Протоковий апарат для диспергування соковитих плодів

1 Протоковий апарат для диспергування соковитих плодів, що містить корпус з осесиметричиою круглою робочою порожниною, кришку, що у робочому положенні жорстко зв'язана з верхньою частиною корпуса, отвір у днищі корпуса для підключення його робочої порожнини до усмоктувального патрубка рециркуляційного насоса, щонайменше один впускний патрубок, що призначений для підключення верхньої частини корпуса до нагнітального патрубка рециркуляційного насоса й оснащений кавітаційною насадкою, засіб дегазації, зв'язаний з кришкою корпуса, патрубок для випуску цільового продукту, і щонайменше два запірно регулюючих елементи, одним э яких оснащений засіб дегазації, а другим - патрубок для випуску цільового продукту, який відрізняється тим, що отвір у днищі корпуса виконано на продовженні осі симетрП робочої порожнини і усередині неї осесиметрично встановлена переливна труба, у якої ЗОВНІШНІЙ діаметр менший за діаметр отвору у днищі корпуса, верхній торець розташований під кришкою над виходом із впускного патрубка, а нижній кінець виступає за днище корпуса для введення з кільцевим зазором у початкову ділянку усмоктувального патрубка рециркуляційного насоса 2 Апарат за п 1, який відрізняється тим, що робоча порожнина корпуса обмежена циліндричною поверхнею у верхній частині і плавно сполученою 3 нею конічною поверхнею в нижній частині З Апарат за п 2, який відрізняється тим що кут між твірною конуса і горизонталлю вибраний в інтервалі від 1° до 5° Корисна модель відноситься до конструкцГі протокових апаратів періодичної дії, де диспергування сировини сполучено з дегазацією і термообробкою отриманих продуктів Ці протокові апарати можуть бути використані у виробництві з первинно соковитих плодів таких натуральних фруктових і/або овочевих соків, що переважно загущені м'якоттю і/або частинками їстівної оболонки Прикладами соковитих плодів можуть служити з фруктів - кісточкові плоди типу вишні, сливи, манго, абрикосів і персиків, яблука, груші, ананаси, КІВІ тощо, з баштанних культур - кавуни і дині {які, до речі, дотепер практично не розглядалися як сировина для виготовлення соків), а з овочів - томати, гарбузи кабачки й огірки Добре відомо, що більшість таких плодів у свіжому вигляді непридатні для тривалого збереження, а при істотно більш дорогому і трудомісткому глибокому заморожуванні до температури не менш -18"С помітно змінюють свої смакові якості Тому саме виготовлення соків може цілорічно забезпечити доведення до споживачів живильної маси зазначених і багатьох інших фруктів і овочів за прийнятною ціною Для виготовлення плодових соків з м'якоттю звичайно проводять очистку плодів від не придатних до диспергування частин, диспергування соковитої м'якоті (наприклад протиранням через сита, інтенсивним перемішуванням у непротічних апаратах періодичної дм і ТД), нормалізацію консистенції додаванням питної води або видаленням надлишку вологи (по можливості, одночасно з диспергуванням), придушення бродильної і патогенної мікрофлори (звичайно шляхом термічної обробки цільових продуктів для пастеризації або стерилізації). розлив соків у придатну тару і ґі герметичну закупорку Однак навіть у тропічних країнах такі процеси можна використовувати тільки сезонно в період t 0> 1974 масового дозрівання свіжих плодів визначеного ботанічного виду Тому засоби їх переробки повинні забезпечувати якомога високу продуктивність диспергування сировини і придушення шкідливої мікрофлори в продуктах, і бути якомога більш простими по конструкції, зручними у виготовленні й обслуговуванні і придатними для переробки різноманітних плодів, що істотно розрізняються по ВИХІДНІЙ вологості і механічній МІЦНОСТІ На жаль, у харчовій промисловості диспергування сировини і термообробку готових продуктів перед розфасовкою традиційно проводять у різних апаратах (див , наприклад SU 438406 A, UA 25035 С1) Через це капітальні й експлуатаційні витрати зростають тим помітніше, чим вище продуктивність сокових заводів (яка нерідко досягає сотень тонн у добу) і вимоги до стерильності і смакових якостей соків Істотне скорочення таких витрат можливе при використанні апаратів для гідродинамічної обробки нерозчинних матеріалів у кавггуючому потоці текучого середовища Дійсно, регульована кавітація здатна одночасно забезпечити не тільки диспергування сировини і побіжну щонайменше часткову механічну деструкцію мікроорганізмів, але і легко регульований нагрів для остаточного термічного придушення мікрофлори при температурах, що