RU2002436C1 - Установка дл концентрировани соков - Google Patents

Description

Цель достигаетс  тем, что цилиндрическа  полость приема сока имеет горизонтальное нижнее основание, нижние концы теплообменных труб заход т внутрь примыкающих сепараторов, а у нижнего испарител  - внутрь полости приема сока, и образуют зазор с горизонтальной поверхностью торцевой решетки рубашки теплоносител , а в полости приема сока - с горизонтальным нижним основанием, верхние концы тепло- обменных труб также заход т внутри примыкающих сепараторов на размер, больший размера вышеуказанного зазора, причем полости сепараторов соединены с полостью выше расположенной рубашки теплоносител  паропроводом, выполненным в виде цилиндрической трубы, размещенной соосно испарителю и образующей своим верхним торцем зазор с верхней торцевой решеткой рубашки испарител , и нижним торцем размещенным ниже торцев заход щих в эту же полость верхних концов теплообменных труб.

Один из сепараторов может быть отделен от вышерасположенного испарител  дополнительной цилиндрической полостью , имеющей нижнее горизонтальное основание , с которым нижние концы теплообменных труб примыкающего испарител  образуют зазор, причем дополнительна  полость и названный сепаратор соединены друг с другом п роду ктопр о водами через устройство осветлени  сока.

Вакуум-проводы могут быть снабжены регулируемыми дроссел ми, а полость приема сока сообщена с рубашкой теплоносител  второго испарител  паропроводом, снабженным дросселем.

Наличие отличительных признаков: цилиндрическа  полость приема сока имеет горизонтальное нижнее основание, нижние концы теплообменных труб заход т внутрь примыкающих сепараторов, а у нижнего испарител  - внутрь полости приема сока, и образуют зазор с горизонтальной поверхностью торцевой решетки рубашки теплоносител , а в полости приема сока - с горизонтальным нижним основанием, верхние концы теплообменных труб также заход т внутрь примыкающих сепараторов на размер, больший размера вышеуказанного зазора, совместно с вакуум-проводами, сообщающими вакуумную установку с рубашками теплоносител , обеспечивает возможность получени  медленного движени  выпариваемого сока вверх по теплооб- мениым трубам за счет перепада давлени  между их торцами, которому может быть задано практически любое значение в пределах 0-1 кг/см . Возможность замедлени  движени  выпариваемого сока по теп- лообменным трубам обеспечивает увеличение времени нахождени  выпариваемого сока в зоне интенсивного теплообмена, т.е. в теплообменных трубах, что дает возможность уменьшени  длины теплообменных труб пропорционально уменьшению скорости движени  выпариваемого сока по тепло- обменным трубам без ухудшени  процесса

0 выпаривани . Дл  сохранени  производительности аппарата необходимо соответственно увеличить количество теплообменных труб в испарителе. Такое увеличение количества теплообменных труб (а они тонко5 стенные) не приводит к увеличению материалоемкости, так как их суммарна  длина должна остатьс  прежней (площадь теплообмена должна сохран тьс ).

Таким образом, необходима  степень

0 выпаривани (концентрации)сока достигаетс  при уменьшенной длине теплообменных труб и соответственно при уменьшенной высоте испарителей, вследствие чего достигаетс  уменьшение пло5 щади теплопередачи во внешнюю среду, т.е. уменьшение затрат тепловой энергии, упрощение конструкции и уменьшение ма-. териалоемкости путем совмещени  нескольких испарителей и сепараторов в

0 одной цилиндрической колонне (така  совмещенна  конструкци  возможна вследствие многократного уменьшени  высоты испарителей), при этом из конструкции исключаютс  насосы и продуктопроводы с со5 ответствующей трубопроводной арматурой. Увеличение времени нахождени  выпариваемого сока в теплообменных трубах обеспечивает возможность выпаривани  соков при более низких температурах

0 (обеспечива  при этом необходимый теплообмен ), что дает возможность концентрировани  соков цитрусовых плодов, т.е. расшир ютс  технологические возможности аппарата.

