Результат интеллектуальной деятельности: Аппарат для удаления влаги из жидких высоковлажных термолабильных эмульсий

Изобретение относится к аппаратам для проведения процесса удаления влаги из жидких высоковлажных термолабильных растительных эмульсий и может быть использовано в пищевой, масложировой, лакокрасочной промышленности и других отраслях, применяющих выпаривание влаги из термолабильных высоковязких жидких концентратов.

Известны конические ротационно-пленочные аппараты [Инновационный патент 24527 (Республика Казахстан), МКИ В 01 D 3/30 Конический ротационно-пленочный аппарат / Алтайулы Сагымбек, С.В. Шахов - Заявл. 21.09.2010, № 2010/1163.1, опубл. 15.09.2011 в Б.И. № 9 (заявитель и патентообладатель: Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения «Евразийский национальный университет им. Л.Н. Гумилева» Министерства образования и науки Республики Казахстан (ЕНУ им. Л.Н. Гумилева МОН РК)) – 8 с., Пат. 2425708 РФ, МПК⁷ В 01 D 1/22. Конический ротационно-пленочный аппарат [Текст] / Алтайулы С., Антипов С.Т., Шахов С.В. ; заявитель и патентообладатель «Воронеж. гос. технол. акад.». – № 2010103078/05 ; заявл. 29.01.2010 ; опубл. 10.08. 2011, Бюл. № 22., Пат. 2429040 РФ, МПК⁷ В 01 D 1/22. Конический ротационно-пленочный аппарат [Текст] / Алтайулы С., Антипов С.Т., Шахов С.В.; заявитель и патентообладатель «Воронеж. гос. технол. акад.». – № 2010109663/05; заявл. 15.03.2010; опубл. 20.09.2011, Бюл. № 26], конструкция которых содержит корпус с крышками и обогреваемыми стенками, снабженными патрубками для подвода и отвода пара и патрубками для ввода исходного и вывода готового продукта, расположенными соответственно в верхней и нижней частях корпуса, сепарационный отбойник и сепарационную камеру с патрубкам для подсоединения к вакуумной системе, размещенный внутри корпуса и закрепленный на валах с помощью дисков полый ротор со звездообразным сечением в форме усеченного конуса, вершины которого являются его лопастями, кромки которых по всей длине образующей имеют чередующиеся трапецеидальные вырезы, а непосредственно за сепарационным отбойником расположено неподвижно закрепленное на корпусе посредством радиальных опор сепарационное кольцо с отверстиями в виде кольцеобразных сегментов, на поверхности сплошной части которого, обращенной к ротору, установлены вертикальные направляющие.

Недостатком данных устройств является низкая надежность их работы в результате того, что выполнение полого барабана постоянным сечением с расположенными на его наружной поверхности лопастями приводит к малой скорости перемещения обрабатываемого продукта вдоль корпуса аппарата вместе с выпаренными из продукта парами влаги из-за возрастающего гидравлического сопротивления, сужающегося межлопастного канала, а также из-за недостаточной эффективности разделения парожидкостной смеси вращающимся сепарационным отбойником тарельчатого типа, который за счет действия центробежных сил разбрызгивает продукт, в результате чего происходит его частичное попадание в зону удаления парогазовой смеси.

Известны цилиндрические ротационно-пленочные аппараты [Инновационный Патент РК на изобретение 26364 МПК В 01 D 3/30. Ротационно-пленочный аппарат [Текст] / Алтайулы С., Антипов С.Т., Аликулов З., Шахов С.В.; Заявитель и патентообладатель Респ. гос. казенное предприятие «Евразийский национальный университет им. Л.Н. Гумилева» Министерства образования и науки Республики Казахстан – заявка № 2012/0035.1, дата подачи заяки 01.09.2012. опубл. 11.15.2012. Бюл. №.11-7с., Инновационный Патент РК на изобретения 26364 МПК В 01 D 3/30. Ротационно-пленочный аппарат [Текст] / Алтайулы С., Антипов С.Т., Аликулов З., Шахов С.В., Спанбаев А.Д., Алтаева А.С.; заявитель и патентообладатель Республиканское государственное казенное предприятие "Евразийский национальный университет им. Л.Н. Гумилева" Министерства образования и науки Республики Казахстан (ЕНУ им. Л.Н. Гумилева МОН РК). – заявка №2012/0035.1, дата подачи заявки 09.01.2012 решение 15.11.2012, опубл. 2012. Бюл. №.11 – 4 с., Патент РК на изобретение 27194 МПК В 01 D 3/30. Цилиндрический ротационно-пленочный аппарат [Текст] / Алтайулы С., Алтаева А.С., Бекеева С.А., Шахов С.В., Константинов В.Е.; заявитель и патентообладатель Алтайулы Сагымбек, Бекеева С.А. – заявка № 2011/1182.1, дата подачи заявки 14.11.2011 решение 15.07.2013 г., опубл. 2013. Бюл. №.7 - 5с., Патент 2474460 (Российская Федерация), МКИ B01D1/02 Цилиндрический ротационно-пленочный аппарат / Алтайулы Сагымбек, С.В. Шахов - Заявл. 01.11.2011, 2011144339/05, опубл. 10.02.2013 Бюл. № 4, Патент 2484874 (Российская Федерация), МКИ B01D1/22 Цилиндрический ротационно-пленочный аппарат / Алтайулы Сагымбек, С.В. Шахов, В.Е. Константинов, Р.А. Барыкин, Р.В. Долбилин - Заявл. 06.02.2012, 2012104062/05, опубл. 20.06.2013 Бюл. № 17], содержащие цилиндрический корпус с крышками и обогреваемой рубашкой, снабженными патрубками для подвода и отвода теплоносителя, расположенными соответственно в верхней и нижней частях корпуса, и патрубками для ввода исходного и вывода готового продукта, сепарационный отбойник тарельчатого типа, сепарационное кольцо и сепарационную камеру с патрубком для удаления из нее парогазовой смеси, размещенный внутри корпуса и закрепленный на полуосях ротор с приводом, имеющий звездообразное сечение, вершины которого являются его лопастями, а его кромки по всей своей длине расположены параллельно образующей внутренней поверхности цилиндрического корпуса с постоянным зазором.

