PL171017B1 - Urządzenie do szybkiego podgrzewania i sterylizacji cieczy lub zawiesin ciał stałych w cieczy - Google Patents

Abstract

1. Urządzenie do szybkiego podgrzewania i sterylizacji cieczy lub zawiesin ciał stałych w cieczy, składające się z przepływowej komory mieszania i dyszy doprowadzającej parę, znamienne tym, że w komorze mieszania (2) umieszczona jest rurowa przegroda perforowana (5), korzystnie cylindryczna, usytuowana w osi dyszy (4) doprowadzającej parę, rozdzielająca przestrzeń komory mieszania (2) na strefę zewnętrzną i strefę wewnętrzną.

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do szybkiego podgrzewania i sterylizacji cieczy lub zawiesin ciał stałych w cieczy stanowiących materiały pochodzenia roślinnego, jak pulpa ziemniaczana, rozdrobnione zboże, rozdrobnione owoce i warzywa, na drodze bezpośredniego kontaktu z parą wodną.

Szybkie podgrzanie do określonej temperatury jest szczególnie ważne w przypadku materiałów zawierających znaczne ilości skrobi, która w przedziale temperatur od 50°C do 80°C ulega tak zwanemu kleikowaniu. W efekcie bardzo silnie wzrasta lepkość zawiesiny, co utrudnia jej przetłaczanie i mieszanie. Szybkie osiągnięcie temperatury od 75°C do 85°C pozwala na praktyczne wyeliminowanie zjawiska kleikowania.

W przemyśle spożywczym stosuje się trzy operacje polegające na ogrzewaniu surowca do określonej temperatury: blanszowanie, którego celem jest dezaktywacja enzymów, rozparzanie, w trakcie którego przeprowadza się zawiesinę w stan półpłynny, oraz sterylizację, mającą na celu zniszczenie mikroorganizmów. W zależności od celu operacji stosuje się różne temperatury końcowe, czasy przebywania w aparacie i intensywność mieszania w trakcie podgrzewania.

Znane urządzenia służące do podgrzewania można podzielić na aparaty zbiornikowe o działaniu okresowym, oraz aparaty ciągłe różnych typów.

Z grupy urządzeń ciągłych znane są podgrzewacze inżektorowe, które umożliwiają szybkie i w miarę jednorodne podgrzanie cieczy i zawiesiny, z możliwością wykorzystania części energii kinetycznej strumienia pary do przetłaczania fazy ciekłej. Strumieniem roboczym doprowadzanym do dyszy jest para grzejna, zaś strumieniem zasysanym do komory mieszania faza ciekła. Wadą podgrzewaczy inżektorowych jest wąski zakres prawidłowej pracy inżektora. Przy zbyt małym obciążeniu zachodzi kondensacja kawitacyjna, przy zbyt dużym przebicie pary poza strefę mieszania, co w konsekwencji prowadzi również do kondensacji kawitacyjnej.

Osobną grupę urządzeń ciągłych stanowią głowice kontaktowe, w których podgrzewanie cieczy lub zawiesiny zachodzi na drodze zmieszania strumienia cieczy i pary grzejnej. Mogą one być stosowane do podgrzewania wstępnego, rozparzania i sterylizacji. Można wyróżnić dwa zasadnicze typy głowic kontaktowych.

W pierwszym strumień fazy ciekłej jest rozpraszany w strumieniu pary za pomocą jednej lub wielu przegród dyskowych, stożkowych, i tym podobnych; w drugim strumień pary jest rozdzielany w strumieniu cieczy za pomocą perforowanych przegród cylindrycznych. Głowice kontaktowe posiadają wiele zalet, jak prosta konstrukcja, brak elementów ruchomych, małe rozmiary. Posiadają również poważne wady. Należą do nich: trudności z zapewnieniem stabilnej pracy urządzenia, zwłaszcza przy zmianie stosunku pary do fazy ciekłej, brak wykorzystania energii pary do przetłaczania cieczy.

171 017

Większe możliwości zmiany parametrów pracy urządzenia posiada rozparzacz kolankowy. Składa się on z dwóch dysz połączonych kolanem i przewodu doprowadzającego do kolana parę grzejną w przeciwprądzie do strumienia fazy ciekłej. Dysze powodują kolejne sprężanie i rozprężanie zawiesiny, co dodatkowo wpływa korzystnie na strukturę zawiesiny wyjściowej. Niekorzystną cechą rozparzacza kolankowego jest duże zużycie energii na przetłaczanie cieczy, możliwość kawitacyjnej kondensacji pary wywołującej hałas i drgania aparatury a także mała przerobowość.

