Устройство для гомогенизации суспензии

СОЮЗ СОЕЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ГОСУаАРСТВЕНЫЯ КОМЕТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ 1 1 иМАЙЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Всесоюэнйй научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт про- . дуктов детского питания и систем управления агропромышленными комплексами консервной промышленности(56) Сурков В.Д. и др. Технологическое оборудование предприятий молочной промышленности. - М.: ПП,1970, с.132 - 136.Авторское свидетельство СССР Ю 650570, кл. А 01 3 11/16, 1979, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГОМОГЕНИЗАЦИИ СУСПЕНЗИИ н,1 Ц.пп 1634194 А 1 ИО 5 А 01 3 11/16,В 01 Е 5/08(57) Изобретение относится к оборудованиюдля гомогенизации и тепловой обработки суспенэий, и может быть использовано в консервной и пищевой промышленности, Целью изобретения является увеличение производительности и расширение технологических воэможностей. Устройство содержит камеру 1 с патрубком 2 для подачи суспенэии, соединенную с гомогениэирующим трактом, выполненным в виде трубы 3, размещенной в кожухе 4 с патрубками 5, б для подачи и отвода теплоносителя соответственно, Камера 1 снабжена коническим концентратором 7 волн, а также установленным в ней коаксиально полым корпусом 8, выполненным с упругой мембраной 9 и фокусирующей рефлекторной поверхностью в форме параболоида вращения в его поло1634194 сти. Электроды 10, установленные с межэлектродным зазором в фокусе рефлекторной поверхности корпуса 8. соединены с источником 11 импульсного электрического питания и блоком 12 управления. Патрубок 5 для подачи теплоносителя установлен тангенциальмо на боковой стенке кожуха 4 и снабжен торцовым рефлектором 13 акустических волн, выполненным в форме параболоида вращемия, в котором размещены электроды 14 с межзлектродным зазором в фокусе рефлекторной поверхности. соединенные с источником 11 электрического питания и блоком управления 12. Рефлектор 13 с коллектором 15 подачи теплоносителя устамовИзобретение относится к оборудованию для гомогениэации с обеспечением тепловой обработки суспензии и может быть исгюльзовано в консервной и пищевой промышленности.Целью изобретения является увеличение производительности и расширение технологических воэможностей. В устройстве для гомогениэации суспензии камера снабжена гю меньшей мере одним комическим концентратором волн и соединена посредством последнего с гомогенизирующим трактом. выполмемным в виде трубы, размвщенмоя в кожухе с патрубками для подачи и отводе теплоносителя, причем в камере установлен полый корпус, выполненный с упругой мембраной и фокусирующей рефлекторной гюверхностью, в котором электроды закреплены с межэлектродным зазором в фокусе рефлекторной поверхности, а мембрана расположена соосно между рефлекторной поверхностью корпуса и концентратором волн камеры,Труба гомогенизирующего тракта выполнена в виде спирали и размещена в кожухе коаксиально, причем патрубок для подачи теплоносителя снабжен торцовым рефлектором акустических волн с электродами, установленными с межэлектродным зазором в фокусе рефлектора. и направлен в полость кожуха тангенциально согласно с направлением витков спирали трубы гомогенизирующего тракта.На фиг.1 схематично изображено предлагаемое устройство. вид сбоку; на фиг,2 - то же, вид сверху,5 10 15 20 25 30 35 40 лены на входном торце патрубка 5. В кожухе 4 размещена коаксиально обечайка 16, образующая кольцевую полость с боковой стенкой кожуха, в которой размещена коаксиально труба 3, снабженная патрубком 17 для отвода готового продукта. Генерируют искровые электрические разряды в корпусе 8 и рефлекторе 13, возбуждают ими в суспензии и в теплоносителе акустические волны, а соударения продукта со стенками тракта осуществляют в режиме отражения гидроакустических волн от стенок трубы 3 с одновременным нагреванием стенок теплоносителем. 1 з.п.ф-лы, 2 ил. Устройство для гомогенизации суспензии содержит камеру 1 с патрубком 2 для подачи суспензии, соединенную с гомогенизирующим трактом. выполненным виде трубы 3, размещенной в кожухе 4 с патрубками 5 и 6 для подачи и отвода теплоносителя соответственно.Камера 1 снабжена коническим концентратором 7 волн, а также установленным в ней коаксиально полым корпусом 8, выполненным с упругой мембраной 9 и фиксирующей рефлекторной поверхностью в форме параболоида вращения в его полости. Элект-, роды 10, установленные в корпусе 8 с межэлектродным зазором в фокусе его рефлекторной поверхности, соединенные с источником 11 импульсного электрического питания и блоком 12 управления,Патрубок 5 для подачи теплоносителя установлен тангенцивльно на боковой стенке кожуха 4 и снабжен торцовым рефлектором 13 волн, выполненным в форме параболоида вращения, в котором размещены электроды 14 с межзлектродным зазором в фокусе параболической рефлекторной поверхности, соединенные с источником 11 электрического питания и блоком 12 управления.