RU2074246C1

RU2074246C1 - Installation for production of clarified juices and wines in continuous stream

Info

Publication number: RU2074246C1
Application number: RU94036024A
Authority: RU
Inventors: О.И. Квасенков
Original assignee: Всероссийский научно-исследовательский институт консервной и овощесушильной промышленности
Priority date: 1994-09-27
Filing date: 1994-09-27
Publication date: 1997-02-27

Abstract

FIELD: food industry and wine making. SUBSTANCE: installation comprises reservoir for supplying juice or wine material and sorbent suspension; mixer; reservoir for ultrasound treatment of mixture made in the form of perforated drum installed on hollow horizontal drive shaft, and it has perforation holes in the form of ultrasound nozzles; perforation embraces drum of steam chamber where perforated stator is installed in contact zone with perforated drum; holes of perforated stator are provided with swirls and disposed by their axes with drum nozzles in the same plane along coaxial circles with unequal and aliquant circular pitch; and separative unit. EFFECT: improved design. 3 dwg

Description

Изобретение относится к оборудованию виноделия и пищевой промышленности и может быть использовано в производстве осветленных стерилизованных соков и вин. The invention relates to equipment for the winemaking and food industry and can be used in the production of clarified sterilized 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 (авт. св. СССР N 1721084, кл. С 12 Н 1/02, 1992). 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 sorbent, a mixer, a stationary container for ultrasonic treatment of a mixture with strings of elastic material installed in it and a separation unit (ed. St. USSR N 1721084 Cl. C 12 H 1/02, 1992).

Недостатком этой установки является низкая энергоемкость генерируемых в сырье ультразвуковых колебаний, которая снижает надежность стерилизации и отделения взвесей. The disadvantage of this installation is the low energy intensity of ultrasonic vibrations generated in the raw material, which reduces the reliability of sterilization and separation of suspensions.

Задача изобретения повышение энергоемкости генерируемых в сырье ультразвуковых колебаний. The objective of the invention is to increase the energy intensity of ultrasonic vibrations generated in raw materials.

Задача решается тем, что в установке для производства осветленных соков и вин в непрерывном потоке, содержащей емкости для подачи сока или виноматериала и суспензии сорбента, смеситель, емкость для ультразвуковой обработки смесь и сепарационный узел, согласно изобретению, емкость для ультразвуковой обработки смеси выполнена в виде закрепленного на полом горизонтальном приводном валу полого перфорированного барабана, отверстия перфорации которого выполнены в виде сверхзвуковых сопел, и снабжена средствами подачи пара, выполненными в виде охватывающей барабан паровой камеры, размещенного в ней в зоне контакта c барабаном перфорированного статора, отверстия перфорации которого выполнены с соплами барабана в одинаковых плоскостях по соосным окружностям с неравным и некратным окружным шагом, и завихрителей, размещенных в отверстиях перфорации статора. The 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 material and a sorbent suspension, 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 a hollow horizontal drive shaft of a hollow perforated drum, the perforation holes of which are made in the form of supersonic nozzles, and is equipped with steam supply means made in ide female drum steam chamber disposed therein in the contact area of the perforated drum c stator, the perforations of which are made with the nozzles of the drum in the same planes of coaxial circles with unequal circumferential and the aliquant step and swirlers disposed in the stator perforation holes.

Это позволяет повысить энергоемкость генерируемых в сырье ультразвуковых колебаний за счет энергии пара. This allows you to increase the energy intensity of the generated ultrasonic vibrations due to the energy of the steam.

На фиг.1 изображена схема предлагаемой установки; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 фрагмент 1 фиг.1. Figure 1 shows a diagram of the proposed installation; figure 2 section aa in figure 1; figure 3 fragment 1 of figure 1.

Установка для производства осветленных соков и вин в непрерывном потоке содержит емкости 1 и 2 для подачи сока или виноматериала и суспензии сорбента соответственно, смеситель 3, емкость для ультразвуковой обработки смеси, выполненную в виде закрепленного на полом горизонтальном приводном валу 4 перфорированного барабана 5, охватывающейся его паровой камеры 6 с перфорированным статором 7, размещенным в зоне контакта с барабаном 5, и сепарационный узел, выполненный, например, в виде перфорированного диффузора 8, соединенного соосно с барабаном 5 и отделенного от него буртиком 9 на внутренней поверхности. Отверстия 10 перфорации статора 7 размещены в одинаковых плоскостях по соосным окружностям с неравным и некратным окружным шагом с отверстиями перфорации барабана 5, выполненными в виде сверхзвуковой сопел 11, и снабжены завихрителями 12. Installation for the production of clarified juices and wines in a continuous stream contains containers 1 and 2 for supplying juice or wine material and a suspension of sorbent, respectively, a mixer 3, a container for ultrasonic treatment of the mixture, made in the form of a perforated drum 5 mounted on a hollow horizontal drive shaft 4, covering it a steam chamber 6 with a perforated stator 7 placed in the zone of contact with the drum 5, and a separation unit, made, for example, in the form of a perforated diffuser 8, connected coaxially with the drum ohm 5 and separated from it by a shoulder 9 on the inner surface. The holes 10 of the perforation of the stator 7 are placed in the same planes along coaxial circles with an unequal and multiple circumferential pitch with holes for perforation of the drum 5, made in the form of supersonic nozzles 11, and equipped with swirlers 12.

Установка работает следующим образом. Installation works as follows.

