Установка для стабилизации соков и вин

 

Использование: в производстве виноградных напитков, соков и вин. Сущность изобретения: установка содержит установленные соосно в корпусе один в другом с возможностью противоположного вращения на полых приводных валах перфорированный и пористый барабаны, перфорированный и пористый барабаны, перфорированный статор с завихрителями в отверстиях перфорации, охватывающий перфорированный барабан, отверстия которого выполнены в виде сверхзвуковых сопел и размещены с отверстиями статора в одной плоскости с неравным и некратным шагом по соосным окружностям, а также источник жидкой двуокиси углерода, соединенный с зазором между корпусом и перфорированным барабаном, емкости для нестабильного сырья и для отводимого осадка, соединенные с противоположными концами кольцевого канала, образованного барабана, и емкость для стабильного сырья, соединенную с полостью перфорированного барабана через полый вал. 3 ил.

Изобретение относится к оборудованию для стабилизации виноградных соков и вин от выпадания кристаллического осадка винного камня в процессе хранения.

Известна установка для стабилизации соков и вин, содержащая установленные в корпусе с возможностью противолежащего вращения на полых приводных валах перфорированный и пористый барабаны, перфорированный барабан установлен в корпусе с образования зазора, пористый барабан установлен в полости перфорированного с образованием кольцевого канала, а также связанный с зазором источник жидкой двуокиси углерода, соединенные с противоположными концами кольцевого канала через полый вал емкость для нестабильного сырья и емкость для отводимого осадка, и емкость для стабильного сырья, связанную через полый вал с полостью пористого барабана (патент РФ N 2000067, кл. A 23 L 2/30, 1993).

Недостатками этой установки являются получение мелкодисперсного осадка винной кислоты и ее солей, которые трудноотделимы от стабильного сырья, и экстенсивность охлаждения сырья в процессе обработки.

Задача изобретения обеспечение интенсификации теплообмена и увеличение размеров кристаллов осадка путем их коагуляции при увеличении энергоемкости генерируемых в сырье ультразвуковых колебаний.

Задача решается тем, что установка для стабилизации соков и вин, содержащая соосно установленные в корпусе с возможностью противоположного вращения на полых приводных валах перфорированный и пористый барабаны, перфорированный барабан установлен в корпусе с образованием зазора, пористый барабан установлен в полости перфорированного с образованием кольцевого канала, а также связанный с зазором источник жидкой двуокиси углерода, соединенные с противоположными концами кольцевого канала через полый вал емкость для нестабильного сырья и емкость для отводимого осадка, емкость для стабильного сырья, связанную через полый вал с полостью пористого барабана, согласно изобретению, снабжена установленным в зазоре между корпусом и перфорированным барабаном в зоне контакта с последним перфорированным статором, отверстия перфорации которого снабжены завихрителями и выполнены с отверстиями перфорации барабана в одинаковых плоскостях по соосным окружностям с неравным и некратным окружным шагом, при этом отверстия перфорации барабана выполнены в виде сверхзвуковых сопел.

Это позволяет увеличить размеры кристаллов винной кислоты и ее солей и интенсифицировать охлаждение сырья.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемой установки; на фиг.2 показан фрагмент 1 фиг.1; на фиг.3 разрез А-А на фиг.1.

Установка для стабилизации соков и вин содержит установленные в корпусе 1 соосно с возможностью противоположного вращения на полых приводных валах 2 и 3 перфорированный 4 и пористый 5 барабаны, перфорированный барабан 4 установлен в корпусе 1 с образованием зазора 6, в котором в зоне контакта с барабаном 4 размещен перфорированный статор 7, пористый барабан 5 установлен в полости перфорированного барабана 4 с образованием кольцевого канала 8, а также связанный с зазором 6 источник 9 жидкой двуокиси углерода, соединенные с противоположными концами кольцевого канала 8 через полый вал 2 емкость 10 для нестабильного сырья и емкость 11 для отводимого осадка, и емкость 12 для стабильного сырья, связанную через полый вал 3 с полостью пористого барабана 5. Отверстия перфорированного барабана 4 выполнены в виде сверхзвуковых сопел 13 в одинаковых плоскостях по соосным окружностям с отверстиями 14 статора 7 с неравным и некратным окружным шагом, причем последние снабжены завихрителями 15.

Установка работает следующим образом.