практично не впливають на смакові якості харчових суспензій і/або емульсій Зазначена гідродинамічна обробка можлива в протоково-рециркуляційних контурах, що включають вертикальний протоковий резервуар (апарат) із впускним і випускним патрубками, рециркуляційний насос безупинної дії і відповідну трубопровідну обв'язку При цьому засіб збудження гідродинамічної кавітації вбудовано у впускний патрубок (див , наприклад, фігури 8 і 9 і ВІДПОВІДНІ частини опису Міжнародної публікації WO 98/42967) У такому пристрої вихід з засобу збудження кавітацГі підключений до верхньої частини прямокутного в поперечному перерізі протокового апарата поблизу площини його симетрії, а випускний патрубок для повернення текучого середовища на рециркуляцію виконаний у вигляді відводу від стінки апарата вище рівня його плоскогодна Тому навіть при диспергуванні соковитих плодів поблизу дна виникає застійна зона, де випадає осад грубо диспергованого матеріалу Крім того, утруднене стійке живлення відомого протокового апарата сировиною і не виключене блокування тракту рециркуляції свіжою сировиною в момент запуску процесу Помітне ослаблення цих недоліків було досягнуто в протоковому апараті, що відомий з опису винаходу і креслень до UA 42365 А (див фігури 13 і 14 і ВІДПОВІДНІ частини опису пристрою і процесу) і найближчий за технічною суттю до пропонованого апарату Відомий апарат (іменований у зазначеному джерелі інформації «засіб безупинного фракціонування потоку турбулізованого текучого середовища») має корпус з осеси метричною круглою робочою порожниною кришку, що у робочому положенні жорстко зв'язана з верхньою частиною корпуса, отвір у днище корпуса для підключення його робочої порожнини до усмоктувального патрубку рециркуляційного насоса, щонайменше один впускний патрубок, що призначений для підключення верхньої частини корпуса до нагнітального патрубка рециркуляці йного насоса й оснащений кавітаційною насадкою, засіб дегазацм, зв'язаний з кришкою корпуса, патрубок для випуску цільового продукту, що підключений до кришки, і щонайменше два запірно-регулюючих елементи, одним з яких оснащений засіб дегазації, а другим - патрубок для випуску цільового продукту Цей апарат був призначений для безупинної роботи Тому в його конструкції були передбачені корпус з круглою циліндричною робочою порожниною, плоска перегородка з центральним отвором, розташована поблизу кришки і поділяюча робочу порожнину на нижню камеру диспергування сировини і термообробки напівфабрикату й істотно меншу верхню сполучену з атмосферою камеру дегазації цільового продукту, практично тангенціальний впускний патрубок, підключений до верхньої частини протокового апарата нижче рівня зазначеної перегородки, живильний патрубок для подачі свіжої сировини на диспергування, що, зокрема, підключений на вхід щонайменше одного засобу турбулізації осесиметрична кругла в поперечному перерізі протокова камера термостатування цільового продукту меншого, ніж у робочої порожнини корпуса, діаметра, що жорстко прикріплена до зазначеної перегородки і оснащена в нижній торцевій СТІНЦІ ВХІДНИМ отвором, коаксіальне розташування вхідного отвору в зазначеній камері термостатування й отвору в зазначеній перегородці, підключення патрубка для випуску цільового продукту до зазначеної камери дегазацГі через практично центральний отвір у кришці протокового апарата Виготовлення соків з застосуванням таких апаратів включає запуск процесу, у ході якого пускова порція підготовлених до диспергування плодів повинна бути введена в протоковий апарат і контур рециркуляції при перекритому патрубку для випуску цільового продукту готування з такої пускової порцн сировини першої порції цільового продукту, гомогенність, залишкова концентрація повітря і температура якого відповідають нормативам, і поступовий перехід на безупинний режим роботи з балансуванням приходу сировини і випуску цільового продукту У такому процесі при використанні відомого протокового апарата запуск виявився найбільш складною операцією Дійсно перед пуском щонайменше усмоктувальний патрубок і робоча порожнина насоса повинні бути заповнені придатним для вільного прокачування 1974 рідким середовищем, а після включення привода насоса навіть такі плоди, що легко піддаються диспергуванню, як очищені від кісточок вишні й абрикоси, можуть блокувати тракт рециркуляції не прокачуваним матеріалом. Тому описаний протоковий апарат звичайно застосовують у складі пристроїв для одержання соєвого молока, тобто такого продукту, у якому водяна основа істотно