5

Наличие отличительных признаков: полости сепараторов соединены с полостью выше расположенной рубашки теплоносител  паропроводом, выполненным в виде

0 трубы, размещенной соосно испарителю и образующей своим верхним торцем зазор с верхней торцевой решеткой рубашки испарител , а нижним торцем опущенным ниже торцев заход щих в эту же полость верхних

5 концов теплообменных труб, обеспечивает компактность конструкции аппарата, что снижает его материалоемкость, и уменьшение наружных поверхностей теплообмена с внешней средой, что снижает затраты тепловой энергии.

Наличие отличительных признаков один из сепараторов отделен от пышерас- положенного испарител  дополнительной цилиндрической полостью, имеющей нижнее горизонтальное основание, с которым нижние концы теплообменных труб примыкающего испарител  образуют зазор, причем дополнительна  полость и названный сепаратор соединены друг с другом продук- топроводами через устройство осветлени  сока обеспечивают достижение высокой концентрации готового продукта, до 72 % по сухому веществу, так как только депектини- зированный и затем осветленный сок может выпариватьс  до такой концентрации без превращени  в желе.

Наличие отличительного признака: вакуум-проводы снабжены регистрируемыми дроссел ми, а полость приема сока сообщена с рубашкой теплоносител  второго испа- рител  паропроводом, снабженным дросселем обеспечивает возможность переналадки аппарата на различные режимы работы, в том числе дл  изменени  производительности и концентрации продукта и дл  настройки аппарата дл  концентрировани  различных видов соков с учетом температуры выпаривани .

Аналогов, содержащих указанные отличительные от прототипа признаки, не вы влено. Таким образом, за вленное техническое решение соответствует критерию Существенные отличи .

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.

Аппарат дл  концентрировани  соков содержит испарители 1,2.3 и 4, сепараторы 5,6,7 и 0, поверхностный конденсатор 9, снабженный трубопроводом 10 дл  удалени  воды на градирню и трубопроводом 11 подвода воды от градирни, вакуумный насос 12, соединенный с полостью конденсации поверхностного конденсатора вакуум-проводом 13. Каждый испаритель содержит рубашку теплоносител  14 и теплообмен- ные трубы 15, закрепленные в торцевых решетках рубашки испарител .

Кроме того, испаритель 1 снабжен электрическим нагревателем 16, подключенным к блоку управлени  17, снабженному регу- л тором температуры 18, а рубашка теплоносител  снабжена манометром 19, теплообменным змеевиком 20, одним концом подключенным посредством продук- топровода21 к полости приема продукта 22

и вторым концом посредством продуктоп- ровода 23 через теплообменник 24 к питающему продуктопроводу 25. Испаритель 2 в нижней торцевой решетке рубашки испарител  имеет отверстие 26, снабженное цилиндрической трубой 27, размещенной концентрично боковой поверхности сепаратора 5 и сообщающей полость сепаратора 5 через зазор 28 с полостью рубашки теплоносител  14, испарител  2, снабженной ма- новакууметром 29 и патрубком 30, соединенной посредством паропровода 31 с ректификационной колонной 32 устройства дл  улавливани  ароматов. Кроме того, нижн   часть этой же рубашки теплоносител  сообщена с ректификационной колонной 32 трубопроводом 33, снабженным насосом 34, служащим дл  подачи сокового конденсата , содержащего ароматические вещества , в ректификационную колонну дл  улавливани  ароматических веществ.

