чого з нього випарюється частина вологи, а пара, що утворилася, пройшовши поза краплеуловлювач 3 конденсується на поверхні конденсатора водяної пари А. Вода, що утворилася при конденсації пари, накопичується в нижній частині кільцевого зазору між стаканом 2 і корпусом 1 випарного апарата, а пара холодильного агента компресором 15 нагнітається в конденсатор тепло-холодильної машини 16, що є підігрівником концентрованого продукту. Холодильний агент, що не скондесувався в конденсаторі 16 , конденсується в додатковому конденсаторі 17. Рідкий холодильний агент, що утворився в конденсаторах 16 і 17 за допомогою дросельного вентиля 7 дроселюється до тиску кипіння холодоагенту в конденсаторі водяної пари 4, де він відбирає теплоту, від водяної пари, що конденсується. Таким чином, одержуємо замкнутий енергозберігаючий цикл роботи установки. При досягненні необхідної концентрації продукту, що залишається в стакані 2 випарного апарата, і яку визначають по кількості конденсату за допомогою покажчика рівня конденсату, зупиняють вакуум-насос 5 і компресор 15 тепло-холодильної машини. Потім відкривають вентиль 14 з метою підвищення тиску у випарному апараті до рівня атмосферного, і готовий продукт видаляють за допомогою насоса 21. Для ціого закривають запірний вентиль 18 і відкривають вентиль випуску продукту 20. Водяной конденсат видаляють з випарного, апарата за допомогою вентиля 12. ДЖЕРЕЛА ІНФОРМАЦІЇ: 1. Кавецкий Т.Д., Васильєв Б.В. Процессы и аппараты пищевой технологии. Μ.: «Колос», 2000 - 551 с. 2. Стабников В.Н., Баранцев В.И. Процессы и аппараты пищевых производств. М., «Пищевая промышленность», 1974, - 360 с. , 3.Патент № 54216 А, 7 B01D1/26, B01D1/28 Опубл. 17.02.2003. Бюл.№2, 2003 - прототип.