RU2295393C2

RU2295393C2 - Electrical cryoseparator for separation of food materials

Info

Publication number: RU2295393C2
Application number: RU2005129101/03A
Authority: RU
Inventors: Сергей Борисович Бабакин (RU); Сергей Борисович Бабакин; Борис Сергеевич Бабакин (RU); Борис Сергеевич Бабакин
Original assignee: Сергей Борисович Бабакин; Борис Сергеевич Бабакин
Priority date: 2005-09-20
Filing date: 2005-09-20
Publication date: 2007-03-20
Also published as: RU2005129101A

Abstract

FIELD: food-processing, fish, dairy and meat industries; cryoseparation of loose saturated food materials.

SUBSTANCE: proposed electrical cryoseparator includes heat-insulated chamber, feeder and corona-forming, earthed and electrostatic electrodes mounted vertically. Cryogenic chamber is provided with pipe line with injectors for delivery of liquid coolant. Cryogenic chamber is arranged inside heat-insulated chamber; temperature in cryogenic chamber is below that in heat-insulated chamber. Material is first fed to cryogenic chamber where components acquires tribocharge on vibrating feeder after which they are directed to inter-electrode space for final separation. Under action of electrical forces, husk and pulp particles are separated into receivers and pulp is directed for storage at negative temperature.

EFFECT: enhanced efficiency of separation of ground material into fractions.

2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к разделению диспергированных смесей по электрофизическим свойствам и может быть использовано для криоразделения пищевых сыпучих смесей.The invention relates to the separation of dispersed mixtures according to their electrophysical properties and can be used for cryo separation of bulk solids.

Известен электрический сепаратор для разделения пищевых сыпучих материалов, включающий морозильную камеру, систему электродов, загрузочный бункер и приемники продуктов разделения [SU №507292, кл. А 22 С 17/04, 1974].Known electric separator for separating food bulk materials, including a freezer, electrode system, hopper and receivers of separation products [SU No. 507292, class. A 22 C 17/04, 1974].

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является электрический сепаратор для разделения пищевых сыпучих материалов, содержащий камеру, выполненную с термоизоляцией, систему электродов, загрузочный бункер, приемники продуктов разделения, холодильную и вакуумную установки для охлаждения заземленного электрода и приемников сырья и вакуумирования холодильной камеры [SU №829188, кл. B 03 С 3/00, 15.05.81].The closest to the invention in technical essence and the achieved effect is an electric separator for separating food bulk materials, containing a chamber made with thermal insulation, an electrode system, a hopper, receivers of separation products, refrigeration and vacuum units for cooling the grounded electrode and receivers of raw materials and vacuum refrigeration cameras [SU No. 829188, cl. B 03 C 3/00, 05.15.81].

Недостатком данных сепараторов является сложность системы и низкая эффективность процесса разделения материалов с повышенным содержанием влаги.The disadvantage of these separators is the complexity of the system and the low efficiency of the process of separation of materials with a high moisture content.

Предложенное изобретение направлено на решение технической задачи, заключающейся в повышении эффективности разделения измельченного сырья с влажной структурой на фракции.The proposed invention is aimed at solving a technical problem, which consists in increasing the efficiency of separation of crushed raw materials with a wet structure into fractions.

Согласно изобретению криоэлектросепаратор для разделения пищевого сырья, содержащий теплоизолированную камеру, питатель, вертикально установленные коронирующий и заземленные электроды и приемники для продуктов разделения, снабжен электростатическим электродом, установленным между коронирующим и заземленным электродами, а заземленный и электростатический электроды выполнены в виде трубчатых элементов, закрепленных на рамах, при этом коронирующий электрод установлен перед электростатическим электродом и выполнен с игольчатыми элементами с меньшим шагом игл в нижней части для создания неравномерного воздушного потока, причем камера оснащена трубопроводом с форсунками для подачи жидкого хладагента, при этом внутри теплоизолированной камеры оборудована криокамера с размещенными в ней вибропитателем и трубопроводом с форсунками для подачи жидкого хладагента.According to the invention, a cryoelectric separator for separating food raw materials containing a thermally insulated chamber, a feeder, vertically mounted corona and grounded electrodes and receivers for separation products, is equipped with an electrostatic electrode installed between the corona and grounded electrodes, and the grounded and electrostatic electrodes are made in the form of tubular elements mounted on frames, while the corona electrode is installed in front of the electrostatic electrode and is made with needle electrodes with smaller needle pitch in the lower part to create an uneven air flow, the chamber is equipped with a pipeline with nozzles for supplying liquid refrigerant, while inside the heat-insulated chamber there is a cryochamber equipped with a vibrating feeder and a pipeline with nozzles for supplying liquid refrigerant.

