專利名稱：濃縮蕃茄汁的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及濃縮蕃茄汁的設(shè)備。
背景技術(shù)：
通常在濃縮蕃茄汁時采用多效式濃縮設(shè)備，它依靠蒸發(fā)漿汁含水量，非常短暫地達到了濃縮，通過在單次設(shè)備效應中調(diào)節(jié)不同量的溫度和壓力(降壓)來實現(xiàn)。該設(shè)備作用良好，但結(jié)構(gòu)比較復雜，并且因為在各個效應中溫度和壓力的量級均非常重要，故需要精確調(diào)節(jié)。另外，為了得到良好的設(shè)備性能，某些效應的溫度不得不較高，對產(chǎn)物本身可能有負面影響。
現(xiàn)有技術(shù)包含降膜濃縮設(shè)備，它包括設(shè)有垂直管束的蒸發(fā)器，其中設(shè)置許多管子，管端分別插在上板和下板的兩個平行板上，使得管子上端通入產(chǎn)物的入口區(qū)，而管子的下端通入稱為分離室的蒸發(fā)器底區(qū)，其中漿汁因自蒸發(fā)(蒸濃)而脫水、冷卻、并被排出送到后續(xù)的操作。管子被封閉在一個套筒中，一般為圓柱形，并且被兩個平行板所界定，其內(nèi)部循環(huán)著加熱流體，該加熱流體一般是由鍋爐產(chǎn)生的蒸汽，接著被用于對其進行降溫和降壓的特殊閥門分層，使溫度和壓力達到希望值。這樣，管子的外表面被加熱流體接觸，而內(nèi)表面被產(chǎn)物的降膜占有，從而在加熱時以蒸汽方式脫水，因此被濃縮。在這種設(shè)備中，管束往往被分成兩個或更多段，它們均封閉在蒸發(fā)器的套筒中，因此均在相同溫度下工作。此時，通過設(shè)在管束之內(nèi)的回流管，從第一管段降落并到達分離室的產(chǎn)物回流到管束的頂部；在向上回流時，由于蒸發(fā)而在分離室中已冷卻的產(chǎn)物再次被加熱，雖然通常為比分離室內(nèi)飽和溫度稍低的溫度；一旦到達蒸發(fā)器的頂部，使產(chǎn)物落入下段。一旦已經(jīng)通過最后一段，則從分離室抽取產(chǎn)物?，F(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)開發(fā)了這些設(shè)備及其操作方法。
相對于多效式濃縮設(shè)備，以上這些設(shè)備易于調(diào)節(jié)和可以在較低溫度下工作，一般用于低黏性的產(chǎn)物，例如純漿汁或乳汁，但不適用于高黏度產(chǎn)物和具有大量糖分和纖維的產(chǎn)物，例如蕃茄汁。雖然這些設(shè)備無疑很簡單，但存在一些缺點不能保證產(chǎn)物沿著管壁均勻分布，以及在產(chǎn)物沿管子內(nèi)壁降落時，很難調(diào)節(jié)產(chǎn)物降膜的厚度。雖然做了很多努力來調(diào)節(jié)產(chǎn)物入口供應或者調(diào)節(jié)產(chǎn)物在上板(產(chǎn)物從上板分配到各個管子中)上的分配，但實際上很難按任何可靠而滿意的方式調(diào)節(jié)降膜的厚度。另外，在管內(nèi)生成的蒸汽不足以保證產(chǎn)物沿著管子內(nèi)壁正常降落，特別是在接著第一管段之后的管子中，在那里由于在前面通路中已經(jīng)達到的濃度，產(chǎn)物具有較大密度和比蒸發(fā)器工作溫度稍低的溫度(因為在產(chǎn)物向上回流時沒有達到蒸發(fā)器的內(nèi)部溫度)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是提供用于濃縮蕃茄汁的設(shè)備來消除現(xiàn)有技術(shù)中的缺點，它調(diào)節(jié)簡單，能夠在比多效式設(shè)備所需溫度更低的溫度下工作。
本發(fā)明的一個優(yōu)點是能夠優(yōu)化整個設(shè)備操作所需的能源。