Нестабильное сырье из емкости 10 через полый вал 2 поступает в кольцевой канал 8 на внутреннюю поверхность перфорированного барабана 4. Вращение последнего на полом валу 2 приводит к распределению сырья по его внутренней поверхности в виде пленки, текущей в поле центробежных сил. Одновременно из источника 9 в зазор 6 подают жидкую двуокись углерода. При совпадении отверстий 14 статора 7 со сверхзвуковыми соплами 13 перфорированного барабана 4 жидкая двуокись углерода закручивается завихрителями 15 и поступает в пленку нестабильного сырья, достигая в соплах 13 сверхзвуковой скорости. В результате увеличения скорости истечения и адиабатного расширения в соплах 13 двуокись углерода частично переходит в газовую фазу с поглощением теплоты. Сверхзвуковое истечение закрученного потока двуокиси углерода из сопел 13 приводит к турбулентному срыву струи на выходе из них, особенно интенсивному при перекрытии сопел 13 статором 7, и регулярным скачкам уплотнения газовой фазы в пленке сырья. В результате происходит образование и схлопывание кавитационных полостей с генерированием колебаний давления ультразвуковых частот. Кроме того, при падении давления в двуокиси углерода происходит диспергирование оставшейся части жидкой фазы и ее переход в твердое фазовое состояние с образованием мелкодисперсных кристаллов, частично испаряющихся в пленке сырья с поглощением теплоты и генерированием акустических колебаний давления при образовании газовой фазы. Поток газовой фазы двуокиси углерода из сопел 13 при закручивании завихрителями 16 имеет бочкообразную форму и создает регулярные скачки уплотнения со сверхзвуковой частотой до диспергирования газовой фазы с образованием отдельных пузырьков. Далее пузырьки газовой фазы и мелкодисперсная твердая фаза двуокиси углерода всплывают в пленке сырья, осуществляя ее механическое перемешивание. Всплытие пузырьков газовой фазы под действием силы Архимеда при противодействии поля центробежных сил и сил трения приводят к образованию в самых пузырьках тороидальных потоков и пульсациям объема в поле колебаний давления. Это приводит к интенсификации обновления поверхности контакта фаз и уменьшению толщины пограничного ламинарного слоя. При характерных для данного устройства числах Рейнольдса, равных 10²-10³, осредненные по времени числа Нуссельта равны 50 80. При такой интенсивности теплообмена резкое охлаждение сырья приводит к резкому падению растворимости в нем винной кислоты и ее солей, выпадающих в осадок из пересыщенного раствора с нарастанием кристаллов на центрах кристаллизации в виде мелкодисперсной твердой фазы двуокиси углерода. Полученная таким образом суспензия кристаллов винной кислоты и ее солей в стабилизируемом сырье коагулируется в поле высокоэнергетических ультразвуковых колебаний и разделяется на фазы при прохождении жидкой фазы стабилизированного сырья через пористый барабан 5 в полость вала 3 и ее выходе в емкость 12 для стабильного сырья. Фильтруемая на пористом барабане 5 твердая фаза кристаллического осадка сбрасывается в поле центробежных сил вращаемого на валу 3 барабана 5 в кольцевой канал 8, из которого по мере накопления и коагуляции она выводится через него в емкость 11 для отводимого осадка. Увеличение энергоемкости ультразвуковых колебаний повышает размеры частиц кристаллического осадка за счет их более интенсивной коагуляции, что позволяет более надежно отделять осадок от стабильного сырья при уменьшении вероятности забивания пор барабана 5 мелкокристаллической фракции осадка.

Предлагаемая установка позволяет за счет увеличения энергоемкости генерируемых ультразвуковых колебаний интенсифицировать охлаждение сырья и увеличить размеры частиц отделяемого осадка, что повышает надежность стабилизации сырья и отделения осадка.

Формула изобретения

Установка для стабилизации соков и вин, содержащая установленные в корпусе с возможностью противоположного вращения на полых приводных валах перфорированный и пористый барабаны, один из которых перфорированный, установлен в корпусе с образованием зазора, а пористый установлен в полости перфорированного барабана с образованием кольцевого канала, связанный с зазором источник жидкой двуокиси углерода, соединенные с противоположными концами кольцевого канала через полый вал емкость для нестабильного сырья и емкость для отводимого осадка, емкость для стабильного сырья, связанную через полый вал с полостью пористого барабана, отличающаяся тем, что она снабжена установленным в зазоре между корпусом и перфорированным барабаном в зоне контакта с последним перфорированным статором, в отверстиях перфорации которого размещены завихрители, при этом оси отверстий перфорации статора размещены с отверстиями перфорации барабана в одной плоскости по соосным окружностям с неравным и некратным окружным шагом, а отверстия перфорации барабана выполнены в виде сверхзвуковых сопл.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3