Устройство удаления влаги в вакууме

Изобретение относится к оборудованию для концентрирования жидких пищевых продуктов и экстрактов путем их выпаривания в вакууме и может быть применено в условиях малых предприятий и фермерских хозяйств, лишенных парового снабжения. Устройство удаления влаги в вакууме включает емкость для концентрируемого продукта, испаритель с электронагревателем и брызгоуловителем, вертикальный и горизонтальный конденсаторы, сборник конденсата и насос, причем вертикальный и горизонтальный конденсаторы смонтированы внутри крышки испарителя и отделены от испарителя слоем теплоизоляции, вертикальный конденсатор выполнен в виде двух концентрически расположенных спиралей, соединенных через горизонтальный конденсатор. Технический результат изобретения заключается в уменьшении габаритных размеров устройства. 1 ил.

 

Изобретение относится к аппаратам пищевой промышленности, а именно к оборудованию для концентрирования жидких пищевых продуктов и экстрактов путем их выпаривания в вакууме, и может быть применено в условиях малых предприятий и фермерских хозяйств, лишенных парового снабжения.

Известна вакуум-выпарная установка для концентрирования жидких пищевых продуктов путем их выпаривания в вакууме (Патент RU №2106889 С1, опубл. 20.03.1998) [1]. Установка включает узел выпаривания с водяной рубашкой, конденсатор, эжектор и сборник конденсата. Однако в данном устройстве узел выпаривания и конденсатор выполнены в виде отдельных блоков, соединенных между собой вакуумным шлангом, что увеличивает габаритные размеры устройства, а также объем работ и расход материала при его изготовлении.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является устройство удаления влаги в вакууме, включающее испаритель с электронагревателем и брызгоуловителем, паропровод, вертикальный и горизонтальный конденсаторы, трубопровод, сборник конденсата и насос (Патент RU №2485423 С2, опубл. 20.06.2013 – прототип) [2].

Однако в данном устройстве испаритель, вертикальный и горизонтальный конденсаторы выполнены в виде отдельных блоков. Горизонтальный конденсатор соединен с испарителем паропроводов и трубопроводом с вертикальным конденсатором. Выполнение конденсаторов в виде отдельных блоков, а также применение паропровода и трубопровода, связывающих горизонтальный конденсатор с испарителем и вертикальным конденсатором, увеличивает габаритные размеры устройства, повышает объем работ и расход материала при его изготовлении. Кроме того, конденсация пара и охлаждение конденсата осуществляется на внутренних поверхностях трубок конденсаторов, что снижает эффективность использования охлаждающей поверхности и при неизменной мощности охлаждения повышает габаритные размеры конденсаторов и всего устройства.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в уменьшении габаритных размеров устройства, объема работ и расхода материала при его изготовлении за счет расположения вертикального и горизонтального конденсаторов внутри крышки испарителя, конденсации пара и охлаждения конденсата на внешних поверхностях трубок конденсаторов.

Это достигается тем, что в устройстве удаления влаги в вакууме, включающем емкость для концентрируемого продукта, испаритель с электронагревателем и брызгоуловителем, вертикальный и горизонтальный конденсаторы, сборник конденсата и насос, вертикальный и горизонтальный конденсаторы, смонтированы внутри крышки испарителя и отделены от испарителя слоем теплоизоляции, причем вертикальный конденсатор выполнен в виде двух концентрически расположенных спиралей, соединенных через горизонтальный конденсатор.

Монтаж вертикального и горизонтального конденсаторов внутри единого корпуса крышки испарителя исключает из устройства корпусы обоих конденсаторов. Использование общего корпуса крышки испарителя позволяет расположить вертикальный конденсатор концентрически с паропроводом, а горизонтальный конденсатор выполнить в виде спирали, соединяющей горизонтальный конденсатор со сборником конденсата, что обеспечивает их компактное расположение. Исключение корпусов двух конденсаторов, как и их компактное расположение внутри крышки испарителя, уменьшает габаритные размеры, сокращает объем работ и расход материала при изготовлении устройства.

