RU2088121C1

RU2088121C1 - Apparatus for thermal treatment of liquid food products

Info

Publication number: RU2088121C1
Application number: RU95116293A
Authority: RU
Inventors: О.И. Квасенков; О.Г. Комяков; В.Ф. Добровольский; Е.Н. Сапожникова
Original assignee: Научно-исследовательский институт пищеконцентратной промышленности и специальной пищевой технологии
Priority date: 1995-09-21
Filing date: 1995-09-21
Publication date: 1997-08-27

Abstract

FIELD: food-processing industry. SUBSTANCE: apparatus has helical channel for food product. Channel is positioned between housing and deflector and has variable section. Lobes are made within helical channel. Lobe ridges are positioned perpendicular to helical channel and have height not exceeding width of space between cylindrical housing and hollow deflector. Housing has inlet and outlet branch pipes. Outlet branch pipe is communicated with inner cavity of deflectors and is mounted in housing at inlet branch pipe side opposed to deflector opening. EFFECT: increased efficiency, simplified construction and enhanced reliability in operation. 5 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к оборудованию пищевой промышленности и может быть использовано для пастеризации и стерилизации жидких пищевых продуктов. The invention relates to equipment for the food industry and can be used for pasteurization and sterilization of liquid food products.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для тепловой обработки жидких пищевых продуктов, содержащее полый цилиндрический термостатируемый корпус с входным и выходным патрубками, коаксиально с зазором установленный в корпусе полный цилиндрический обтекатель с отверстием, на боковой поверхности которого выполнен винтовой паз, и эластичный шнур, установленный в пазу обтекателя и образующий в зазоре между внутренней поверхностью корпуса и цилиндрическим обтекателем винтовой канал для прохода продукта. Closest to the proposed is a device for heat treatment of liquid food products, containing a hollow cylindrical thermostatic housing with inlet and outlet nozzles, a coaxial round cowl with a hole mounted on the side, a screw groove on the side surface, and an elastic cord installed in fairing groove and forming in the gap between the inner surface of the housing and the cylindrical fairing a spiral channel for the passage of the product.

Недостатками этого устройства являются невозможность создания повышенного давления для проведения стерилизации и пастеризации в щадящем температурном режиме, низкий КПД из-за теплопередачи через продукт к обтекателю и потери тепловой энергии с выходящим из аппарата продуктом, а также невозможность охлаждения продукта, что требует установки дополнительного оборудования для выполнения этой операции после тепловой обработки перед фасовкой, образование пригара на внутренней поверхности корпуса из-за образования пристенного ламинарного слоя течения при любых скоростях продукта. The disadvantages of this device are the inability to create high pressure for sterilization and pasteurization in a gentle temperature regime, low efficiency due to heat transfer through the product to the fairing and loss of thermal energy from the product leaving the apparatus, and the inability to cool the product, which requires the installation of additional equipment for performing this operation after heat treatment before packing, the formation of a burn on the inner surface of the housing due to the formation of a wall laminar th layer of the flow at any product speeds.

В предлагаемом устройстве для тепловой обработки жидких пищевых продуктов, содержащем полый цилиндрический термостатируемый корпус с входным и выходным патрубками, коаксиально с зазором установленный в корпусе полый цилиндрический обтекатель с отверстием, на боковой поверхности которого выполнен винтовой паз, и эластичный шнур, установленный в пазу обтекателя и образующий в зазоре между внутренней поверхностью корпуса и цилиндрическим обтекателем винтовой канал для прохода продукта, согласно предлагаемому изобретению на внутренней поверхности корпуса или внешней поверхности обтекателя в винтовом канале выполнены обтекаемые выступы, гребни которых перпендикулярны винтовому каналу и по высоте не превосходят ширины зазора, выходной патрубок сообщен с внутренней полостью обтекателя и выполнен в корпусе со стороны входного патрубка, противоположной отверстию обтекателя. In the proposed device for heat treatment of liquid food products containing a hollow cylindrical thermostatic housing with inlet and outlet nozzles, a hollow cylindrical fairing coaxially installed in the housing with an opening, a screw groove is made on its side surface, and an elastic cord installed in the fairing groove and forming in the gap between the inner surface of the housing and the cylindrical fairing a spiral channel for the passage of the product according to the invention on the inside On the surface of the housing or the outer surface of the fairing, streamlined protrusions are made in the screw channel, the ridges of which are perpendicular to the screw channel and do not exceed the width of the gap in height, the outlet pipe communicates with the inner cavity of the cowl and is made in the body from the side of the inlet pipe opposite the cowl hole.

