RU2048114C1 - Комбинированная вакуум-выпарная установка для сгущения молока - Google Patents
Комбинированная вакуум-выпарная установка для сгущения молока Download PDFInfo
- Publication number
- RU2048114C1 RU2048114C1 SU5058437A RU2048114C1 RU 2048114 C1 RU2048114 C1 RU 2048114C1 SU 5058437 A SU5058437 A SU 5058437A RU 2048114 C1 RU2048114 C1 RU 2048114C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- milk
- separator
- calorizer
- valve
- condenser
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Dairy Products (AREA)
Abstract
Использование: получение сгущенного молока, концентрированных соков из овощей и фруктов, а также проведение процессов дистилляции, десорбции и дегазации. Сущность изобретения: комбинированная вакуум-выпарная установка для сгущения молока содержит конденсатор, пленочный испаритель, сообщенный с калоризатором и сепаратором. В сепараторе установлена спиральная винтовая тарелка. Сепаратор сообщен с верхней частью калоризатора трубопроводом с вентилем-дросселем. Нижние части сепаратора и калоризатора сообщены одна с другой трубопроводом с циркуляционным насосом. Конденсатор выполнен с вентилем регулятором расхода хладагента. 1 ил.
Description
Изобретение относится к молочной промышленности, а именно к вакуум-выпарным установкам, и может быть использовано в пищевой, химической и других отраслях промышленности преимущественно для выпаривания воды из молока с получением сгущенного молока с сахаром и без сахара, а также процессов дистилляции, десорбции, дегазации, для концентрирования соков из фруктов и овощей.
Известен многокорпусный вакуум-выпарной аппарат с падающей пленкой для сгущения молока [1] каждый корпус которого содержит калоризатор, пароотделитель, насос, трубопроводы подачи и выпуска продукта из одного корпуса в другой, расходомер, регулирующие клапаны, дополнительный трубопровод и регулирующий блок.
Недостатками этого аппарата являются низкая интенсивность работы установки, низкое качество получаемого продукта и большие энергетические затраты вследствие длительного пребывания сгущаемого продукта в аппарате, что приводит к пригару молока.
Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является комбинированная вакуум-выпарная установка пленочного типа [2] Установка состоит из двухкорпусного аппарата с падающей пленкой, состоящего из верхней трубчатой части (калоризатора и пароотделителя), нижней сборной части, турбокомпрессора, циркуляционных насосов, трубопровода, однокорпусного аппарата роторного типа с электродвигателем, откачивающего продукт насоса, вакуум-насоса, двухступенчатого пароэжекторного бока с промежуточным конденсатором, конденсатором смешения полубарометрического типа, насоса откачки обработанной воды.
Недостатками прототипа являются:
значительные энергетические затраты, которые образуются за счет неравномерности расхода греющего пара. В начальный момент времени испарение количества влаги значительно больше, чем при установившемся режиме, следовательно, и образование вторичного пара происходит неравномерно, возрастает расход хладагента на конденсацию пара. Кроме того, наличие дополнительного теплообменника, промежуточного конденсатора и конденсатора смешения полубарометрического типа увеличивают потери энергии в окружающую среду;
низкое качество молока, поскольку, попадая в один корпус аппарата, а затем в другой, устремляясь по трубчатой части калоризатора, молоко вскипает, стремясь попасть по кипятильным трубам в сборник. За счет различия коэффициентов теплопередачи в нижней и верхней частях калоризатора происходит рост коэффициента неравномерности потрь, что ведет к пригару молока на стенках теплопередающих поверхностей (трубчатой части) калоризатра и снижению вкусовых качеств молока;
сложность конструкции вакуум-выпарной установки, в которой имеется дополнительное оборудование роторный аппарат с электродвигателем, турбокомпрессор, промежуточный конденсатор, конденсатор смешения полубарометрического типа, насосы откачки отработанной воды и циркуляционные насосы. Увеличивается продолжительность процесса работы установки, что ведет к дополнительным затратам на обслуживание, в результате которого увеличивается межремонтный цикл, увеличивается металлоемкость, возникает необходимость в большой площади для размещения установки, что ведет к высокой стоимости оборудования, эксплуатации и ремонта;
низкая интенсивность работы установки, которая определяется высокими энергетическими затратами, сложностью конструкции, большими тепловыми потерями, определяемыми наличием дополнительного оборудования;
невысокая производительность работы вакауум-выпарной установки, обусловливаемая продолжительным пребыванием молока в аппарате, что приводит его к пригару.