Применение слоя теплоизоляции для отделения вертикального и горизонтального конденсаторов от испарителя позволяет максимально близко расположить зоны низкой и высокой температуры. Зона высокой температуры, создаваемая в испарителе, обеспечивает выпаривание концентрируемого продукта. Зона низкой температуры, создаваемая на поверхности спиралей конденсаторов, обеспечивает конденсацию пара и охлаждение конденсата. Применение теплоизоляционного слоя позволяет максимально приблизить конденсаторы к испарителю, что уменьшает габаритные размеры устройства, сокращает объем работ и расход материала при его изготовлении.

Выполнение вертикального конденсатора в виде двух концентрически расположенных спиралей из трубы малого диаметра позволяет увеличить охлаждающую поверхность при компактном расположении конденсатора внутри крышки испарителя. Спирали отделены друг от друга концентрически расположенной направляющей, что обеспечивает создание нисходящего и восходящего потоков пара. Пар, поступающий из испарителя в крышку, соприкасается с внешними поверхностями трубок сначала внутренней, а затем внешней спирали вертикального конденсатора. Основная масса пара нисходящего потока конденсируется на поверхности трубки внутренней спирали. Основная масса пара восходящего потока конденсируется на поверхности трубки внешней спирали. Небольшая часть пара конденсируется на спирали горизонтального конденсатора и на внутренней поверхности крышки испарителя, температура которой задается атмосферным воздухом. Исполнение вертикального конденсатора в виде двух концентрически расположенных спиралей с использованием внешней охлаждающей поверхности трубок повышает эффективность конденсации, что при неизменной мощности охлаждения уменьшает габаритные размеры, сокращает объем работ и расход материала при изготовлении как вертикального конденсатора, так и самого устройства.

Соединение концентрических спиралей вертикального конденсатора через горизонтальный конденсатор позволяет компактно расположить вертикальный и горизонтальный конденсаторы внутри крышки испарителя. При этом горизонтальный конденсатор, выполненный в виде спирали, расположен на дне крышки испарителя и отделен от испарителя слоем теплоизоляции. Конденсат, стекающий с трубок спиралей вертикального конденсатора и стенки крышки на дно крышки испарителя, охлаждается горизонтальным конденсатором. Соединение спиралей вертикального конденсатора спиралью горизонтального конденсатора повышает компактность, уменьшает габаритные размеры, сокращает объем работ и расход материала при изготовлении устройства.

На фиг. 1 изображена схема устройства удаления влаги в вакууме, подготовленного к работе, где 1 - емкость с концентрируемым жидким пищевым продуктом; 2 - испаритель с водяной рубашкой; 3 - брызгоуловитель; 4 - слой теплоизоляции; 5 - горизонтальный конденсатор; 6 - вертикальный конденсатор; 7 - паропровод; 8 - крышка испарителя; 9 - электронагреватель с терморегулятором; 10 - сборник конденсата; 11 - вакуумный насос; 12-15 - вакуумные вентили.

Устройство удаления влаги в вакууме работает следующим образом.