перевищує за масою й об'ємом тверду сировину. В основу корисної моделі покладено задачу шляхом зміни форми і взаєморозташування частин створити такий більш простий протоковий апарат, що виключав би забивання тракту рециркуляції плодовою масою під час запуску. Ця задача вирішена тим, що у вертикальному протоковому апараті для диспергування соковитих плодів, що має: корпус з осесиметричною круглою робочою порожниною, кришку, що у робочому положенні жорстко зв'язана з верхньою частиною корпуса, отвір у днищі корпуса для підключення його робочої порожнини до усмоктувального патрубку ре циркуляцій ного насоса, щонайменше один впускний патрубок, що призначений для підключення верхньої частини корпуса до нагнітального патрубка рециркуляційного насоса й оснащений кавітаційною насадкою, засіб дегазації, зв'язаний з кришкою корпуса, патрубок для випуску цільового продукту, і щонайменше два запірно-регулюючих елементи, одним з яких оснащений засіб дегазації, а другим - патрубок для випуску цільового продукту, згідно з винахідницьким задумом отвір у днищі корпуса виконано на продовженні осі симетрії робочої порожнини І усередині неї осесиметрично встановлена переливна труба, у якої зовнішній діаметр менше діаметра отвору у днищі корпуса, верхній торець розташований під кришкою над виходом із впускного патрубка, а нижній кінець виступає за днище корпуса для введення з кільцевим зазором у початкову ділянку усмоктувального патрубка рециркуляційного насоса. Об'єм простору між стінкою корпуса протокового апарата і переливною трубою істотно перевищує сумарний об'єм усмоктувального патрубка і робочої порожнини насоса. Тому при завантаженні цього простору перед запуском процесу підготовленими до диспергування плодами в більшості випадків удається заповнити усмоктувальний патрубок і робочу порожнину насоса текучим соком, що сам по собі (під тиском верхніх шарів плодової маси) чи при легкому зовнішньому натискуванні виділяється з м'якоті. Якщо ж такого соку недостатньо, то це легко виправити або добавкою питної води, або раніше приготовленим соком, або їх сумішшю. У будь-якому випадку після запуску насоса рециркулюючий через протоковий апарат потік буде поступово ежектувати «тверду» плодову масу в зазор між нижньою частиною переливної труби. Це практично виключає блокування контуру рециркуляції' плодами або великими частинами плодів. Перша додаткова відмінність полягає в тому, 6 що робоча порожнина корпуса обмежена циліндричною поверхнею у верхній частині і плавно сполученою з нею конічною поверхнею в нижній частині. Такі апарати прості і зручні у виготовленні І підсилюють зазначений вище технічний результат. Друга додаткова відмінність полягає в тому, що кут між твірною конуса і горизонталлю обраний в інтервалі від 1° до 5°. Це гарантує досягнення вказаного результату. Природно, що при виборі конкретних варіантів практичного здійснення корисної моделі можливі довільні комбінації зазначених додаткових відмінностей з основним винахідницьким задумом, що цей задум у межах, обкреслених формулою корисної моделі, може бути доповнений і/або уточнений з використанням звичайних знань фахівців і що описані далі кращі приклади втілення винахідницького задуму ніяким чином не обмежують обсяг прав на основі корисної моделі. Далі суть корисної моделі пояснюється докладним описом з посиланнями на креслення, де (на тлі рециркуляційного контуру) зображений запропонований протоковий апарат з вставною осесиметричною переливною трубою. Цей апарат має: практично вертикальний корпус 1 з осесиметричною круглою (і, за бажанням, звуженою в придонній частині) робочою порожниною, знімну (переважно відкидну) кришку 2, що у робочому положенні жорстко зв'язана з верхньою частиною корпуса 1, отвір 3 у днище корпуса 1 на продовженні осі симетрії робочої' порожнини, впускний (звичайно один) патрубок 4, що на вході оснащений кавітаційною насадкою 5 і підключений до робочої порожнини корпуса 1 у його верхній частині, засіб 6 дегазації, що зв'язаний з кришкою 2 корпуса 1 і звичайно виконаний у вигляді газовідвідного патрубка з запірно-регулюючим елементом (краном або вентилем) 7, осесиметрично встановлена усередині робочої порожнини корпуса 1 переливна труба 8, у якої зовнішній діаметр менше діаметра отвору 3, верхній торець розташований під кришкою 2 над виходом із впускного патрубка 4, а нижній кінець виступає за днище корпуса 1 І призначений для введення з кільцевим зазором у початкову ділянку позначеного далі усмоктувального патрубка рециркуляційного контуру, і