RU2344722C2

RU2344722C2 - Crystalliser for concentrating liquids

Info

Publication number: RU2344722C2
Application number: RU2007106340/13A
Authority: RU
Inventors: Иван Тихонович Кретов (RU); Иван Тихонович Кретов; нников Виталий Юрьевич Овс (RU); Виталий Юрьевич Овсянников; Сергей Леонидович Панченко (RU); Сергей Леонидович Панченко
Priority date: 2007-02-19
Filing date: 2007-02-19
Publication date: 2009-01-27
Also published as: RU2007106340A

Abstract

FIELD: food products.

SUBSTANCE: crystalliser for concentrating liquids comprises compartments for crystal nucleation, crystal growth and ice and concentrated product separation. Compartments are provided with a common shaft. Crystal nucleation compartment consists of a cylinder body, a shaft-mounted worm agitator and a cooling jacket. Crystal growth compartment consists of a body, heat exchangers of hollow disk type and curved blades located between the disks. Disks are of different diameters, which are alternately equal to provide for circular cavities between the shaft, heat exchangers and inner side of cylinder. Blades provide for ice removal and directional zigzag displacement of product along circular cavities, together with vigorous agitation. Ice and concentrated product separation compartment consists of a cylinder body, a shaft-mounted worm and raw product cooling jacket.

EFFECT: improved capacity of crystalliser, uniform ice crystals and lower energy consumption during crystallisation.

4 dwg

Description

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к устройствам для концентрирования жидкостей путем вымораживания и получения льда.The invention relates to the food industry, and in particular to devices for concentrating liquids by freezing and producing ice.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является кристаллизатор для концентрирования жидкостей, содержащий цилиндрический корпус, установленный на приводном валу вертикальный нож для скалывания намерзшего слоя льда и перемешивающее устройство [авторское свидетельство СССР №1156626, кл. A23L 2/08, бюл. №19, 1985 г.].The closest in technical essence and the achieved effect is a crystallizer for concentrating liquids, containing a cylindrical body, a vertical knife mounted on the drive shaft for cleaving a frozen layer of ice and a mixing device [USSR copyright certificate No. 1156626, cl. A23L 2/08, bull. No. 19, 1985].

Основными недостатками указанного кристаллизатора являются низкая производительность кристаллизатора, неоднородность получаемых кристаллов льда, малая площадь поверхности теплообмена, невозможность отделения кристаллов льда от сконцентрированного продукта, а также высокие энергозатраты процесса концентрирования.The main disadvantages of this mold are the low productivity of the mold, the heterogeneity of the obtained ice crystals, the small surface area of heat transfer, the inability to separate ice crystals from the concentrated product, as well as the high energy consumption of the concentration process.

Технической задачей изобретения является повышение производительности кристаллизатора и однородности кристаллов льда, интенсификация процесса теплообмена, обеспечение возможности отделения кристаллов льда от сконцентрированного продукта, а также снижение энергозатрат на процесс кристаллизации.An object of the invention is to increase the productivity of the mold and the uniformity of ice crystals, the intensification of the heat transfer process, providing the possibility of separation of ice crystals from the concentrated product, as well as reducing energy consumption for the crystallization process.