значительные энергетические затраты, которые образуются за счет неравномерности расхода греющего пара. В начальный момент времени испарение количества влаги значительно больше, чем при установившемся режиме, следовательно, и образование вторичного пара происходит неравномерно, возрастает расход хладагента на конденсацию пара. Кроме того, наличие дополнительного теплообменника, промежуточного конденсатора и конденсатора смешения полубарометрического типа увеличивают потери энергии в окружающую среду;
низкое качество молока, поскольку, попадая в один корпус аппарата, а затем в другой, устремляясь по трубчатой части калоризатора, молоко вскипает, стремясь попасть по кипятильным трубам в сборник. За счет различия коэффициентов теплопередачи в нижней и верхней частях калоризатора происходит рост коэффициента неравномерности потрь, что ведет к пригару молока на стенках теплопередающих поверхностей (трубчатой части) калоризатра и снижению вкусовых качеств молока;
сложность конструкции вакуум-выпарной установки, в которой имеется дополнительное оборудование роторный аппарат с электродвигателем, турбокомпрессор, промежуточный конденсатор, конденсатор смешения полубарометрического типа, насосы откачки отработанной воды и циркуляционные насосы. Увеличивается продолжительность процесса работы установки, что ведет к дополнительным затратам на обслуживание, в результате которого увеличивается межремонтный цикл, увеличивается металлоемкость, возникает необходимость в большой площади для размещения установки, что ведет к высокой стоимости оборудования, эксплуатации и ремонта;
низкая интенсивность работы установки, которая определяется высокими энергетическими затратами, сложностью конструкции, большими тепловыми потерями, определяемыми наличием дополнительного оборудования;
невысокая производительность работы вакауум-выпарной установки, обусловливаемая продолжительным пребыванием молока в аппарате, что приводит его к пригару.
Задачей предлагаемого изобретения является создание универсальной установки, простой и удобной в эксплуатации и ремонтах, улучшение качества выпускаемой продукции, снижение энергетических затрат наряду с повышением производительности.
Эта задача решается благодаря тому, что комбинированная вакуум-выпарная установка для сгущения молока, содержащая фильтры, сепаратор, калоризатор, конденсатор, два пароэжектора, циркуляционный насос, трубопроводы и запорную арматуру, согласно изобретению дополнительно включает в себя пленочный испаритель, соединенный через вентиль с сепаратором, в котором установлена спиральная винтовая тарелка, и с калоризатором, а также вентиль-регулятор расхода хладагента, при этом сепаратор соединен с калоризатором в верхней части через вентиль-дроссель, а в нижней части через циркуляционный насос.
Применение пленочного испарителя, соединенного с аппаратом и калоризатором, обеспечивает универсальность работы установки. В аварийных ситуациях или при ремонте при выходе из строя аппарата (или (и) калоризатора установка может работать через пленочный испаритель, а при выходе из строя (ремонте) пленочного испарителя через сепаратор и калоризатор.
При попадании молока в пленочный испаритель между трубной решеткой и крышкой упариваемое молоко распределяется по оросительным трубам и попадает струями на поверхность нагреваемых труб, растекаясь в тонкую пленку. За счет сильного размывающего эффекта и снижения температуры нагрева в результате увеличения теплосъема молоко практически не пригорает, чем обеспечивается его высокое качество.