這些目的和優(yōu)點以及其他目的和優(yōu)點均被本發(fā)明達到，如在所附權(quán)利要求中所表征。
以下詳細的描述將更好地呈現(xiàn)本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點，描述按照本發(fā)明的一個優(yōu)選的但不是唯一的實施例來進行，僅采用附圖中的非限定例子來說明，其中

圖1是本發(fā)明設(shè)備的實施例的示意圖；圖2表示圖1蒸發(fā)器的管段細節(jié)。
參照附圖，1概括表示了一個總體上為已知類型的蒸發(fā)器，設(shè)有一個外套筒，該外套筒一般為圓柱形，內(nèi)部有加熱流體。在蒸發(fā)器內(nèi)部、更確切地在外套筒、上板4和下板5所界定的蒸發(fā)器中心部分1a，設(shè)置由垂直管子3構(gòu)成的管束，其中循環(huán)著承受濃縮的蕃茄汁。管子區(qū)分為用于蕃茄汁的回流管3r和降落管3s，這將在以下更詳細地描述。
蕃茄汁入口和分配區(qū)4a位于蒸發(fā)器中，在上板4之上。入口4a在上面被分配板4b所界定。還有一個在下板5之下的底區(qū)，或分離室5a，在該室中收集從管子3降落的蕃茄汁，并且從那里抽出已濃縮的蕃茄汁，這將在以下更好說明。管子3的下端插在下板5上；管子3s的上端插在上板4上，而管子3r的上端越過上板4并且連通分配板4b，分配板4b設(shè)有孔，蕃茄汁通過孔降落，并且在進入管子3s和落向蒸發(fā)器的室5a之前，分配在入口區(qū)4a中。
分隔壁12和13位于區(qū)4a和5a中，能夠把管子3再分成許多段3a，3b，3c，3d，蕃茄汁在其中連續(xù)地循環(huán)。蒸發(fā)器具有多個(在所示實施例中為4個)“串聯(lián)”設(shè)置的管段；但是管束的所有管子均包含在蒸發(fā)器中心部分1a的套筒2中，因此在外部受到與中心區(qū)相同的溫度。由于在從一段到另一段過程中被加工的產(chǎn)物脫水(由于蒸發(fā)或自蒸發(fā))，以及漿汁流速減小，每個段具有的管子數(shù)目比上一段少。
設(shè)備還包括再循環(huán)的裝置，在優(yōu)選實施例中由已知類型的泵6a，6b，6c代表，它們把蕃茄汁從分離室的一個段，通過回流管3r送入下一段的入口區(qū)，由此為通過各個管段的蕃茄汁建立了“串聯(lián)”的通路。
本發(fā)明的設(shè)備還包括一個已知類型的壓縮機8，它吸取來自蒸發(fā)器的分離室5a區(qū)域的蒸汽，壓縮它，并且將其引入包含管束的蒸發(fā)器中心部分1a。
但是，如上所述，至此所描述的設(shè)備部分均是已知類型，通常用于濃縮純漿汁，對于這種漿汁，這類設(shè)備不具存在過多的問題。
設(shè)備還包括一個已知類型的燃氣渦輪9，它被來自一個一般在約12巴壓力下的鍋爐10的流通蒸汽起動，并且起動壓縮機8。來自渦輪的排出蒸汽通常在約1.3巴壓力，用作設(shè)備工作所需的加熱流體。
設(shè)備還包括一個熱交換器7，例如已知類型的管束交換器，它設(shè)在蒸發(fā)器1之外并且由加熱流體供應。熱交換器分成許多段7a，7b，7c，當蕃茄汁從蒸發(fā)器1的管段3a，3b，3c排出時，用泵6a，6b，6c送入7a，7b，7c的每個段。在蕃茄汁送入后續(xù)段之前，在熱交換器7內(nèi)將其加熱到與套筒2內(nèi)部，即與蒸發(fā)器1的中心部分1a相同的溫度。應注意到，可以采用許多熱交換器來替代分成幾個段的熱交換器，并且可以采用與這里舉例所示熱交換器不同的類型。
在蒸發(fā)器1外面還包括一個或幾個圖中未表示的熱交換器，在新鮮蕃茄汁送入蒸發(fā)器1的第一段之前在其中加熱。
一個已知類型的蒸汽噴射器11包括在本發(fā)明的設(shè)備中。噴射器11的主要流體是從渦輪9排出的蒸汽。噴射器從包含管束的蒸發(fā)器1的中心部分1a抽取加熱流體；從噴射器11排出的流體用作熱交換器7的加熱流體。
