RU2090606C1

RU2090606C1 - Juice and wine stabilization apparatus

Info

Publication number: RU2090606C1
Application number: RU94010516A
Authority: RU
Inventors: О.И. Квасенков; Э.С. Гореньков; П.А. Горшенин
Original assignee: Всероссийский научно-исследовательский институт консервной и овощесушильной промышленности
Priority date: 1994-03-29
Filing date: 1994-03-29
Publication date: 1997-09-20
Also published as: RU94010516A

Abstract

FIELD: wine and canning industry. SUBSTANCE: apparatus has housing, perforated and porous drums mounted on hollow shafts within housing, perforated stator, liquid carbon dioxide source, unstabilized raw material vessel, stabilized raw material vessel and sediment vessel. Perforated drum is mounted within housing in spaced relation to housing wall and is provided with nozzle-shaped openings. Porous drum is mounted within perforated drum in spaced relation to its wall so as to define annular channel. Liquid carbon dioxide source is communicated with space. Unstabilized raw material vessel and sediment vessel are connected with opposite ends of annular channel through hollow shaft. Stabilized raw material vessel is connected through hollow shaft with porous drum cavity. Perforated stator is positioned in space between housing and perforated drum. Axes of perforations of drum and stator are positioned in planes extending in axially aligned circles at different aliquant peripheral pitch. EFFECT: increased efficiency, simplified construction and improved quality of product. 3 dwg

Description

Изобретение относится к оборудованию для стабилизации соков и вин от выпадения кристаллического осадка винного камня в процессе хранения. The invention relates to equipment for stabilizing juices and wines from precipitation of crystalline tartar precipitate during storage.

Известна установка для стабилизации соков и вин, содержащая установленные соосно 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, отверстия перфорированного барабана выполнены в виде сопел, 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 [1]
Недостатками этой установки являются получение мелкокристаллического осадка солей винной кислоты, которые трудноотделимы от стабильного сырья и экстенсивность охлаждения сырья в процессе обработки.A known installation for stabilizing juices and wines, containing perforated and porous drums mounted coaxially in the housing with the possibility of opposite rotation on hollow drive shafts, a perforated drum is installed in the housing with the formation of a gap, a porous drum is installed in the perforated cavity with the formation of an annular channel, the holes of the perforated drum are made in the form of nozzles, a source of liquid carbon dioxide connected with the gap, connected to the opposite ends of the annular channel through the hollow shaft capacity for unstable raw materials and capacity for discharged sludge, capacity for stable raw materials connected through a hollow shaft with a cavity of a porous drum [1]
The disadvantages of this installation are to obtain a fine crystalline precipitate of tartaric acid salts, which are difficult to separate from stable raw materials and the extensive cooling of the raw materials during processing.

Задачей изобретения является обеспечение интенсификации теплообменных процессов и увеличение размера кристаллов осадка путем увеличения энергоемкости генерируемых в сырье ультразвуковых колебаний. The objective of the invention is to provide intensification of heat transfer processes and an increase in the size of sediment crystals by increasing the energy intensity of ultrasonic vibrations generated in the feed.

Указанная задача решается тем, что установка для стабилизации соков и вин, содержащая установленные соосно 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, отверстия перфорированного барабана выполнены в виде сопел, 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 барабаном перфорированным статором, при этом отверстия перфораций барабана и статора выполнены в одинаковых плоскостях по соосным окружностям с разным и некратным окружным шагом. This problem is solved in that the installation for stabilizing juices and wines, containing perforated and porous drums mounted coaxially in the housing with the possibility of opposite rotation on hollow drive shafts, the perforated drum is installed in the housing with the formation of a gap, the porous drum is installed in the perforated cavity with the formation of an annular channel , the holes of the perforated drum are made in the form of nozzles, a source of liquid carbon dioxide connected to the gap, connected to opposite ends of the ring of the channel through the hollow shaft, a container for unstable raw materials and a tank for discharged sludge, a container for stable raw materials connected through a hollow shaft with a cavity of a porous drum, according to the invention, is equipped with a perforated stator installed in the gap between the housing and the drum, while the perforation holes of the drum and stator made in the same planes along coaxial circles with different and non-multiple circumferential steps.