В загрузочную емкость 1 наливают концентрируемый пищевой продукт. При открытых вентилях 12-14 и закрытом вентиле 15 включают насос 11 и закачивают продукт из загрузочной емкости в испаритель 2. После загрузки отсекают испаритель от емкости 1 вентилем 12, понижают давление в устройстве до рабочего 3-4 кПа, включают нагреватель 9 и подают в спирали вертикального конденсатора 6, соединенные через горизонтальный конденсатор 5, охлаждающую жидкость. При нагреве концентрируемой жидкости пар из испарителя через паропровод 7 поступает в крышку 8 и конденсируется на внешних поверхностях спиралей конденсатора. Нисходящий поток пара конденсируется на внутренней спирали конденсатора 6, восходящий поток - на внешней спирали и частично на внутренней поверхности крышки 8 и на спирали горизонтального конденсатора. Со стенок спиралей конденсатора 6 и крышки конденсат стекает вниз на дно крышки и охлаждается конденсатором 5. Охлажденный конденсат через вентиль 13 поступает в сборник конденсата 10. Дно крышки отделено от потолка испарителя слоем теплоизоляции 4, что позволяет максимально близко расположить зоны высокой и низкой температуры устройства. По достижении кипения концентрируемой жидкости и начала конденсации вентилем 14 отсекают насос от сборника конденсата 10, открывают вентиль 15, выключают насос, повышают мощность нагрева и осуществляют выпаривание при выключенном насосе. В результате кипения жидкости остаточное давление в испарителе повышается, а в результате конденсации пара остаточное давление в крышке снижается. Под действием перепада давлений между испарителем и крышкой пар через брызгоуловитель 3 и паропровод 7 поступает в верхнюю часть крышки, конденсируется и охлаждается на спиралях конденсаторов. Конденсат поступает в сборник 10. По наполнению сборника перекрывают вентиль 13, открывают вентили 14 и 15, напускают атмосферный воздух в сборник и сливают из него конденсат. После слива конденсата перекрывают вентиль 15, включают насос, достигают рабочего разрежения в сборнике, открывают вентиль 13, добиваются поступления конденсата из крышки в сборник, перекрывают вентиль 14, открывают вентиль 15, выключают насос и продолжают процесс выпаривания. При необходимости в испаритель загружают новую партию концентрируемого продукта. Выпаривание завершают по прекращении поступления конденсата в сборник. При завершении выпаривания отключают нагрев, открывают вентиль 12, напускают атмосферный воздух, сливают конденсат из сборника и извлекают концентрат из испарителя.

Испытания предлагаемого устройства проведены при переработке яблочного сока.

Параметры устройства, использованного при испытаниях:

- габаритные размеры, мм: 280×350×670;

- рабочий объем испарителя, л - 6;

- диаметр трубки спиралей конденсаторов, мм - 10;

- суммарная площадь охлаждающей поверхности вертикального и горизонтального конденсаторов, м2 - 0,33;

- рабочий объем крышки испарителя, л - 2,8;

- удельная площадь охлаждающей поверхности конденсаторов по отношению к рабочему объему крышки испарителя, м2/л - 0,12;

- мощность нагрева, кВт - 2 кВт;

- охлаждение - от водопроводной сети;

- теплоизоляция - слой асбеста толщиной 14 мм, герметически закрытый с обеих сторон листовой нержавеющей сталью.

В загрузочную емкость 1 залито 4 л яблочного сока, предварительного нагретого до температуры 50°С. Насосом 11 сок загружен в испаритель при открытых вентилях 12-14 и закрытом вентиле 15. После загрузки перекрыт вентиль 12. Через 8 минут работы насоса разрежение в устройстве достигло 4 кПа, после чего включен нагреватель 9 и конденсатор 6 подключен к водопроводной сети. Через 6 минут нагрева в сборник начал поступать конденсат. В установившемся режиме температура и скорость выпаривания составили соответственно 42°С и 2,3 л/час. Время переработки сока составило 1 час 40 минут.

Технический результат изобретения заключается в уменьшении габаритных размеров устройства, объема работ и расхода материала при его изготовлении за счет расположения вертикального и горизонтального конденсаторов внутри крышки испарителя, конденсации пара и охлаждения конденсата на внешних поверхностях трубок конденсаторов.