現(xiàn)在描述設(shè)備的運行工作。
在包括管束的蒸發(fā)器1的中心部分1a中，套筒內(nèi)溫度保持在72℃至80℃之間，特別是在約75℃的量級，這個溫度已經(jīng)證明對設(shè)備的良好運行特別有效。蒸發(fā)器1的分離室5a內(nèi)部溫度保持在67℃至75℃之間，特別是約70℃，這個溫度已經(jīng)證明對設(shè)備的良好運行特別有效。由蒸汽使之飽和的這些區(qū)域內(nèi)的相對壓力(減壓)，由蒸汽飽和圖確定。
在中心區(qū)1a，即在套筒2之內(nèi)，依靠來自渦輪9出口的蒸汽噴射，得到所希望的溫度；依靠常規(guī)的濃縮物抽取系統(tǒng)抽取濃縮物，同時用噴射器11在中心部分1a的下區(qū)中抽取未凝結(jié)的蒸汽，用作熱交換器7的加熱流體。在分離室5a中，依靠由壓縮機8實現(xiàn)的蒸汽抽取，得到所希望的溫度，使得區(qū)域中的壓力下降，造成產(chǎn)物的自蒸發(fā)和溫度的降低；在包含管束的套筒2內(nèi)部，即蒸發(fā)器1的中心區(qū)1a中，與來自渦輪9的蒸汽一起，送入由壓縮機8壓縮的蒸汽。
在由來自噴射器11的蒸汽供應的預加熱器中，新鮮產(chǎn)物已經(jīng)加熱到溫度75℃(或者無論如何加熱到套筒2內(nèi)的溫度)之后，通過管束3第一段的回流管3r被送入分配板4b的第一段；產(chǎn)物從板4b的孔到達漿汁的入口區(qū)4a，并且從那里沿著管束第一段3a的管子3s的內(nèi)壁降落。在降落時，與管壁熱交換的漿汁產(chǎn)生蒸發(fā)的蒸汽；該蒸汽在管內(nèi)落向蒸發(fā)器的分離室5a(蒸汽從那里被壓縮機8抽出，由此降低了蒸汽壓力)，確定了漿汁沿著管壁的正常降落，并且保持最佳程度的漿汁黏度。
當漿汁到達與第一管段相應的分離室5a的段中時，漿汁由自蒸發(fā)進一步濃縮，接著冷卻到在所說明例子中為70℃的溫度。泵6a把漿汁從分離室5a取出，送到熱交換器7的段7a，在那里被加熱到75℃溫度，并且引入第二管段3b的回流管中，按照上述相同的方式，送它通過蒸發(fā)器的所有管段。
一旦漿汁已經(jīng)到達分離室5a的最后一段，在所說明和描述的例子中相應于第四管段3d，取出濃縮的漿汁送到后續(xù)的加工操作。例如，采用本發(fā)明的設(shè)備，初始密度為4.5Brix(白利糖度)的漿汁最終密度成為8.5Brix。
依靠蒸發(fā)器1外部的熱交換器實現(xiàn)了在從一個管段到下一個管段的通路中對漿汁的加熱，從而能夠正確確定進入各管段的漿汁溫度，這在現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)備中不易得到，因為現(xiàn)有的設(shè)備僅使?jié){汁通過蒸發(fā)器1內(nèi)的回流管。當漿汁在降落管中降落時，蒸發(fā)生成的蒸汽的產(chǎn)生被精確控制，并且足以保證漿汁沿管子的正確降落和管子內(nèi)壁上產(chǎn)物所希望的黏度。這樣，即使對于富有糖分和/或纖維的濃漿汁，如蕃茄汁，濃縮設(shè)備也會很好工作，并且可以容易和精確地進行調(diào)節(jié)。
依靠本發(fā)明設(shè)備的專門實現(xiàn)方式，可使降膜式蒸發(fā)器用于蕃茄汁的濃縮，使得能夠在比多效式濃縮設(shè)備所需溫度(高于90℃)明顯低的溫度下濃縮蕃茄汁，從而得到濃縮漿汁質(zhì)量的改進。
另外，本發(fā)明采用了燃氣渦輪，燃氣渦輪利用鍋爐中產(chǎn)生的蒸汽來起動壓縮機，但蒸汽還被分層，使壓力適于引入蒸發(fā)器，與采用電機起動壓縮機的常規(guī)設(shè)備相比，這一切構(gòu)成了可觀的能量節(jié)省。因此濃縮設(shè)備的電氣設(shè)備被大大簡化，這是一個非常有用的結(jié)果，因為由于這些設(shè)備通常存在很大的濕度，電氣設(shè)備一直是一個較敏感的部件。