Это позволяет увеличить размеры кристаллов солей винной кислоты и интенсифицировать охлаждение сырья. This allows you to increase the size of the crystals of salts of tartaric acid and to intensify the cooling of raw materials.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена схема предлагаемой установки; на фиг. 2 показан фрагмент 1 фиг.1; на фиг.3 разрез А-А на фиг.1. The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a diagram of the proposed installation; in FIG. 2 shows fragment 1 of FIG. 1; figure 3 section aa in figure 1.

Установка для стабилизации соков и вин содержит установленные соосно в корпусе 1 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 размещен перфорированный статор 7, пористый барабан 5 установлен в полости перфорированного барабана 4 с образованием кольцевого канала 8, 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 перфорации барабана 4 выполнены в виде сопел 13 в одинаковых плоскостях с отверстиями 14 статора 7 по соосным окружностям с разным и некратным окружным шагом. The installation for stabilizing juices and wines contains perforated 4 and porous 5 drums mounted coaxially in the housing 1 with the possibility of opposite rotation on the hollow drive shafts 2 and 3, the perforated drum 4 is installed in the housing 1 with the formation of a gap 6, in which the perforated stator 7, porous the drum 5 is installed in the cavity of the perforated drum 4 with the formation of an annular channel 8, a source 9 of liquid carbon dioxide connected to the gap 6, connected to the opposite ends of the annular channel 8 through a hollow shaft l 2, a container 10 for unstable raw materials and a container 11 for discharged sludge, and a container 12 for stable raw materials connected through a hollow shaft 3 with the cavity of the porous drum 5. The perforation holes of the drum 4 are made in the form of nozzles 13 in the same planes with the holes 14 of the stator 7 along coaxial circles with different and multiple circumferential steps.

Установка работает следующим образом. Installation works as follows.