патрубок 9 для випуску цільового продукту, що також обов'язково оснащений запірно-регулюючим елементом 10. Описаний апарат здатний ефективно працювати в рециркуляційних контурах на основі рециркуляційного (звичайно відцентрового) насоса 11 безупинної дії, що оснащений усмоктувальним 12 і нагнітальним 13 патрубками. Доцільно, щоб: а) для полегшення ежекції плодової маси корпус 1 мав конічне днище, внутрішня поверхня якого плавно сполучена з циліндричною поверхнею основної частини робочої порожнини (при цьому кут між твірною конуса і горизонталлю може бути дуже невеликий, переважно від Г до 5°), і б) для спрощення конструкції і зниження мате 1974 ріалоємності узятого в цілому пристрою для диспергування соковитих плодів усмоктувальний патрубок 12 був безпосередньо підключений до днища корпуса 1 у зоні отвору 3, впускний патрубок 4 служив продовженням нагнітального патрубка 13 насоса 11, а нижній, виступаючий за днище корпуса 1 кінець переливної труби 8 був уведений з кільцевим зазором у початкову ділянку усмоктувального патрубка 12 насоса 11. Конкретна кавітаційна насадка 5 може бути обрана з добре відомих фахівцям в області гідравліки засобів, до яких належать: а) механічні засоби, у тому числі: так назване «погано обтічне тіло», що жорстко закріплене усередині каналу для прокачування текучого середовища (UA 8051 А і 17850 A, RU 2131094 С1 і ін.), і/або генератор ультразвукових коливань, що щонайменше одним звукопроводом акустично підключений до стінки каналу для прокачування текучого середовища (SU 1628994 А1, UA 25035 і ін.); б) гідравлічні засоби у вигляді отворів для подачі збурювальних струменів крізь стінку каналу для прокачування потоку текучого середовища (см. фігури 1-3, 5 і 6 і рядка 06-38 на с.10, с.11 цілком, с.12 до рядка 37 включно і рядка 02-16 на с.14у WO 98/42987), І в) комбіновані з (а) і/або (б) засоби. Диспергування соковитих плодів з застосуванням запропонованого протокового апарата відбувається в такий спосіб. Спочатку, згідно з конкретним об'ємом робочої порожнини корпуса 1, готують порцію обраних соковитих плодів одного або декількох ботанічних видів. Для цього їх очищають від не придатних для диспергування і/або неїстівних частин типу кісточок, твердої шкірки тощо та, за необхідністю, попередньо ріжуть на зручні для переробки частини. Приготовлену порцію (при знятій чи відкинутій кришці 2) завантажують у робочу порожнину корпуса 1, тобто в простір між внутрішньою поверх 8 нею стінки корпуса 1 і зовнішньою стінкою переливної труби 8. Якщо вихідна соковитість плодів велика, а механічна міцність частинок плодової маси незначна, то сік, що витікає з неї сам по собі або при легкому натискуванні, заповнює усмоктувальний патрубок 12 і робочу порожнину насоса 11. Якщо ж такого соку недостатньо, то це надолужують внесенням придатної рідини ззовні. Потім кришку 2 закривають, відкривають запірно-регулюючий елемент 7 засобу 6 дегазації і запускають насос 12. Він створює напір у нагнітальному патрубку 13 і розрідження в усмоктувальному патрубку 12. Рідке текуче середовище надходить у нагнітальний патрубок 13, проходить через кавітаційну насадку 5, де відбуваються нагрівання і дроблення частин плодової маси, потрапляє через впускний патрубок 4 у робочу порожнину корпуса 1 і витікає через переливну трубу 8 в усмоктувальний патрубок 12, попутно ежектуючи частини плодової маси з зазначеного простору. В міру поступового спорожнювання цього простору і його заповнення соком, що утворюється, поблизу верхньої частини переливної труби виникає воронка, у яку виділяються повітря і водяна пара, що видаляються в атмосферу через засіб 6 дегазації. Після одержання продукту заданої консистенції з заданою температурою процес диспергування закінчують, запірно-регулюючий елемент 7 засобу 6 дегазації майже цілком закривають, відкривають запірно-регулюючий елемент 10 і, як правило, самопливом (чи з короткочасними включеннями насоса 11) зливають цільовий продукт через патрубок 9 на розфасовку й закупорку. Далі кришку 2 знімають, завантажують наступну порцію плодової маси і процес повторюють, як описано. При цьому в кожному, крім першого, технологічному циклі в нижній частині рециркуляційного контуру залишається частина соку, достатня для полегшення запуску процесу. 1974 10 ФІГ. Комп ютерна верстка А. Крулевський Підписано до друку 05 09 2003 Тираж 39 прим Міністерство освгти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655 Україна ТОВ "Міжнародний науковий комгтет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна