1. РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН
(19) KZ (13) A4 (11) 29924
(51) A23C 1/00 (2006.01)
МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ
(21) 2013/1846.1
(22) 09.12.2013
(45) 15.06.2015, бюл. №6
(72) Амирханов Кумарбек Жунусбекович; Асенова
Бахыткуль Кажкеновна; Смольникова Фарида
Харисовна; Анибаев Серик Мукатаевич; Байгутанов
Толеукадыр
(73) Республиканское государственное предприятие
на праве хозяйственного ведения "Государственный
университет им. Шакарима города Семей"
Министерства образования и науки Республики
Казахстан
(56) KZ №25519, 2012
(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СГУЩЕНИЯ
(57) Изобретение относится к аппаратам пищевой
промышленности, а именно к оборудованию для
концентрирования жидких и получения сухих
пищевых продуктов путем их выпаривания и может
быть применено в условиях малых предприятий и
фермерских хозяйств.
Устройство для сгущения содержит корпус,
каскад чашек для сгущаемого продукта,
установленный внутри корпуса на вертикальных
опорах, электронагревательные элементы
прикрепленные на нижней наружной грани чашек,
емкость для сырья, сборник готовой продукции,
устройство для вывода образовавшихся паров.
Чашки расположены горизонтально и имеют ребро-
пороги, причем высота ребро-порога
верхнерасположенной чашки больше
нижерасположенной, т.е. для n чашек соблюдается
неравенство δ1>δ2>...>δn, а мощности
электронагревательных элементов
вышерасположенной чашки больше
нижерасположенной и соблюдается неравенство
N1>N2>...>Nn, где 1,2, ... n - номера чашек, начиная с
верхней, боковые и в нижние грани чашек снаружи
покрыты теплоизоляционным материалом, емкость
для сырья расположена внутри корпуса, в сборнике
готовой продукции установлен датчик плотности,
который через измеритель - ПИД регулятор и
вентиль с электроприводом регулирует подачу
сырья в установку, а на поверхности верхней и
нижней чашек установлены датчики температуры,
которые через второй измеритель - ПИД регулятор
регулируют мощности электронагревательных
элементов.
Использование предложенного устройства
позволяет повысить качество сгущенных продуктов
за счет автоматизации процесса сгущения, повысить
производительность за счет интенсификации
процесса выпаривания и непрерывного режима
работы.
(19)KZ(13)A4(11)29924
2. 29924
2
Изобретение относится к аппаратам пищевой
промышленности, а именно к оборудованию для
концентрирования жидких и получения сухих
пищевых продуктов путем их выпаривания и может
быть применено в условиях малых предприятий и
фермерских хозяйств.
Наиболее близким техническим решением,
выбранным в качестве прототипа, является
устройство для сгущения жидкости
(Инновационный патент РК №25519, МПК А23С
1/00, опубл. 15.03.2012 г.).
Устройство по данному изобретению, состоит из
корпуса, включающего вертикальные стойки и
наружные и внутренние опорные горизонтали.
Внутренние горизонтали располагаются ниже, чем
наружные так, чтобы опирающиеся на них чашки
устанавливались с уклоном. Чашки имеют желоба
для слива жидкости и выступы для предотвращения
наружного перелива к нижерасположенным чашкам.
Верхняя чашка имеет ребро-порог для образования
тонкого слоя жидкости по ширине чашки. Чашки
состоят из двух частей - верхней и нижней. Верхняя
сторона чашки служит для образования
тонкослойного течения, а нижняя - для закрепления
электронагревательных элементов.
Однако, данное устройство не содержит
элементов, позволяющих регулировать процесс
испарения на каждой чашке каскада. Отсутствие
таких элементов не позволяет устранить
образование пригара на чашках, снижает
энергоэффективность работы устройства.
Задача, на решение которой направлено
изобретение состоит в повышении эффективности
устройства за счет регулирования толщины пленки
испаряемой жидкости при номинальном подводе
тепла и автоматизации процесса испарения.
Техническим результатом является устройство
для сгущения жидкости, с обеспечением
возможности регулирования процесса испарения.
Это достигается тем, что в известном устройстве
для сгущения, содержащем корпус, расположенные
каскадно чашки для сгущаемого продукта,
установленные внутри корпуса на вертикальных
опорах, электронагревательные элементы,
прикрепленные на нижней наружной грани чашек,
емкость для сырья, сборник готовой продукции,
устройство для вывода образовавшихся паров,
согласно изобретению чашки расположены
горизонтально в шахматном порядке и имеют ребро-
пороги, причем высота ребро-порога
верхнерасположенной чашки больше
нижерасположенной, т.е. для n чашек соблюдается
неравенство δ1>δ2>...>δn, а мощности
электронагревательных элементов
вышерасположенной чашки больше
нижерасположенной и соблюдается неравенство
N1>N2>...>Nn, где 1, 2, ... n - номера чашек, боковые
и в нижние грани чашек снаружи покрыты
теплоизоляционным материалом, емкость для сырья
расположена внутри корпуса, в сборнике готовой
продукции установлен датчик плотности, который
через измеритель - ПИД регулятор и вентиль с
электроприводом регулирует подачу сырья в
устройство, а на поверхности верхней и нижней
чашек установлены датчики температуры, которые
через второй измеритель - ПИД регулятор
регулируют мощности электронагревательных
элементов.
Изобретение иллюстрируется чертежами,
изображенным на фиг.1 и фиг.2.
На фиг.1 изображено схематически само
устройство.
На фиг.2 схематически изображена чашка.
Устройство (фиг.1) состоит из корпуса 1, внутри
которого горизонтально один над другим в
шахматном порядке расположены чашки 2.