權(quán)利要求
1.一種濃縮蕃茄汁的設(shè)備，其中它包括設(shè)有外套筒(2)的已知類型的蒸發(fā)器(1)，在套筒(2)中循環(huán)著加熱流體，套筒包圍著垂直的管束(3)，管束設(shè)在蒸發(fā)器(1)的中心部分(1a)，管中循環(huán)著蕃茄汁，管子(3)被分成許多段(3a，3b，3c，3d)，各段均在相同溫度和壓力下工作，管中蕃茄汁連續(xù)地循環(huán)；上板(4)和下板(5)，與套筒(2)一起界定了中心部分(1a)，管子(3)兩端插在上板(4)和下板(5)上，使得管子上端通入分配蕃茄汁的蒸發(fā)器(1)的入口區(qū)(4a)，且管子(3)下端通入作為蒸發(fā)器(1)的分離室(5a)的底區(qū)；已知類型的循環(huán)裝置(6a，6b，6c)，用于從分離室(5a)的一段取出蕃茄汁，并且把蕃茄汁送到后續(xù)段的入口區(qū)；至少一個已知類型的熱交換器(7)，設(shè)置在蒸發(fā)器(1)之外，分成許多段(7a，7b，7c)，在每一段中，從蒸發(fā)器(1)的管段(3a，3b，3c)排出的蕃茄汁在送到后續(xù)段之前，加熱到與蒸發(fā)器(1)的中心部分(1a)相同的溫度。
2.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中包括已知類型的壓縮機(8)，用于從蒸發(fā)器(1)的分離室(5a)抽取蒸汽，并且壓縮蒸汽和把蒸汽引入蒸發(fā)器(1)的中心部分(1a)；已知類型的燃氣渦輪(9)，被來自鍋爐(10)的流通蒸汽作為動力，起動壓縮機(8)；從燃氣渦輪(9)排出的蒸汽，構(gòu)成了設(shè)備工作所需的加熱流體。
3.權(quán)利要求2的設(shè)備，其中它包括已知類型的蒸汽噴射器(11)，它的主要流體是來自燃氣渦輪(9)排出的蒸汽，蒸汽噴射器(11)從蒸發(fā)器(1)的中心部分(1a)抽取加熱流體；從蒸汽噴射器(11)排出的流體，構(gòu)成了熱交換器(7)的加熱流體。
4.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中蒸發(fā)器中心區(qū)(1a)內(nèi)的溫度在72℃和80℃之間；蒸發(fā)器(1)的分離室(5a)內(nèi)的溫度在67℃和75℃之間。
全文摘要
濃縮蕃茄汁的設(shè)備采用了已知類型的降膜式蒸發(fā)器(1)，它具有包圍著垂直的管束(3)的外套筒(2)，管子(3)被分成許多段(3a，3b，3c和3d)，其中連續(xù)地循環(huán)著蕃茄汁，蒸發(fā)器(1)與一個已知類型的熱交換器(7)組合，熱交換器(7)設(shè)置在蒸發(fā)器(1)之外，分成許多段(7a，7b和7c)，當蕃茄汁在引入到后續(xù)段之前從蒸發(fā)器(1)的管段(3a，3b，3c)排出時，在每一段(7a，7b，7c)中循環(huán)和加熱。設(shè)備還包括一個已知類型的壓縮機(8)，它從作為蒸發(fā)器(1)的分離室(5a)的底區(qū)抽取蒸汽，壓縮蒸汽和把蒸汽再引入蒸發(fā)器(1)的中心部分(1a)。壓縮機(8)被已知類型的燃氣渦輪(9)起動，接著渦輪(9)被來自鍋爐(10)的新蒸汽起動。從燃氣渦輪(9)排出的蒸汽構(gòu)成了設(shè)備工作所需的加熱流體。
文檔編號B01D1/28GK1842278SQ200480024681
公開日2006年10月4日 申請日期2004年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月19日
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