RU2060267C1

RU2060267C1 - Set for continuous production of cleared juices and wines

Info

Publication number: RU2060267C1
Application number: RU94010512A
Authority: RU
Inventors: О.И. Квасенков; Э.С. Гореньков
Original assignee: Всероссийский научно-исследовательский институт консервной и овощесушильной промышленности
Priority date: 1994-03-29
Filing date: 1994-03-29
Publication date: 1996-05-20
Also published as: RU94010512A

Abstract

FIELD: food industry, wine production. SUBSTANCE: set for continuous production of cleared juices and wines has vessels to feed juice or wine and sorbent suspension, vessel four ultrasound treatment of mixture and separation unit. Vessel for ultrasound treatment is manufactured in the form of hollow drum anchored on hollow horizontal driving shaft and is provided with means to supply steam fabricated in the form of steam chamber with perforated stator located in zone of contact with drum and Laval nozzles made in side wall of drum embracing steam chamber. In this case holes of stator perforation and Laval nozzles are in located coaxial circumferences with unequal and non-multiple pitch. EFFECT: improved operational efficiency. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к оборудованию виноделия и пищевой промышленности и может быть использовано в производстве осветленных соков и вин. The invention relates to equipment for the winemaking and food industry and can be used in the production of clarified juices and wines.

Известна установка для производства осветленных соков и вин в непрерывном потоке, содержащая емкости для подачи сока или вина и суспензии сорбента, смеситель, стационарную емкость для ультразвуковой обработки смеси с установленными в ней струнами из упругого материала и сепарационный узел. A known installation for the production of clarified juices and wines in a continuous stream, containing containers for supplying juice or wine and a suspension of the sorbent, a mixer, a stationary container for ultrasonic treatment of the mixture with the strings of elastic material installed in it and a separation unit.

Недостатками этой установки являются низкая энергоемкость генерируемых в смеси ультразвуковых колебаний, связанные с ней низкая надежность отделения взвесей и низкая надежность стерилизации. The disadvantages of this installation are the low energy intensity of the ultrasonic vibrations generated in the mixture, the associated low reliability of suspension separation and low sterilization reliability.

Задачей изобретения является увеличение энергоемкости генерируемых в смеси ультразвуковых колебаний и повышение надежности стерилизации и отделения взвесей. The objective of the invention is to increase the energy intensity of the ultrasonic vibrations generated in the mixture and increase the reliability of sterilization and separation of suspensions.

Указанная задача решается тем, что в установке для производства осветленных соков и вин в непрерывном потоке, содержащей емкости для подачи сока или вина и суспензии сорбента, смеситель, емкость для ультразвуковой обработки смеси и сепарационный узел, согласно изобретению емкость для ультразвуковой обработки смеси выполнена в виде закрепленного на полом горизонтальном приводном валу полого барабана и снабжена средствами подачи пара, выполненными в виде охватывающей барабан паровой камеры с перфорированным статором, размещенным в зоне контакта с барабаном, и сопл Лаваля, выполненных в боковой стенке барабана, при этом отверстия перфорации статора и сопла Лаваля выполнены расположенными по соосным окружностям с неравным и некратным окружным шагом. This problem is solved in that in the installation for the production of clarified juices and wines in a continuous stream containing containers for supplying juice or wine and a suspension of sorbent, a mixer, a container for ultrasonic treatment of the mixture and a separation unit, according to the invention, the container for ultrasonic processing of the mixture is made in the form mounted on the hollow horizontal drive shaft of the hollow drum and provided with steam supply means made in the form of a steam chamber enclosing the drum with a perforated stator located in the zones contact with the drum, and the Laval nozzles formed in the side wall of the drum, the stator and the Laval nozzle bores formed disposed on coaxial circles with unequal circumferential and the aliquant step.

Это позволяет увеличить энергоемкость генерируемых в смеси ультразвуковых колебаний за счет энергии вдува и конденсации пара и повысить надежность отделения взвесей и стерилизации за счет комбинированного теплового и ультразвукового воздействия. This allows you to increase the energy intensity of the ultrasonic vibrations generated in the mixture due to the energy of injection and condensation of steam and to increase the reliability of the separation of suspensions and sterilization due to the combined thermal and ultrasonic effects.

В предпочтительном варианте сепарационный узел выполнен в виде сопряженного с барабаном перфорированного диффу- зора, а в плоскости их сопряжения на внутренней поверхности установлен буртик. In a preferred embodiment, the separation unit is made in the form of a perforated diffuser mating with the drum, and a collar is installed in the plane of their interface on the inner surface.

Это позволяет упростить конструкцию установки за счет совмещения в одной технологической позиции двух единиц оборудования. This allows us to simplify the design of the installation by combining two pieces of equipment in one technological position.