Между полостью сепаратора 5 и нижним торцем испарител  2 размещена дополнительна  полость 35, снабженна  термометром 36 и отделенна  от сепаратора 5 горизонтальной перегородкой 37, имеющей отверстие дл  прохода цилиндрической трубы 27. Испаритель 3 в нижней торцевой решение рубашки испарител  имеет отверстие 38, снабженное цилиндрической трубой 39, размещенной концентрично боковой поверхности сепаратора 6 и сообщающей полость сепаратора бчерез зазор 40 с полостью рубашки теплоносител  14 испарител  3, снабженной мановаку- метром 41 и теплообменным змеевиком 42, одним концом подключенным посредством продуктопровода 43 к дополнительной полости 35, а вторым концом посредством продуктопровода 44 к теплообменному змеевику 45, размещенному в полости рубашки теплоносител  14 испарител  fi,

Испаритель 4 в нижней торцевой решетке рубашки испарител  имеет отверстие 46, снабженное цилиндрической трубой 47, размеи1енной концентрично боковой поверхности сепаратора 7 и сообщающей полость сепаратора 7 через зазор 48 с полостью рубашки теплоносител  14, испарител  4, снабженной мановакууметром 49. Рубашки теплоносителей,испарителей 3 и 4 подключены к трубопроводам соответственно 50 и 51 дл  отвода сокового конденсата.

Сепаратор 5 снабжен термометром 52, служащим дл  контрол  хода технологического процесса, соединен продуктопрово- дом 53, снабженным насосом 54 через теплообменник 55 продуктопровод 56 и продуктопроводами 57 и 58, снабженные кранами,с резервуарами 59. Продуктопровод 56 соединен с установкой ферментации 60 трубопроводом 61, по которому в перемещаемый по трубопроводу 56 сок поступает раствор фермента. Резервуары 59 посредством продуктопроводов 62 и 63, снабженных кранами, соединены через насос 64, установку ультрафильтрации 65, про- дуктопровод 66, теплообменник 55 и продуктопровод 67 с теплообменным змеевиком 45,

Сепараторы 6 и 7 снабжены термометрами соответственно 68 и 69. Сепаратор 8 снабжен термометром 70 и паропроводом 71, снабженным мановакууметром 72 и за- ход а.м в полость сепаратора 8, опуска сь своим торцем 73 ниже торцев верхних концов теплообменных труб испарител  4, соединен с конденсатором 9. Последний снабжен гребенкой 74, соединенной вакуум-проводами 75,76 и 77 с рубашками теплоносителей испарителей соответственно 2,3 и 4 . Нижн   часть сепаратора 8 соединена через продуктопровод 78, насос 79, продуктопровод 80 и теплообменнмк24 с продуктоп- роводом выдачи готового продукта 81,

Теплоносителем испарител  Т  вл етс  вода и вод ной пар, вода заливаетс  в рубашку теплоносител  14 через трубопровод 82, снабженный вентилем 83. Рубашка теплоносител  14 испарител  1 снабжена предохранительным клапаном 84, исключающим повышение давлени  внутри рубашки выше допустимого. Теплоносителем остальных испарителей  вл етс  соковый пар, образовавшийс  в результате нагрева сока в предыдущих испарител х (по ходу технологического процесса). Дл  слива воды из рубашки теплоносител  14 испарител  установлены вентиль 85. Конденсат сокового пара из конденсатора 9 удал етс  по трубопроводу 86. Вакуум-проводы 75, 76 и 77 снабжены соответственно дроссел ми 87, 88 и 89, служащими дл  регулировани  производительности аппарата и концентрации продукта, а также дл  настройки аппарата на режим концентрировани  соков цитрусовых плодов при низких температурах . Нижние концы теплообменных труб 15 образуют зазор А с горизонтальным нижним основанием полости приема продукта 22-в испарителе 1, с горизонтальной перегородкой 37 - в дополнительной полости 35, с верхней торцевой решеткой рубашки испарител  - в сепараторах 6 и 7.

Верхние концы 90 теплообменных труб 15 и нижние концы теплообменных труб смежных испарителей, расположенные в одном сепараторе, перекрывают друг друга по высоте, т.е., верхние крецы теплообменных труб заход т внутрь испарителей на размер, больший выше названного размера А При этом оси перекрывающих друг друга теплообменных труб смещены относительно друг друга (размещены в шахматном пор дке). Нижние концы 91, 92 и 93 цилиндрических труб соответственно 27, 39 и 47 заход т внутрь сепараторов 5, 6 и 7 и их торцы размещены ниже торцев, заход щих в эту же полость верхних концов 90 теплообменных труб 15.Верхние концы 90 теплообменных труб 15 могут быть изогнуты в плоскости, перпендикул рной наименьшему отрезку OOi (см.фиг.2), соедин ющему

ось сепаратора с осью этой же теплообмен- -ной трубы, причем угол изгиба (см.фиг.З) не более 90°. Полость приема продукта 22 снабжена сливным краном 94, мановакууметром 95 и соединена паропроводом 96,

снабженным дросселем 97, с рубашкой теплоносител  14 испарител  2.

