установка для производства осветленных соков и вин в непрерывном потоке

Формула изобретения

1. Установка для производства осветленных соков и вин в непрерывном потоке, содержащая емкости для подачи сока или вина и суспензии сорбента, емкость для ультразвуковой обработки смеси и сепарационный узел, отличающаяся тем, что 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 по соосным окружностям с неравным и некратным окружным шагом.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что сепарационный узел выполнен в виде сопряженного с барабаном перфорированного или пористого диффузора, а в плоскости их сопряжения на внутренней поверхности установлен буртик.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к оборудованию виноделия и пищевой промышленности и может быть использовано в производстве осветленных соков и вин.

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.

Недостатками этой установки являются низкая энергоемкость генерируемых в смеси ультразвуковых колебаний, связанные с ней низкая надежность отделения взвесей и низкая надежность стерилизации.

Задачей изобретения является увеличение энергоемкости генерируемых в смеси ультразвуковых колебаний и повышение надежности стерилизации и отделения взвесей.

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.

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.

В предпочтительном варианте сепарационный узел выполнен в виде сопряженного с барабаном перфорированного диффу- зора, а в плоскости их сопряжения на внутренней поверхности установлен буртик.

Это позволяет упростить конструкцию установки за счет совмещения в одной технологической позиции двух единиц оборудования.

На фиг.1 изображена схема предлагаемой установки; на фиг.2 разрез А-А на фиг.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.

Установка работает следующим образом.

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.

Таким образом, предлагаемая установка позволяет за счет увеличения энергоемкости генерируемых в смеси ультразвуковых колебаний повысить надежность стерилизации и отделения взвесей.