RU2002435C1

RU2002435C1 - Plant for concentrating juices

Info

Publication number: RU2002435C1
Authority: RU
Inventors: Иван Федорович Игнатченко
Original assignee: Ignatchenko Ivan F
Priority date: 1990-12-05
Filing date: 1990-12-05
Publication date: 1993-11-15

Description

туры повышает надежность, снижает затраты труда на настройку аппарата и сокращает затраты электроэнергии.tours increases reliability, reduces labor costs for setting up the device and reduces energy costs.

Указанные выше отличительные признаки , определ ющие форму и размещение нижних концов теплообменных труб, обеспечивают циркул ционное движение парожидкостной смеси сока вдоль цилиндрической поверхности сепаратора, что способствует сепар ации жидкости и пара и тем самым исключает унос паром частиц сока в рубашку испарител , т.е. исключаютс потери сока.The above distinguishing features, which determine the shape and placement of the lower ends of the heat exchange tubes, provide the circulating movement of the vapor-liquid juice mixture along the cylindrical surface of the separator, which contributes to the separation of liquid and vapor and thereby eliminates the vapor entrainment of juice particles into the evaporator jacket, i.e. juice loss is eliminated.

Верхн часть полости приема продукта первого испарител соединена с примыкающим к нему сепаратором посредством паропровода и с вакуумной установкой посредством вакуум-провода.The upper part of the product receiving cavity of the first evaporator is connected to an adjoining separator by means of a steam line and to a vacuum unit by means of a vacuum wire.

Наличие этих признаков исключает возможность возникновени большого перепада давлени между верхними и нижними торцами теплообменных труб (с более низким давлением у нижнего торца), исключа тем самым возникновение больших скоростей движени сока по теплообменным трубам первого испарител , что в итоге обеспечивает необходимый теплообмен при меньшей длине теплообменных труб.Таким образом, наличие этих признаков обеспечивает уменьшение размеров и массы аппарата.The presence of these signs eliminates the possibility of a large pressure drop between the upper and lower ends of the heat exchanger tubes (with lower pressure at the lower end), thereby eliminating the occurrence of high velocities of movement of juice through the heat exchanger tubes of the first evaporator, which ultimately provides the necessary heat transfer with a shorter heat exchanger length pipes. Thus, the presence of these signs provides a reduction in the size and weight of the apparatus.

Аналогов, содержащих указанные, отличительные от прототипа признаки, не вы влено. Таким образом за вленное техническое решение соответствует критерию существенные отличи .Analogues containing these distinctive features from the prototype were not detected. Thus, the claimed technical solution meets the criterion of significant differences.

На фиг,1 изображен схематично аппарат дл концентрировани соков, общий вид; на фиг.2 - размещение изогнутых концов теплообменных труб, сечение А-А на фиг.1; на фиг.З - продольное сечение тепло- обменной трубы в плоскости ее изгиба, сечение Б-Б на фиг.1.Fig. 1 is a schematic view of an apparatus for concentrating juices, general view; figure 2 - placement of the curved ends of the heat transfer pipes, section aa in figure 1; in Fig. 3 is a longitudinal section of a heat exchange pipe in the plane of its bend, section BB in Fig. 1.

Аппарат дл концентрировани соков содержит испарители 1,2, 3 и 4, сепараторы 5, 6, 7 и 8, барометрический конденсатор 9, снабженный насосом 10 дл удалени воды на градирню и трубопроводом 11 подвода воды от градирни, вакуумный насос 12. соединенный вакуум-проводом 13 с камерой конденсации барометрического конденсатора . Каждый испаритель содержит рубашку теплоносител 14 и теплообменные трубы 15. Кроме того, испаритель 1 снабжен электрическим нагревателем 16, подключенным к блоку управлени 17, снабженному регул тором температуры 18, а рубашка теплоносител снабжена манометром 19, предохранительным клапаном 20, теплообменным змеевиком 21, одним концом подключенным посредством продуктопровода 22 к полости приема сока 23 и вторым концом посредством продуктопровода 24 - к теплообменному змеевику 25. Испаритель 2The juice concentrating apparatus comprises evaporators 1,2, 3 and 4, separators 5, 6, 7 and 8, a barometric condenser 9, equipped with a pump 10 for removing water to the tower and a pipe 11 for supplying water from the tower, a vacuum pump 12. connected vacuum wire 13 with a condensation chamber of the barometric capacitor. Each evaporator comprises a heat carrier jacket 14 and heat exchange tubes 15. In addition, the evaporator 1 is equipped with an electric heater 16 connected to a control unit 17 provided with a temperature controller 18, and the heat carrier jacket is equipped with a pressure gauge 19, a safety valve 20, a heat exchange coil 21, one end connected through the product pipe 22 to the juice receiving cavity 23 and the second end via the product pipe 24 to the heat exchange coil 25. The evaporator 2