Аппарат дл  концентрировани  соков работает следующим образом.

Рубашку теплоносител  14 испарител 

1 заполн ют водой через трубопровод 82, включают вакуумный насос 12 и посредством блока управлени  17 включают электрические нагреватели 16. По термометру регул тора температуры 18 след т за температурой воды в рубашке теплоносител  14. После достижени  температуры воды рабочего значени  включают подачу охлаждающей воды в конденсатор 9 по трубопроводу 11 и подачу исходного сока

из питающего продуктопровода 25 через теплообменник 24, продуктопровод 23, теп- лообменный змеевик 20, продуктопровод 21 в полость приема-продукта 22. При этом в теплообменнике 24 и теплообменном змеевике 20 происходит предварительный нагрев исходного сока.Одновременно вакуумный насос 12 создает вакуум в рабочей полости конденсатора 9 и посредством гребенки 74 через паропровод 71 - в сепараторе 8, через вакуум-проводы 75, 76 и 77 - в рубашках теплоносител  14 испарителей 2, 3 и 4, а через зазор 28 и цилиндрическую трубу 27 - в сепараторе 5, через зазор 40 и цилиндрическую трубу 39 - в сепараторе 6,

через зазор 48 и цилиндрическую трубу 47 - в сепараторе 7. После заполнени  соком полости приема продукта 22 до уровн  выше зазора А сок под воздействием перепара давлений между полостью 22 и сепаратора

5 перемещаетс  по теплообменным трубам вверх в сепаратор 5. В теплообменых трубах 15 происходит нагрев и испарение сока за счет передачи тепла от нагретой воды в рубашке теплоносител  через стенки теплообменных труб. Испарение сока продолжаетс  в полости сепаратора 5 в услови х вакуума .

Из сепаратора 5 частично выпаренный сок насосом 54 через продуктопровод 53, теплообменник 55 продуктопровод 56, через один из продуктопроводов 57 или 58 поступает в одну из емкостей 59. При этом из установки ферментации 60 через трубопровод 61 в продуктопровод 56 впрыскиваетс  раствор фермента. В поступившем в резервуар 59 соке происходит процесс ферментации . Одновременно из второго резервуара 59, в котором процесс ферментации завершилс  (сок на ферментации поступил ранее) посредством продуктопровода 62 или 63 насосом 6-1 сок через установку уль- трафильтрации 65, продуктопровод66, теплообменник 55, продуктопровод 67, теплообменный змеевик 45, продуктопровод 44, теплообменный змеевик 42, продуктопровод 43 подаетс  в дополнительную полость 35, из которой под воздействием перепада давлени  между сепаратором 6 и дополнительной полостью 35 сок по тепло- обменным трубам 15 перемещаетс  в сепаратор 6.

В теплообменных трубах 15 происходит нагрев и испарение сока за счет передачи тепла через стенки теплообменных труб от поступившего из сепаратора 5 в рубашку теплоносители сокового пара. Испарение сока продолжаетс  и в полости сепаратора

6в услови х вакуума. Из сепаратора 6 под воздействием перепада давлени  между сепараторами 6 и 7 по теплообменным трубам 15 перемещаетс  в сепаратор 7. В теплообменных трубах 15 происходит нагрев и испарение сока за счет передачи тепла через стенки теплообменных труб от поступившего из сепаратора 6 в рубашку теплоносител  сокового пара. Испарение сока продолжаетс  и в полости сепаратора 7. Из сепаратора

7под воздействием перепада давлени  между сепараторами 7 и 8 сок по теплооб- менным трубам 15 перемещаетс  в сепаратор 8. В теплообменных трубах 15 происходит нагрев и испарение сока за счет передачи тепла через стенки теплообменных труб от поступившего из сепаратора 7 в рубашку теплоносител  сокового пара. Испарение пара продолжаетс  и в полости сепаратора 8.

