Устройство для испарительного охлаждения жидкого продукта

008556 Настоящее изобретение относится к устройству для испарительного охлаждения жидкого продукта,содержащему вакуумную камеру, разделенную на первую центрально расположенную полость и вторую полость, которая концентрически окружает первую полость, и при этом обе полости открыты к верхней торцевой стенке вакуумной камеры, причем первая полость имеет выпускное отверстие для конденсированного водяного пара, вторая полость имеет впускное отверстие для обработанного паром продукта, а также выпускное отверстие для этого продукта, при этом устройство дополнительно включает контур циркуляции для охлаждающей жидкости. Термообработка жидких пищевых продуктов, таких как молоко, в наше время является распространенным промышленным процессом. Нагревая продукт, можно добиться продленного срока хранения за счет уничтожения тех микроорганизмов, которые можно обнаружить в этом продукте. При стерилизации пищевого продукта его нагревают до температур, превышающих 100 С. Чтобы быстрый нагрев до таких повышенных температур оказался возможным, применяют водяной пар. Нагрев может быть прямым или косвенным. При косвенном нагреве используют теплообменники различных типов. При прямом нагреве водяной пар подводят непосредственно к продукту. Существуют два типа прямого нагрева жидкого продукта - впрыскивание и настаивание. Настаивание предусматривает измельчение продукта и пропускание его через полость, заполненную водяным паром. В обоих случаях подаваемый водяной пар быстро и эффективно нагревает продукт до желательной температуры, а затем продукт выдерживают при этой температуре в течение заданного предварительно определенного интервала времени. После этого приходится удалять подаваемый водяной пар из продукта, чтобы избежать его разбавления. Обычно это выполняют посредством испарительного охлаждения - так называемого мгновенного охлаждения - в вакуумной камере. В течение этого процесса водяной пар высвобождается и конденсируется одновременно с охлаждением продукта до температуры, которую тот имел перед термообработкой. Испарительное охлаждение обычно заключается в том, что обработанный паром продукт подают под давлением в вакуумную камеру. Когда этот продукт попадает в вакуумную камеру, жидкость закипает, водяной пар освобождается и поднимается вверх в камере, а продукт скапливается в нижней части камеры. Водяной пар, который покидает продукт вместе с неконденсируемыми газами, подлежит конденсации, чтобы его можно было отвести в выпускное отверстие. Конденсацию можно проводить так,что либо водяной пар и газы подаются в дополнительную вакуумную камеру, в которой водяной пар охлаждается при поливе холодной водой, либо водяной пар конденсируется в некоторой разновидности имеющего водяное охлаждение пластинчатого конденсатора или трубчатого конденсатора. Пластинчатый или трубчатый конденсатор может быть встроен в первую вакуумную камеру или, в альтернативном варианте, может находиться снаружи от нее. Большинство устройств, существующих в настоящее время и предназначенных для конденсации водяного пара, относительно дороги в изготовлении, потому что в первом случае требуется дополнительная вакуумная камера или, в альтернативном варианте, необходим конденсатор в какой-либо форме. При выполнении обычного способа конденсации водяного пара предусматривается дополнительный расход значительного количества охлаждающей воды, и это должна быть вода хорошего качества во избежание образования известкового налета и коррозии на пластинах или трубках в конденсаторе. В описании к шведскому патенту SE 514560 описано устройство для испарительного охлаждения, в котором используется только одна вакуумная камера. Эта вакуумная камера разделена на две концентрически расположенные полости, которые открыты вверху к верхней торцевой стенке камеры. Обработанный паром продукт попадает в одну полость, а во второй полости освободившийся водяной пар поливают охлаждающей водой из замкнутого контура циркуляции. Это устройство не требует каких-либо дополнительных и сложных конденсаторов. Вместе с тем, один недостаток, присущий этому устройству,заключается в наличии риска, что охлаждающая вода, которая применяется для конденсации водяного пара, может расплескаться по второй полости и, вследствие этого, разбавить продукт или даже создать риск заражения стерильного пищевого продукта. За счет полива охлаждающей жидкостью сверху в одной полости у пространства, занимаемого продуктом, также создается холодная поверхность, что может привести к слишком ранней