способ концентрирования жидких пищевых продуктов в непрерывном потоке

Формула изобретения

Способ концентрирования жидких пищевых продуктов, предусматривающий подачу их в непрерывном потоке, взаимодействие с двуокисью углерода и отделение концентрата от гранул двуокиси углерода с намерзшей на них влагой, отличающийся тем, что жидкую двуокись углерода подают через сопло струйного эжекционного аппарата с получением на выходе из сопла высокоскоростного линейного двухфазного потока из твердой фазы в виде гранул и пара, а потоку жидких пищевых продуктов создают скоростной прямолинейный режим в камере смешения эжекционного аппарата за счет взаимодействия с истекающим из сопла двухфазным потоком двуокиси углерода, при этом обеспечивают диспергирование продукта паром и увеличение поверхности тепломассообмена.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технике концентрирования жидких пищевых продуктов путем вымораживания влаги и может быть также использовано в химической, нефтегазовой, молочной, пивоваренной и других отраслях промышленности, где в процессе обработки технологической жидкости осуществляют кристаллизацию отдельных компонентов и их последующее отделение.

Известен способ концентрирования жидких пищевых продуктов (Патент RU 2001362 С1), взятый за аналог, предусматривающий введение в них сменных элементов охлаждения в виде гранулированной твердой фазы двуокиси углерода и выделение последних из раствора после намерзания на эти гранулы влаги.

Недостатком этого способа является экстенсивность процесса вымораживания.

Известен способ концентрирования жидких пищевых продуктов (Патент RU 2086867 С1), взятый за аналог, при обработке в емкости или непрерывном потоке, диспергируют жидкую двуокись углерода. При атмосферном давлении жидкая двуокись углерода переходит в газовую и твердую фазу. Влага из продукта в результате теплообмена с газообразной и твердой двуокисью углерода намерзает на мелкодисперсных кристаллах твердой фазы.

Недостатком этого способа является малая скорость обновления контакта фаз, недостаточная дисперсность двуокиси углерода, что приводит к недостаточной скорости тепломассообмена.

Известен способ концентрирования жидких пищевых продуктов в непрерывном потоке (Патент RU 2080071 С1), взятый за прототип, который включает подачу в поток продукта двуокиси углерода и отделение концентрата от твердой фазы двуокиси углерода с намерзшей на ней влагой. При этом пищевому продукту создают пленочный режим течения в поле центробежных сил и диспергируют в него поток жидкой фазы двуокиси углерода.

Недостатком этого способа является сложность организации пленочного течения продукта, текущего по спирали на внутренней поверхности приемной емкости и как следствие экстенсивность процесса.

Задачей изобретения является интенсификация процесса вымораживания влаги за счет увеличения поверхности тепломассообмена, а также создание устойчивого потока продукта и двуокиси углерода.

Указанная задача решается тем, что в способе концентрирования жидких пищевых продуктов в непрерывном потоке, предусматривающем подачу их в непрерывном потоке, взаимодействие с двуокисью углерода и отделение концентрата от гранул двуокиси углерода с намерзшей на них влагой, при этом жидкую двуокись углерода подают через сопло струйного эжекционного аппарата с получением на выходе из сопла высокоскоростного линейного двухфазного потока из твердой фазы в виде гранул и пара, а потоку жидких пищевых продуктов создают скоростной прямолинейный режим в камере смешения эжекционного аппарата за счет взаимодействия с истекающим из сопла двухфазным потоком двуокиси углерода, при этом обеспечивают диспергирование продукта паром и увеличение поверхности омассобмена.

Это позволяет интенсифицировать процесс тепломассообмена между жидким пищевым продуктом и двуокисью углерода за счет более развитой поверхности контакта фаз.

Реализация предлагаемого способа концентрирования жидких пищевых продуктов осуществляется в струйном эжекционном аппарате, изображенном на чертеже.

Струйный эжекционный аппарат состоит из: патрубка подвода жидкой двуокиси углерода 1, сопла 2, патрубка подвода жидкого продукта 3, приемной камеры 4, камеры смешения 5, диффузора 6, регулирующего вентиля 7.

Способ осуществляется следующим образом. Жидкий пищевой продукт, например молоко, подают в приемную камеру 4 струйного эжекционного аппарата через патрубок 3. Под избыточным давлением к патрубку 1 подают жидкую двуокись углерода, через вентиль 7 жидкая двуокись углерода поступает в сопло 2. Вследствие протекания термодинамических процессов на выходе из сопла 2 двуокись углерода дросселируется и адиабатно расширяется, образуя поток твердой фазы - гранулы и пар. Размер гранул твердой фазы и содержание твердой фазы в потоке регулируют путем изменения конфигурации выходного отверстия сопла 2. В приемной камере 4 в поток жидкого пищевого продукта вводят двуокись углерода, причем скорость потока жидкого пищевого продукта и двуокиси углерода на входе в камеру смешения 5 может достигать 50 м/с и более. Образующийся пар двуокиси углерода, двигаясь с большей скоростью, чем капли продукта, дробит их, увеличивая тем самым поверхность тепломассообмена капель с твердой и парообразной двуокисью углерода. Твердые гранулы двуокиси углерода с температурой около минус 78°С, независимо от их конфигурации, сразу покрываются пленкой льда. При динамическом взаимодействии пара и твердой двуокиси углерода с обрабатываемым жидким пищевым продуктом последний охлаждается до заданной температуры с частичным вымораживанием влаги (процесс тепломассообмена), при этом кристаллизация протекает очень эффективно. Дозвуковой поток в диффузоре 6 струйного эжекционного аппарата тормозится, кинетическая энергия потока преобразуется в потенциальную, а давление повышается. После этого трехфазная смесь направляется в сепаратор, где происходит разделение жидкого пищевого продукта, твердых гранул двуокиси углерода с намерзшей пленкой льда и пара двуокиси углерода.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет интенсифицировать процесс концентрирования.