Чашки (фиг.2) имеют желоба для слива
жидкости, выполненные в виде ребро-порога 3 с
высотой δ.
Чашки (фиг.2) состоят из двух частей: верхней 4
и нижней 5. Верхняя служит для образования
тонкослойного течения жидкости, а в нижней части
находятся электронагревательные элементы 6.
Боковые и в нижние части чашек покрыты
теплоизоляционным материалом 7.
Корпус 1 в верхней части соединен патрубком 8
с конденсатором 9 и вакуумным насосом (не
показан). Внутри конденсатора 9 установлена
емкость 10 для сырья.
Емкость 10 в верхней части имеет горловину 11
для залива сырья, а в нижней части вентиль 12 и
вентиль с электроприводом 13 для регулирования
подачи сырья в зависимости от плотности готовой
сгущенной продукции.
Плотность готовой продукции измеряется
датчиком плотности ДР1, сигнал тока от которого
поступает на вход измерителя - ПИД регулятора 14,
выход измерителя соединен с электроприводом
вентиля 13.
На поверхности самой верхней и самой нижней
чашек установлены датчики температуры ДТ1 и
ДТ2, подключенные к входам измерителя - ПИД
регулятора 15. Электронагревательные элементы 6
через твердотельные реле РТ1 и РТ2 подключаются
к выходам измерителя - ПИД регулятора 15.
В верхней части корпуса 1 вмонтированы
манометры разрежения 16 и температуры 17.
Устройство работает следующим образом.
Исходное сырья (например, молочная сыворотка)
заливают в емкость 10.
Включают электронагревательные элементы
через измеритель - ПИД регулятор 15 и вакуумный
насос (не показан).
При достижении температуры поверхности
верхней чашки 80°С и разрежения в камере
р = - 0,6 атм медленно открывают вентиль 12
вручную и через смотровое окно камеры наблюдают
за появлением пузырьков на верхней чашке. После
появления пузырьков полностью открывают
вентиль 12 и по мере поступления сгущенной
продукции вниз камеры датчик плотности ДР1
фиксирует плотность и поступает сигнал тока
(4÷20 мА) на вход измерителя - ПИД регулятора 14,
который на выходе регулирует электропривод
вентиля 13. Электропривод снабжен
дополнительным датчиком положения вентиля.
3. 29924
3
Диапазон открытия вентиля от 0 до 100%
соответствует сигналу входа от 4 мА до 20 мА,
соответственно.
При срабатывании данной системы закрывают
вентиль 12 и далее поступление сырья идет в
автоматическом режиме в зависимости от плотности
сгущенной продукции.
Температура на чашках поддерживается
согласно заданному режиму следующим образом.
Каскад чашек может быть разделен на несколько
групп. В данном варианте мы разделили на 2
группы. Верхняя группа регулируется от задания
датчика ДТ1, сигнал от которого поступает на вход
измерителя - ПИД регулятора 15.
На выходе измерителя - ПИД регулятора
формируется унифицированный сигнал
напряжением 0÷10 В, который через твердотельное
реле РТ1, например, серии ТТР (НД-2522.10И)
регулирует накал электронагревательных
элементов 6.
Таким же образом работает нижняя группа от
датчика ДТ2.
Все чашки расположены горизонтально и имеют
ребро-пороги, причем высота ребро-порога
верхнерасположенной чашки больше
нижерасположенной, т.е. для n чашек соблюдается
неравенство δ1>δ2>...>δn, а мощности
электронагревательных элементов
вышерасположенной чашки больше
нижерасположенной и соблюдается неравенство
N1>N2>...>Nn, где 1, 2,... n - номера чашек начиная с
верхней.
При соблюдении вышеперечисленных условий
скорость течения на верхних чашках будет
одинаковой, но толщина слоя жидкости
уменьшается на выходе и соответственно меньше
требуется мощности для равномерного испарения на
всех чашках.
Покрытие нижней и боковой частей чашек
снаружи теплоизоляционным материалом позволяет
мощности электронагревательных элементов
направить только на поверхность испарения.
Причем, чем больше разница температуры на
поверхности чашек и внутри камеры, тем больше
эффект испарения.
Установка емкости сырья внутри конденсатора
позволяет использовать теплоту пара для
предварительного нагрева исходного материала.
Использование предложенного устройства
позволяет:
- повысить качество сгущенных продуктов за
счет автоматизации процесса сгущения;
- повысить производительность за счет
интенсификации процесса выпаривания и
непрерывного режима работы.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Устройство для сгущения, содержащее корпус,
каскад чашек для сгущаемого продукта,
установленный внутри корпуса на вертикальных
опорах, электронагревательные элементы,
прикрепленные на нижней наружной грани чашек,
емкость для сырья, сборник готовой продукции,
устройство для вывода образовавшихся паров,
отличающееся тем, что чашки расположены
горизонтально и имеют ребро-пороги, причем
высота ребро-порога верхнерасположенной чашки
больше нижерасположенной, т.е. для n чашек
соблюдается неравенство δ1>δ1>…>δn, а мощности
электронагревательных элементов
вышерасположенной чашки больше
нижерасположенной и соблюдается неравенство
,N>>?N>N n...ү 21 где 1, 2, ... n -номера чашек,
начиная с верхней, боковые и в нижние грани чашек
снаружи покрыты теплоизоляционным материалом,
емкость для сырья расположена внутри корпуса, в
сборнике готовой продукции установлен датчик
плотности, который через измеритель - ПИД
регулятор и вентиль с электроприводом регулирует
подачу сырья в установку, а на поверхности верхней
и нижней чашек установлены датчики температуры,
которые через второй измеритель - ПИД регулятор
регулируют мощности электронагревательных
элементов.