Устройство удаления влаги в вакууме, включающее емкость для концентрируемого продукта, испаритель с электронагревателем и брызгоуловителем, вертикальный и горизонтальный конденсаторы, сборник конденсата и насос, отличающееся тем, что вертикальный и горизонтальный конденсаторы смонтированы внутри крышки испарителя и отделены от испарителя слоем теплоизоляции, причем вертикальный конденсатор выполнен в виде двух концентрически расположенных спиралей, соединенных через горизонтальный конденсатор.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам интенсивной сушки и термической обработки влажных материалов перегретым паром под давлением. Устройство интенсивной энергосберегающей сушки и термообработки содержит газоплотную камеру для перегретого пара под давлением, с запорным устройством ввода влажных масс, с устройством перемещения осушаемого материала в камере, с циркуляцией перегретого пара в устройстве сушки, его подогрева в теплообменнике внешнего обогрева и испарением влаги при непосредственном контакте перегретого пара с влажной массой, с устройством вывода осушенной массы через выгрузное устройство с затвором и отводом части пара, соответствующей испаренной влаге, на греющую сторону разделительного теплообменника, откуда, после отбора тепла на нагрев и испарение чистой воды по нагреваемой стороне для получения рабочего пара на привод турбины, сконденсированный пар влаги выводится на слив.

Изобретение может быть использовано в деревообрабатывающей промышленности. Лесосушильная конденсационная камера содержит теплоизолированный корпус, в котором находятся зона сушки, горизонтальный экран, циркуляционный канал, штабель пиломатериала, осевой вентилятор с обечайкой, калорифер, электродвигатель привода вентилятора.

Изобретение относится к лесному хозяйству, а именно к способам сушки хвойных пород деревьев с целью извлечения из них семян. Способ включает размещение шишек на горизонтальных полках сушильного шкафа в ящиках с перфорированным дном, подачу носителя тепла в зону сушки и удаление влажного воздуха за пределы шкафа.

Изобретение относится к сушке зерна, преимущественно с топками на растительных отходах и может быть использовано в сельском хозяйстве. Способ периодической сушки зерна заключается в том, что зерно загружают, сушат до кондиционной влажности, отключают подачу топлива, разгружают.

Изобретение относится к устройствам для сушки продовольственного, фуражного и семенного зерна колосовых, крупяных, других зерновых культур, а также других сыпучих материалов и может быть использовано при подготовке зерна к хранению в крупных и мелких сельскохозяйственных и зерноперерабатывающих предприятиях, на элеваторах и хлебоприемных пунктах.

Изобретение относится к области сушки материалов растительного происхождения с использованием вакуума, в частности к сушке пищевых продуктов (овощи, фрукты, специи, лекарственные растения) и к оборудованию для ее осуществления.

Изобретение относится к оборудованию для сушки растительной массы путем удаления из нее влаги и предназначено для повышения производительности. Установка комбинированной сушки зеленой растительной массы включает сушильную камеру, выполненную составной из 2-х и более пар модулей СВЧ-нагрева и модулей конвективной сушки, смонтированных поочередно таким образом, что сопрягаемые стенки камеры модуля СВЧ-нагрева и камеры модуля конвективной сушки образуют единый канал, СВЧ-генераторы, нагнетательный вентилятор.

Изобретение относится к устройствам преобразования солнечной энергии в тепловую, в частности к конструкциям сушильного оборудования, которые могут использоваться на частных садовых участках, а также кочевниками в летний период времени и предназначены для сушки плодов ягодных культур.

Изобретение относится к системе сушки при комнатной температуре, в основном содержащей внутреннюю сушильную камеру, внешнюю камеру с перепадом температуры, более чем одну тележку для высушиваемого продукта во внутренней сушильной камере, устройство кондиционирования воздуха, установленное на стенке во внешней камере с перепадом температуры.

Изобретение относится к устройству для термостатирования автомобильных кузовов, прежде всего для сушки автомобильных кузовов с нанесенным покрытием. Устройство для термостатирования автомобильных кузовов, прежде всего для сушки автомобильных кузовов (9) с нанесенным покрытием, включает в себя корпус (2), расположенный в нем термостатирующий туннель (7), по меньшей мере одну размещенную в корпусе (2) отделенную от термостатирующего туннеля (7) посредством стенки (3, 4) нагнетательную полость (5, 6), множество сопел (10, 11) в стенке (3, 4), а также устройство термостатирования воздуха, которое подает термостатированный воздух в нагнетательную полость (5, 6) таким образом, что он может втекать через сопла (10, 11) в термостатирующий туннель (7) и воздействовать на находящийся там автомобильный кузов (9).