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 с соплами 13 перфорированного барабана 4 жидкая двуокись углерода поступает в пленку нестабильного сырья, ускоряясь в соплах 13. В результате увеличения скорости истечения и адиабатного расширения в соплах 13 двуокись углерода частично переходит в газовую фазу с поглощением теплоты. Высокоскоростное истечение двуокиси углерода из сопел 13 приводит к турбулентному срыву струи на выходе из них, особенно интенсивному при перекрытии сопел 13 статором 7. В результате происходит образование и схлопывание кавитационных полостей с генерированием колебаний давления ультразвуковых частот. Далее при падении давления в двуокиси углерода происходит частичный переход ее из жидкого в газовое фазовое состояние с поглощением теплоты и генерированием акустических колебаний давления при образовании газовой фазы в жидкой с резким увеличением объема, а также частичный переход жидкой двуокиси углерода в твердое фазовое состояние с образованием мелкодисперсных кристаллов, служащих центрами кристаллизации для содержащихся в сырье винной кислоты и ее солей. Далее происходит всплытие пузырьков газовой фазы двуокиси углерода с турбулизацией течения пленки сырья и образованием тороидальных токов и пульсации объема в пузырьках газовой фазы под действием поля центробежных сил и пульсаций давления соответственно. Это приводит к интенсификации теплообмена за счет увеличения скорости обновления поверхности контакта фаз и уменьшения толщины пограничного ламинарного слоя. При характерных для данного устройства числах Рейнольдса, равных 10²-10³, осредненные по времени числа Нуссельта составляют 20-30, то есть на выходе из устройства температуры жидкой и газовой фаз практически равны. Интенсивное резкое охлаждение обрабатываемого 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 стабилизированном сырье коагулируется в поле высокоэнергоемких ультразвуковых колебаний и разделяется на фазы при прохождении жидкой фазы стабилизированного сырья через пористый барабан в полость вала 3 и ее выходе в емкость 12 для стабильного сырья. Фильтруемая на пористом барабане твердая фаза винной кислоты и ее солей сбрасывается в поле центробежных сил вращаемого на валу 3 пористого барабана 5 в кольцевой канал 8, из которого по мере накопления и коагуляции она выводится через полый вал 2 в емкость 11 для отводимого осадка. Следует отметить, что увеличение энергоемкости ультразвуковых колебаний повышает размеры частиц кристаллического осадка за счет их более интенсивной коагуляции, что позволяет более надежно отделять осадок от стабилизированного сырья при уменьшении вероятности забивания пор барабана 5 мелкокристаллической фракцией осадка.Unstable raw materials from the tank 10 through the hollow shaft 2 enters the annular channel 8 on the inner surface of the perforated drum 4. The rotation of the latter on the hollow shaft 2 leads to the distribution of raw materials on its inner surface in the form of a film flowing in the field of centrifugal forces. At the same time, liquid carbon dioxide is supplied from the source 9 to the gap 6. When the holes 14 of the stator 7 coincide with the nozzles 13 of the perforated drum 4, liquid carbon dioxide enters the film of unstable raw materials, accelerating in the nozzles 13. As a result of an increase in the outflow rate and adiabatic expansion in the nozzles 13, the carbon dioxide partially passes into the gas phase with the absorption of heat. The high-speed outflow of carbon dioxide from the nozzles 13 leads to a turbulent disruption of the jet at the exit from them, which is especially intense when the nozzles 13 are blocked by the stator 7. As a result, cavitation cavities are formed and collapse with the generation of ultrasonic frequency pressure oscillations. Then, when the pressure in carbon dioxide drops, it partially transitions from liquid to gas phase with heat absorption and acoustic pressure oscillations when the gas phase forms in the liquid with a sharp increase in volume, as well as partial transition of liquid carbon dioxide to solid phase with the formation of finely divided crystals serving as crystallization centers for tartaric acid and its salts contained in raw materials. Next, bubbles of the gas phase of carbon dioxide rise with turbulence in the flow of the feed film and the formation of toroidal currents and volume pulsation in the bubbles of the gas phase under the action of the field of centrifugal forces and pressure pulsations, respectively. This leads to the intensification of heat transfer by increasing the rate of updating of the contact surface of the phases and reducing the thickness of the boundary laminar layer. With Reynolds numbers typical for this device equal to 10 ² -10 ³ , the time-averaged Nusselt numbers are 20-30, that is, at the outlet of the device, the temperatures of the liquid and gas phases are almost equal. Intensive sharp cooling of the processed raw material leads to a sharp decrease in the solubility of tartaric acid and its salts in it, precipitating from a supersaturated solution with the growth of crystals on crystallization centers in the form of a finely divided solid phase of carbon dioxide. The thus obtained suspension of tartaric acid crystals and its salts in the stabilized feed is coagulated in the field of high-energy ultrasonic vibrations and is divided into phases when the liquid phase of the stabilized feed passes through the porous drum into the cavity of the shaft 3 and its output into the container 12 for stable feed. Filtered on a porous drum, the solid phase of tartaric acid and its salts is discharged into the annular channel 8 in the field of centrifugal forces of the porous drum 5 rotated on the shaft 3, from which it is discharged through the hollow shaft 2 into the reservoir 11 for the removed sediment as it accumulates and coagulates. It should be noted that an increase in the energy intensity of ultrasonic vibrations increases the particle size of the crystalline precipitate due to their more intense coagulation, which allows more reliable separation of the precipitate from stabilized raw materials while reducing the likelihood of clogging of the pores of drum 5 with a fine-crystalline precipitate fraction.

Таким образом, предлагаемая установка для стабилизации соков и вин позволяет за счет увеличения энергоемкости ультразвуковых колебаний интенсифицировать охлаждение сырья и увеличить размеры частиц отделяемой твердой фазы, что повышает надежность стабилизации сырья и отделение осадка. Thus, the proposed installation for stabilizing juices and wines allows, by increasing the energy intensity of ultrasonic vibrations, to intensify the cooling of raw materials and increase the particle size of the separated solid phase, which increases the reliability of stabilization of raw materials and separation of sediment.

Claims

A device for stabilizing juices and wines, comprising a housing installed with the possibility of opposite rotation on hollow drive shafts perforated and porous drums, one of which is perforated is installed in the housing with the formation of a gap and has holes made in the form of nozzles, and the porous is installed in its cavity with the formation of an annular channel, a source of liquid carbon dioxide communicated with a gap, connected to opposite ends of the annular channel through a hollow shaft, a container for unstable raw materials and a capacitance a container for stable raw material connected through a hollow shaft with a cavity of the porous drum, characterized in that it is provided with a perforated stator installed in the gap between the housing and the perforated drum, while the axis of the perforated drum and stator holes are located in the same planes along coaxial circles with a different and multiple circumferential pitch.