Поставленная техническая задача изобретения достигается тем, что в кристаллизаторе для концентрирования жидкостей, содержащем камеры образования кристаллов, роста кристаллов и отделения льда от сконцентрированного продукта, объединенные общим для всех камер валом, камера образования кристаллов содержит цилиндрический корпус и снабжена патрубком для подвода продукта, рубашкой для хладагента с патрубками для его подвода и отвода и шнековым перемешивающим устройством, установленным на общем валу, камера роста кристаллов содержит корпус, теплообменные устройства с патрубками подвода и отвода хладагента, установленные с образованием кольцевых полостей попеременно между поверхностями теплообменных устройств и валом, и между поверхностями теплообменных устройств и внутренней цилиндрической стенкой корпуса, а также ножи криволинейной формы для снятия льда с поверхности теплообменных устройств и обеспечения направленного зигзагообразного движения обрабатываемого продукта между валом, поверхностями теплообменных устройств и внутренней стенкой корпуса, а камера отделения льда от сконцентрированного продукта содержит цилиндрический корпус, установленный на общем валу шнек, устройство для отвода льда, рубашку для охлаждения исходного продукта перед концентрированием с патрубками для подвода и отвода продукта, рубашку с патрубками для отвода промоя и рубашку с патрубками для отвода сконцентрированного продукта, причем в местах установки рубашек для отвода промоя и сконцентрированного продукта стенки корпуса имеют перфорацию.The object of the invention is achieved in that in a crystallizer for concentrating liquids containing chambers for crystal formation, crystal growth and separation of ice from a concentrated product, united by a common shaft for all chambers, the crystal chamber contains a cylindrical body and is equipped with a pipe for supplying the product, a jacket for refrigerant with nozzles for its inlet and outlet and a screw mixing device mounted on a common shaft, the crystal growth chamber contains mustache, heat exchangers with refrigerant inlet and outlet nozzles installed with the formation of annular cavities alternately between the surfaces of the heat exchangers and the shaft, and between the surfaces of the heat exchangers and the inner cylindrical wall of the housing, as well as curved blades for removing ice from the surface of the heat exchangers and providing directional zigzag movement of the processed product between the shaft, the surfaces of the heat exchangers and the inner wall of the housing, and the camera from The separation of ice from the concentrated product contains a cylindrical body mounted on a common shaft, an auger, an ice removal device, a jacket for cooling the initial product before concentration with nozzles for supplying and discharging the product, a shirt with nozzles for draining the rinse and a shirt with nozzles for removing the concentrated product, moreover, in the places of installation of the shirts to remove the washout and concentrated product, the walls of the body have perforations.

На фиг.1 изображена общая схема кристаллизатора для концентрирования жидкостей, на фиг.2 - камера роста кристаллов, на фиг.3 - разрез А-А на фиг.2, на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.2.In Fig.1 shows a General diagram of a crystallizer for concentrating liquids, Fig.2 is a crystal growth chamber, Fig.3 is a section aa in Fig.2, Fig.4 is a section bB in Fig.2.

Кристаллизатор для концентрирования жидкостей (фиг.1) содержит камеры образования кристаллов 1, роста кристаллов 2 и отделения льда от сконцентрированного продукта 3, а также привод 4 с общим для всех камер валом 5. Камера образования кристаллов 1 содержит цилиндрический корпус, патрубок 6 для подвода продукта, рубашку 7 для хладагента с патрубком 8 для подвода хладагента и патрубком 9 для отвода хладагента, а также шнековое перемешивающее устройство 10, установленное на общем валу 5.The crystallizer for concentrating liquids (Fig. 1) contains chambers for the formation of crystals 1, crystal growth 2 and separation of ice from the concentrated product 3, as well as a drive 4 with a shaft 5 common to all chambers. The chamber for crystal formation 1 contains a cylindrical body, a pipe 6 for supplying product, a jacket 7 for a refrigerant with a pipe 8 for supplying refrigerant and a pipe 9 for draining the refrigerant, as well as a screw mixing device 10 mounted on a common shaft 5.

Камера роста кристаллов 2 (фиг.2) содержит цилиндрический корпус, внутри которого размещены теплообменные устройства, выполненные в виде полых дисков 11 и 12, на плоской кольцевой поверхности которых осуществляется намораживание влаги, а вдоль цилиндрической поверхности движется продукт. Диск 11 закреплен на внутренней поверхности камеры с образованием зазора между внутренней цилиндрической поверхностью диска и валом, а диск 12 закреплен на внутренней поверхности камеры с образованием зазора между наружной цилиндрической поверхностью диска и стенкой камеры. Таким образом обеспечивается продвижение продукта между цилиндрическими поверхностями дисков, внутренней стенкой камеры и валом. Диски 11 и 12 чередуются по высоте камеры через один. Их количество зависит от производительности аппарата. Каждый диск снабжен патрубком 14 для подвода хладагента и патрубком 15 для его отвода. Диски 11 и 12 разделяют камеру роста на секции, в каждой из которых установлены ножи 13. Ножи установлены таким образом, что при вращении вала срезание слоя намораживаемой влаги осуществляется криволинейными поверхностями ножей, при этом срезание намороженного льда с диска 12 осуществляется вогнутой стороной ножа, а срезание льда с диска 11 осуществляется выпуклой стороной ножа.The crystal growth chamber 2 (Fig. 2) contains a cylindrical body, inside of which heat exchangers are arranged made in the form of hollow disks 11 and 12, on the flat annular surface of which moisture is frozen, and the product moves along the cylindrical surface. The disk 11 is fixed on the inner surface of the chamber with the formation of a gap between the inner cylindrical surface of the disk and the shaft, and the disk 12 is fixed on the inner surface of the chamber with the formation of a gap between the outer cylindrical surface of the disk and the chamber wall. This ensures the promotion of the product between the cylindrical surfaces of the disks, the inner wall of the chamber and the shaft. Disks 11 and 12 alternate in height of the chamber through one. Their number depends on the performance of the device. Each disk is equipped with a nozzle 14 for supplying refrigerant and a nozzle 15 for its removal. The disks 11 and 12 divide the growth chamber into sections, in each of which there are knives 13. The knives are installed so that when the shaft rotates, the layer of freezing moisture is cut off by the curved surfaces of the knives, while the frozen ice from the disk 12 is cut off by the concave side of the knife, and ice is cut from the disk 11 by the convex side of the knife.