конденсации водяного пара в продукте и к тому, что часть водяного пара изза этого будет сопровождать продукт, выходящий из устройства. Одна задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы разработать устройство, о котором шла речь в вводной части данного описания, так, что охлаждающая вода, которой поливают освобождающийся водяной пар, не будет создавать риск, что она окажется в продукте. Дополнительная задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы разработать упомянутое устройство так, что у продукта не будет холодной поверхности, которая могла бы привести к слишком ранней конденсации пара в продукте и сопровождению продукта паром вследствие этого. Еще одна задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы замкнутый контур охлаждающей воды можно было промывать с помощью остального технологического оборудования, которое стерилизуется вместе с другим оборудованием, что позволяет обеспечить повышенную безопасность и надежность устройства, которое имеет дело с чувствительными пищевыми продуктами. В соответствии с настоящим изобретением эти и другие задачи решены за счет того, что устройство-1 008556 того типа, которое описано во вводной части, наделено отличительным признаком, заключающимся в том, что первая полость продолжается вниз так, что продолжается, по меньшей мере, настолько же ниже дна вакуумной камеры, как и полость внутри вакуумной камеры. Предпочтительные варианты выполнения настоящего изобретения содержат дополнительные признаки изобретения, изложенные в зависимых пунктах прилагаемой формулы изобретения. Далее приводится подробное описание предпочтительного варианта выполнения настоящего изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых фиг. 1 - вид сбоку, частично в сечении, вакуумной камеры устройства и фиг. 2 - блок-схема устройства по изобретению. Устройство для испарительного охлаждения жидкого продукта содержит вакуумную камеру 1, которая подробно показана на фиг. 1. Вакуумная камера 1 имеет верхнюю торцевую стенку 2, боковую стенку 3 и донную стенку 4. Внутри вакуумной камеры 1 расположена дополнительная окружная стенка 5, которая делит вакуумную камеру 1 на две концентрически расположенных полости - первую полость 6 и вторую полость 7. Обе полости 6, 7 открыты к верхней торцевой стенке 2 вакуумной камеры 1. Нижняя граница второй полости 7 состоит из донной стенки 4 вакуумной камеры 1. Первая полость 6, центрально расположенная в вакуумной камере 1, продолжается вниз так, что полость 6 продолжается ниже донной стенки 4 вакуумной камеры 1, так что полость 6 состоит из двух частей 8, 9. Та часть 8 полости 6, которая расположена ниже донной стенки 4, является более длинной,чем часть 9, или имеет такую же длину, как эта часть, расположенная выше донной стенки 4 и внутри вакуумной камеры 1. Нижняя часть 8 имеет донный сегмент 10, который закруглен или иным образом выполнен с обеспечением соответствия вакуумной камере. В результате вышеописанной конструкции вакуумной камеры с двумя ее полостями 6, 7, на вакуумной камере 1 не требуется люк. Отсоединяя нижнюю часть 8 первой полости 6 от верхней части 9 в соединении 29, можно затем вытащить верхнюю часть 9 из вакуумной камеры 1 и за счет этого получить доступ в вакуумную камеру 1. Поскольку люк становится излишним, изготовление вакуумной камеры 1 становится значительно экономичнее. Во второй полости 7 в вакуумной камере 1 предусмотрено впускное отверстие 11 для обработанного паром, нагретого продукта. Впускное отверстие 11 тангенциально расположено в боковой стенке 3 вакуумной камеры 1 и расположено в виде вертикального зазора. Во второй полости 7 также предусмотрено выпускное отверстие 12 для охлажденного продукта. Донная стенка 4 вакуумной камеры 1 выполнена так, что жидкость, например продукт или очищающая жидкость, не может оставаться в стоячем состоянии в донной области второй полости 7. Выпускное отверстие 12 соединено с трубой 13, по которой через посредство центробежного насоса 14 обеспечивается перекачивание продукта дальше для последующей обработки. Первая полость 6 в своем донном сегменте 10 имеет выпускное отверстие 15 для охлаждающей жидкости, предпочтительно - воды, которая должна конденсировать водяной пар из продукта. Выпускное отверстие 15 соединено с трубой 16, по которой через посредство центробежного насоса 17 обеспечивается перекачивание охлаждающей воды в холодильник 30. Холодильник 30 может быть, например,пластинчатым теплообменником. Холодильник 30 также соединен с трубопроводом 18 холодной воды. Из холодильника 30 охлаждающая