Из сепаратора 8 концентрированный сок посредством продуктопровода 78 насосом 79 подаетс  через продуктопровод 80 и теплообменник 24 в продуктопровод выдачи готового продукта 81.

Скорость перемещени  выпариваемого сока по тенлообменным трубам, от которой

зависит концентраци  готового продукта и производительность аппарата, устанавливают настройкой дросселей 87, 88, 89 и 97. Кроме того, концентраци  продукта может

быть изменена настройкой регул тора 18 на соответствующий тепловой режим выпаривани .

В испарител х с изогнутыми концами 90 теплообмеиных труб 15 (см.фиг.2 и 3) выхо0 д щие из них струи парожидкостной смеси сока направлены по касательной к боковой цилиндрической поверхности сепараторов, что способствует разделению пара и жидкости и соответственно уменьшает потери со5 ка путем уменьшени  уноса его частиц паром, который в итоге превращаетс  в конденсат и уходит в отходы производства. Движение пара в аппарате следующее. Соковый пар, образовавшийс  и отде0 лившийс  от жидкого сока в испарителе 1 и сепараторе 5, по цилиндрической трубе 27 через зазор 28 поступает в рубашку теплоносител  14 испарител  2, где он частично конденсируетс , отдава  тепло соку, прохо5 д щему по теплообменным трубам 15. Оставшийс  несконденсировавшийс  пар через патрубок 30 и паропровод 31 поступает в нижнюю часть ректификационной колонны 32. а конденсат пара, содержащий

0 ароматические вещества, подаетс  насосом 34 по трубопроводу 33 в верхнюю часть ректификационной колонны 32. В ректификационной колонне32 происходит вымыливание паром ароматических ве5 ществ из поступившего сокового конденсата и в последующем - конденсаци  насыщенного ароматическими веществами пара и сбор концентрированных ароматических веществ в жидком состо нии

0 (устройство конденсации и сбора концентрированных ароматических веществ не показано , так как оно  е кгозетс  сути предполагаемого изобретени , может быть использовано любое известное техническое

5 решение устройства).

Пар, образовавшийс  в теплообменных трубах 15 испарител  2 и сепараторе 6, по цилиндрической трубе 39 через зазор 40 поступает в рубашку теплоносител  14 ис0 парител  3; в которой он конденсируетс , передава  тепло соку, перемещаемус  по теплообменным трубам 15 и в теплообмен- ном змеевике 42. Пар, образовавшийс  в теплообменных трубах 15 испарител  3 и

5 сепараторе 7, по цилиндрической трубе 47 через зазор 48 поступает в рубашку теплоносител  14 испарител  4, в которой он конденсируетс , передава  тепло соку, перемещаемус  по теплообменным трубам 15 и в теплообменном змеевике 45. Пар, образевавшийс  в теплообменник трубах 15 испарител  4 и в сепараторе 8, имеющий наименьшую температуру, по паропроводу 71 поступает в поверхностный конденсатор 9, где он полностью конденсируетс . Конденсат из конденсатора 9 удал етс  по трубоп- роводу 86. Конденсат из рубашек теплоносител  испарителей 3 и 4 выводитс  наружу через трубопроводы 50 и 51.