в верхнем торце имеет отверстие 26, снабженное цилиндрической трубой 27, размещенной внутри сепаратора 5 концентрично его боковой поверхности и сообщающей полость сепаратора 5 через зазор 28 с полостью теплоносител 14. Последн снабжена мановакууметром 29 и патрубком 30, соединенным посредством паропровода 31 с ректификационной колонкой 32 устройства дл улавливани и концентрировани in the upper end there is an opening 26 provided with a cylindrical pipe 27 located inside the separator 5 concentrically to its lateral surface and communicating the separator cavity 5 through the gap 28 with the coolant cavity 14. The latter is equipped with a pressure gauge 29 and a pipe 30 connected via a steam line 31 to the distillation column 32 of the device to capture and concentrate

ароматических веществ, Кроме того, нижн часть рубашки теплоносител 14 испарител 2 сообщена с ректификационной колонкой 32 трубопроводом 33, снабженным насосом 34, служащим дл подзчи сокового конденсата, содержащего ароматические вещества, в ректификационную колонку дл улавливани ароматических веществ.aromatic substances. In addition, the lower part of the jacket of the coolant 14 of the evaporator 2 is connected to the distillation column 32 by a conduit 33 provided with a pump 34 for charging juice condensate containing aromatic substances to a distillation column for collecting aromatic substances.

Верхн часть полости приема сока 23The upper part of the juice receiving cavity 23

соединена с полостью сепаратора 5 паропроводом 35, служащим дл выравнивани давлени в соедин емых полост х, что исключает возможность увеличени скорости движени сока по теплообменным трубамconnected to the separator cavity 5 by a steam line 35, which serves to equalize the pressure in the connected cavities, which eliminates the possibility of increasing the speed of movement of the juice through the heat exchange pipes

за счет перепада давлени . Дл заполнени рубашки теплоносител 14 испарител 1 водой предусмотрен трубопровод 36, снабженный вентилем 37 (в испарителе 1 теплоносителем служит вода и вод ной пар,due to pressure drop. To fill the jacket of the coolant 14 of the evaporator 1 with water, a pipe 36 is provided, provided with a valve 37 (in the evaporator 1, the coolant is water and water vapor,

в остальных испарител х теплоносителем вл етс соковый пар, образовавшийс в результате нагрева сока в предыдущих испарител х по ходу технологического процесса ).in the remaining evaporators, the heat carrier is the juice vapor generated by heating the juice in the previous evaporators during the process).

Испаритель 3 в верхнем торце имеет отверстие 38, снабженное цилиндрической трубой 39, размещенной внутри сепаратора 6 концентрично его боковой поверхности и сообщающие полость сепаратора б черезThe evaporator 3 in the upper end has an opening 38 provided with a cylindrical pipe 39 located inside the separator 6 concentrically to its side surface and communicating the separator cavity b through

зазор 40 с полостью рубашки теплоносител 14 испарител 3. Кроме того, рубашка теплоносител 14 испарител 3 снабжена мановакууметром 41 и теплообменным змеевиком 25. одним концом подключеннымthe gap 40 with the cavity of the jacket of the coolant 14 of the evaporator 3. In addition, the jacket of the coolant 14 of the evaporator 3 is equipped with a pressure gauge 41 and a heat exchange coil 25. one end connected

к теплообменному змеевику 21, а вторым концом посредством продуктопровода 42 - к теплообменному змеевику 43, размещенному в полости рубашки теплоносител 14 испарител 4 и соединенному продуктопроводом 44 через теплообменник 45 с питающим продуктопроводом 46.to the heat exchange coil 21, and the second end through the product pipe 42 to the heat exchange coil 43, placed in the cavity of the jacket of the heat carrier 14 of the evaporator 4 and connected by the product pipe 44 through the heat exchanger 45 to the feed product pipe 46.

