устройство для получения пищевых порошков

Формула изобретения

1. Устройство для получения пищевых порошков, отличающееся тем, что оно содержит горизонтальный корпус, разделенный вертикальной перегородкой на две секции, содержащие патрубки подачи теплоносителя, установленный в нем на двух полых полуосях полый перфорированный ротор, проходящую через полость одной из полуосей выхлопную трубу с закрепленным на ее конце диском, размещенным с зазором в полости ротора в плоскости перегородки корпуса, и радиальные лопатки, закрепленные с зазором в роторе и размещенные в секции корпуса со стороны расположения выхлопной трубы.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что отверстия перфорации ротора выполнены по форме сопел Лаваля по меньшей мере в одной из секций корпуса.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что сопловые отверстия снабжены установленными на входах завихрителями, по меньшей мере в одной из секций корпуса.

4. Устройство по любому из пп.1 3, отличающееся тем, что оно снабжено по меньшей мере одним размещенным в секции корпуса в зоне контакта с ротором перфорированным статором, отверстия перфорации которого размещены с отверстиями перфорации ротора в одинаковых плоскостях по соосным окружностям с неравным и некратным окружным шагом.

5. Устройство по п.2, отличающееся тем, что оно снабжено по меньшей мере одним размещенным в секции корпуса в зоне контакта с ротором, в которой отверстия перфорации ротора выполнены по форме сопел Лаваля, перфорированным статором, отверстия перфорации которого выполнены с отверстиями перфорации ротора в одинаковых плоскостях по соосным окружностям с неравным и некратным окружным шагом и снабжены установленными в них завихрителями.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технике получения пищевых порошков из текучих пищевых продуктов.

Известна установка для производства пищевых порошков, содержащая последовательно соединенные варочный котел и ультразвуковую распылительную сушилку (Штерн А.А. Исследование товарных качеств, условий выработки и хранения томатного порошка распылительной сушки. Автореферат дис. к.т.н. М.МИНХ, 1959, с. 3 11).

Недостатками этой установки являются сложность конструкции и низкое качество получаемого в ней порошка.

Также известна установка для получения пищевых порошков, содержащая последовательно соединенные вакуум-выпарной аппарат и вихревую распылительную сушилку (Михайленко А.А. Исследование процесса вихревой распылительной сушки жидких продуктов крахмало-паточного производства. Автореферат дис. к.т.н. М. МТИПП, 1978, с. 5 10).

Эта установка позволяет несколько повысить качество получаемого порошка, но сохраняет сложность конструкции.

Устройства, позволяющие концентрировать жидкий пищевой продукт перед распылительной сушкой с получением порошка, из уровня техники неизвестны.

Техническим результатом изобретения является создание единого устройства, позволяющего осуществлять распылительную сушку после предварительного концентрирования жидких пищевых продуктов.

Технический результат согласно изобретению достигается в секционном устройстве для получения пищевых порошков, содержащем горизонтальный корпус, разделенный вертикальной перегородкой на две секции, содержащие патрубки подачи теплоносителя, установленный в нем на полых полуосях полый перфорированный ротор, проходящую через полость из полуосей выхлопную трубу с закрепленным на ее конце диском, размещенным с зазором в полости ротора в плоскости перегородки корпуса, и радиальные лопатки, закрепленные с зазором в роторе и размещенные в секции корпуса со стороны расположения выхлопной трубы.

Такая конструкция обеспечивает проведение в одном устройстве последовательно операций концентрирования и распылительной сушки жидких пищевых продуктов в непрерывном потоке.

В предпочтительном варианте возможно выполнение отверстий перфорации ротора по форме сопл Лаваля по меньшей мере в одной из секций корпуса.

Это позволяет интенсифицировать тепломассообменные процессы за счет создания в зоне контакта фаз ультразвуковых колебаний.

В этом случае возможно снабжение сопловых отверстий ротора установленными на входах завихрителями по меньшей мере в одной из секций корпуса, или снабжение устройства по меньшей мере в одной из секций корпуса, или снабжение устройства по меньшей мере одним размещенным в секции корпуса в зоне контакта с ротором, в которой отверстия перфорации ротора выполнены по форме сопл Лаваля, перфорированным статором, отверстия перфорации которого выполнены с отверстиями перфорации ротора в одинаковых плоскостях по соосным окружностям с неравным и некратным окружным шагом и снабжены установленными в них завихрителями.

Это позволяет повысить энергоемкость генерируемых в зоне контакта фаз ультразвуковых колебаний.

В другом предпочтительном варианте устройство снабжено по меньшей мере одним размещенным в секции корпуса в зоне контакта с ротором перфорированным статором, отверстия перфорации которого размещены с отверстиями перфорации ротора в одинаковых плоскостях по соосным окружностям с неравным и некратным окружным шагом.

Это позволяет интенсифицировать тепломассообменные процессы в зоне контакта фаз за счет создания или повышения энергоемкости генерируемых в ней ультразвуковых колебаний.

На фиг. 1 показан продольный разрез предлагаемого устройства; на фиг. 2 изображен поперечный разрез устройства со статором в зоне подачи теплоносителя; на фиг. 3 9 показаны варианты выполнения узла ввода теплоносителя.