Торцовый рефлектор 13 с коллектором 15 подачи теплоносителя в кожух 4 установлен на входном торце патрубка 5 с направлением открытой полости с рефлекторной поверхностью в патрубок. В кожухе 4 размещена коаксиально обечайка 16, образующая с боковой поверхностью кожуха кольцевую полость. Труба 3 гомогенизирующего тракта выполнена в виде спирали с зазорами между виткамиот 0,3 до 1,0 диаметра трубы, установлена коаксиально в кольцевой полости кожуха 4, и соединена с камерой 1 через концентратор 7 волн, а на другом конце снабжена патрубком 17 для отвода готового продукта.Камера 1 выполнена цилиндрической формы, патрубок 2 для подачи суспензии размещен на одном торце камеры, а концентратор 7 волн выполнен в виде усеченного конуса, установлен на другом торце камеры широким основанием и соединен усеченной вершиной с трубой 3 гомогенизирующего тракта.Корпус 8 выполнен в виде колпака с полостью в форме параболоида вращения, в котором упругая мембрана 9 закреплена соосно на широкой части колпака, Корпус 8 закреплен коаксиально в камере 1 и направлен широкой частью с мембраной 9 в сторону концентратора 7 волн. Полость корпуса 8 снабжена расширительной трубкой (не показана) и заполнена жидкостью (водой).Торцовый рефлектор 13 акустических волн выполнен в виде колпака с полостью в форме параболоида вращения и закреплен с коллектором 15 подачи теплоносителя на внешнем торце патрубка 5 соосно с ним Открытая пОлость рефлектора 13 через коллектор 15 и патрубок 5 направлена в кольцевую полость кожуха 4 тангенциально,Электроды 10 и 14 закреплены в корпусе 8 и рефлекторе 13 соответственно с межэлектродными зазорами в фокусах их параболических рефлекторных поверхностей и соединены с источником 11 импульсного электрического питания и блоком 12 управления. Один из каждой пары электродов соединен с источником 11 с заземлением, а другой - с электрической изоляцией; В качестве источника 11 применен высоковольтный конденсатор с запитывающим электрогенератором.Блок 12 управления содержит электрический коммутатор. обеспечивающий подключение электродов 10 и 14 к конденсатору поочередно с заданной частотой подключений.Гомогениэацию суспенэии продукта в устройстве осуществляют следующим образом.Суспенэию томатной массы подают через патрубок 2 е камеру 1 и трубу 3 гомогенизирующего тракта с расходом 1,6 л/с (6 м /ч) При этом суспензия движется по трубе 3 со скоростью 2 10 м/с, находится в трубе1100 с и выходит через патрубок 17.5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Посредством блока 12 управления электроды 10 подключают к источнику 11 импульсного электрического питания с частотой 20 подключений в секунду, При каждом подключении в межэлектродном зазоре происходит искровой электрический разряд мощностью О/р =Ч .)р =2 10 О =2 10 Вт, длительностью тр= 10 с и энергией разряда4О = 2 10 10 = 2 10 Дж. который возбуждает в корпусе 8 ударную е-,лну мощностью Юв = 1,6 10 Дж с частотной ха 2рактеристикой преимущественно 20 кГц.Ударная волна распространяется от разрядного канала е радиальных направлениях, достигает параболической рефлекторной поверхности корпуса 8, отражается от нее и направляется на мембрану 9. Под действием ударной волны разряда мембрана 9 излучает в суспенэию, находящуюся в камере 1, пучок плоских гидроакустических волн, направленных перпендикулярно излучающей поверхности мембраны в концентратор 7 волн. Отражаясь от стенок концентратора 7, волны концентрируются и направляются в трубу 3 гомогенизирующего тракта, по которому распространяются в суспензии на есю длину трубы При этом гидроакустические волны многократно отражаются от стенок трубы 3, соударяют продукт со стенками трубы, гомогениэируют и перемешивают его по всей длине и поперечному сечению канала трубы.Перегретый пар с температурой 130" С направляют через коллектор 15 и патрубок 5 в кожух 4 тангенциально с обеспечением возможности вращения пара е кольцевой полости между стенками кожуха и цилиндрической обечайкой 16 и отвода отработанного пара с конденсатом через патрубок 6,Электроды 14 подключают к конденсатору источника 11 импульсного электрического питания посредством блока 12 управления с частотой 20 подключений в секунду поочередно с подключением электродов 10, При каждом подключении в межэлектродном зазоре электродов 14 происходит искровой разряд в газовой среде теплоносителя (пара) мощностьюР/р =Ч Зр =2 10 1 О =2 10 Вт и знергиеиО = Ч/р тр =2 10 10 =2 10 Дж в6, 4 2 разряде.Искровой разряд возбуждает в газовой среде акустическую волну с частотной55 характеристикой преимущественно 20 кГц, мощностью Юв=1,6 10 Вт и энергией 0 в,6 10 Дж в волне. Акустическая волна разряда отражается от торцового рефлектора 13 и направляется через коллектор 15 и патрубок 5 в кольцевую полость кожуха 4 тангенциально. Многократна отражаясь от боковых стенок кожуха 4, цилиндрической обечайки 16 и трубы 3. акустическая волна совершает циркуляцию в кольцевой полости кожуха 4 в сторону вращения теплоносителя и движения его сверху вниз. При этом акустические волны турбулиэуют теплоноситель, сбрасывают с теплообменной поверхности трубы 3 охлажденные частицы теплоносителя и обеспечивают приток к поверхности трубы горячих порций пара. Тем самым интенсифицируется приток тепла к теплообменной поверхности трубы 3. Кроме того, акустические волны оказывают динамическое давление звука на теплоноситель в сторону распространения волн, тем самым ускоряют вращение пара в полости кожуха 4.