Применение в нижней части сепаратора спиральной винтовой тарелки для уноса жидкой фазы, стабилизации потока, равномерного распределения жидкости и устранение перемешивания позволяют избежать образования парожидкостной смеси, которая может привести к кавитации в калоризаторе и образованию пригара молока. Падая на тарелку, в молоке успевает отделиться газовая фаза, а жидкая фаза сливается вниз. Тем самым повышается качество молока.
Устранение в калоризаторе сепарационной зоны дает возможность увеличить объем перерабатываемого молока, рационально используя теплообменную поверхность, и тем самым уменьшить его габаритные размеры. При этом снижается неравномерность теплопередачи, коэффициент неравномерности будет близок к единице, отсутствует пригар молока в трубках и сохраняются вкусовые качества молока.
Соединение сепаратора с калоризатором в верхней части через вентиль-дроссель, а в нижней части через циркуляционный насос позволят увеличить теплоотдачу и улучшить турбулентность потока молока. Создается давление, которое не позволяет вскипать молоку в калоризаторе, обеспечивая равномерный нагрев молока по всей длине трубки. Устраняется пригар молока в калоризаторе, обеспечивая высокое качество получаемого продукта.
Устранение дополнительных теплообменника и конденсатора, то есть применение одного конденсатора и двух пароэжекторов по сравнению с прототипом уменьшает потери энергии в окружающую среду и позволяет снизить энергетические затраты. А неравномерность подачи греющего пара в сепарационной зоне компенсируется с помощью регулятора подачи хладагента (вода, рассол), который позволяет регулировать количество подаваемого хладагента в конденсатор в зависимости от количества поступающего на конденсацию вторичного пара.
Предлагаемая схема установки достаточно проста и удобна в эксплуатации и ремонте, поскольку отсутствуют дополнительные теплообменник и конденсатор, роторный аппарат с электродвигателем, турбокомпрессор, насос для откачки отработанной воды, дополнительные циркуляционные насосы, а также сепарационная зона в калоризаторе.
Использование ряда совокупностей конструктивных технических решений в данной установке приводит к равномерному распределению и стабилизации потока жидкости в сепараторе, увеличению объема перерабатываемого молока в калоризаторе, а также улучшению турбулентности потока молока с помощью вентиля-дросселя и циркуляционного насоса, что позволяет повысить производительность и интенсивность ее работы.
Предлагаемое изобретение соответствует критерию "Новизна" и "Изобретательский уровень". Поскольку в результате расширенного поиска по рубрикам МКИ и УДК совокупность существенных признаков, полностью или частично совпадающая с заявляемой и позволяющая решить поставленную изобретательскую задачу, не была обнаружена ни в одном известном техническом решении, предлагаемое изобретение отвечает критерию "Новизна".
Из известного уровня техники совокупность существенных признаков заявляемого технического решения с очевидностью не вытекает. Следовательно, предлагаемое изобретение отвечает критерию "Изобретательский уровень".
Критерий "Промышленная применимость" подтверждается простотой оборудования и его элементов, которые могут быть и типовыми. Оно может быть органически вписано в действующие цеха и реализовано на вновь строящихся фермерских хозяйствах.
На чертеже приведена схема предлагаемой установки.
Комбинированная вакуум-выпарная установка состоит из двух фильтров 1, работающих попеременно и соединенных между собой вентилем 2, вентилем-переключателем 3, соединяющимся через молокопровод 4 с пленочным испарителем 50 с пароэжектором 6, в котором происходит смешение острого и вторичного пара, сепаратором 7 и калоризатором 8.
Пленочный испаритель представляет собой вертикальный кожухотрубный теплообменник с верхней сепарационной зоной, котоpый с помощью вентиля 9 соединяется с сепаратором 7. Сепаратор представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат, имеющий отбойник и спиральную винтовую тарелку, соединенный с калоризатором через вентиль 10, циркуляционный насос 11 и вентиль 12 в нижней части, а через вентиль-дроссель 13 в верхней части.