Испаритель 4 в верхнем торце имеет отверстие 47, снабженное цилиндрической трубой 48, размещенной внутри сепаратораThe evaporator 4 in the upper end has an opening 47 provided with a cylindrical pipe 48 located inside the separator

7 концентрично его боковой поверхности и сообщающей полость сепаратора 7 через зазор 49 с полостью рубашки теплоносител 14 испарител 4, снабженной мановакуу- метром 50. Рубашки теплоносителей испарителей 3 и 4 подключены к трубопроводам соответственно 51 и 52 дл отвода сокового конденсата. Сепараторы 5, 6, 7 и 8 снабжены термометрами соответственно 53, 54, 55 и 56. Сепаратор 8 соединен с конденсатором 9 паропроводом 57. снабженным мановакууметром 58 и заход щим в полость сепаратора 8, образу с нижним торцем испарител 4 зазор 59. Конденсатор 9 снабжен гребенкой 60, соединенной ваку- ум-проводами 61, 62, 63 и 64 с рубашками теплоносителей 2, 3, 4 и полостью приема сока 23. Нижн часть сепаратора 8 соединена через продуктопровод 65. насос 66. продуктопровод 67 и теплообменник 45 с продуктопроводом выдачи готового продукта 68. Нижние концы 69 теплообменных труб 15 изогнуты в плоскости, перпендикул рной наименьшему отрезку OOi (см.фиг.2), соедин ющему ось сепаратора с осью рас- сматриваемой теплообменной трубы, причем угол изгиба (р не более 90° (см.фиг.3).7 concentrically to its lateral surface and communicating the separator cavity 7 through the gap 49 with the cavity of the jacket of the coolant 14 of the evaporator 4, equipped with a vacuum gauge 50. The coolant shirts of the evaporators 3 and 4 are connected to the pipelines 51 and 52, respectively, to drain the juice condensate. The separators 5, 6, 7 and 8 are equipped with thermometers 53, 54, 55 and 56, respectively. The separator 8 is connected to the condenser 9 by a steam line 57. equipped with a pressure gauge 58 and entering the gap of the separator 8, with a bottom face of the evaporator 4, a gap 59. Condenser 9 equipped with a comb 60 connected by vacuum wires 61, 62, 63 and 64 to the heat carrier shirts 2, 3, 4 and a juice receiving cavity 23. The lower part of the separator 8 is connected through the product line 65. pump 66. product line 67 and heat exchanger 45 with product line delivery of the finished product 68. The lower ends of the 69 heat exchange RUB 15 are curved in a plane perpendicular to the smallest segment OOi (sm.fig.2) connecting yuschemu separator axis with the axis of the considered heat exchange tube, the bending angle (p is not more than 90 ° (sm.fig.3).

Аппарат дл концентрировани соков работает следующим образом.The juice concentrating apparatus operates as follows.

Рубашку теплоносител 14 испарител 1 заполн ют водой через трубопровод 36. Посредством блока управлени 17 включает электрический нагреватель 16. Одновременно включают вакуумный насос 12, который , выкачива воздух по вакуумпроводу 13 из полости конденсировани конденсатора 9, создает в ней вакуум. После достижени рабочего значени температуры воды в испарителе 1 (определ ют по показанию термометра регул тора температуры 18) включают подачу сока исходной концентрации из питающего продуктопровода 46 через теплообменник 45 продуктопровод 44, теплообменный змеевик 43, продуктопровод 42, теплообменный змеевик 25, продук- топровод 24, теплообменный змеевик 21, продуктопровод 22 в полость приема сока 23. При этом в теплообменнике 45 и тепло- обменных змеевиках 43, 25 и 21 происходит предварительный нагрев исходного сока. The jacket 14 of the evaporator 1 is filled with water through a conduit 36. By means of a control unit 17, an electric heater 16 is turned on. At the same time, a vacuum pump 12 is turned on, which, by pumping air through the vacuum conduit 13 from the condensing cavity of the condenser 9, creates a vacuum in it. After reaching the operating temperature of the water in the evaporator 1 (determined by the temperature of the temperature controller 18), the juice is supplied with the initial concentration of juice from the supply product line 46 through the heat exchanger 45 product line 44, heat exchange coil 43, product line 42, heat exchange coil 25, product line 24 , heat transfer coil 21, product line 22 into the juice receiving cavity 23. Moreover, preheating of the initial juice takes place in the heat exchanger 45 and heat transfer coils 43, 25 and 21.

