устройство для концентрирования жидких продуктов

Формула изобретения

Устройство для концентрирования жидких продуктов, содержащее секционированный корпус, размещенный в нем на полом приводном валу перфорированный цилиндрический ротор, перфорация которого имеет вид сопел Лаваля, охватывающий ротор статор с каналами подачи газообразного теплоносителя, патрубок подачи продукта, сообщенный с полостью вала, выхлопной патрубок, сообщенный с полостью ротора, и патрубки подачи газообразного теплоносителя и отвода концентрата, сообщенные с разными секциями корпуса, отличающееся тем, что ротор снабжен по меньшей мере одной внутренней цилиндрической перфорированной обечайкой, установленной с образованием гидравлического затвора относительно одного из его торцов, и стержневыми резонаторами, размещенными в перфорации обечаек.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к оборудованию для концентрирования жидких пищевых продуктов, таких как соки и молоко, при контакте с сухим газом в поле ультразвуковых колебаний.

Известно устройство для концентрирования жидких продуктов, содержащее секционированный корпус, размещенный в нем на полом приводном валу перфорированный цилиндрический ротор, перфорация которого имеет вид сопел Лаваля, охватывающий ротор статор с каналами подачи газообразного теплоносителя, патрубок подачи продукта, сообщенный с полостью вала, выхлопной патрубок, сообщенный с полостью ротора, и патрубки подачи газообразного теплоносителя и отвода концентрата, сообщенные с разными секциями корпуса (RU, патент 2060764, кл. B 01 D 1/22, 1996).

Недостатком этого устройства является высокая энергоемкость.

Техническим результатом изобретения является снижение энергоемкости.

Этот результат достигается тем, что в устройстве для концентрирования жидких продуктов, содержащих секционированный корпус, размещенный в нем на полом приводном валу перфорированный ротор, перфорация которого имеет вид сопел Лаваля, охватывающий ротор статор с каналами подачи газообразного теплоносителя, патрубок подачи продукта, сообщенный с полостью вала, выхлопной патрубок, сообщенный с полостью ротора, и патрубки подачи газообразного теплоносителя и отвода концентрата, сообщенные с разными секциями корпуса, согласно изобретению ротор снабжен по меньшей мере одной внутренней цилиндрической перфорированной обечайкой, установленной с образованием гидравлического затвора относительно одного из его торцов, и стержневыми резонаторами, размещенными в перфорации обечаек.

Это позволяет снизить энергоемкость устройства за счет более полного использования энергии газообразного теплоносителя.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, продольный разрез; на фиг. 2 показан увеличенный фрагмент I фиг. 1.

Устройство для концентрирования жидких продуктов содержит корпус 1, разделенный перегородкой 2 на секции 3 и 4, сообщенные с патрубками 5 и 6 подачи газообразного теплоносителя и отвода концентрата соответственно, статор 7 с каналами 8 для подачи газообразного теплоносителя, размещенный в секции 3, полый приводной вал 9, полость которого сообщена с патрубком 10 подачи продукта, с отверстиями 11 для его прохода, а также цилиндрический перфорированный ротор 12 с одной или несколькими перфорированными цилиндрическими обечайками 13, образующими гидравлические затворы 14 относительно его торцов в шахматном порядке, и выхлопной патрубок 15, сообщенный с полостью ротора 12. Перфорация ротора 12 и его обечаек 13 выполнена в виде сопел 16 Лаваля. В соплах 16 обечаек 13 установлены стержневые резонаторы 17.

При работе устройства жидкий продукт подают через патрубок 10, полость вала 9 и отверстия 11 на внутреннюю поверхность ближайшей к оси вращения обечайки 13. Ротор 12 с обечайками 13 приводят во вращение от привода (не показан) через полый вал 9. В поле центробежных сил жидкий продукт распределяется по внутренней поверхности обечайки 13 в виде пленки и постепенно под действием центробежных сил проходит по всей обечайке 13, далее через гидравлический затвор 14 на соседнюю обечайку 13 или на ротор 12, с которого концентрат поступает в секцию 4 корпуса 1 и удаляется из нее по патрубку 6. Газообразный теплоноситель подают по патрубку 5 в секцию 3 корпуса 1, откуда он в импульсном режиме при периодическом совпадении каналов 8 статора 7 с соплами 16 ротора 12 проходит через пленку жидкого продукта на его поверхности и последовательно через аналогичные сопла 16 обечаек 13 и пленки жидкости на их поверхностях, а затем удаляется из корпуса 1 по патрубку 15.

В соплах 16 обечаек 13 при импульсном режиме течения поток газообразного теплоносителя вызывает колебания резонаторов 17 с акустической частотой. На выходе из сопел 16 скорость истечения газового потока достигает сверхзвуковой, в результате чего происходит турбулентный срыв струй, сопровождающийся образованием и схлопыванием кавитационных полостей, особенно интенсивным на поверхности ротора 12 в момент перекрытия его сопел 16 статором 7. В итоге в зоне контакта фаз происходит генерирование колебаний ультразвуковых частот. В условиях активного обновления поверхности контакта фаз во вращающемся барботажном слое и интенсификации тепломассообменных процессов в поле ультразвуковых колебаний в каждом барботажном слое температура достигает равновесного значения, а концентрация паров в газообразном теплоносителе - максимально возможного значения. Конструкция устройства обеспечивает противоточное контактирование фаз в радиальном направлении, что позволяет наиболее полно использовать температурный потенциал газообразного теплоносителя, достигая его температуры на выходе практически равной входной температуре жидкого продукта. Это позволяет сократить удельный расход газообразного теплоносителя и, соответственно, энергоемкость устройства. Следует отметить, что, кроме потенциальной энергии газообразного теплоносителя, предлагаемое устройство позволяет использовать и его кинетическую энергию, преобразуемую в энергию ультразвуковых колебаний резонаторов 17, интенсифицирующих тепломассообменные процессы в зоне контакта фаз. При этом снижение расхода газообразного теплоносителя пропорционально количеству устанавливаемых в устройстве обечаек 13 ротора 12. Увеличение их количества при сохранении общей суммарной площади рабочих поверхностей одновременно ведет к уменьшению габаритных размеров устройства и снижению его материалоемкости за счет уменьшения массы корпусных деталей.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет снизить удельные энергозатраты на концентрирование жидких продуктов за счет более полного использования энергии газообразного теплоносителя.