Камера отделения льда от сконцентрированного продукта 3 содержит цилиндрический корпус, снабженный рубашкой 16 для охлаждения исходного продукта перед концентрированием с патрубками 17 и 18 для подвода и отвода продукта, рубашкой 19 с патрубками 20 для отвода промоя и рубашкой 21 с патрубками 22 для отвода сконцентрированного продукта. В местах установки рубашек для отвода промоя и сконцентрированного продукта стенки корпуса имеют перфорацию. Камера имеет также шнек 23, установленный на общем валу 5, и устройство для отвода льда 24.The chamber for separating ice from the concentrated product 3 comprises a cylindrical body equipped with a jacket 16 for cooling the initial product before concentration with nozzles 17 and 18 for supplying and discharging the product, a jacket 19 with nozzles 20 for removing the rinse and a jacket 21 with nozzles 22 for removing the concentrated product. In the places where shirts are installed to remove the washout and concentrated product, the walls of the case have perforation. The camera also has a screw 23 mounted on a common shaft 5, and a device for removing ice 24.

Кристаллизатор для концентрирования жидкостей работает следующим образом.A crystallizer for concentrating liquids works as follows.

Исходный продукт сначала через патрубок 17 подается в рубашку 16, где охлаждается за счет теплообмена со льдом, выходящим из камеры отделения льда от сконцентрированного продукта 3, затем через патрубок 18 выводится из рубашки 16 и далее через трубопровод и патрубок 6 подается в камеру образования кристаллов 1. Одновременно через патрубок 8 в рубашку 7 подается хладагент, который кипит, охлаждая исходный продукт в камере образования кристаллов, обеспечивая таким образом кристаллизацию льда на внутренней поверхности камеры. Продукт в камере образования кристаллов интенсивно охлаждается за счет теплообмена с кипящим хладагентом и интенсивно перемешивается шнековым перемешивающим устройством 10, которое одновременно срезает с внутренней поверхности камеры кристаллы льда и направляет их в камеру роста кристаллов 2.The initial product is first supplied through the pipe 17 to the jacket 16, where it is cooled by heat exchange with ice leaving the ice separation chamber from the concentrated product 3, then it is discharged from the jacket 16 through the pipe 18 and then fed through the pipe and pipe 6 to the crystal formation chamber 1 At the same time, a coolant is supplied through the pipe 8 to the jacket 7, which boils, cooling the initial product in the crystal-forming chamber, thereby ensuring ice crystallization on the inner surface of the chamber. The product in the chamber of crystal formation is intensively cooled by heat exchange with boiling refrigerant and intensively mixed with a screw mixing device 10, which simultaneously cuts ice crystals from the inner surface of the chamber and directs them to the crystal growth chamber 2.

Из камеры образования кристаллов обрабатываемый продукт подается в камеру роста кристаллов 2, а хладагент из рубашки 7 через патрубки 14 подается во внутреннюю полость дисков 11 и 12. За счет теплообмена между обрабатываемым продуктом и хладагентом продукт продолжает охлаждаться, при этом кристаллы льда увеличиваются в размере. Ножи криволинейной формы 13 снимают лед с плоских кольцевых поверхностей дисков 11 и 12 и продвигают продукт таким образом, что он движется зигзагообразно между поверхностями дисков, внутренней стенкой камеры роста и валом; при этом скорость движения продукта уменьшается, что позволяет добиться однородности кристаллов льда, благодаря чему улучшается их дальнейшее отделение от сконцентрированного продукта.From the crystal formation chamber, the processed product is supplied to the crystal growth chamber 2, and the refrigerant from the shirt 7 is supplied through the nozzles 14 to the internal cavity of the disks 11 and 12. Due to the heat exchange between the processed product and the refrigerant, the product continues to cool, while the ice crystals increase in size. Curved knives 13 remove ice from the flat annular surfaces of the disks 11 and 12 and advance the product so that it moves in a zigzag fashion between the surfaces of the disks, the inner wall of the growth chamber and the shaft; while the speed of the product is reduced, which allows to achieve uniformity of ice crystals, thereby improving their further separation from the concentrated product.