На фиг.1 изображена схема предлагаемой установки; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1. Figure 1 shows a diagram of the proposed installation; figure 2 section aa in figure 1.

Установка для производства осветленных соков и вин в непрерывном потоке содержит емкости 1 и 2 для подачи сока или вина и суспензии сорбента соответственно, смеситель 3, емкость для ультразвуковой обработки смеси, выполненную в виде закрепленного на полом горизонтальном приводном валу 4 барабана 5, охватывающей его паровой камеры 6 с перфорированным статором 7, размещенным в зоне контакта с барабаном 5, и сепарационного узла, выполненного предпочтительно в виде сопряженного с барабаном 5 перфорированного или пористого диффузора 8, отделенного от барабана 5 буртиком 9, установленным на их внутренней поверхности в плоскости сопряжения. Отверстия 10 перфорации статора 7 выполнены расположенными по соосным окружностям с неравным и некратным окружным шагом с соплами 11 Лаваля, выполненными в боковой стенке барабана 5. Installation for the production of clarified juices and wines in a continuous stream contains containers 1 and 2 for supplying juice or wine and a suspension of sorbent, respectively, a mixer 3, a container for ultrasonic treatment of the mixture, made in the form of a drum 5 mounted on a hollow horizontal drive shaft 4, covering its steam chamber 6 with a perforated stator 7 located in the contact zone with the drum 5, and a separation unit, preferably made in the form of a perforated or porous diffuser 8 mated to the drum 5, separately 5 of the drum flange 9 mounted on their inner surfaces in mating plane. The holes 10 of the perforation of the stator 7 are made arranged along coaxial circles with an unequal and non-multiple circumferential pitch with Laval nozzles 11 made in the side wall of the drum 5.

Установка работает следующим образом. Installation works as follows.