От использовани  предлагаемого изобретени  достигаетс  уменьшение длины теплообменных труб (при сохранении степени концентрировани , например до 70% сухих веществ) путем замедлени  скорости движени  по ним выпариваемого сока, что обеспечиваетс  новым техническим решением устройства дл  перекачивани  выпариваемого сока по испарител м. В св зи с этим достигаетс  существенное упрощение конструкции (в том числе и. особенно, изготовление испарителей) и снижение материалоемкости за счет объединени  всех испарителей и сепараторов в одну колонку (вместо 5 испарителей и 5 сепараторов по прототипу), что также обеспечивает снижеФормула изобретени 

Claims (4)

1. УСТАНОВКА ДЛЯ КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ СОКОВ, содержаща  размещен- ные последовательно по ходу технологического процесса испарители, состо щие из цилиндрической рубашки теплоносител , полостей приема и выдачи продукта и теплообменных труб, концы которых укрепле- ны в горизонтальных торцевых решетках, сепараторы, сообщенные с полостью выдачи продукта предыдущего по ходу технологического процесса испарител  и рубашкой теплоносител  и полостью при- ема продукта последующего испарител , конденсатор, снабженный вакуумной системой и соединенный паропроводом с последним сепаратором, вакуум-проводы, соедин ющие вакуумную систему с рубаш- ками теплоносителей испарителей, питающий продуктопровод, подключенный к полости приема продукта первого испарител , и продуктопровод отвода готового продукта, подключенный к последнему сепаратору , отличающа с  тем, что испарители и сепараторы установлены соосно один над другим, причем первый испаритель размещен снизу, сепараторы объеди- йены с сообщенными с ними полост ми приема и выдачи продукта с образованием единой цилиндрической камеры, нижние концы теплообменных труб испарителей размещены в прилегающих цилиндриче

ние затрат энергии вследствие уменьшени  поверхностей теплопередачи во внешнюю среду. Кроме того, достигаетс  расширение технологических возможностей аппарата,

так как в нем можно вести выпаривание как при высоких, так и при низких температурах путем изменени  температуры теплоносител  (воды) в первом испарителе соответствующей настройкой регул тора

температуры и изменени  скорости движени  выпариваемого сока потеплообменным трубам соответствующей настройкой дросселей. При соответствующем снижении температуры выпаривани  и скорости движени  выпариваемого сока по теплообмен- ным трубам можно вести выпаривание при низких температурах, например сока цитрусовых .

Ориентировочно, в за вленной конструкции аппарата могут быть использованы теплообменные трубы длиной 0,5 м, снижена материалоемкость на 50% и снижены потери энергии в 2-3 раза. (56) Проспект Швейцарской фирмы

Vnipektln. 1989,

о 5 0 5

ских камерах, а у нижнего испарител  - внутри полости приема продукта и образуют зазор с поверхностью горизонтальной торцевой решетки, а в полрсти приема нижнего испарител  - с ее горизонтальным нижним основанием, верхние концы теплообменных труб размещены в прилегающих выше камерах, при этом их высота превышает величину указанного зазора.

2.Установка по п.1, отличающа с  тем, что цилиндрические камеры соединены с рубашками теплоносител  последующего испарител  посредством установленной соосно с испарителем цилиндрической трубы , верхний торец которой установлен с зазором относительно верхней решетки указанного испарител , а нижний торец размещен в цилиндрической камере ниже верхних и выше нижних концов расположенных в ней теплообменных труб примыкающих испарителей.

3.Установка по п.1, отличающа с  тем, что она снабжена системой осветлени  сока , между одной из цилиндрических камер и выше установленным испарителем расположена дополнительна  цилиндрическа  камера, при этом нижние концы теплообменных труб примыкающего испарител  размещены в ней с образованием зазора между ними и нижним горизонтальным основанием дополнительной цилиндрической камеры, а смежные основани  и

0

Исполнительна  цилиндрические камеры а полость приема сока нижнего испарите- сообщены одна с другой продуктопропо- л  сообщена с рубашкой теплоносител  дом через систему осветлени  сока.

4. Установка по п.1, отличающа с  тем, что вакуум-проводы снабжены дроссел ми, 5

второго испарител  паропроводом с дросселем .

а полость приема сока нижнего испарите- л  сообщена с рубашкой теплоносител 

второго испарител  паропроводом с дросселем .

/

3

72

s Is

i/ 90 7/7

71 / 10 Кпоз.УЬ

Фиг.1