Воздействие гидроакустических волн в суспенэии, находящейся в трубе 3, и акустических волн в теплоносителе интенсифицирует тепломассообмен и повышает коэффициент теплопередачи через теплообменную стенку трубы 3 до 500 Вт/мС,При градиенте температуры между теплоносителем (паром) и продуктом е трубе 3, достигающем 30 С, через теплообменную поверхность трубы 3 площадью 6 м осущег ствляют передачу теплового потока от теплоносителя продукту в трубе 3 мощностью 90 10 Дж/с=90 кДж/с, что обеспечивает нагрееание продукта от 20 до 95 С и его пастеризацию в гомогенизирующем тракте. Работу электрических разрядников обеспечивает запитывающий электрогенератор мощностьюЮг =2 9/р тр пр =2 2 10 хбХ 10 20 =8 кВт.Эффективность и степень гомогениэации суспенэии повышены за счет многократного соударения частиц продукта со стенками гомогенизирующего тракта при отражении гидроакустических волн от стенок трубы 3. За время движения по трубе в течение 100 с продукт подвергается воздействию 2000 ударных волн разрядов. что обеспечивает высокую степень его гомогениэации,5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Одновременное интенсивное нагревание продукта в трубе 3 теплоносителем приводит к образованию в суспенэии паровых пузырьков, что также повышает эффективность гомогениэации его гидроакустическими волнами.Тепловая обработка продукта улучшена за счет многократной интенсификации тепломассообмена гидроакустическими волнами в суспензии и акустическими волнами в теплоносителе при одновременной гомогениэации продукта. При этом устранены перегрев и пригорание продукта на теплообменных поверхностях гомогенизирующего тракта, который одновременно выполняет функцию пастеризатора. Устранены также диссоциация продукта е зоне разрядов и образование радикалов, ухудшающих качество продукта, что имеет место в известном устройствеПроизводительность устройства увеличена за счет выполнения гомогениэирующего тракта в виде трубы, е которой ударная гомогениэация продукта осуществляется на большой площади поверхности трубы одновременно(на площади б м ). КПД устройства2увеличен эа счет установки в камере корпуса разрядника с параболической рефлекторной поверхностью и концентратора волн, а также выполнения гомогенизирующего тракта в виде трубы, навитой в форме спирали. установленной в кожухе с патрубками для подачи и отвода теплоносителя. Это обеспечивает гомогенизацию продукта за счет соударений гидроакустических волн со стенками трубы, причем. концентрация энергии в ударных волнах разрядов выше, чем концентрация энергии в высоконапорных струях жидкости известного устройства,Технологические возможности устройства расширены за счет размещения гомогениэирующего тракта в кожухе с патрубками для подвода и отвода теплоносителя. что обеспечивает одновременную пастеризецию продукта за счет его тепловой обработки, Предлагаемое техническое решение легко осуществимо и может быть использовано в технологических потоках консервного производства для гомогенизации и тепловой обработки продуктов. Формула изобретения 1. Устройство для гомогенизации суспензии, содержащее камору с патрубком подачисуспензии, электроды. установленные с меж1634194 Составитель А.ЧурсинТехред Э.Цаплюк Корректор Л.Алексеенко Редактор И,Горная Заказ 76691 Тираж 335 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101 электродными зазорами и соединенные с источником импульсного электрического питания и блоком управления, а также подсоединенный к камере гомогенизирующий тракт, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности и расширения технологических возможностей, оно снабжено концентратором волн. размещенным между камерой и гомогени эирующим трактом, выполненным в виде трубы, размещенной в кожухе с патрубками для подачи и отвода теплоносителя, при этом камера снабжена концентрично размещенным в ней полым корпусом с упругой мембраной с одной стороны и рефлекторнои поеерхностью с другой, электроды размещены в фокусе рефлекторной поверхности, а мембрана укреплена соосно между рефлекторной поверхностью и концентратором волн,2, Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что труба гомогенизирующего тракта выполнена в виде спирали и размещена в кожухе коаксиально, а патрубок подачи теплоносителя снабжен торцовым рефлектором акустических волн с электродами, установленными с межэлектродным взором в фокусе рефлектора, и укреплен тангенциально в соответствии с направлением витков спирали трубы гомогенизирующего тракта.