Это позволяет турбулизировать пристенный слой потока продукта, и тем самым полностью исключить возможность образования нагара, интенсифицировать теплообмен между корпусом и продуктом, повысить температурную однородность продукта, снизить диссипацию энергии в обтекателе, утилизировать тепловую энергию обработанного продукта и охладить его после обработки в том же аппарате, а также создать давление в продукте за счет турбулизации его течения, величина которого регулируется высотой выступов для создания режимов пастеризации и стерилизации при щадящих температурных параметрах для исключения потери термолабильных компонентов продукта. This allows you to turbulize the wall layer of the product stream, and thereby completely eliminate the possibility of carbon deposits, intensify heat transfer between the housing and the product, increase the temperature uniformity of the product, reduce energy dissipation in the fairing, utilize the thermal energy of the processed product and cool it after processing in the same apparatus, and also create pressure in the product due to turbulization of its flow, the value of which is regulated by the height of the protrusions to create pasteurization and sterilization modes at gentle temperature parameters to exclude the loss of thermolabile components of the product.

В предпочтительном варианте устройство снабжено регулируемым дроссельным вентилем, установленным на выходном патрубке, что позволяет варьировать давление при тепловой обработке продукта в зависимости от вида продукта и повысить эффективность охлаждения продукта на выходе из аппарата. In a preferred embodiment, the device is equipped with an adjustable throttle valve mounted on the outlet pipe, which allows you to vary the pressure during heat treatment of the product depending on the type of product and increase the cooling efficiency of the product at the outlet of the apparatus.

В этом случае устройство может быть также снабжено датчиком давления, установленным на выходе обтекателя, и аналоговым преобразователем, последовательно соединенными с входом регулируемого дроссельного вентиля. In this case, the device can also be equipped with a pressure sensor installed at the exit of the fairing, and an analog converter connected in series with the input of the adjustable throttle valve.

Это позволяет осуществлять автоматическое поддержание заданного давления обработки в зависимости от колебания производительности и давления подающих устройств и изменения реологических характеристик при расслоении обрабатываемого продукта. This allows you to automatically maintain a given processing pressure, depending on fluctuations in productivity and pressure of the feeding devices and changes in rheological characteristics during stratification of the processed product.

Другим предпочтительным вариантом предусмотрено снабжение устройства расходомером, установленным на входном патрубке, и блоком коррекции мощности системы термостатирования, соединенными между собой. Another preferred option is to provide the device with a flowmeter mounted on the inlet pipe and a power correction unit of the thermostatic system, interconnected.

Это позволяет осуществлять наименее инерционное регулирование мощности системы термостатирования в зависимости от колебания производительности подающих устройств и изменения реологических характеристик при расслоении обрабатываемого продукта, и тем самым исключить возможность локального перегрева потока продукта и потери термолабильных составляющих или локального переохлаждения и повышения обсемененности продукта на выходе из устройства. This makes it possible to carry out the least inertial control of the thermostatting system power depending on fluctuations in the performance of the feeding devices and changes in the rheological characteristics during stratification of the processed product, and thereby exclude the possibility of local overheating of the product stream and loss of thermolabile components or local supercooling and increase seed contamination at the outlet of the device.

Выступы в винтовом канале желательно выполнять с высотой 0,2-0,7 ширины зазора между внутренней поверхностью корпуса и цилиндрическим обтекателем, что обеспечивает надежную турбулизацию потока продукта и исключает образование застойных зон в винтовом канале. It is desirable to perform protrusions in the screw channel with a height of 0.2-0.7 of the width of the gap between the inner surface of the housing and the cylindrical cowling, which ensures reliable turbulization of the product flow and prevents the formation of stagnant zones in the screw channel.