Секционное устройство для получения пищевых порошков содержит горизонтально расположенный корпус 1, разделенный вертикальной перегородкой 2 на секции 3 и 4, содержащие потрубки 5 и 6 подачи газообразного теплоносителя, установленный в корпусе 1 на двух полых полуосях 7 и 8 полый перфорированный ротор 9, отверстия 10 перфорации которого могут быть выполнены по меньшей мере в одной из секций 3 или 4 по форме сопл Лаваля, которые в свою очередь могут быть снабжены установленными на входах завихрителями 11, проходящую через полость полуоси 7 выхлопную трубу 12, сообщенную отверстиями 13 с полостью ротора 9, с закрепленным на ее конце диском 14, размещенным с зазором 15 в полости ротора 9 в полости перегородки 2, и радиальные лопатки 16, закрепленные с зазором 17 в роторе 9 и размещенные в секции 3. Устройство также может быть снабжено размещенным в секции 3 и/или 4 в зоне контакта с ротором 9 статором 18, отверстия 19 перфорации которого размещены с отверстиями 10 в одинаковых плоскостях по соосным окружностям с неравным и некратным окружным шагом, а в случае выполнения смежных отверстий 10 по форме сопл Лаваля могут быть снабжены установленными в них завихрителями 20.

Устройство работает следующим образом.

Через полость полуоси 7 в ротор 9 подают жидкий пищевой продукт. Вращение ротора 9 обеспечивает распределение продукта в виде пленки по внутренней поверхности ротора 9, текущей в направлении от секции 3 к секции 4 корпуса 1 по зазорам 17 и 15. Одновременно в секции 3 и 4 корпуса 1 по патрубкам 5 и 6 подают газообразный теплоноситель под избыточным давлением.

В соответствии с формулой



где Q расход газообразного теплоносителя, кг/с;

q расход жидкого продукта, кг/с;

R внутренней радиус ротора 9, м;

_г, _ж вязкость газообразного теплоносителя и жидкого продукта соответственно, Пас;

угловая скорость вращения ротора 9, c^-1;

r_ж плотность жидкость продукта, кг/м³,

полученной эмпирическим путем, задают расход газообразного теплоносителя через патрубки 5 и 6 таким образом, чтобы его значение в патрубке 5 не превышало расчетное, а в патрубке 6 было больше него, с учетом изменения характеристик жидкого продукта в процессе концентрирования. Это гарантирует незначительный вынос брызг в секции 3 и полное диспергирование продукта в секции 4 корпуса 1.

При периодическом совпадении отверстий 10 ротора 9 и отверстий 19 статора 18 при наличии последнего, или непрерывно через отверстия 10 при его отсутствии газообразный теплоноситель поступает в пленку жидкого продукта. Выполнение отверстий 10 по форме сопл Лаваля или наличие статора 18 в момент перекрытия отверстий 10 обеспечивает срыв потока газообразного теплоносителя на выходе из отверстий 10, сопровождающийся образованием и схлопыванием кавитационных полостей с ультразвуковой частотой, особенно интенсивным при сочетании указанных выше признаков конструктивного выполнения. При наличии завихрителей 11 или 20 сверхзвуковой поток газообразного теплоносителя на некотором участке траектории имеет бочкообразную форму и создает регулярные скачки уплотнения, то есть вторую зону генерирования ультразвуковых колебаний, интенсифицирующих тепломассообменные процессы на стадии концентрирования в секции 3 и/или на стадии распылительной сушки в секции 4 корпуса 1.

В секции 3 корпуса 1 при расходе газообразного теплоносителя не более значения, полученного по формуле (1), его пузырьки всплывают в пленке жидкого продукта под действием силы инерции и архимедовой силы выталкивания и при противодействии поля центробежных сил и сил трения. В таких условиях в пленке жидкого продукта возникают спутные потоки, а в пузырьках происходит тороидальное перемещение газа, что обеспечивает ускоренное обновление поверхности контакта фаз и интенсивное прохождение тепломассообменных процессов. Отработанный теплоноситель совместно с парами выходит из пленки жидкого продукта, увлекая с собой незначительное количество брызг. Брызги сбиваются вращаемыми совместно с ротором 9 лопатками 16 и отфильтровываются на поверхности выхлопной трубы 12 и возвращаются в пленку продукта под действием поля центробежных сил. Проскок отработанного теплоносителя, насыщенного парами, в секцию 4 корпуса 1 исключен образованием гидравлического затвора у диска 14, поэтому он поступает через отверстия 13 в выхлопную трубу 12, по которой выводится из устройства.

Концентрат через зазор 15 поступает в секцию 4 корпуса 1, где при расходе газообразного теплоносителя больше расчетного значения по формуле (1) происходят его полное диспергирование и сушка в прямотоке теплоносителя. Поле центробежных сил способствует выделению из потока крупных капель и их возврату на поверхность ротора 9. Мелкие капли, способные отдать необходимое количество влаги, высушиваются в полете и выводятся совместно с потоком отработанного теплоносителя из устройства через полость полуоси 8 для последующего отделения от потока в сепараторах, например, циклонного типа.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет при получении пищевых порошков из текучих продуктов совместить последовательно проводимые в непрерывном потоке операции концентрирования и распылительной сушки при одновременном повышении качества готового продукта за счет интенсификации и ускорения концентрирования и более равномерного высушивания при повышении монодисперсности в процессе распылительной сушки.