Устройство для тепловой обработки жидких пищевых продуктов

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ ЖИДКИХ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ(71) Заявитель Научно-производственное республиканское унитарное предприятие БЕЛНИКТИММП(73) Патентообладатель Научно-производственное республиканское унитарное предприятие БЕЛНИКТИММП(57) 1. Устройство для тепловой обработки жидких пищевых продуктов, содержащее нагревательный элемент, коаксиально расположенные трубчатые металлический корпус с входным и выходным патрубками и диэлектрический каркас, на поверхности которого размещен пленочный элемент в виде винтовой спирали с шагом, увеличивающимся по направлению к выходному патрубку, отличающееся тем, что нагревательным элементом служит трубчатый металлический корпус, диэлектрический каркас отделен от корпуса воздушной прослойкой, а пленочный спиральный элемент выполнен из материала, обладающего высокой электропроводностью. 4109 1 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что пленочный спиральный элемент выполнен из металла, обладающего удельным электрическим сопротивлением 0,03 Ом.мм 2/м. 3. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что пленочный спиральный элемент выполнен из меди. Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано при тепловой обработке жидких пищевых продуктов, например дезодорации растительного масла, пастеризации молока, соков и вин. Известен пастеризатор, содержащий корпус с паровой рубашкой, в котором нагрев исходного продукта осуществляется через внутреннюю теплопроводящую стенку корпуса 1. Данное устройство обладает низким коэффициентом использования тепловой энергии, так как часть тепла передается в окружающее пространство через наружную поверхность корпуса, обусловливая значительные тепловые потери. Кроме этого, для высокотемпературной обработки продукта необходим пар высокого давления, что предъявляет особые требования по взрыво-пожаробезопасности к оборудованию. Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому является устройство для пастеризации жидких пищевых продуктов, содержащее полый цилиндрический корпус с входным и выходным патрубками. На наружной поверхности корпуса сформирован пленочный резистивный нагревательный элемент в форме винтовой спирали с шагом, увеличивающимся по направлению к выходному патрубку 2. Нагревательный элемент, выполненный из материала с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления, отделен от корпуса теплопроводящей диэлектрической прослойкой. Тепло, выделяемое в резистивном электронагревательном элементе, передается к обрабатываемому пищевому продукту через теплопроводящие диэлектрическую прослойку и корпус. В связи с тем, что указанная составная теплопроводящая среда обладает определенной конечной величиной теплового сопротивления, температура на поверхности нагревательного элемента оказывается значительно выше температуры, необходимой для обработки исходного продукта. Одновременно с наружной поверхности пленочного резистивного нагревательного элемента и корпуса осуществляется интенсивный теплоотвод, обусловленный конвективным теплоотводом и излучением. Указанные факторы вызывают значительные тепловые потери и снижают эффективность использования тепловой энергии, выделяемой в нагревательном элементе. Помимо этого существует реальная опасность термостимулированного электрического пробоя нагревателя на корпус. Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности использования тепла за счет локализации тепловыделения непосредственно в корпусе, а также взрыво-, пожаро- и электробезопасности. Поставленная задача достигается тем, что устройство для тепловой обработки жидких пищевых продуктов содержит нагревательный элемент, кооксиально расположенные трубчатые металлический корпус с входным и выходным патрубками и диэлектрический каркас, на поверхности которого размещен пленочный элемент в виде винтовой спирали с шагом, увеличивающимся по направлению к выходному патрубку, нагревательным элементом служит трубчатый металлический корпус, диэлектрический каркас отделен от корпуса воздушной прослойкой, а пленочный спиральный элемент выполнен из материала, обладающего высокой удельной электропроводностью пленочный спиральный элемент выполнен из материала, обладающего удельным электрическим сопротивлением 0,03 Ом.мм 2/м например из меди. В предлагаемом устройстве фактически отсутствует самостоятельный нагреватель как таковой, а функции последнего выполняет корпус. Локализация тепловыделения непосредственно в корпусе исключает необходимость применения составной теплопроводящей среды, образованной, например, как в прототипе материалами диэлектрического каркаса и корпуса, что обеспечивает наиболее эффективный теплообмен между источником тепла и нагреваемым жидким пищевым продуктом. Благодаря наличию высокоэффективной тепловой связи между источником тепла и продуктом, температуры наружной и внутренней поверхностей корпуса незначительно отличаются от заданной температуры продукта. Наличие воздушной прослойки между корпусом и диэлектрическим каркасом, на наружной поверхности которого сформирован пленочный спиральный элемент, обеспечивает низкий конвективный и кондуктивный теплоотводы от наружной поверхности корпуса, а также высокую электрическую прочность изоляции между корпусом и спиральным элементом, исключая пробой на корпус. Изготовление спирального элемента из материала, обладающего высокой электропроводностью, например меди, практически исключает рассеяние на нем активной электрической мощности, выделение в его объеме Дисоулева тепла и, следовательно, тепловые потери с его поверхности. На чертеже изображен общий вид предлагаемого устройства. 4109 1 Устройство содержит трубчатый металлический корпус 1 с входным и выходным патрубками 2 и 3 соответственно. Над наружной поверхностью корпуса 1 кооксиально с ним размещен трубчатый диэлектрический каркас 4. Между корпусом 1 и каркасом 4 расположена воздушная прослойка 5. На наружной поверхности диэлектрического каркаса 4 сформирован пленочный спиральный элемент 6, шаг между витками которого увеличивается по направлению к выходному патрубку 3. На концах спирального элемента 5 установлены токоподводы 7 для подключения к источнику питания. Предлагаемое устройство представляет собой по сути высокочастотный трансформатор с потерями, первичной обмоткой которого является пленочный спиральный элемент 6, а вторичной - металлический корпус 1. Корпус 1 одновременно выполняет роль сердечника трансформатора. Устройство для пастеризации жидких пищевых продуктов работает следующим образом. При подключении токоподвода 7 к источнику питания, генератору высокой частоты, высокочастотная энергия трансформируется из первичной обмотки, спиральный элемент 6, во вторичную, корпус 1, и выделяется в объеме корпуса 1 в виде тепла. Вторичная обмотка, корпус 1, представляет из себя короткозамкнутый виток,выполненный из материала, обладающего определенной величиной электрического сопротивления. Поэтому, количество выделенного тепла пропорционально электрической мощности рассеянной на активном сопротивлении корпуса 1. Одновременно с этим на высоких частотах положительное влияние оказывает скинэффект, т.е. вытеснение электрического тока на поверхность проводника. В результате воздействия скинэффекта основная часть тепла выделяется на внутренней поверхности корпуса 1 и непосредственно, без потерь, передается к обрабатываемому продукту. Предлагаемое устройство позволяет существенно повысить эффективность и качество обработки, дезодорации, стерилизации либо пастеризации исходного продукта, а также взрыво, пожаро и электробезопасность. Источники информации 1.1630755 1, 1991. 2.1658967 1, 1991. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.