На фиг. 1 показан функциональный узел устройства, разрез; на фиг. 2 - фрагмент винтового канала; на фиг. 3 фрагмент разреза развертки винтового канала; на фиг. 4 схема устройства. In FIG. 1 shows a functional unit of the device, a section; in FIG. 2 - a fragment of a helical channel; in FIG. 3 fragment of a section of a scan of a helical channel; in FIG. 4 diagram of the device.

Устройство для тепловой обработки пищевых продуктов содержит полый цилиндрический корпус 1 с системой термостатирования, включающей нагревательный элемент 2 и блок 3 коррекции мощности, входным 4 и выходным 5 патрубками. В корпусе 1 коаксиально установлен полый цилиндрический обтекатель 6 с отверстием 7 и винтовым пазом 8 на боковой поверхности. В пазу 8 установлен эластичный шнур 9, образующий в зазоре между внутренней поверхностью корпуса 1 и цилиндрическим обтекателем 6 винтовой канал 10. На внешней поверхности обтекателя 6 в винтовом канале 10 выполнены обтекаемые выступы 11 с высотой 0,2-0,7 ширины зазора H между внешней поверхностью обтекателя 6 и внутренней поверхностью корпуса 1. Гребни выступов 11 перпендикулярны каналу 10. Входной 4 и выходной 5 патрубки корпуса 1 выполнены в нем со стороны, противоположной размещению отверстия 7 в обтекателе 6. На выходном патрубке 5 установлен регулируемый дроссельный вентиль 12, а перед ним на выходе обтекателя 6 датчик давления 13, соединенный с входом регулируемого дроссельного вентиля 12 через аналоговый преобразователь 14. На входном патрубке 4 установлен расходомер 15, соединенный с блоком 3 коррекции мощности системы термостатирования. A device for heat treatment of food products contains a hollow cylindrical body 1 with a temperature control system, including a heating element 2 and a power correction unit 3, input 4 and output 5 pipes. In the housing 1, a hollow cylindrical fairing 6 with an opening 7 and a screw groove 8 on the side surface is coaxially mounted. An elastic cord 9 is installed in the groove 8, forming in the gap between the inner surface of the housing 1 and the cylindrical fairing 6 a screw channel 10. On the outer surface of the fairing 6 in the screw channel 10 streamlined protrusions 11 are made with a height of 0.2-0.7 gap width H between the outer surface of the fairing 6 and the inner surface of the housing 1. The ridges of the protrusions 11 are perpendicular to the channel 10. The input 4 and output 5 pipes of the housing 1 are made in it from the side opposite to the location of the holes 7 in the fairing 6. On the output pipe 5 is installed legal for trade expansion valve 12, and before it the output of the fairing 6 Pressure sensor 13 is coupled to the input of the adjustable throttle valve 12 via the analog converter 14. At the inlet pipe 4 installed flowmeter 15 coupled to a temperature control unit 3 of the system power factor.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Обрабатываемый жидкий пищевой продукт через патрубок 4 в зазор между внутренней поверхностью корпуса 1 и внешней поверхностью обтекателя 6, в котором он перемещается снизу вверх по винтовому каналу 10,образованному установленным в пазу 8 упругим шнуром 9. Нагреватель 2 через корпус 1 нагревает продукт до температуры обработки. Образование пристенного ламинарного слоя потока продукта и его пригарание на внутренней поверхности обогреваемого нагревателем 2 корпуса 1 исключено турбулизирующим воздействием выступов 11 на внешней поверхности обтекателя 6 в канале 10. Нагретый продукт через отверстие 8 в верхней части устройства поступает в полость обтекателя 6,по которой стекает вниз, отдавая тепловую энергию через обтекатель 6 потоку нагреваемого продукта в канале 10. Из полости обтекателя 6 продукт поступает в выходной патрубок 5 и через регулируемый дроссельный вентиль 12 удаляется из устройства, охлаждаясь за счет адиабатного расширения за дроссельным вентилем 12. Необходимое для создания щадящего температурного режима и сохранения термолабильных составляющих продукта давление создается регулируемым дроссельным вентилем 12 и автоматически поддерживается независимо от колебаний производительности и давления подающих устройств и изменения реологических характеристик продукта выработкой командного сигнала датчиком 13 давления, установленным на выходе из обтекателя 6 у выходного патрубка 5, на изменение выходного сечения дроссельного вентиля 12, передаваемого на вход последнего через аналоговый преобразователь 14. Одновременно при колебании производительности подающих устройств и изменении реологических характеристик продукта расходомер 15, установленный на входном патрубке 4, подает сигнал на блок 3 коррекции мощности системы термостатирования, изменяющий количество электричества, подаваемое на нагреватель 2 до выхода системы термостатирования из равновесного состояния, что позволяет избежать локального перегрева или переохлаждения потока обрабатываемого продукта и сохранить его термолабильные составляющие, а также не допустить повышения обсемененности. The processed liquid food product through the pipe 4 into the gap between the inner surface of the housing 1 and the outer surface of the fairing 6, in which it moves from bottom to top along the screw channel 10 formed by the elastic cord 9 installed in the groove 8. The heater 2 through the housing 1 heats the product to the processing temperature . The formation of a wall laminar layer of the product stream and its burning on the inner surface of the housing 1 heated by the heater 2 are eliminated by the turbulizing effect of the protrusions 11 on the outer surface of the fairing 6 in the channel 10. The heated product passes through the opening 8 in the upper part of the device into the fairing cavity 6, which flows down giving heat energy through the fairing 6 to the flow of the heated product in the channel 10. From the cavity of the fairing 6 the product enters the outlet 5 and through an adjustable throttle vein il 12 is removed from the device, cooled by adiabatic expansion behind the throttle valve 12. The pressure necessary to create a gentle temperature regime and preserve the thermolabile components of the product is created by the adjustable throttle valve 12 and is automatically maintained regardless of fluctuations in the productivity and pressure of the supply devices and changes in the rheological characteristics of the product by a command signal by a pressure sensor 13 installed at the exit of the fairing 6 at the output pipe 5, from the output section of the throttle valve 12, transmitted to the input of the latter through an analog converter 14. At the same time, when the performance of the feeding devices fluctuates and the rheological characteristics of the product change, the flow meter 15 installed on the inlet pipe 4 sends a signal to the power correction unit 3 of the temperature control system, which changes the amount of electricity, supplied to the heater 2 until the temperature control system exits the equilibrium state, which avoids local overheating or overheating the flow of the processed product and preserve its thermolabile components, as well as to prevent increased seeding.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить давление обработки продукта для создания щадящего температурного режима, повысить КПД обработки за счет уменьшения диссипации тепловой энергии, утилизировать тепло обработанного продукта и охладить его на выходе из устройства, а также исключить образование нагара на обогреваемой поверхности за счет турбулизации пристенного слоя течения продукта. Thus, the proposed device allows to increase the processing pressure of the product to create a gentle temperature regime, increase the processing efficiency by reducing the dissipation of heat energy, utilize the heat of the processed product and cool it at the outlet of the device, and also eliminate the formation of carbon deposits on the heated surface due to wall turbulence layer flow of the product.