Из полости приема сока 23 сок перемещаетс по теплообменным трубам 15 испарител 1 в полость сепаратора 5 и далее по теплообменным трубам испарител 2 в полость сепаратора 6, по теплообменным тру- бам испарител 3 в полость сепаратора 7, по теплообменным трубам испарител 5 4 в полость сепаратора 8. При этом в теплообмен- ных трубах 15 происходит процесс выпаривани воды из сока путем нагреваFrom the juice receiving cavity 23, the juice moves through the heat exchanger tubes 15 of the evaporator 1 into the separator cavity 5 and then through the heat exchanger tubes of the evaporator 2 into the separator cavity 6, through the heat exchanger tubes of the evaporator 3 into the separator cavity 7, through the heat exchanger tubes of the evaporator 5 4 into the separator cavity 8. In this case, in the heat exchange tubes 15, the process of evaporation of water from the juice by heating

его теплоносителем (гор чей водой - в испарителе 1, соковым паром - в остальных испарител х ) теплопередачей через стенки теплообменных труб. Струи парожидкост- ной смеси сока, выход щие из изогнутых концов 68 теплообменных труб 15 испарителей , направлены по касательной к боковой цилиндрической поверхности сепараторов (см.фиг.2), что способствует разделению пара и жидкости и в св зи с этим снижению потерь сока за счет уменьшени уноса его частиц паром, который в итоге превращаетс в конденсат и уходит в отходы производства .its coolant (hot water - in the evaporator 1, juice steam - in the remaining evaporators x) by heat transfer through the walls of the heat exchange pipes. The jets of the vapor-liquid juice mixture emerging from the bent ends of the 68 heat transfer tubes of 15 evaporators are directed tangentially to the lateral cylindrical surface of the separators (see Fig. 2), which contributes to the separation of vapor and liquid and, therefore, reduction of juice loss by reducing the entrainment of its particles by steam, which eventually turns into condensate and goes into production waste.

Движение пара в аппарате следующее.The steam movement in the apparatus is as follows.

Соковый пар, образовавшийс и отделившийс от жидкого сока в испарителей 1 и сепараторе 5, через зазор 28 и цилиндрическую трубу 27 поступает в рубашку теплоносител 14 испарител 2, где он частично конденсируетс , отдава тепло через стенки теплообменных труб 15 соку, перетекающему из сепаратора 5 в сепаратор 6. Оставшийс несконденсировавшийс пар, содержащий ароматические вещества, через патрубок 30 и паропровод 31 поступает в нижнюю часть ректификационной колонны 32, а конденсат пара, также содержащий ароматические вещества, подаетс насосом 34 по трубопроводу 33 в верхнюю часть ректификационной колонны 32, В последней происходит вымывание паром ароматических веществ из поступившего сокового конденсата и в последующем конденсаци насыщенными ароматическими веществами пара и сбор концентрированных ароматических веществ в жидком состо нии (устройство конденсации и сбора концентрированных ароматических веществ не показано , так как оно не касаетс сути предполагаемого изобретени , может быть использовано любое известное техническое решение устройства).The juice vapor formed and separated from the liquid juice in the evaporators 1 and the separator 5, through the gap 28 and the cylindrical pipe 27 enters the jacket of the heat carrier 14 of the evaporator 2, where it partially condenses, transferring heat through the walls of the heat exchange tubes 15 to the juice flowing from the separator 5 to separator 6. The remaining non-condensing vapor containing aromatic substances through the pipe 30 and the steam line 31 enters the lower part of the distillation column 32, and a steam condensate also containing aromatic substances is pumped m 34 through a pipe 33 to the top of the distillation column 32. In the latter, aromatic substances are washed away from the incoming juice condensate by steam and subsequently condensed by saturated aromatic substances of the vapor and concentrated aromatic substances are collected in a liquid state (a condensation and collection device for concentrated aromatic substances is not shown , since it does not relate to the essence of the proposed invention, any known technical solution of the device can be used).

Пар, образовавшийс в теплообменных трубах 15 испарител 2 и сепараторе 6, через зазор 40 и цилиндрическую трубу 39 поступает в рубашку теплоносител 14 испарител 3, в которой он конденсируетс , передава тепло соку, перемещаюмщемус по теплообменным трубам 15 из сепаратора 6 в сепаратор 7 и в теплообменном змеевике 42. Пар, образовавшийс в теплообменных трубах 15 испарител 3 и сепаратора 7, через зазор 49 и цилиндрическую трубу 48 поступает в рубашку теплоносител 14 испарител 4, в котором он конденсируетс , передава тепло соку, перемещающемус по теплообменным трубам 15 испарител 4 из сепаратора 7 в сепаратор 8 и в теплообменном змеевике 43. Пар, образовавшийс The steam generated in the heat transfer pipes 15 of the evaporator 2 and the separator 6, through the gap 40 and the cylindrical pipe 39 enters the jacket of the heat carrier 14 of the evaporator 3, in which it condenses, transferring heat to the juice moving through the heat transfer pipes 15 from the separator 6 to the separator 7 and to heat exchange coil 42. The steam generated in the heat exchange tubes 15 of the evaporator 3 and the separator 7, through the gap 49 and the cylindrical pipe 48 enters the jacket of the heat carrier 14 of the evaporator 4, in which it condenses, transferring heat to the juice moving along the heat exchange tubes 15 of the evaporator 4 from the separator 7 to the separator 8 and in the heat exchange coil 43. The steam generated

