RU2358214C1

RU2358214C1 - Device for liquid product spraying in vacuum freeze dryer

Info

Publication number: RU2358214C1
Application number: RU2007142869/06A
Authority: RU
Inventors: Сергей Тихонович Антипов (RU); Сергей Тихонович Антипов; Валерий Ефимович Игнатов (RU); Валерий Ефимович Игнатов; Алексей Анатольевич Воронин (RU); Алексей Анатольевич Воронин
Priority date: 2007-11-19
Filing date: 2007-11-19
Publication date: 2009-06-10

Abstract

FIELD: heating.

SUBSTANCE: invention deals with liquid thermolabile products drying technologies and is to find implementation in food, microbiological and pharmaceutical industries. The device contains an evaporation cyclone chamber with a steam discharge nipple equipped with a capillary tube represented by a spout with an adjustable circular duct arranged in the confuser part and directed at a tangent to the capillary generatrix. The capillary is equipped with an external steam chamber. In accordance with the invention concept the device is equipped with a steam-and-gas injector whose mixing chamber is connected to the external steam chamber. On the cylindrical inside of the evaporation chamber and (partly) the steam discharge nipple there are HFC (UHF) sources mounted. The conduit designed for supply of steam from the evaporation chamber is equipped with a heater and is connected to the injector inlet chamber. The device for immediate injection of liquid products into the vacuum freeze chamber must be structurally simple and feature regulation of the adherent gas-and-steam layer thickness and the gas-and-steam mixture temperature.

EFFECT: enhancement of the device operational reliability; reduction of kinetic energy loss by swirling liquid flow; spraying quality improvement.

2 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к технике сушки жидких термолабильных продуктов и может быть использовано в пищевой, микробиологической и фармацевтической промышленности.The present invention relates to techniques for drying liquid thermolabile products and can be used in food, microbiological and pharmaceutical industries.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для ввода жидкого продукта в вакуум-сублимационную сушилку (патент РФ 2131101, кл. F26B 5/06, опубл. 27.05.99. Бюл. №15), содержащее испарительную камеру, выполненную в виде циклона, напорную емкость и капилляр, а конфузорная часть капилляра снабжена регулируемым каналом, соединенным трубопроводом с патрубком отвода паровой фазы из испарительной камеры.The closest in technical essence and the achieved effect is a device for introducing a liquid product into a vacuum freeze dryer (RF patent 2131101, class F26B 5/06, publ. 05.27.99. Bull. No. 15), containing an evaporation chamber made in the form cyclone, pressure vessel and capillary, and the confuser part of the capillary is equipped with an adjustable channel connected by a pipe to the branch pipe for removing the vapor phase from the evaporation chamber.

Недостатками известного устройства является невозможность диспергирования жидкого продукта, так как при переходе через переходной канал с диафрагмой прямоугольного сечения скорость его вращения уменьшается практически до нуля, сложность конструкции, ненадежность работы регулируемой диафрагмы, необходимость нагрева жидкого продукта до высокой температуры с целью получения достаточного количества пара при самоиспарении в испарительной камере за счет внутренней энергии, возможность попадания конденсированных паров в «прилипший» слой, тем самым вызывая его разрушение.The disadvantages of the known device is the inability to disperse a liquid product, since when passing through a transition channel with a rectangular aperture, its rotation speed decreases to almost zero, the complexity of the design, the unreliability of the adjustable diaphragm, the need to heat the liquid product to a high temperature in order to obtain a sufficient amount of steam at self-evaporation in the evaporation chamber due to internal energy, the possibility of condensed vapors entering the “adhering” with oh, thereby causing its destruction.

Технической задачей изобретения является создание устройства, позволяющего повысить эффективность распыления жидкого продукта в камере вакуум-сублимационной сушилки, упростить конструкцию за счет исключения из нее регулируемой диафрагмы с подвижными элементами, снизить температуру подаваемого на распыление жидкого продукта за счет дополнительной подачи инертного газа, исключить разрушение «прилипшего» слоя при конденсации пара за счет перегрева паров и содержания инертного газа.An object of the invention is to provide a device that allows to increase the efficiency of spraying a liquid product in the chamber of a vacuum freeze dryer, simplify the design by eliminating an adjustable diaphragm with moving elements from it, reduce the temperature of the liquid product supplied to the spray due to the additional supply of inert gas, and eliminate destruction adhering "layer during steam condensation due to overheating of vapors and inert gas content.