Недостатками данных аппаратов являются низкая надежность и эффективность работы, высокие материальные и энергетические затраты, связанные с увеличением в процессе удаления влаги вязкости продукта и трудностью его перемещения через зону с повышенным содержанием сухих веществ в продукте, а также вследствие нерационального использования теплоносителя по длине аппарата.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является аппарат [Авторское свидетельство СССР №1445744, кл. В 01 D 3/30 23.12.88. Бюл. № 47], предназначенный для проведения процесса выпаривания фосфатидных эмульсий подсолнечных масел, выполненный в виде горизонтально расположенного цилиндрического корпуса с крышкой и обогреваемыми стенками, снабженного патрубками для подвода и отвода пара, расположенными соответственно в верхней и нижней частях корпуса, и патрубками для ввода исходного и вывода готового продукта, сепарационного отбойника тарельчатого типа и сепарационной камеры с патрубками для подсоединения к вакуумной системе, размещенной внутри корпуса и закрепленной на валах с помощью ротора в виде звездообразного полого барабана постоянного сечения с расположенными на его наружной поверхности лопастями. В зоне между лопастями и в дисках ротора в направлении перемещения обрабатываемого продукта выполнена перфорация.

Недостатком данного аппарата является неравномерное распределение продукта по внутренней поверхности аппарата, что приводит к динамическому воздействию на привод барабана и нестабильному перемещению пленки продукта по длине аппарата, а также неэффективное выделение из парожидкой смеси водяного пара и частичек готового продукта.

Технической задачей изобретения является равномерное распределение продукта по внутренней поверхности аппарата, что приводит к снижению динамического воздействия на привод барабана и к более стабильному перемещению пленки продукта по длине аппарата, а также повышение эффективности выделения из парожидкой смеси водяного пара и частичек готового продукта.

Поставленная техническая задача достигается тем, что в аппарате для удаления влаги из жидких высоковлажных термолабильных эмульсий, содержащем цилиндрический корпус с крышками и обогреваемыми стенками, снабженными патрубками для подвода и отвода пара, расположенными соответственно в верхней и нижней частях корпуса, и патрубками для ввода исходного и вывода готового продукта, сепарационный отбойник тарельчатого типа и сепарационную камеру с патрубком для подсоединения к вакуумной системе, размещенный внутри корпуса и закрепленный на валах с помощью дисков перфорированный ротор со звездообразным сечением, вершины которого являются его лопастями, а его кромки по всей своей длине расположены параллельно образующей внутренней поверхности цилиндрического корпуса с постоянным зазором, при этом полости ротора, образуемые лопастями, разделены по высоте лопасти перегородкой, нижняя часть которой имеет плавный скругленный переход к цилиндрической части ротора и которая разделяет полости перфорированной и сплошной частей ротора, а внутри полости ротора установлена перегородка, которая также разделяет полости перфорированной и сплошной частей ротора, при этом патрубки для ввода исходного продукта расположены в районе действия лопастей ротора в верхней и нижней части крышки, размещенной на левом торце цилиндрического корпуса, новым является то, что перегородки, расположенные в соседних полостях, разнесены по длине полости ротора друг относительно друга с шагом, обеспечивающим образование винтового конвейера.

Технический результат заключается в равномерном распределении продукта по внутренней поверхности аппарата, что приводит к снижению динамического воздействия на привод барабана и к более стабильному перемещению пленки продукта по длине аппарата, а также в повышении эффективности выделения из парожидкой смеси водяного пара и частичек готового продукта.

