Патент на изобретение №2367863

(54) СПОСОБ УДАЛЕНИЯ ВЛАГИ В ВАКУУМЕ

(57) Реферат:

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к технологии концентрирования жидких и получения сухих пищевых продуктов путем их выпаривания и сушки в вакууме, и может быть применено в условиях малых предприятий, фермерских хозяйств, лишенных парового снабжения. Способ удаления влаги в вакууме из жидкого сельскохозяйственного сырья включает создание разрежения (10-1) Па, нагрев, удаление и конденсацию влаги и перемешивание сырья. Сырье нагревают в испарителе при атмосферном давлении с перемешиванием до температуры 50°С и одновременно создают разрежение в сборнике конденсата, затем испаритель подключают к сборнику конденсата и создают разрежение в системе, при стабилизации разрежения испаритель отсекают от сборника конденсата и создают более глубокое разрежение в сборнике, сырье выдерживают под вакуумом до выравнивания температур сырья и пара, после чего испаритель подключают к сборнику конденсата, контролируют и при необходимости регулируют, отключая и подключая испаритель, уровень пены в испарителе до начала конденсации, после начала конденсации включают нагрев и обеспечивают заданный режим выпаривания. Изобретение повышает производительность за счет подавления пенообразования на стадии прогрева сырья. 2 ил.

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к технологии концентрирования жидких и получения сухих пищевых продуктов путем их выпаривания и сушки в вакууме, и может быть применено в условиях малых предприятий, фермерских хозяйств, лишенных парового снабжения.

Известен способ конденсации водяного пара из сушильного устройства в протекающей через вакуумный насос жидкости [1]. Однако данный способ не позволяет получать разрежение (10-1) Па, необходимое для кипения жидкости при температурах до 50°С, обеспечивающих биологическую активность сухого продукта.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ, реализуемый установкой для удаления влаги из жидкого сырья, включающий операции создания разрежения (10-1) Па, нагрева, удаления и конденсации влаги и перемешивания высушиваемого сырья [2].

Однако на стадии прогрева жидкого сырья, как животного, так и растительного происхождения, возникает пена, препятствующая удалению влаги, вплоть до полной остановки процесса выпаривания.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в повышении производительности способа за счет подавления пенообразования на стадии прогрева сырья.

Это достигается тем, что в известном способе удаления влаги в вакууме из жидкого сельскохозяйственного сырья, включающем создание разрежения (10-1) Па, нагрев, удаление и конденсацию влаги и перемешивание сырья, сырье нагревают в испарителе при атмосферном давлении с перемешиванием до температуры 50°С и одновременно создают разрежение в сборнике конденсата, затем испаритель подключают к сборнику конденсата и создают разрежение в системе, при стабилизации разрежения испаритель отсекают от сборника конденсата и создают более глубокое разрежение в сборнике, сырье выдерживают под вакуумом до выравнивания температур сырья и пара, после чего испаритель подключают к сборнику конденсата, контролируют и при необходимости регулируют, отключая и подключая испаритель, уровень пены в испарителе до начала конденсации, после начала конденсации включают нагрев и обеспечивают заданный режим выпаривания.

Нагрев сырья в испарителе при атмосферном давлении с перемешиванием до температуры 50°С обеспечивает равномерный прогрев до максимальной температуры, не приводящей к снижению биологической активности сырья. Равномерный прогрев создает условия для выпаривания с меньшим пенообразованием. Одновременное создание разрежения в сборнике конденсата обеспечивает более быструю откачку испарителя после прогрева сырья.

Последующее подключение испарителя к сборнику конденсата и создание разрежения в системе в целом обеспечивают подготовку прогретого сырья к переходу в режим кипения при температуре, не превышающей 50°С.

При стабилизации разрежения операции отсечения испарителя от сборника конденсата и создания более глубокого разрежения в сборнике позволяют, с одной стороны, защищать вакуумный насос от попадания в него излишней влаги, а с другой стороны, максимально использовать возможности насоса для создания более глубокого разрежения в сборнике конденсата.

Выдержка сырья под вакуумом до выравнивания температур сырья и пара подготавливает сырье к переходу в режим кипения при отключенном нагреве с минимальным пенообразованием.

После выравнивания температур сырья и пара подключение испарителя к сборнику конденсата позволяет, повышая разрежение в испарителе, инициировать процесс кипения сырья.

Контроль и при необходимости регулирование уровня пены в испарителе путем отключения и подключения испарителя к сборнику конденсата до начала конденсации позволяют избегать выброса сырья в сборник конденсата. В случае угрозы попадания пены в паропровод разрежение в испарителе понижают, отсекая испаритель от сборника конденсата. При опускании пены разрежение в испарителе повышают, подсоединяя испаритель к сборнику. В результате регулирования остаточного давления сырье переходит в режим кипения. Кипение сопровождается парообразованием, конденсацией и поступлением конденсата в сборник и протекает при уровне пены, обеспечивающем режим выпаривания.

