Система индукционной обработки жидких пищевых продуктов

Полезная модель относится к устройствам индукционной обработки жидких пищевых продуктов и может быть использована, например, для температурной и акустической обработки молока. Система индукционной обработки жидких пищевых продуктов, включаюет последовательно соединенные полупроводниковый преобразователь частоты, индукционный аппарат, содержащий, по меньшей мере, одну индукционную обмотку с электротеплоизоляционной прокладкой, охватывающую цилиндрическую магнитопроводную емкость, имеющую связанные с трубопроводом входной и выходной патрубки, первый термодатчик, механически закрепленный на выходной магистрали трубопровода, второй термодатчик, закрепленный на входной магистрали трубопровода. ППЧ включает последовательно соединенные выпрямитель переменного тока и инвертор, а также блок управления инвертором, причем выход инвертора подключен к электрическому входу индукционного аппарата. Выходы первого и второго термодатчиков соединены с входами блока управления, один из выходов последнего подключен к входу блока управления инвертором, а второй - к входу устройства подачи, выход которого подсоединен к входной магистрали, причем индукционный аппарат помещен в теплоизоляционный кожух, а стенки индукционного аппарата изготовлены из тонколистовой нержавеющей стали. Предложенная система индукционной обработки жидких пищевых продуктов позволяет повысить скорость и равномерность нагрева, повысить качество обрабатываемого продукта за счет акустического воздействия, а также снизить расход металла.

Полезная модель относится к устройствам индукционной обработки жидких пищевых продуктов и может быть использована, например, для температурной и акустической обработки молока.

Известно устройство для индукционного нагрева жидкости в трубопроводе, включающее одну или несколько индукционных обмоток, охватывающих одну или несколько труб с жидкой средой. Поток ее проходит через систему каналов в форме лабиринта из внутренних каналов с кольцами или спиралями, которые образуют электрические короткозамкнутые контуры и при подводе питания к индукционным обмоткам нагреваются и нагревают соприкасающуюся среду (ЕПВ 0075811, Н05В 6/10, F24H 1/10, 1983 г.).

Известное устройство имеет недостаточно высокий КПД, обусловленный большими потерями в связи с повышенным электрическим сопротивлением громоздкой конструкции лабиринтов. Кольца и спирали внутри лабиринтов мешают перемещению в верхнюю часть нагревателя теплых потоков жидкости. Устройство сложно в изготовлении, металлоемко, так как содержит много деталей внутри лабиринтов, и при его изготовлении используют большое количество медной проволоки в обмотках из-за применения низкочастотного тока питания (50 Гц).

Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату к заявляемому является известное устройство для индукционного нагрева жидкости в трубопроводе (заявка Франции 2568083, Н05В 6/10, 1986 г.), включающее по меньшей мере один индукционный нагреватель, содержащий по меньшей мере одну индукционную обмотку с электротеплоизоляционной прокладкой, охватывающую цилиндрическую магнитопроводную емкость, соединенную с трубопроводом для подачи и отвода жидкости через соответственно входной и выходной патрубки и последовательно соединенный с регулятором переменного тока в виде двух выключателей тока термодатчиком, механически закрепленным на выходной магистрали трубопровода. Источник питания - переменный ток с частотой 50 Гц.

Недостатком известного устройства является недостаточно высокий коэффициент мощности, поскольку при его эксплуатации происходит рассеяние тепла в пространстве от наружной индукционной обмотки, и неполное поглощение электромагнитной энергии стенками индукционного нагревателя. Снижение коэффициента мощности приводит к снижению КПД устройства. КПД снижают и омические потери на индукционной обмотке известного устройства с большим количеством витков медного провода, что связано с использованием тока питания частотой 50 Гц. По этой же причине известный нагреватель выполнен толстостенным. Большой расход меди и стали делает производство известного устройства неэкономичным. Кроме того, необходимость использования толстостенной магнитопроводной емкости в известной конструкции приводит к снижению скорости нагрева жидкости.

Предложенное техническое решение направлено на повышение коэффициента мощности системы индукционной обработки, равномерности и скорости нагрева жидких пищевых продуктов, снижение расхода металла, а также повышение качества обрабатываемого продукта за счет акустического воздействия, предотвращающего зарастание теплопередающих поверхностей осадком и обеспечивающего гомогенизацию продукта.

Поставленная задача решается системой индукционной обработки жидких пищевых продуктов, включающей последовательно соединенные регулятор переменного тока, индукционный аппарат, содержащий, по меньшей мере, одну индукционную обмотку с электротеплоизоляционной прокладкой, охватывающую цилиндрическую магнитопроводную емкость, имеющую связанные с трубопроводом входной и выходной патрубки, первый термодатчик, механически закрепленный на выходной магистрали трубопровода, в которую в отличие от прототипа введен в качестве регулятора переменного тока полупроводниковый преобразователь частоты, включающий последовательно соединенные выпрямитель переменного тока и инвертор, а также блок управления инвертором, причем выход инвертора подключен к электрическому входу индукционного аппарата, второй термодатчик, механически закрепленный на входной магистрали трубопровода, выходы первого и второго термодатчиков соединены с входами блока управления, один из выходов последнего подключен к входу блока управления инвертором, а второй - к входу устройства подачи, выход которого подсоединен к входной магистрали, причем индукционный аппарат помещен в теплоизоляционный кожух, а стенки индукционного аппарата изготовлены из тонколистовой нержавеющей стали.