На фиг.1 изображен общий вид аппарата для удаления влаги из жидких высоковлажных термолабильных эмульсий, а на фиг. 2 - его трехмерная модель.

Аппарат для удаления влаги из жидких высоковлажных термолабильных эмульсии (фиг.1) содержит цилиндрический корпус 1 с крышками 2, 3, имеющий греющую рубашку 4 и патрубки 5 и 6 для ввода исходного продукта, расположенные в верхней и нижней части крышки 2, а также патрубок 7 для вывода готового продукта. Для присоединения к вакуумной системе аппарата служит патрубок 8. Для подвода пара и отвода конденсата из греющей рубашки 4 предназначены патрубки 9 и 10, расположенные в верхней и нижней части корпуса 1. Для технологических нужд аппарат снабжен патрубками 11 и 12 (для слива остаточной эмульсии и остаточного парожидкого конденсата от аппарата).

Внутри корпуса 1 размещен с возможностью вращения перфорированный ротор 13 с отверстиями 14 и со звездообразным сечением (фиг.1, 2), вершины которого являются его лопастями 15, закрепленный на валах 16, 17 с помощью дисков 18 и 19. При этом диск 19 выполнен с перфорированными отверстиями 20.

Лопасти 15 ротора 13 имеют сплошной и перфорированный участки 21 и 22. При этом расположение патрубков 5 и 6 для ввода исходного продукта на крышке 2 находится в зоне действия лопастей 15 ротора 13 (сплошного его участка 21). Кромки лопастей 15 ротора 13 расположены параллельно образующей внутренней поверхности цилиндрического корпуса 1 с постоянными определенными зазорами 23 и 24, соответствующими сплошному и перфорированному участкам лопастей 21, 22. При этом зазор 23 на сплошном участке 21 выполнен большим, чем зазор 24 на последующем перфорированном участке 22 лопастей 15 ротора 13. Сплошной участок 21 по высоте лопасти 15 ограничен перегородкой 25, нижняя часть которой имеет плавный скругленный переход к цилиндрической части ротора 13. При этом перегородки 25, расположенные в соседних полостях, разнесены по длине полости ротора 13 друг относительно друга с шагом, обеспечивающим образование винтового конвейера.

А внутри полости ротора 13 на границе перехода от сплошного участка 21 лопастей 15 ротора 13 к перфорированному участку 22 лопастей 15 также установлена перегородка 26, которая также отделяет перфорированную часть ротора 13 от сплошной.

На правом валу 17 ротора 13 помимо диска 19 установлен сепарационный отбойник тарельчатого типа 27. За сепарационным отбойником 27 установлено неподвижно сепарационное кольцо 28. Между сепарационным отбойником 27 и крышкой 3 корпуса 1 образована сепарационная камера 29.

Предлагаемый аппарат для удаления влаги из жидких высоковлажных термолабильных эмульсий работает следующим образом.

Исходный обрабатываемый продукт поступает через патрубки 5 и 6 во внутреннее пространство корпуса 1, где попадает на лопасти 15 сплошного участка 21 вращающегося ротора 13 и под действием центробежных сил наносится на внутреннюю поверхность корпуса 1, обогреваемого через греющую рубашку 4 паром. С помощью сплошного участка 21 продукт равномерно распределяется по внутренней поверхности корпуса 1, формируется равномерный слой продукта и обеспечивается его поступательное перемещение по внутренней поверхности корпуса 1 аппарата.

При этом за счет разнесения перегородок 25, расположенных в соседних полостях, по длине полости ротора 13 друг относительно друга с шагом, обеспечивающим образование винтового конвейера, происходит снижение динамического воздействия на привод барабана

Обрабатываемый продукт последовательно перемещается вместе с выпаренными из продукта парами влаги вдоль корпуса 1 аппарата к выходу и выводится из него через патрубок 7. Образовавшаяся в результате выпаривания парогазовая смесь через межлопастное пространство перфорированного участка 22, отверстия 14 перфорированного ротора 13 и отверстия 20 диска 19, предварительно взаимодействующая с сепарационным отбойником 27 и кольцом 28 для выделения из нее жидкой фазы готового продукта, отсасывается вакуумной системой через патрубок 8.

Преимущества аппарата для удаления влаги из жидких высоковлажных термолабильных эмульсий заключаются в том, что выполнение лопастей ротора со сплошным и перфорированным участками, отделенными друг от друга по высоте лопасти перегородкой, нижняя часть которой имеет плавный скругленный переход к цилиндрической части ротора, и разнесение перегородок, расположенных в соседних полостях, по длине полости ротора друг относительно друга с шагом, обеспечивающим образование винтового конвейера, приводит к снижению динамического воздействия на привод барабана и к более стабильному перемещению пленки продукта по длине аппарата, а также позволяет повысить эффективность выделения из парожидкой смеси водяного пара и частичек готового продукта.