Універсальна установка концентрування рідких харчових продуктів і біологічних препаратів

Установка концентрування рідких харчових продуктів і біологічних препаратів, що містить кон C2 1 3 рник її - конденсатором водяних парів, які випаровуються з продукту, що концентрується. Ця установка дозволяє зберегти вітаміни і ферменти в рідких харчових продуктах (соках), живі клітини і патогени в товарних формах мікробіопрепаратів при концентруванні в діапазоні температур до 35°С. Використання ТХМ дозволяє передавати холодильним агентом практично без втрат теплоту, що утворюється при конденсації водяних парів із продукту у випарнику ТХМ, для підігріву в конденсаторі ТХМ продукту, що концентрується. На це витрачається тільки механічна робота компресора ТХМ. Використання холодильного циклу ТХМ у цій установці дозволяє передати розчину, що концентрується, в 3 разу більше енергії (теплоти), чим споживає привід компресора ТХМ. Проте робота установки прототипу обмежена в температурному режимі. Установка гідна для розчинів, що концентруються при температурах до 30-35°С, але не забезпечує концентрування розчинів із більш високими температурами (наприклад, соків, мікробіопрепаратів, що утворюють спори). До недоліку установки слід також віднести недостатню поверхню випаровування продукту, що концентрується, і тривалість процесу концентрування через повторення робочого циклу для одержання необхідної концентрації продукту. Задача запропонованого винаходу - зменшити енерговитрати при концентруванні як рідких харчових продуктів (соків), так і біопрепаратів, поліпшити їхню якість при скороченні часу концентрування. Це досягається за рахунок створення розвитої поверхні випаровування і створення більшої різниці температури подаваного продукту і його температури насичення при вакуумі в апараті (у концентраторі). У запропонованій установці концентратор оснащений дисковим пристроєм розпилювання (дисковим розпилювачем) і соплом подачі продукту в концентратор. Вихідний отвір сопла встановлено над дисковим розпилювачем, причому вихідний отвір сопла і дисковий розпилювач розташовані по вертикальній осі концентратора. Лінія подачі продукту в концентратор виконана двоконтурною і складається з конденсатора ТХМ, підігрівника продукту, витримувача, сопла (контур І) або конденсатора ТХМ і сопла (контур II) і постачена триходовим краном вибору контуру. На лінії виходу з концентратора встановлені рефрактометр, триходовий кран повернення, який пов'язаний з рефрактометром зворотним зв'язком, випарник ТХМ і далі фасувальний пристрій і/або накопичувач. Запропонована установка універсальна: лінія подачі продукту в ній виконана двоконтурною, застосування триходового крана вибору контуру в неї забезпечує зміну контуру подачі продукту, що дозволяє працювати в широкому діапазоні температур (від 20°С до 130°С) і концентрувати розчини рідких харчових продуктів і біопрепаратів (як термолабільних, так і термостійких) при зберіганні їхньої високої якості. Застосування в установці дискового розпилювача (високообертового, із можливістю зміни числа обертів у залежності від виду продукту, що кон 86125 4 центрується) дозволяє максимально збільшити сумарну поверхню взаємодії розчину, що розпилюється в концентраторі, за рахунок утворення дрібнодисперсної суспензії в вакуумуємому об'ємі та інтенсивне самозакипання розчину, який концентрується, за рахунок різниці температур подаваного продукту і його температури насичення при зниженому тиску (вакуумі) у концентраторі. При роботі в діапазоні низьких температур (до 35°С) (контур II) нагрів продукту відбувається тільки при проходженні його через конденсатор ТХМ, після чого підігрітий продукт через сопло надходить безпосередньо в концентратор, а при підвищених температурах (до 130°) (контур І) подаваний у концентратор продукт при проходженні через конденсатор ТХМ одержує попередній підігрів за рахунок використання теплоти конденсації холодильного агента, що циркулює в ТХМ, потім направляється в підігрівник, де доводиться до необхідної технологічним регламентом температури і, стерилізуючись у потоку, через витримувач і сопло подається в концентратор. Використання конденсатора ТХМ дозволяє заощаджувати енергію на підігрів продукту в обох варіантах роботи установки (контур І і II). У концентраторі мокроповітряним вакуумнасосом підтримується постійне значення вакууму при одночасному видаленні водяних парів. Подача в концентратор продукту, який підігрітий в конденсаторі ТХМ ї підігрівнику з температурою, що перевищує його температуру насичення, дозволяє використати його внутрішню теплоту для інтенсивного самозакипання продукту і випаровування вологи з нього. Це, разом з утворенням розвитої поверхні випаровування дрібнодисперсної суспензії продукту, забезпечує скорочення часу концентрування й одержання необхідного ступеня концентрації продукту за один прохід, тоді як у прототипі для цього необхідно повторювальність (кратність) процесу концентрування. Взаємне розташування по вертикальній осі концентратора вихідного отвору сопла і дискового