RU2389397C1

RU2389397C1 - Module device for treating liquid with thin coat infrared rays

Info

Publication number: RU2389397C1
Application number: RU2008143729/02A
Authority: RU
Inventors: Алексей Васильевич Кузьмичев (RU); Алексей Васильевич Кузьмичев; Дмитрий Анатольевич Тихомиров (RU); Дмитрий Анатольевич Тихомиров; Николай Григорьевич Ламонов (RU); Николай Григорьевич Ламонов
Priority date: 2008-11-06
Filing date: 2008-11-06
Publication date: 2010-05-20

Abstract

FIELD: food industry. ^ SUBSTANCE: invention relates to technology of processing liquid substances like milk, juice etc. Device consists of pasteurisation chamber comprising several modules sequentially, parallely or jointly with help of conduits connected. Each module comprises operational cylinder with mounted inside quartz tube with split for leaking treated liquid not exceeding 2 mm. Source of infrared rays is installed into quartz tube. ^ EFFECT: improving quality of treating food product due to simplification of forming thin coat in operational cylinder and reducing energy costs by 15% with the same productivity. ^ 1 dwg

Description

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к технологиям переработки жидкой продукции, например молоко, соки и др. сельскохозяйственной и пищевой промышленности, с целью обеспечения ее длительной сохранности без снижения питательных и вкусовых свойств.The invention relates to agriculture, and in particular to technologies for processing liquid products, such as milk, juices, and other agricultural and food industries, in order to ensure its long-term preservation without reducing nutritional and taste properties.

Известно устройство для обработки жидкости излучением в тонком слое, содержащее камеру пастеризации, которая включает в себя вертикальный рабочий цилиндр, смонтированный внутри него источник излучения, патрубок для подвода жидкости, сообщенную с ним и полостью цилиндра приемную камеру с формирователем тонкого слоя, расположенную соосно с рабочим цилиндром, патрубок для отвода продукта, а также содержит приемный бак, расположенный коаксиально рабочему цилиндру и соединенный с патрубком для подвода жидкости в приемную камеру, теплообменником, расположенным внутри приемного бака коаксиально рабочему цилиндру, и компенсационной камерой, корпус которой выполнен в виде цилиндра, переходящего в усеченный конус, установленный между рабочим цилиндром и патрубком для отвода продукта, при этом диаметр корпуса компенсационной камеры превышает диаметр рабочего цилиндра, автоматическую систему управления, обеспечивающую непрерывность регулирования мощности источника излучения в зависимости от расхода и температуры продукта посредством установки на патрубке отвода продукта термодатчика и обеспечивающую регулирование технологического процесса при переходе от продукта к заменяющей его жидкости и наоборот установкой датчика нижнего уровня. (Патент №2075163 зарегистрирован 10.03.1997 г.)A device is known for treating liquid by radiation in a thin layer, containing a pasteurization chamber, which includes a vertical working cylinder, an radiation source mounted inside it, a nozzle for supplying liquid, a receiving chamber in communication with it and the cylinder cavity, located coaxially with the working layer a cylinder, a pipe for product discharge, and also contains a receiving tank located coaxially with the working cylinder and connected to a pipe for supplying liquid to the receiving chamber, heat transfer a housing located coaxially to the working cylinder inside the receiving tank and a compensation chamber, the casing of which is made in the form of a cylinder turning into a truncated cone, installed between the working cylinder and the pipe for product discharge, while the diameter of the housing of the compensation chamber exceeds the diameter of the working cylinder, automatic control system providing continuous control of the power of the radiation source depending on the flow rate and temperature of the product by installing on the outlet pipe of the product providing a temperature sensor and control process when switching from product to substitute its liquid and conversely a lower installation level sensor. (Patent No. 2075163 registered on March 10, 1997)

Недостатками аналога являются конструктивные сложности формирования тонкого слоя продукта при изменении его расхода в рабочем цилиндре, что приводит к некачественной обработке продукта (пригорание или недогрев) ИК-излучением.The disadvantages of the analogue are the structural difficulties of forming a thin layer of the product when its consumption in the working cylinder changes, which leads to poor-quality product processing (burning or underheating) by infrared radiation.