Wymienionych wad znanych urządzeń nie posiada urządzenie będące przedmiotem wynalazku.

Urządzenie według wynalazku, składające się z przepływowej komory mieszania i dyszy doprowadzającej parę, charakteryzuje się tym, że w komorze mieszania umieszczonajest rurowa przegroda perforowana usytuowana w osi dyszy doprowadzającej parę. Przegroda ta rozdziela przestrzeń komory mieszania na strefę zewnętrzną i strefę wewnętrzną. W korzystnym wykonaniu urządzenia rurowa przegroda perforowana ma kształt cylindryczny, a komora mieszania stanowi bezpośrednie przedłużenie rurociągu ssawnego i przechodzi bezpośrednio w rurociąg tłoczny.

Podstawowe zalety urządzenia według wynalazku to zwiększenie zakresu stabilnej pracy, przy możliwości częściowego wykorzystania energii pary do wspomagania przetłaczania fazy ciekłej, zapewnienie spokojnego przebiegu kondensacji pary bez efektów kawitacyjnych oraz wyższa sprawność energetyczna.

Przedmiot wynalazku przedstawiony jest w przykładzie wykonania na rysunku, przedstawiającym urządzenie w przekroju podłużnym.

Ciecz lub zawiesinę ciała stałego, na przykład pulpę ziemniaczaną, zawiesinę wodną rozdrobnionego zboża, i tym podobne doprowadza się króćcem 1, stanowiącym przewód ssawny do komory mieszania 2. W komorze mieszania 2 umieszczona jest cylindryczna przegroda perforowana 5, rozdzielająca przestrzeń komory mieszania 2 na strefę zewnętrzną i strefę wewnętrzną. Parę grzejną wprowadza się przewodem 3, zakończonym dyszą 4 usytuowaną współosiowo z cylindryczną przegrodą perforowaną 5, przy czym dysza 4 usytuowana jest przed tą przegrodą. Strumień pary z dyszy 4 wpływa do strefy wewnętrznej komory mieszania 2, ograniczonej przegrodą perforowaną 5, zasysając część strumienia cieczy lub zawiesiny. W strefie tej zachodzi równocześnie mieszanie i kondensacja pary. Podgrzana ciecz lub zawiesina odpływa rurociągiem tłocznym 7. Przez otwory 6 w cylindrycznej ściance przegrody perforowanej 5, w zależności od stosunku objętościowego strumienia pary i cieczy lub zawiesiny albo wypływa nieskondensowana para do strefy zewnętrznej komory mieszania 2, albo ze strefy zewnętrznej zasysana jest do strefy wewnętrznej ciecz lub zawiesina.

W urządzeniu będącym przedmiotem wynalazku może również zachodzić recyrkulacja cieczy lub zawiesiny między strefą zewnętrzną a strefą wewnętrzną komory mieszania 2, co umożliwia równomierny przebieg kondensacji pary grzejnej również w przypadku dużego stosunku objętościowego pary do cieczy, występującego przy podgrzewaniu do wysokiej temperatury, na przykład w procesie sterylizacji.

Dla najczęściej spotykanego w przemyśle zakresu stosunków pary do cieczy jest korzystne, aby komora mieszania 2 stanowiła przedłużenie zarówno rurociągu ssawnego 1 jak i rurociągu tłocznego 7 i miała zbliżoną średnicę do średnic obydwu rurociągów. Takie rozwiązanie daje najmniejsze opory przepływu przez urządzenie.

171 017

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 2,00 zł

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie do szybkiego podgrzewania i sterylizacji cieczy lub zawiesin ciał stałych w cieczy, składające się z przepływowej komory mieszania i dyszy doprowadzającej parę, znamienne tym, że w komorze mieszania (2) umieszczona jest rurowa przegroda perforowana (5), korzystnie cylindryczna, usytuowana w osi dyszy (4) doprowadzającej parę, rozdzielająca przestrzeń komory mieszania (2) na strefę zewnętrzną i strefę wewnętrzną.
2. 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że komora mieszania (2) stanowi bezpośrednie przedłużenie rurociągu ssawnego (1) i przechodzi bezpośrednio w rurociąg tłoczny (7).