розпилювача дозволяє створити рівномірне дрібнодисперсне розпилення подаваного в концентратор розчину. При цьому нагріті дрібні частинки розчину миттєво закипають, і волога віддаляється у виді пари, а концентрація рідкої фази крапельок, що залишилася, інтенсивно збільшується. Крапельки концентрованого розчину під дією відцентрової сили переміщаються до стінок корпуса концентратора і по спіралі стікають по ним у нижню частину концентратора, охолоджуючись до температури насичення. Завдяки такій сепараторній дії дискового розпилювача зменшується відсоток винесення продукту через краплеуловлювач і полегшується робота мокроповітряного вакуум-насоса. Спільний вплив вищезазначених чинників дозволяє різко інтенсифікувати процес концентрування. Хоча установка дозволяє одержати необхідну концентрацію розчину за один прохід продукту через концентратор, на лінії виходу з концентратора передбачений рефрактометр для визначення ступеня концентрації та триходовий кран повернення, пов'язаний зворотним зв'язком із рефрактометром, що забезпечує в разі потреби повто 5 рення циклу. Слід зазначити, що одержання необхідної концентрації за один прохід для всієї партії продукції дозволяє забезпечити її однорідність, ідентичність. Одержання концентрованого розчину з однаковими (близькими) властивостями або якостями, як харчових продуктів, так і біопрепаратів дуже важливо для споживача. На лінії виходу з концентратора за рефрактометром і триходовим краном повернення встановлений випарник ТХМ, за допомогою якого відбувається доохолодження отриманого продукту до температури, обумовленої технологічним регламентом, після чого він подається на розфасування або збереження. Запропонована установка дозволяє використовувати для фасовки тетрапаки, тому що весь процес концентрування в установці відбувається при дотриманні умов стерильності. Схема установки подана на Фіг.1. Установка складається з концентратора 1 із дисковим розпилювачем 2, краплеуловлювачем 3 і вакуумнасосом 4, холодильної машини (ТХМ) із конденсатором 5, випарником 6 і компресором 7, підігрівника 8 у виді теплообмінника-стерилізатора, витримувача 9, сопла 10, рефрактометра 10, відцентрових насосів 12 і 13, триходових кранів 14 і 15 і сполучних трубопроводів. Двоконтурна лінія подачі продукту в концентратор 1 містить: контур І - насос подачі продукту 12, конденсатор 5 ТХМ, триходовий кран вибору контуру 14, підігрівник 8, витримувач 9, сопло 10, контур II - насос подачі продукту 12, конденсатор 5 ТХМ, сопло 10. Лінія виходу продукту з концентратора містить: насос відкачки 13, рефрактометр 11, триходовий кран повернення 15, випарник 6 ТХМ. Установка працює таким чином: Варіант І В контурі І лінії подачі продукту розчин насосом 12 подається в конденсатор 5, де підігрівається майже до температури конденсації холодильного агента (35-40°С), і надходить у підігрівник 8, де нагрівається до температури відповідно до технологічної інструкції (120-125°С) і, одночасно стерилизуясь у потоку, подається у витримувач 9, із якого розчин надходить через сопло 10 у концент 86125 6 ратор 1 на дисковий розпилювач 2. Дисковий розпилювач 2 забезпечує дрібнодисперсне розпилення розчину, що концентрується. Завдяки перевищенню температури подаваного розчину над температурою його насичення у вакуумуємому об'ємі концентратора 1 відбувається інтенсивне самозакипання (особливо для випадку концентрування соків, температура яких при подачі на диск дорівнює 115-120°С). Під дією відцентрової сили мікрокрапельки розчину, що концентрується, переміщаються до стінок корпуса концентратора 1 і, стікаючи по ним, збираються в нижній частині концентратора 1, а пара віддаляється через краплеуловлювач З мокроповітряним вакуум-насосом 4. Варіант II В контурі II лінії подачі продукту за допомогою триходового крана вибору контуру 14 відсікаються підігрівник 8 і витримувач 9 і по байпасному трубопроводу розчин, який підігрітий у конденсаторі 5 ТХМ, надходить через сопло 10 у концентратор 1 на дисковий розпилювач 2 і здійснюється процес концентрування. Сконцентрований як у варіанті І, так і у варіанту II розчин (сік, біопрепарат), насосом 13 віддаляється з концентратора 1 і прокачується через випарник 6 ТХМ, де доохолоджується до температури, заданою технологічною інструкцією, і далі подається на розфасування або збереження. Якщо концентрація розчину на виході з концентратора 1 нижче заданої, то по сигналу автоматичного рефрактометра 11 переключається триходовий кран повернення 15 і розчин повертається через сопло 10 у концентратор 1. Джерела інформації: 1. Самсонова А.Н., Ушева В.Б. Фруктовые и овощные соки (Техника и технология) -2-е изд. перераб. и доп. - М.: Агропромиздат, 1990. - 287 с. 2. А. С. СРСР №561550, кл. A23L2/08, В01D1/06. - Опубл. 15.06.1977. - Бюл. №22. 3. А. С. СРСР №845820, кл. A23L2/08, В01D1/22. - Опубл. 15.07.1981. - Бюл. №26. 4. Патент України №54216А, 7B01D1/26, B01D1/28 Опубл. 17.02.2003, Бюл. №2, 2003г. прототип. 7 Комп’ютерна верстка В. Клюкін 86125 8 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601