вода проходит в почти замкнутый контур по трубе 28, возвращается во впускное отверстие 19 для охлаждающей воды донного сегмента 10 первой полости 6. Труба охлаждающей воды продолжается через большинство нижней части 8 первой полости 6. Тот участок 20 трубы, который проходит через нижнюю часть 8 первого пространства, имеет на своем верхнем конце некоторое количество проемов 21, которые направлены вниз. Через эти проемы 21 охлаждающая вода направляется вниз, поливая водяной пар, который находится в нижней части 8 первой полости 6. Количество проемов 21 зависит от вместимости, на которую рассчитано устройство. Труба 20 охлаждающей воды, проходящая через часть 8, может также проходить немного выше, так что появится короткий отрезок 22 трубы небольшого диаметра, который в своей верхней области снабжен некоторым количеством отверстий 23. Эти отверстия 23 можно при необходимости использовать для охлаждения поверхности 24 стенки между первой и второй полостями 6 и 7. В случае продуктов,которые демонстрируют явную тенденцию к образованию инея, охлаждение поверхности 24 стенки может внести свой вклад в противодействие образованию инея. Интенсивное образование инея может кончиться тем, что иней на продукте сможет вместе с паром попасть в первую полость 6, результатом чего станут потери продукта. В нижней части 8 первой полости 6 также предусмотрено выпускное отверстие 25 для конденсированного водяного пара и неконденсируемых водяных газов, выходящих из продукта. Выпускное отверстие 25 выполнено в качестве переливного слива. Труба от этого выпускного отверстия 25 обычно проходит через вакуумный насос 31 к выходу. Кстати, именно этот вакуумный насос 31 создает вакуум в камере 1. Вакуумная камера 1 также снабжена одним или несколькими соединениями 26 для очистки с помощью распылительных сопел 27, расположенных внутри верхней области вакуумной камеры 1. За счет взаимосвязи замкнутого контура охлаждающей воды через посредство клапанного устройства с осталь-2 008556 ным технологическим оборудованием оказывается возможной промывка контура охлаждающей воды вместе с этим остальным оборудованием, а также подсоединение к стандартному оборудованию, очищаемому на месте (ОнМ-оборудованию), которым оснащены обычные технологические установки. В результате наличия этих клапанных устройств, замкнутый контур охлаждающей воды можно также стерилизовать вместе с остальным технологическим оборудованием, что придает дополнительный уровень безопасности на случай, если бы произошла утечка охлаждающей воды в продукт. Продукт, температура которого обычно составляет от 70 до 120 С, подвергается термообработке перед тем, как попадает в устройство. Продукт нагревают прямым путем - посредством подачи водяного пара в устройство для нагнетания или настаивания (не показано). Продукт нагревают в устройстве для нагнетания или настаивания, обычно до температуры от 100 до 150 С, а затем выдерживают при этой температуре в выдерживающем элементе (не показан) в течение заданного предварительно определенного интервала времени. Этот интервал времени зависит от температуры обработки. После выдерживающего элемента продукт, который смешан с водяным паром, попадает под давлением в вакуумную камеру 1 устройства через тангенциально расположенное входное отверстие 11. В результате того, что входное отверстие 11 расположено тангенциально, продукт проследует по боковой стенке 3 в камере 1 под действием так называемого циклонного эффекта. Когда продукт попадает в вакуумную камеру 1 под давлением, жидкость закипит при внезапном падении давления, и при этом событии водяной пар и неконденсируемые газы высвободятся из продукта. Более тяжелый продукт падает вниз во второй полости 7, а более легкий водяной пар и неконденрируемые газы поднимаются вверх. Продукт, который освободился от водяного пара, теперь имеет температуру, соответствующую температуре, которую продукт имел перед обработкой, т.