Поставленная техническая задача изобретения достигается тем, что в устройстве для распыления жидкого продукта в вакуум-сублимационной сушилке, содержащем испарительную камеру, выполненную в виде циклона с патрубком отвода пара и снабженную капилляром, выполненным в виде сопла с расположенным в конфузорной части кольцевым регулируемым каналом, направленным по касательной к образующей капилляра и снабженным внешней паровой камерой, новым является то, что устройство снабжено газопаровым инжектором, камера смешения которого подсоединена к внешней паровой камере, на внутренней цилиндрической части испарительной камеры и внешней части патрубка для отвода пара установлены ТВЧ (УВЧ) источники излучения, а трубопровод отвода пара из испарительной камеры снабжен нагревателем и подсоединен к газопаровой камере смешения инжектора.The object of the invention is achieved in that in a device for spraying a liquid product in a vacuum freeze dryer containing an evaporation chamber made in the form of a cyclone with a steam outlet and equipped with a capillary made in the form of a nozzle with an annular adjustable channel located in the confuser part, directed tangentially to the capillary generatrix and provided with an external steam chamber, new is that the device is equipped with a gas-vapor injector, the mixing chamber of which is connected and steam to the outer chamber, the inner cylindrical portion of the evaporator chamber and the outer part of the nozzle for discharging steam set HDTV (UHF) radiation sources, and the conduit discharging vapor from the evaporator chamber provided with a heater and connected to a gas-vapor mixing chamber injector.

На фиг.1 изображена схема устройства для распыления жидкого продукта в вакуум-сублимационной сушилке; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.Figure 1 shows a diagram of a device for spraying a liquid product in a vacuum freeze dryer; figure 2 is a section aa in figure 1.

Устройство для распыления жидкого продукта в камере вакуум-сублимационной сушилки состоит из испарительной камеры 1 (фиг.1), выполненной в виде циклона, в верхней части которой по касательной установлен патрубок 2 для ввода жидкого продукта (фиг.2). В центре камеры установлен патрубок 3 для отвода пара. На внутренней цилиндрической части испарительной камеры 1 и наружной части патрубка 3 отвода пара установлены ТВЧ (УВЧ) источники излучения энергии. Трубопровод отвода пара 8 снабжен электрическим нагревателем 5 и соединен с камерой смешения 6 газового инжектора 7. Камера смешения 6 соединена с кольцевой газопаровой камерой 9, окружающей капилляр 10, выполненный в виде сопла. В конфузорной части капилляра находится кольцевой регулируемый канал 11 с возможностью изменения ширины для подачи парогазовой смеси, выполненный по касательной к образующей капилляра.A device for spraying a liquid product in the chamber of a vacuum freeze dryer consists of an evaporation chamber 1 (Fig. 1), made in the form of a cyclone, in the upper part of which a pipe 2 for introducing a liquid product is mounted tangentially (Fig. 2). In the center of the chamber there is a pipe 3 for the removal of steam. On the inner cylindrical part of the evaporation chamber 1 and the outer part of the pipe 3 of the steam outlet installed high-frequency (UHF) energy radiation sources. The steam exhaust pipe 8 is equipped with an electric heater 5 and is connected to the mixing chamber 6 of the gas injector 7. The mixing chamber 6 is connected to the annular gas-vapor chamber 9 surrounding the capillary 10, made in the form of a nozzle. In the confuser part of the capillary there is an annular adjustable channel 11 with the possibility of changing the width for supplying the vapor-gas mixture, made tangentially to the capillary generatrix.

Устройство для распыления жидкого продукта в камере вакуум-сублимационной сушилки работает следующим образом.A device for spraying a liquid product in the chamber of a vacuum freeze dryer is as follows.

Жидкий продукт по патрубку 2 по касательной поступает в испарительную камеру 1, где поддерживается вакуум ниже тройной точки. Продукт образует вращающееся кольцо на внутренней поверхности испарительной камеры. К продукту дополнительно подводится теплота за счет ТВЧ (УВЧ) источников излучения энергии.The liquid product along the pipe 2 tangentially enters the evaporation chamber 1, where the vacuum is maintained below the triple point. The product forms a rotating ring on the inner surface of the evaporation chamber. Heat is additionally supplied to the product due to the high frequency (UHF) sources of energy radiation.