Изобретение относится к области сушки материалов растительного происхождения с использованием вакуума, в частности к сушке пищевых продуктов (овощи, фрукты, специи, лекарственные растения) и к оборудованию для ее осуществления.

Изобретение может использоваться для сушки пиломатериалов древесины всех пород при любой толщине, любых значениях длины и ширины досок, от любой начальной до заданной конечной влажности.

Изобретение относится к системам передачи тепловой энергии в вакуумных машинах обезвоживания и сушки и способу подвода и передачи тепловой энергии в вакуумных сушилках, выпарных машинах и устройствах низкотемпературного обезвоживания в вакууме различных материалов и может быть использовано для переработки и утилизации отходов птицеводческих и свиноводческих хозяйств, заводов, производящих спирт, пиво, а также в пищевой, медицинской, микробиологической и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к лесной и деревообрабатывающей промышленности, и может быть использовано при сушке крупномерных лесоматериалов. Сушильная камера состоит из вращающегося цилиндрического корпуса, расположенного на опорных роликах, и перемещающихся на каретках опорных щитов, на которых закрепляются лесоматериалы.

Изобретение относится к пищевой, фармакологической и другим отраслям промышленности и служит для определения периодов процесса сушки зернистых материалов в вакуумной сушильной установке.

Изобретение может быть использовано при строительстве и капитальном ремонте магистральных газопроводов после испытаний для их осушки. Способ отличается тем, что с целью повышения эффективности осушки в условиях отрицательных температур осушаемой среды полость газопровода вакуумируют и в процессе вакуумирования через заданные равные интервалы времени измеряют параметры, характеризующие термодинамическое состояние среды в полости газопровода.
Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к производству сухих пищевых продуктов. Измельченный пищевой продукт толщиной слоя от 5 до 30 мм помещают в вакуумную камеру.

Изобретение относится к области сушки твердых материалов или предметов с применением тепла и касается способа сушки 5(6)-амино-2-(4-аминофенил)бензимдазола, используемого в качестве мономера в производстве высокопрочных термостойких волокон и пленок.

Изобретение относится к сушильной технике, а более конкретно к сушильным аппаратам с активными гидродинамическими режимами, предназначенными для сушки дисперсных материалов во взвешенном закрученном слое, и может найти применение при переработке сельскохозяйственных продуктов, получении медицинских препаратов и т.п.

Изобретение относится к установкам для вакуумной сушки пищевых продуктов, в том числе ягод, использующим технологию удаления влаги с помощью создания определенного вакуума вокруг продукта.

Изобретение относится к пищевой и перерабатывающей промышленности. Способ характеризуется тем, что предварительно обрабатывают абрикосы в целом виде ЭМП СВЧ частотой 2400±50 МГц и мощностью 300-500 Вт в течение 1,0-1,5 мин.

Изобретение относится к оборудованию для концентрирования жидких пищевых продуктов и экстрактов путем их выпаривания в вакууме и может быть применено в условиях малых предприятий и фермерских хозяйств, лишенных парового снабжения. Устройство удаления влаги в вакууме включает емкость для концентрируемого продукта, испаритель с электронагревателем и брызгоуловителем, вертикальный и горизонтальный конденсаторы, сборник конденсата и насос, причем вертикальный и горизонтальный конденсаторы смонтированы внутри крышки испарителя и отделены от испарителя слоем теплоизоляции, вертикальный конденсатор выполнен в виде двух концентрически расположенных спиралей, соединенных через горизонтальный конденсатор. Технический результат изобретения заключается в уменьшении габаритных размеров устройства. 1 ил.

Наверх