е. расположенную между 70 и 120 С. Этот продукт собирается в нижней части полости 7 в вакуумной камере 1 и покидает ее через выпускное отверстие 12. По трубе 13 и через центробежный насос 14 продукт транспортируется дальше для дополнительного охлаждения или, в альтернативном варианте, для другой обработки. Водяной пар и неконденсируемые газы, которые поднялись вверх в вакуумной камере 1, всасываются вниз в верхней части 9 первой полости 6, которая функционирует как отводная труба. В нижней части 8 первой полости 6 водяной пар и газы будут поливаться охлаждающей водой из трубы 20 охлаждающей воды и проемов 21. Охлаждающая вода может иметь температуру между 10 и 40 С. Чем выше температура воды, тем больше будет количество охлаждающей воды, потребляемой для конденсации водяного пара. Вследствие того, что охлаждающая вода выливается на поток водяного пара, расположенный на уровне ниже нижней части 8 первой полости 6, не возникает риска утечки охлаждающей воды, которая может оказаться нестерильной, в продукт. Конденсированный водяной пар, охлаждающая вода и неконденсируемые газы собираются в нижней части 8 первой полости 6. Переливной слив 25 расположен в данном случае так, что избыток конденсированного пара и газов покидает устройство через этот переливной слив 25, после чего конденсированный водяной пар и газы обычно подаются прямо к выходу. Охлаждающая вода, которая собирается под переливным сливом 25 в донной области нижней части 8 первой полости 6, заключена в почти замкнутом контуре циркуляции для охлаждающей воды, который входит в состав устройства. Через выпускное отверстие 15 и трубу 16 охлаждающая вода перекачивается из вакуумной камеры 1 посредством циркуляционного насоса 17 в холодильник 30. Холодильник 30 может представлять собой, например, пластинчатый теплообменник. В холодильнике 30 вода охлаждается до температуры между 10 и 40 С с помощью холодной воды, которая попадает в холодильник по трубопроводу 18. После холодильника 30 охлаждающая вода идет обратно в вакуумную камеру 1 по трубе 28, проходя через впускное отверстие 19 и трубу 20, и охлаждающая вода снова используется для полива водяного пара, освободившегося из продукта. За счет применения почти замкнутого контура охлаждающей воды,потребление охлаждающей жидкости снижается. Посредством подходящего клапанного устройства контур охлаждающей воды можно промывать и стерилизовать вместе с остальным технологическим оборудованием. Как будет понятно из вышеизложенного описания, настоящее изобретение обеспечивает устройство для испарительного охлаждения жидкого пищевого продукта, которое дешевле большинства устройств,поставляемых на рынок. Предлагаемое устройство гарантирует, что охлаждающая вода не достигнет продукта ни на какой стадии. Поскольку контур охлаждающей воды можно промывать и стерилизовать вместе с остальным технологическим оборудованием, будет получено еще более гигиеничное устройство. В результате такой конструкции устройства, больше не будет холодных поверхностей у пространства, в котором выдерживается продукт, и это приведет к тому, что водяной пар не станет слишком рано конденсироваться в продукте и сопровождать его. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Устройство для испарительного охлаждения жидкого продукта, содержащее вакуумную камеру(1), разделенную на первую центрально расположенную полость (6) и вторую полость (7), которая кон-3 008556 центрически окружает первую полость (6), и при этом обе полости (6, 7) открыты к верхней торцевой стенке (2) вакуумной камеры (1), при этом первая полость (6) имеет выпускное отверстие (25) для конденсированного водяного пара, вторая полость (7) имеет впускное отверстие (11) для обработанного паром продукта, а также выпускное отверстие (12) для этого продукта, при этом устройство дополнительно включает контур циркуляции для охлаждающей жидкости, отличающееся тем, что первая полость (6) продолжается вниз так, что продолжается, по меньшей мере, настолько же ниже донной торцевой стенки(4) вакуумной камеры (1), как и полость (6) внутри вакуумной камеры (1). 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что первая полость (6) имеет верхнюю часть (9), расположенную внутри вакуумной камеры (1), и нижнюю часть (8), расположенную ниже донной торцевой стенки (4) вакуумной камеры (1). 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что впускное отверстие (11) для продукта тангенциально расположено в стенке (3) вакуумной камеры (1) и выполнено в виде вертикального зазора. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что контур циркуляции для охлаждающей воды обеспечивает ее выпуск с помощью трубы (20) в верхней области нижней части (8) первой полости (6). 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что выпускное отверстие (25) для конденсированного водяного пара выполнено в качестве переливного слива. 6. Устройство по п.4, отличающееся тем, что труба (20) снабжена в ее верхней области некоторым количеством проемов (21), направленных вниз. 7. Устройство по п.4, отличающееся тем, что контур циркуляции для охлаждающей воды включает выходное отверстие (15), трубы (16, 20, 28), центробежный насос (17), а также холодильник (30).