Для отвода паровой фазы верхняя часть пленочного испарителя 5 и сепаратора 7 соединяются с помощью трубопровода 14 вторичного пара с конденсатором 15. Конденсатор 15 представляет собой вертикальный кожухотрубный теплообменик, соединенный с вакуумным насосом 16 для создания пониженного давления в системе, конденсатным тепловым насосом 17, который удаляет влагу из конденсатора через трубопровод 18 для откачки конденсата. В верхней части конденсатор соединен через вентиль переключатель 19 расхода вторичного пара с сепаратором и через вентиль 19 и пароэжектор 20 с калоризатором, в нижней части с вентилем-регулятором 21 расхода хладагента.
Установка работает следующим обpазом.
При пуске установки включается вентиль-регулятор 21, и подается хладагент в трубное пространство конденсатора 15. Затем включается вакуумный насос 16 и создается в системе вакуум (0,1 атм), и молоко после пастеризации (с t м 68-107оС) подается на фильтры 1 для очистки его от инородных тел и различных примесей.
Установка работает в непрерывном режиме с поступлением нагретого молока до t 95оС. Упариваемое молоко подается в пространство между трубной решеткой и крышкой пленочного испарителя 5, распределяется по оросительным трубам и через отверстия в них диаметром 1-1,5 мм попадает (струями) на поверхность нагреваемых труб, растекаясь в тонкую пленку. Образовавшаяся на греющих трубах пленка интенсивно испаряется, газовая фаза направляется в сепарационное пространство и по трубопроводу 14 отводится: одна часть в конденсатор 15 на конденсацию, а другая в пароэжектор 20, где смешивается с острым паром. Жидкая фаза стекает в нижнюю камеру испарителя 5, откуда одна часть повторно направляется на орошение, а другая через вентиль подается в сепаратор 7, в котором за счет перепада давления и возрастания давления внутренней энергии оно вскипает. Образуется газожидкостная смесь. Газовая фаза, содержащая влагу, направляется в верхнюю часть сепаратора, где по трубопроводу 14 вторичного пара отводится через вентиль 19 на смешение с острым паром в пароэжектор 20, вторая часть на конденсацию в конденсатор 15. Жидкая фаза молоко с сухим остатком собирается в нижней части сепаратора 7, проходя по винтовой тарелке (выполненной в виде спирали для уменьшения уноса жидкой фазы, стабилизации потока, равномерного распределения жидкости и устранения перемешивания). Из сепаратора 7 раствор перекачивается циркуляционным насосом 11 в калоризатор 8. В калоризаторе с трубчатой греющей камерой происходит нагрев молока за счет эжектируемого пара, который отдает свое тепло молоку, нагревая его до температуры 95оС, сам конденсируется. Устранение в калоризаторе сепарационной зоны дает возможность увеличить объем перерабатываемого продукта (молока), рационально используя теплообменную поверхность. При этом снижается неравномеpность теплопередачи, молоко не пригорает и сохраняются его вкусовые качества.
Проходя через вентиль-дроссель 13, молоко опять поступает в сепаратор 7, где за счет перепада давления (которое создает циркуляционный насос 11) и разрежения в сепараторе до 0,1 атм (созданного вакуумным насосом) происходит возрастание внутренней энергии молока и происходит ее вскипание.
После удаления влаги из молока до 25% оно поступает через сливной вентиль 12 сепаратора 7 и калоризатора 8 на смешение в кристаллизатор с сахарным сиропом. Сконденсированный пар откачивается центробежным конденсатным насосом 17 по трубопроводу 18 для отвода конденсата в канализацию.
При работе в непрерывном режиме с поступление холодного молока с температурой от 6 до 25оС оно подается после очистки в фильтрах 1 через перепускные вентили в пленочный испаритель 5, нагреваясь до температуры 95оС. При этом пленочный испаритель работает как подогреватель. В дальнейшем процесс идет аналогично непрерывному процессу с поступлением молока, нагретого до 95оС. Общее количество молока на выпаривание может составлять 2000-10000 кг.