Известны электропастеризатор А1-ОПЭ-1000, серийно выпускаемые ООО «Экомаш», электропастеризатор для жидких пищевых продуктов.Known electrical pasteurizer A1-OPE-1000, commercially available from LLC Ekomash, electrical pasteurizer for liquid food products.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является установка для обработки жидкости инфракрасным излучением, содержащая камеру пастеризации, источник ИК-излучения, патрубки для подвода и отвода жидкости, циркуляционный насос, теплообменник-рекуператор и термодатчик (Патент RU 2045919 С1, опубл. 20.10.1995).The closest in technical essence to the present invention is a device for treating a liquid with infrared radiation, containing a pasteurization chamber, an infrared radiation source, nozzles for supplying and discharging liquid, a circulation pump, a heat exchanger-recuperator and a temperature sensor (Patent RU 2045919 C1, publ. 20.10. 1995).

Недостатками ближайшего аналога является то, что обработка жидкого продукта ИК-нагревом происходит не в тонком слое, а всего объема жидкости, протекающей внутри кварцевой трубы, что приводит к значительному повышению электрической мощности нагревателей, а следовательно, к большим энергозатратам. При производительности 1000 л/ч мощность установки составляет 20 кВт.The disadvantages of the closest analogue is that the processing of the liquid product by IR heating does not occur in a thin layer, but in the entire volume of liquid flowing inside the quartz tube, which leads to a significant increase in the electric power of the heaters and, consequently, to large energy costs. With a capacity of 1000 l / h, the unit capacity is 20 kW.

Задачей предлагаемого изобретения является обеспечение необходимого качества жидкого продукта, соответствующего техническим требованиям, снижение энергетических затрат на процесс обработки продукта.The objective of the invention is to provide the necessary quality of a liquid product that meets the technical requirements, reducing energy costs for the processing of the product.

Предлагаемая установка для обработки жидкости инфракрасным излучением в тонком слое предназначена для обеспечения длительной сохранности без изменения питательных и вкусовых свойств жидких пищевых продуктов (молока, соков и др.) и может быть использована на молочных фермах, цехах и мини-заводах по переработки сельскохозяйственной продукции. В результате использования предлагаемого изобретения появляется возможность значительно улучшить качество обработки жидкого пищевого продукта с целью обеспечения его длительной сохранности без изменения его питательных и вкусовых свойств, снизить энергозатраты на 15% при той же производительности установки.The proposed installation for treating a liquid with infrared radiation in a thin layer is designed to ensure long-term preservation without changing the nutritional and taste properties of liquid food products (milk, juices, etc.) and can be used in dairy farms, workshops and mini-plants for processing agricultural products. As a result of using the present invention, it becomes possible to significantly improve the processing quality of a liquid food product in order to ensure its long-term preservation without changing its nutritional and taste properties, to reduce energy consumption by 15% at the same installation performance.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что установка для обработки жидкости инфракрасным излучением содержит камеру пастеризации, источник ИК-излучения, патрубки для подвода и отвода жидкости, циркуляционный насос, теплообменник-рекуператор и термодатчик. Камера пастеризации выполнена из нескольких модулей, соединенных между собой последовательно или параллельно, или комбинированно посредством трубопроводов, при этом каждый модуль содержит рабочий цилиндр, внутри которого смонтирована кварцевая труба с зазором для протекания обрабатываемой жидкости, не превышающем 2 мм, а источник ИК-излучения вставлен внутрь кварцевой трубы.The above technical result is achieved by the fact that the installation for treating a liquid with infrared radiation contains a pasteurization chamber, an infrared radiation source, nozzles for supplying and discharging liquid, a circulation pump, a heat exchanger-recuperator and a temperature sensor. The pasteurization chamber is made of several modules interconnected sequentially or in parallel, or combined by means of pipelines, each module containing a working cylinder inside which a quartz tube is mounted with a clearance for the flow of the treated fluid, not exceeding 2 mm, and an IR source is inserted inside a quartz tube.