Из камеры роста кристаллов продукт, представляющий собой льдоводяную пульпу, подается в камеру отделения льда от сконцентрированного продукта 3, где он передвигается при помощи шнека 23. При этом лед прессуется, частично плавится и вода, образующаяся в результате плавления льда, промывает его от сконцентрированного продукта, который, в свою очередь, выходит через перфорированную стенку камеры в рубашку 21, из которой отводится через патрубки 22. Аналогично промой выходит через перфорированную стенку в рубашку 19 и через патрубки 20 выводится из нее. Лед, дополнительно охлаждая за счет теплообмена через стенку камеры исходный продукт в рубашке 16, поднимается шнеком к устройству для отвода льда 24 и отводится из кристаллизатора.From the crystal growth chamber, the product, which is an ice-water pulp, is fed into the ice separation chamber from the concentrated product 3, where it is moved using the screw 23. In this case, the ice is pressed, partially melted and the water resulting from the melting of ice rinses it from the concentrated product , which, in turn, exits through the perforated wall of the chamber into the jacket 21, from which it is discharged through the nozzles 22. Similarly, the outlet exits through the perforated wall into the shirt 19 and is discharged through the nozzles 20 from her. The ice, additionally cooling due to heat transfer through the chamber wall, the initial product in the jacket 16, is lifted by a screw to the device for removing ice 24 and is discharged from the mold.

Использование льда, полученного при кристаллизации, для предварительного охлаждения исходного продукта перед концентрированием, а также теплоты одного и того же хладагента в камерах образования и роста кристаллов, обеспечивает регенерациию тепла, что позволяет снизить энергозатраты на процесс концентрирования.The use of ice obtained during crystallization to pre-cool the initial product before concentration, as well as the heat of the same refrigerant in the crystal formation and growth chambers, provides heat recovery, which reduces energy consumption for the concentration process.

Технический результат достигается тем, что предложенный кристаллизатор для концентрирования жидкостей позволяет повысить производительность кристаллизатора по сконцентрированному продукту и вымороженному льду, обеспечить однородность кристаллов льда с целью лучшего их отделения от сконцентрированного продукта, интенсифицировать процесс теплообмена, обеспечить возможность отделения кристаллов льда от сконцентрированного продукта, а также снизить энергозатраты на процесс кристаллизации.The technical result is achieved by the fact that the proposed crystallizer for the concentration of liquids allows to increase the crystallizer productivity for the concentrated product and frozen ice, to ensure uniformity of ice crystals in order to better separate them from the concentrated product, to intensify the heat transfer process, to allow the separation of ice crystals from the concentrated product, and reduce energy consumption for the crystallization process.

Claims

A mold for concentrating liquids containing chambers for the formation of crystals, crystal growth and separation of ice from a concentrated product, combined by a common shaft for all chambers, the crystallization chamber contains a cylindrical body and is equipped with a pipe for supplying the product, a jacket for refrigerant with pipes for its supply and the outlet and a screw mixing device mounted on a common shaft, the crystal growth chamber contains a housing, heat exchangers with inlet and outlet pipes x a ladder, installed with the formation of annular cavities alternately between the surfaces of the heat exchangers and the shaft, and between the surfaces of the heat exchangers and the inner cylindrical wall of the housing, as well as knives of a curved shape for removing ice from the surface of the heat exchangers and providing directional zigzag movement of the processed product between the shaft, the surfaces of the heat exchangers devices and the inner wall of the housing, and the camera separating ice from the concentrated product contains cylin a drum housing mounted on a common shaft, an auger, an ice removal device, a shirt for cooling the initial product before concentration with nozzles for supplying and discharging the product, a shirt with nozzles for removing the wash and a shirt with nozzles for removing the concentrated product, and the outlet of the wash and concentrated product of the body wall have perforation.