При этом влага из продукта интенсивно испаряется за счет самоиспарения при охлаждении его до температуры насыщения и дополнительного подвода теплоты ТВЧ (СВЧ) энергии.In this case, moisture from the product intensively evaporates due to self-evaporation when it is cooled to a saturation temperature and an additional supply of heat of high-frequency (microwave) energy.

Вращающийся продукт поступает в капилляр 10, а пар, удаляющийся через патрубок отвода пара 3, подогревается при помощи электрического нагревателя 5 и далее поступает в камеру смешения 6 газового инжектора.The rotating product enters the capillary 10, and the steam removed through the steam outlet 3 is heated using an electric heater 5 and then enters the mixing chamber 6 of the gas injector.

В качестве рабочей среды в инжекторе используют нейтральный газ, например азот, углекислый газ и т.д. Газ подается в рабочее сопло инжектора 7, инжектирует пар, поступающий через трубопровод отвода пара 8, смешиваясь с ним в камере смешения 6. При этом давление пара повышается. Газопаровая смесь поступает в кольцевую газопаровую камеру 9, а затем в кольцевой регулируемый канал 11. Газопаровая смесь проходит в капилляр 10 по касательной к его образующей и генерирует «прилипший» слой, который изолирует вращающийся жидкостной поток от стенок капилляра. Толщина «прилипшего» слоя газопаровой смеси регулируется изменением ширины кольцевого регулируемого канала 11 и изменением давления в кольцевой камере 9, что достигается величиной подводимой в испарительную камеру энергии ТВЧ (УВЧ) источников излучения и количеством подаваемого в инжектор 7 инертного газа. Частично газопаровая смесь смешивается с жидкостью.A neutral gas, for example, nitrogen, carbon dioxide, etc., is used as a working medium in the injector. Gas is supplied to the working nozzle of the injector 7, injects steam entering through the steam exhaust pipe 8, mixing with it in the mixing chamber 6. In this case, the vapor pressure rises. The gas-vapor mixture enters the annular gas-vapor chamber 9, and then into the annular adjustable channel 11. The gas-vapor mixture passes into the capillary 10 tangentially to its generatrix and generates a “sticking” layer that isolates the rotating liquid flow from the walls of the capillary. The thickness of the “adhering” layer of the gas-vapor mixture is controlled by changing the width of the annular adjustable channel 11 and changing the pressure in the annular chamber 9, which is achieved by the amount of radiation energy supplied to the evaporation chamber (UHF) and the amount of inert gas supplied to the injector 7. Partially a gas-vapor mixture is mixed with a liquid.

Предлагаемое устройство для ввода жидкого продукта в камеру вакуум-сублимационной сушилки позволяетThe proposed device for introducing a liquid product into the chamber of a vacuum freeze dryer allows

повысить эффективность распыления продукта за счет уменьшение потерь кинетической энергии вращающимся жидкостным потоком;increase the efficiency of spraying the product by reducing the loss of kinetic energy by a rotating liquid stream;

повысить надежность работы устройства за счет упрощения конструкции и возможности регулирования толщины «прилипшего» газопарового слоя и температуры газопаровой смеси;to increase the reliability of the device by simplifying the design and the ability to control the thickness of the “adhered” gas-vapor layer and the temperature of the gas-vapor mixture;

уменьшить температуру жидкости в испарительной камере для получения необходимого количества газопаровой смеси.reduce the temperature of the liquid in the evaporation chamber to obtain the required amount of gas-vapor mixture.

Claims

A device for spraying a liquid product in a vacuum freeze dryer containing an evaporation chamber made in the form of a cyclone with a steam outlet and equipped with a capillary made in the form of a nozzle with an annular adjustable channel located in the confuser part, which is tangential to the capillary generatrix and equipped with an external steam chamber, characterized in that the device is equipped with a gas-vapor injector, the mixing chamber of which is connected to an external steam chamber, on the inner cylindrical part of the isp itelnoy chamber and the outer part of the nozzle for discharging steam set HDTV (UHF) radiation sources, and the conduit discharging vapor from the evaporator chamber provided with a heater and connected to a gas-vapor mixing chamber injector.