Неосветленный сок или вино из емкости 1 подают в смеситель 3 в заданном соотношении с суспензией сорбента из емкости 2. В смесителе 3 их перемешивают и подают через полый вал 4 на внутреннюю поверхность барабана 5. При вращении последнего на приводном валу 4 смесь распределяется по внутренней поверхности барабана 5 в виде тонкой пленки, толщина которой в предпочтительном варианте равна высоте буртика 9. Вращение барабана 5 в статоре 7 приводит к периодическому совмещению сопл 11 Лаваля и отверстий 10 перфорации статора 7. В этом случае происходит подача пара под избыточным давлением из паровой камеры 6 в пленку смеси на внутренней поверхности барабана 5. Проход пара через сопла 11 Лаваля приводит к увеличению скорости пара до сверхзвуковой и адиабатному расширению. На выходе из сопл 11 Лаваля при истечении сверхзвукового потока газовой фазы, особенно интенсивно при перекрытии их статором 7, происходит турбулентный срыв газовой фазы с образованием и схлопыванием кавитационных полостей с ультразвуковой частотой. Далее пузырьки пара под действием Архимедовой силы выталкивания при противодействии поля центробежных сил перемещаются через пленку смеси по направлению к оси вращения, совпадающей с осью вала 4. При этом происходит турбулизация течения пленки смеси, ускоряющая коагуляцию и седиментацию взвесей и теплообмен между пузырьками пара и смесью, интенсифицированный пульсацией объема пузырьков в поле ультразвуковых колебаний и возникновением тороидальных токов газовой фазы в пузырьках, что значительно увеличивает скорость обновления поверхности контакта фаз и уменьшает толщину пограничного ламинарного слоя. В результате при характерных для данного устройства числах Рейнольдса, равных 100-1000, осредненные по времени числа Нуссельта достигают значения 20 30, то есть паровая фаза выходит на температуру смеси. Это приводит к конденсации паровых пузырьков со схлопыванием кавитационных полостей, что дополнительно увеличивает энергоемкость генерируемых в смеси ультразвуковых колебаний. В итоге за счет повышения температуры смеси ускоряется процесс коагуляции сорбированных и свободных белков и седиментации прочих взвесей под действием более энергоемких ультразвуковых колебаний, а кроме того, при повышении температуры разрушение клеточных оболочек микрофлоры под действием ультразвука повышенной энергоемкости происходит гораздо быстрее. Это повышает надежность стерилизации смеси и увеличивает размеры частиц скоагулированных взвесей. Далее смесь при непрерывной подаче в барабан 5 поступает по мере обработки в сепарационный узел, в предпочтительном варианте переливаясь через буртик 9, и разделяется на жидкую фазу осветленного стерилизованного сока или вина и твердую фазу осадка. В предпочтительном варианте это происходит под действием поля центробежных сил вращаемого на валу 4 совместно с барабаном 5 диффузора 8. В нем жидкая фаза свободно проходит через поры или перфорацию и выводится с его внешней стороны, а твердая фаза, фильтруемая на нем, под действием увеличивающейся по направлению расширения диффузора 8 центробежной силы перемещается по его образующей и выводится с его внутренней поверхности. Надежность отделения твердой фазы в сепарационном узле увеличена за счет увеличения размера ее частиц при коагуляции в поле ультразвуковых колебаний повышенной энергоемкости и увеличенной температуре, способствующей ускоренной самопроизвольной коагуляции белков. Unclarified juice or wine from the tank 1 is fed into the mixer 3 in a predetermined ratio with the suspension of the sorbent from the tank 2. In the mixer 3 they are mixed and fed through the hollow shaft 4 to the inner surface of the drum 5. When the latter rotates on the drive shaft 4, the mixture is distributed on the inner surface the drum 5 in the form of a thin film, the thickness of which is preferably equal to the height of the shoulder 9. The rotation of the drum 5 in the stator 7 leads to the periodic alignment of the Laval nozzles 11 and the holes 10 of the perforation of the stator 7. In this case, odacha pressurized steam from the steam chamber 6 into a film on the inner surface of the drum 5. Pass the mixture of steam through the Laval nozzle 11 causes an increase vapor velocity to supersonic and adiabatic expansion. At the outlet of the Laval nozzles 11, when the supersonic flow of the gas phase expires, especially intensively when the stator 7 closes them, turbulent disruption of the gas phase occurs with the formation and collapse of cavitation cavities with an ultrasonic frequency. Further, the vapor bubbles under the action of the Archimedean buoyancy force when counteracting the centrifugal force field move through the film of the mixture in the direction of the axis of rotation coinciding with the axis of the shaft 4. In this case, turbulence of the flow of the film of the mixture accelerates the coagulation and sedimentation of suspensions and heat transfer between the vapor bubbles and the mixture, intensified by the pulsation of the volume of bubbles in the field of ultrasonic vibrations and the occurrence of toroidal currents of the gas phase in the bubbles, which significantly increases the speed of updating NOSTA phase contact and reduces the thickness of the laminar boundary layer. As a result, with Reynolds numbers characteristic of this device equal to 100-1000, the time-averaged Nusselt numbers reach 20 30, that is, the vapor phase reaches the temperature of the mixture. This leads to condensation of vapor bubbles with the collapse of cavitation cavities, which further increases the energy intensity of ultrasonic vibrations generated in the mixture. As a result, due to an increase in the temperature of the mixture, the process of coagulation of sorbed and free proteins and sedimentation of other suspensions under the action of more energy-intensive ultrasonic vibrations is accelerated, and in addition, with increasing temperature, the destruction of the cell walls of microflora under the influence of ultrasound of increased energy intensity is much faster. This increases the reliability of sterilization of the mixture and increases the particle size of coagulated suspensions. The mixture is then fed continuously into the drum 5 as it is processed into the separation unit, preferably overflowing over the bead 9, and is separated into the liquid phase of the clarified sterilized juice or wine and the solid phase of the precipitate. In a preferred embodiment, this occurs under the influence of the field of centrifugal forces rotated on the shaft 4 together with the drum 5 of the diffuser 8. In it, the liquid phase freely passes through the pores or perforations and is removed from its outer side, and the solid phase filtered on it, under the action of increasing the direction of expansion of the diffuser 8 of centrifugal force moves along its generatrix and is derived from its inner surface. The reliability of the separation of the solid phase in the separation unit is increased due to an increase in the size of its particles during coagulation in the field of ultrasonic vibrations of increased energy intensity and increased temperature, which facilitates accelerated spontaneous coagulation of proteins.

Таким образом, предлагаемая установка позволяет за счет увеличения энергоемкости генерируемых в смеси ультразвуковых колебаний повысить надежность стерилизации и отделения взвесей. Thus, the proposed installation allows, by increasing the energy intensity of the ultrasonic vibrations generated in the mixture, to increase the reliability of sterilization and separation of suspensions.

Claims

1. Installation for the production of clarified juices and wines in a continuous stream, containing containers for supplying juice or wine and a suspension of sorbent, a container for ultrasonic treatment of the mixture and a separation unit, characterized in that the container for ultrasonic processing of the mixture is made in the form of a horizontal drive mounted on the floor the shaft of the hollow drum and is equipped with steam supply means made in the form of a steam chamber enclosing the drum with a perforated stator located in the zone of contact with the drum and Laval nozzles holes in the side wall of the drum, while the perforation holes of the stator and the Laval nozzle are made along coaxial circles with an unequal and non-multiple circumferential pitch.

2. Installation according to claim 1, characterized in that the separation unit is made in the form of a perforated or porous diffuser mating with the drum, and a collar is installed in the plane of their interface on the inner surface.