Неосветленное сырье 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 на внутреннюю поверхность барабана 5. При вращении последнего на приводном валу 4 смесь распределяется по внутренней поверхности барабана 5 в виде пленки, толщина которой равна радиальной высоте буртика 9. Вращение барабана 5 в статоре 7 приводит к периодическому совмещению отверстий 10 со сверхзвуковыми соплами 11. В этом случае пар закручивается завихрителями 12 и поступает из паровой камеры 6 в пленку сырья, достигая сверхзвуковой скорости в соплах 11. На выходе из сопел 11 происходит турбулентный срыв струй пара с образованием и схлопыванием кавитационных полостей с ультразвуковой частотой, особенно интенсивный в момент перекрытия сопел 11 статором 7. Закрученный сверхзвуковой поток пара имеет бочкообразную форму и создает регулярные скачки уплотнения до дробления потока пара на отдельные пузырьки, всплывающие в пленке смеси сырья с сорбентом под действием архимедовой силы выталкивания и силы инерции при противодействии сил трения и поля центробежных сил. В таких условиях в пузырьках пара возникают тороидальные потоки и пульсации объема. Образование и всплытие пузырьков пара турбулизирует течение пленки сырья. Такой режим контакта фаз характеризуется с высокой скоростью обновления поверхности их контакта и уменьшенной толщиной пограничного ламинарного слоя. В результате при характерных для данного устройства числах Рейнольдса, равных 100 1000, осредненные по времени числа Нуссельта выходят на значения 50 80. При такой интенсивности теплообмена в сырье происходит термокоагуляция белка, а пузырьки пара охлаждаются и конденсируются со схлопыванием кавитационных полостей с ультразвуковой частотой. Комбинированное воздействие тепла и ультразвука высокой энергоемкости приводит к ускоренной коагуляции взвесей и гибели как вегетативной, так и споровой форм микрофлоры, у которой под действием ускоренной ультразвуком диффузии через клеточные мембраны нагретого сырья происходит термокоагуляция cодержимого или разрушение ослабленных термическим воздействием клеточных оболочек под действием ультразвука. Обработанное таким образом сырье переливается через буртик 9 и поступает в диффузор 8, в котором стерильное осветленное сырье проходит через перфорацию и далее поступает на асептический розлив, а твердая фаза скоагулированного на сорбенте совместно с адсорбированными окислительными ферментами взвесей под действием увеличивающейся в сторону расширения диффузора 8 центробежной силы выводится из установки по образующей последнего. Unclarified raw materials from tank 1 are fed into mixer 3 in a predetermined ratio with a suspension of sorbent from tank 2. In mixer 3, they are mixed and fed through a hollow shaft to the inner surface of drum 5. When the latter rotates on a drive shaft 4, the mixture is distributed over the inner surface of drum 5 into in the form of a film, the thickness of which is equal to the radial height of the shoulder 9. The rotation of the drum 5 in the stator 7 leads to the periodic alignment of the holes 10 with the supersonic nozzles 11. In this case, the steam is twisted by swirlers 12 and comes from leveling chamber 6 into the film of raw materials, reaching supersonic speed in the nozzles 11. At the exit from the nozzles 11 there is a turbulent disruption of the steam jets with the formation and collapse of cavitation cavities with ultrasonic frequency, especially intense at the moment the nozzles 11 are blocked by the stator 7. The swirling supersonic steam stream has a barrel-shaped form and creates regular shock waves before crushing the vapor stream into individual bubbles that pop up in the film of a mixture of raw materials with a sorbent under the action of the Archimedean buoyancy force and inertia force against the action of friction forces and the field of centrifugal forces. Under such conditions, toroidal flows and volume pulsations appear in the vapor bubbles. The formation and rise of vapor bubbles turbulizes the flow of the film of raw materials. This phase contact mode is characterized with a high rate of renewal of their contact surface and a reduced thickness of the boundary laminar layer. As a result, at Reynolds numbers characteristic of this device equal to 100 1000, the time-averaged Nusselt numbers reach 50 80. At this heat transfer intensity, protein thermocoagulation occurs in the feed, and the vapor bubbles cool and condense with the collapse of cavitation cavities with ultrasonic frequency. The combined effect of heat and ultrasound of high energy intensity leads to accelerated coagulation of suspensions and the death of both vegetative and spore forms of microflora, in which thermocoagulation of the contents or destruction of the cell walls weakened by the thermal effect under the action of ultrasound occurs under the influence of accelerated ultrasound diffusion through the cell membranes of heated raw materials. The raw material treated in this way is poured through the bead 9 and enters the diffuser 8, in which the sterile clarified raw material passes through the perforation and then goes to aseptic filling, and the solid phase of the suspended matter coagulated on the sorbent together with the adsorbed oxidizing enzymes under the action of the centrifugal substance increasing towards the expansion of the diffuser 8 force is derived from the installation along the generatrix of the latter.

Предлагаемая установка позволяет повысить надежность стерилизации сырья и отделения взвесей за счет увеличения энергоемкости генерируемых в нем ультразвуковых колебаний. The proposed installation allows to increase the reliability of sterilization of raw materials and separation of suspensions by increasing the energy intensity of ultrasonic vibrations generated in it.

Claims

Installation for the production of clarified juices and wines in a continuous stream, containing containers for supplying juice or wine material and a suspension of sorbent, a mixer, 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 a hollow the shaft of the hollow perforated drum, the perforation holes of which are made in the form of supersonic nozzles, and is equipped with means for supplying steam to the nozzles, made in the form of covering ba the raban of the steam chamber located in it in the zone of contact with the drum of the perforated stator, the axis of the perforation holes of which are located with the nozzles of the perforated drum in the same plane with an unequal and multiple circumferential pitch, and swirlers placed in the holes of the stator perforation.