Claims

1. Device for heat treatment of liquid food products, comprising a hollow cylindrical thermostatic housing with inlet and outlet nozzles, a hollow cylindrical cowl with a hole mounted on the side of which a helical groove is made coaxially with a gap, and an elastic cord installed in the fairing groove and forming in the gap between the inner surface of the housing and the cylindrical fairing a spiral channel for the passage of the product, characterized in that on the inner surface of the housing or On the outer surface of the fairing, streamlined protrusions are made in the screw channel, the ridges of which are perpendicular to the screw channel and do not exceed the width of the gap in height, the outlet pipe is in communication with the inner cavity of the cowl and is made in the housing from the side of the inlet pipe and opposite to the cowl hole.

2. The device according to claim 1, characterized in that it is equipped with a control throttle valve mounted on the outlet pipe.

3. The device according to claim 2, characterized in that it is equipped with a pressure sensor installed at the exit of the fairing, and an analog converter connected in series with the input of the adjustable throttle valve.

4. The device according to claim 1, characterized in that it is equipped with a flow meter mounted on the inlet pipe, and a power correction unit of the body thermostating system, interconnected.

5. The device according to claim 1, characterized in that the height of the ridges of the protrusions is 0.2 0.7 of the width of the gap between the inner surface of the housing and the outer surface of the fairing.