Согласно испытаниям толщину зазора или слоя обрабатываемой жидкости выбирают не более 2 мм, исходя из проникающей способности ИК-излучателя.According to tests, the thickness of the gap or layer of the treated fluid is selected no more than 2 mm, based on the penetrating power of the infrared emitter.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена функционально-технологическая схема работы установки для обработки жидкости инфракрасным излучением в тонком слое.The invention is illustrated by the drawing, which shows a functional-technological scheme of the installation for processing liquids with infrared radiation in a thin layer.

Установка для обработки жидкости инфракрасным излучением в тонком слое включает в себя теплообменник-рекуператор 9, приемный бак 2, трехходовой кран 1, трубопровод подачи продукта 10, патрубок для подвода жидкости 6, модуль рабочего цилиндра (камера пастеризации) 3, ИК-излучатель 5, патрубок отвода продукта 7, термодатчик 8, циркуляционный насос подачи продукта 12, трубопровод выдачи продукта 11, кварцевую трубу 4.The apparatus for treating a liquid with infrared radiation in a thin layer includes a heat exchanger-recuperator 9, a receiving tank 2, a three-way valve 1, a product supply pipe 10, a pipe for supplying a liquid 6, a working cylinder module (pasteurization chamber) 3, an infrared emitter 5, product outlet pipe 7, temperature sensor 8, product circulation pump 12, product delivery pipe 11, quartz tube 4.

Работает модульная установка для обработки жидкости инфракрасным излучением в тонком слое следующим образом. Жидкий пищевой продукт подается в накопительный бак 2, из которого при помощи циркуляционного насоса подачи продукта 12 по трубопроводу подачи продукта 10 направляется в теплообменник-рекуператор 9, дополнительно подогревается, поступает через патрубок для подвода жидкости 6 в модуль рабочего цилиндра. Протекая по внутреннему объему между рабочей камеры и кварцевой трубой, продукт подвергается нагреву от источника ИК-излучения, расположенного внутри кварцевой трубы. Кратковременное бесконтактное воздействие ИК-излучения высокой плотности приводит к быстрому нагреванию всей толщины слоя протекающей жидкости и через патрубок отвода продукта 7 трубопровода поступает в теплообменник-рекуператор 9, отдавая часть теплоты встречному потоку. Контроль готовности продукта осуществляется термодатчиком 8, который управляет положением трехходового крана 1. Если продукт получил достаточную термообработку, то он сливается в готовый резервуар готового продукта. В противном случае продукт снова поступает в накопительный бак 2.A modular installation for treating a liquid with infrared radiation in a thin layer works as follows. The liquid food product is fed into the storage tank 2, from which it is sent to the heat exchanger-recuperator 9 through the product feed circulation pump 12, is additionally heated, enters through the pipe for supplying liquid 6 to the working cylinder module. Flowing through the internal volume between the working chamber and the quartz tube, the product is heated from a source of infrared radiation located inside the quartz tube. Short-term non-contact exposure to high-density IR radiation leads to rapid heating of the entire thickness of the layer of flowing fluid and through the pipe outlet of the product 7 of the pipeline enters the heat exchanger-recuperator 9, giving up part of the heat to the oncoming stream. Monitoring the readiness of the product is carried out by a temperature sensor 8, which controls the position of the three-way valve 1. If the product has received sufficient heat treatment, it is discharged into a finished tank of the finished product. Otherwise, the product enters the storage tank 2 again.

Claims

Installation for treating a liquid with infrared radiation, comprising a pasteurization chamber, an infrared source, nozzles for supplying and discharging liquids, a circulation pump, a heat exchanger-recuperator and a temperature sensor, characterized in that the pasteurization chamber is made of several modules interconnected in series or in parallel , or combined through pipelines, with each module containing a working cylinder, inside of which a quartz tube is mounted with a gap for the flow of the processed fluid and not exceeding 2 mm, and the infrared radiation source is inserted inside the quartz tube.