Включение нагрева после начала конденсации обеспечивает заданный режим выпаривания, т.е. необходимую производительность по выпаренной влаге при температуре кипения не более 50°С.

Способ удаления влаги в вакууме осуществляют следующим образом. Выпариваемое сырье загружают в испаритель и при атмосферном давлении нагревают, перемешивая, до температуры 50°С. Одновременно с нагревом сырья отсекают испаритель от сборника конденсата и создают разрежение в сборнике. После прогрева сырья до температуры 50°С испаритель подсоединяют к находящемуся под вакуумом сборнику конденсата и создают разрежение в системе в целом. При стабилизации разрежения в вакуумной системе испаритель отсекают от сборника конденсата и создают более глубокое разрежение в сборнике. В свою очередь, сырье выдерживают под вакуумом до выравнивания температур сырья и пара. Выравнивание температур соответствует готовности сырья к переходу в режим кипения. После выравнивания температур испаритель подключают к сборнику конденсата, при этом непрерывно контролируют уровень пены в испарителе. При угрозе попадания пены в паропровод уменьшают разрежение в испарителе, отсекая испаритель от сборника конденсата. При опускании пены повышают разрежение в испарителе, подсоединяя его к сборнику. Регулирование давления в испарителе осуществляют до начала конденсации. При подключении испарителя к сборнику конденсата возможен переход в режим кипения с устранением пенообразования. После начала конденсации включают нагрев и обеспечивают заданный режим выпаривания при температуре сырья не более 50°С.

Испытания проведены с помощью устройства для удаления влаги в вакууме [2]. В камеру испарителя объемом 40 л загружено 17 л сока черной смородины. Сок прогревали с перемешиванием при атмосферном давлении до температуры 50°С, одновременно откачивался сборник конденсата. За время прогрева разрежение в сборнике составило Р=8 Па. После прогрева сырья испаритель был подсоединен к сборнику конденсата. Откачка системы продолжалась в течение часа, при этом разрежение в системе достигло Р=10 Па.

Зависимости от времени температур рабочей жидкости в рубашке t_рж() и пара t_пар() в испарителе приведены на фиг.1. Фиг.2 представляет зависимости от времени разрежения Р() и объема дистиллята V() в сборнике конденсата. За время откачки температура сырья уменьшалась, а температура пара в испарителе возрастала. После тридцатиминутной выдержки при неизменном разрежении Р=10 Па испаритель был отсечен от сборника конденсата. После отсечки разрежение в сборнике начало возрастать и к моменту равенства температур сырья и пара при Т=46°С достигло Р=7 Па. Выравнивание температур сопровождалось возникновением и ростом пенообразования. Однако в результате подсоединения к сборнику конденсата в испарителе был сформирован импульс разрежения, под действием которого выпариваемая жидкость перешла в стадию объемного кипения с ликвидацией пенообразования. Началу кипения соответствовало поступление конденсата в сборник. С началом конденсации был включен нагрев. Регулированием нагрева при контроле температуры кипения Т50°С осуществлено выпаривание сока черной смородины с производительностью 5,4 л/час. В других случаях при выравнивании температур сырья и пара пенообразование приходилось подавлять, регулируя разрежение путем отсечки и подсоединения испарителя к сборнику конденсата. Во всех случаях с началом конденсации пенообразование существенно уменьшалось и не препятствовало режиму выпаривания.

Предложенный способ позволяет повысить производительность известного способа удаления влаги из сельскохозяйственного сырья за счет подавления пенообразования на стадии прогрева сырья.

Источники информации

1. Заявка ЕПВ 0240793, кл. F26B 7/00, 1989.

2. Патент RU 2276314, кл. F26B 19/00, F26B 5/04, 2006 – прототип.

Формула изобретения

Способ удаления влаги в вакууме из жидкого сельскохозяйственного сырья, включающий создание разрежения (10-1) Па, нагрев, удаление и конденсацию влаги и перемешивание сырья, отличающийся тем, что сырье нагревают в испарителе при атмосферном давлении с перемешиванием до температуры 50°С и одновременно создают разрежение в сборнике конденсата, затем испаритель подключают к сборнику конденсата и создают разрежение в системе, при стабилизации разрежения испаритель отсекают от сборника конденсата и создают более глубокое разрежение в сборнике, сырье выдерживают под вакуумом до выравнивания температур сырья и пара, после чего испаритель подключают к сборнику конденсата, контролируют и при необходимости регулируют, отключая и подключая испаритель, уровень пены в испарителе до начала конденсации, после начала конденсации включают нагрев и обеспечивают заданный режим выпаривания.

РИСУНКИ