По окончании работы установки производят безразборную промывку молокопроводов 4, пленочного испарителя 5, сепаратора 7 и калоризатора 8 холодной водой. При промывке калоризатора открываются бегельные крышки.
В аварийных ситуациях и при ремонте при выходе из строя, например, пленочного испарителя установка может работать через сепаратор и калоризатор, а при выходе из строя сепаратора или (и) калоpизатора только на испарителе.
Использование предлагаемого изобретения по сравнению с прототипом позволяет решить техническую задачу за счет
применения пленочного испарителя (соединенного с сепаратором и калоризатором) с сильным размывающим эффектом, что дает возможность интенсифицировать процесс, повысить производительность установки, а также достичь высокой концентрации сухих веществ в молоке без снижения его качества;
применения в сепараторе спиральной винтовой тарелки для уноса жидкой фазы, что позволяет избежать явления кавитации и пригара молока в калоризаторе, повышая его качество;
наличия в калоризаторе только греющей камеры устранением сепарационной зоны, рационального использования теплообменной поверхности, что позволяет уменьшить его габаритные размеры, а коэффициент неравномерности потерь приблизить к единице;
через соединения сепаратора с калоризатором в верхней части через вентиль-дроссель, а в нижней части через циркуляционный насос, что позволяет увеличить теплоотдачу и улучшить турбулентность потока, устраняя пригар, и тем самым повышает его качество;
устранения дополнительных теплообменника и конденсатора, а также применения вентиля-регулятора расхода хладагента, что позволяет снизить энергетические затраты и упростить конструкцию.
применения пленочного испарителя (соединенного с сепаратором и калоризатором) с сильным размывающим эффектом, что дает возможность интенсифицировать процесс, повысить производительность установки, а также достичь высокой концентрации сухих веществ в молоке без снижения его качества;
применения в сепараторе спиральной винтовой тарелки для уноса жидкой фазы, что позволяет избежать явления кавитации и пригара молока в калоризаторе, повышая его качество;
наличия в калоризаторе только греющей камеры устранением сепарационной зоны, рационального использования теплообменной поверхности, что позволяет уменьшить его габаритные размеры, а коэффициент неравномерности потерь приблизить к единице;
через соединения сепаратора с калоризатором в верхней части через вентиль-дроссель, а в нижней части через циркуляционный насос, что позволяет увеличить теплоотдачу и улучшить турбулентность потока, устраняя пригар, и тем самым повышает его качество;
устранения дополнительных теплообменника и конденсатора, а также применения вентиля-регулятора расхода хладагента, что позволяет снизить энергетические затраты и упростить конструкцию.
Преимущества предлагаемой установки следующие.
Использование совокупности отличительных признаков позволяет
создать универсальную комбинированную вакуум-выпарную установку простой конструкции, несложной в изготовлении, с низкой металлоемкостью и возможностью длительной работы без чистки с применением безразборной химической мойки, с малой площадью под размещение и с полным использованием вторичного пара при сокращении тепловых и энергетических потерь;
с высоким качеством перерабатываемого продукта, как после тепловой обработки (например, пастеризации), так при поступлении охлажденного молока;
использовать поступающее молоко в широком диапазоне температур 6-107оС, как с сахаром, так и без сахара;
производить сгущение молока высокой концентрации сухих веществ за один проход производительностью по испаренной влаге 2000-8000 кг/ч.
создать универсальную комбинированную вакуум-выпарную установку простой конструкции, несложной в изготовлении, с низкой металлоемкостью и возможностью длительной работы без чистки с применением безразборной химической мойки, с малой площадью под размещение и с полным использованием вторичного пара при сокращении тепловых и энергетических потерь;
с высоким качеством перерабатываемого продукта, как после тепловой обработки (например, пастеризации), так при поступлении охлажденного молока;
использовать поступающее молоко в широком диапазоне температур 6-107оС, как с сахаром, так и без сахара;
производить сгущение молока высокой концентрации сухих веществ за один проход производительностью по испаренной влаге 2000-8000 кг/ч.