в теплообменных трубах 15 испарител 4 и в сепараторе 8, имеющий наименьшую температуру , через зазор 59 по паропроводу 57 поступает в конденсатор 9. где он полностью конденсируетс .in the heat exchange tubes 15 of the evaporator 4 and in the separator 8, which has the lowest temperature, through the gap 59 through the steam line 57 it enters the condenser 9. where it is completely condensed.

Процесс выпаривани сока происходит в услови х вакуума, создаваемого путем подключени полостей рубашек теплоносител , сообщающихс с сепараторами и ваку- умированной полости барометрического конденсатора. Кроме того, вакуум усиливаетс за счет конденсации паров сока в рубашках теплоносител испарителей. Благодар наличию вакуума существенно ускор етс процесс выпаривани . Описание работы конденсатора 9 не приводитс . так как вз та известна конструкци конденсатора . Конденсат из рубашек теплоносителей испарителей 3 и 4 выводитс наружу через трубопроводы 51 и 52. Имеющиес в конструкции аппарата теплообменники , а также теплообменные трубы и змеевики, осуществл ющие рекуперацию тепловой энергии, выполн ют те же функции , что и аналогичные элементы конструкции прототипа.The process of evaporating the juice takes place under vacuum created by connecting the cavities of the coolant jackets in communication with the separators and the evacuated cavity of the barometric condenser. In addition, the vacuum is enhanced by the condensation of juice vapors in the evaporator coolant shirts. Due to the presence of vacuum, the evaporation process is significantly accelerated. A description of the operation of the capacitor 9 is not given. since the capacitor design is known. The condensate from the shirts of the evaporator coolants 3 and 4 is discharged out through the pipelines 51 and 52. The heat exchangers available in the apparatus design, as well as the heat exchange tubes and coils that perform heat energy recovery, perform the same functions as the similar design elements of the prototype.

Claims

1. INSTALLATION FOR CONCENTRATION OF JUICES, containing cylindrical tubular evaporators arranged sequentially during the technological process, including product receiving and dispensing cavities, a heat carrier jacket and heat transfer tubes, cylindrical separators in communication with the product delivery cavity of the previous evaporator process, heat carrier jacket and cavity product reception of the subsequent evaporator, a condenser with a vacuum installation, steam and product pipelines, and vacuum pipelines Suitable heat medium jacket evaporators vacuum installation, characterized in that the evaporators are mounted coaxially one above the other, combined with the separators communicated with them cavities receiving and dispensing evaporators product to form a single cylindrical chamber arranged between

By using the proposed invention, in comparison with the prototype, a significant reduction in material consumption and simplification of the design is achieved by eliminating part of the pumps and pipelines with fittings, as well as part of the structural elements (walls, partitions, etc.) due to the combination of several individual products into one unit .

Estimated cost of the apparatus will be reduced by 25%. Approximately, 3 times, the production space occupied by the unit will be reduced due to the combination of several evaporators (4 pcs) and several

separators (4 pcs) in one column. The consumption of steam is reduced by approximately 8-12% and by 20-30% of electricity due to the reduction of heat losses (the surface area of the unit through which the

heat to the external environment) and the exclusion of several pumps driven by electric motors.

(56) Prospect of a Swiss company Vnipektin for combined installation

for evaporation and trapping of aromatic substances of the AFS brand.

the ends of adjacent evaporators coaxially with them and of a single housing, while in the center of the upper end of each downstream evaporator a cylindrical nozzle is mounted, located inside the cylindrical chamber mounted above it concentrically last with the formation of a gap between its end and the end above the evaporator.

2. Installation according to claim 1, characterized in that the lower ends of the heat exchanger tubes of the evaporators are located in the upper part of the cylindrical chambers and are bent in a vertical plane along a tangent to a circle passing through the bent end of the pipe with the center lying on the axis

cylindrical chamber

3. Installation according to claim 1, characterized in that the upper part of the product receiving cavity of the first evaporator is in communication with a cylindrical chamber adjacent to it

by means of a steam line and with a vacuum installation by means of a vacuum line.

eleven

id I find 4 thorny water

No.

P UT-SJ-

67 y

-HP

El- 5

9t. 2