На чертеже представлена блок-схема системы индукционной обработки жидких пищевых продуктов.

Система содержит полупроводниковый преобразователь частоты (ППЧ) 1, включающий последовательно соединенные выпрямитель 2 и инвертор 3, а также блок управления инвертором 4. Выход инвертора подключен к электрическому входу индукционного аппарата 5. Индукционный аппарат имеет входную 6 и выходную 7 магистрали, которые механически соединены соответственно со вторым 8 и первым 9 термодатчиками.

Электрически оба термодатчика своими выходами подключены к двум входам блока управления 10, который одним выходом соединен со входом блока управления инвертором 4, а вторым выходом - со входом устройства подачи 11.

Для реализации системы используется известная элементная база. Выпрямитель 2 может быть выполнен на дискретных диодах по общеизвестной схеме управляемого или неуправляемого моста Ларионова. Инвертор 2 может быть выполнен на известных быстродействующих тиристорах или транзисторах. Блок управления инвертором может быть выполнен как по аналоговой схеме, так и использованием микроконтроллеров с соответствующими программами. Блок управления 10 может быть выполнен на основе промышленного контроллера Delta. В качестве термодатчиков 8, 9 могут быть использованы общеизвестные термопары. Устройство подачи 11 может быть выполнено на основе насоса с нержавеющей проточной частью с возможностью частотного регулирования скорости вращения.

Система работает следующим образом. ППЧ 1 подключается к трехфазной сети 380 В, 50 Гц. Ток поступает на выпрямитель 2, который преобразует его в постоянный. Постоянный ток поступает с выхода выпрямителя 2 на вход инвертора 3 и преобразуется там в высокочастотный переменный ток (10-20 кГц). С выхода инвертора 3 высокочастотный ток подается в индукционный аппарат 5 для нагрева и акустической обработки жидкого продукта. Индукционный аппарат содержит индуктор, выполненный в виде катушки из медного проводника, намотанной вокруг цилиндра, выполненного из тонкостенной нержавеющей стали. Ток повышенной частоты, протекающий в индукторе, индуцирует вихревые токи в стенках цилиндра, которые разогревают его. Жидкий продукт, попадающий во входную магистраль 6 через устройство подачи 11, проходит в цилиндре температурную и акустическую обработку. Акустическая обработка осуществляется за счет высокочастотных колебаний стенок цилиндра, вызванных повышенной частотой вихревых токов. Под таким воздействием происходит гомогенизация обрабатываемого продукта. Интенсивная механическая вибрация обеспечивает эффективное перемешивание жидкого продукта во всем объеме цилиндра индукционного аппарата. Достигаемое при этом выравнивание температурного поля существенно ослабляет опасность локального перегрева тех микрослоев жидких продуктов, которые непосредственно прилегают к теплопередающим стенкам цилиндра. Это позволяет существенно снизить риск появления осадков на стенках и реализовать технологические возможности обработки вязких сред, подлежащих пастеризации или стерилизации, таких как фруктовые и/или овощные соки, молоко, сиропы и т.п., преимущественно в режиме непрерывной прокачки через цилиндр индукционного аппарата.

Сигналы с термодатчиков 8 и 9 поступают на блок управления 10, который обеспечивает регулировку температуры нагрева посредством управления мощностью полупроводникового преобразователя частоты 1, через блок управления инвертором 4, а также посредством управления скоростью потока жидкости через устройство подачи 11.

Таким образом, предложенная система индукционной обработки жидких пищевых продуктов позволяет повысить скорость и равномерность нагрева, повысить качество обрабатываемого продукта за счет акустического воздействия, а также снизить расход металла.

Система индукционной обработки жидких пищевых продуктов, включающая последовательно соединенные регулятор переменного тока, индукционный аппарат, содержащий, по меньшей мере, одну индукционную обмотку с электротеплоизоляционной прокладкой, охватывающую цилиндрическую магнитопроводную емкость, имеющую связанные с трубопроводом входной и выходной патрубки, первый термодатчик, механически закрепленный на выходной магистрали трубопровода, отличающаяся тем, что в нее введен в качестве регулятора переменного тока полупроводниковый преобразователь частоты, включающий последовательно соединенные выпрямитель переменного тока и инвертор, а также блок управления инвертором, причем выход инвертора подключен к электрическому входу индукционного аппарата, второй термодатчик, механически закрепленный на входной магистрали трубопровода, выходы первого и второго термодатчиков соединены с входами блока управления, один из выходов последнего подключен к входу блока управления инвертором, а второй - к входу устройства подачи, выход которого подсоединен к входной магистрали, причем индукционный аппарат помещен в теплоизоляционный кожух, а стенки индукционного аппарата изготовлены из тонколистовой нержавеющей стали.