Claims (1)
- КОМБИНИРОВАННАЯ ВАКУУМ-ВЫПАРНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ СГУЩЕНИЯ МОЛОКА, содержащая фильтры, сепаратор, калоризатор, конденсатор, два пароэжектора, циркуляционный насос, трубопроводы и запорную арматуру, отличающаяся тем, что она снабжена пленочным испарителем, сообщенным с калоризатором и сепаратором, в котором установлена спиральная винтовая тарелка, сепаратор сообщен с верхней частью калоризатора трубопроводом с вентилем-дросселем, а их нижние части сообщены друг с другом трубопроводом с циркуляционным насосом, при этом конденсатор выполнен с вентилем-регулятором расхода хладагента.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5058437 RU2048114C1 (ru) | 1992-08-11 | 1992-08-11 | Комбинированная вакуум-выпарная установка для сгущения молока |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5058437 RU2048114C1 (ru) | 1992-08-11 | 1992-08-11 | Комбинированная вакуум-выпарная установка для сгущения молока |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2048114C1 true RU2048114C1 (ru) | 1995-11-20 |
Family
ID=21611462
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5058437 RU2048114C1 (ru) | 1992-08-11 | 1992-08-11 | Комбинированная вакуум-выпарная установка для сгущения молока |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2048114C1 (ru) |
-
1992
- 1992-08-11 RU SU5058437 patent/RU2048114C1/ru active
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
1. Авторское свидетельство СССР N 1507287, кл. A 23C 1/12, 1989. * |
2. Страхов В.В. Вакуум-выпарные установки молочной промышленности и их эксплуатация. М.: Пищевая промышленность, 1970. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3875017A (en) | Multi-stage thin film evaporator having a helical vapor flow path | |
GB2369783A (en) | Desalination process | |
WO1999042229A1 (fr) | Equipement pour traiter par fermentation des dechets organiques | |
JP2008229424A (ja) | 減圧蒸留装置 | |
US5417084A (en) | Vacuum concentrating plant | |
RU2385753C2 (ru) | Ректификационный аппарат, использующий тепловой насос | |
CN100342840C (zh) | 中药药液真空浓缩工艺和设备 | |
RU169413U1 (ru) | Дистиллятор колонного типа | |
CN208803048U (zh) | 一种洋酒生产线 | |
US4612086A (en) | Evaporators | |
US3165435A (en) | Evaporation apparatus and method | |
CN109173309A (zh) | 一种mvr热浓缩循环蒸发系统 | |
RU2048114C1 (ru) | Комбинированная вакуум-выпарная установка для сгущения молока | |
CN2778277Y (zh) | 中药药液真空浓缩设备 | |
EP1218075B1 (en) | An apparatus for evaporative cooling of a liquiform product | |
CN109824107B (zh) | 一种电厂废水蒸发处理方法及其废水蒸发处理系统 | |
CN109292860A (zh) | 降膜蒸发耦合吸收式制冷高盐污水处理设备和高盐污水处理方法 | |
RU2040903C1 (ru) | Вакуум-выпарная установка для молока | |
CN212832917U (zh) | 一种烟气脱硫废水蒸发设备 | |
KR100465885B1 (ko) | 하/폐수용 증발 농축 시스템 | |
RU2115737C1 (ru) | Многокорпусная выпарная установка | |
CN210030094U (zh) | 一种电厂废水蒸发处理系统 | |
RU65395U1 (ru) | Опреснитель | |
EP0152139B1 (en) | Process and apparatus for the evaporation of liquids | |
CN206881178U (zh) | 凝汽源热泵驱动多效蒸馏装置 |