Для достижения этого технического результата камерный криоэлектросепаратор для разделения пищевого сырья включает теплоизолированную камеру, питатель, вертикально установленные коронирующий и заземленные электроды и приемники для продуктов разделения, согласно изобретению он снабжен электростатическим электродом, установленным между коронирующим и заземленным электродами, выполненными в виде трубчатых элементов, закрепленных вертикально на рамах, коронирующий электрод выполнен с переменным шагом игольчатых элементов, причем камера оснащена форсунками для подачи жидкого хладагента, а внутри камеры смонтирована криокамера с размещенными в ней вибропитателем и трубопроводом с форсунками для подачи жидкого хладагента.To achieve this technical result, a chamber cryoelectric separator for separating food raw materials includes a thermally insulated chamber, a feeder, vertically mounted corona and grounded electrodes and receivers for separation products, according to the invention it is equipped with an electrostatic electrode mounted between the corona and grounded electrodes made in the form of tubular elements fixed vertically on the frames, the corona electrode is made with a variable pitch of needle elements, and the measure is equipped with nozzles for supplying liquid refrigerant, and inside the chamber a cryochamber is mounted with a vibratory feeder and a pipe with nozzles for supplying liquid refrigerant placed in it.

Возможна горизонтальная установка трубчатых элементов на электростатическом и на заземленных электродах.Horizontal installation of tubular elements on electrostatic and grounded electrodes is possible.

Целесообразно в коронирующем электроде игольчатые элементы расположить на высоте [0,5-0,75]·Н (Н - высота коронирующего электрода) с шагом между иглами, равным 1l₁ (l₁ - шаг между иглами коронирующего электрода; H₁ - высота верхней части электрода с шагом между иглами l₁), а в нижней части электрода с шагом между иглами 0,5 l₁, равным l₂. Это способствует увеличению скорости воздушного потока, создаваемой электрическим ветром.It is advisable to place the needle elements in the corona electrode at a height of [0.5-0.75] · N (H is the height of the corona electrode) with a pitch between needles equal to 1l ₁ (l ₁ is the pitch between the needles of the corona electrode; H ₁ is the height of the upper parts of the electrode with a step between the needles l ₁ ), and in the lower part of the electrode with a step between the needles 0.5 l ₁ equal to l ₂ . This helps to increase the speed of the air flow created by the electric wind.

Следует отметить, что на траекторию частиц плоской формы положительный эффект оказывает «парусность», т.е. каждая плоская частица, например шелуха, содержащаяся в сыпучем пищевом сырье, ориентируется вдоль силовых линий электрического поля и с меньшим сопротивлением движется в сторону заземленного электрода.It should be noted that “windage” has a positive effect on the trajectory of particles of a flat shape, i.e. each flat particle, for example, husk, contained in bulk food raw materials, is oriented along the lines of force of the electric field and moves with less resistance towards the grounded electrode.

При движении смеси в межэлектродном пространстве для повышения эффективности отделения шелухи от смеси подают потенциал на коронирующий электрод, который создает воздушный поток (электрический ветер), тем самым способствует значительному отклонению траектории движения шелухи в сторону заземленного электрода. Скорость движения воздушного потока (электрического ветра), направлена в сторону электростатического и заземленного электродов, при этом на коронирующий электрод подается одноименный потенциал, соответствующий потенциалу электростатического электрода, значение которого превышает величину потенциала подаваемого на электростатический электрод.When the mixture moves in the interelectrode space, to increase the efficiency of separation of the husk from the mixture, a potential is applied to the corona electrode, which creates an air flow (electric wind), thereby contributing to a significant deviation of the husk path in the direction of the grounded electrode. The speed of air flow (electric wind) is directed towards the electrostatic and grounded electrodes, while the same-name potential is applied to the corona electrode, corresponding to the potential of the electrostatic electrode, the value of which exceeds the value of the potential supplied to the electrostatic electrode.

По высоте коронирующего электрода создается электрическое поле с переменной напряженностью, позволяющее увеличивать скорость воздушного потока (электрического ветра) от минимального значения до максимального. Это необходимо для того, чтобы частицы большей крупности могли ориентироваться и двигаться в сторону заземленного электрода. Так как при классификации сырья по размерам с помощью сит невозможно получить одинаковый класс крупности, например, крупность фракции - 3...+2 мм, это означает, что верхнее сито расположено с отверстиями 3 мм, а нижнее - 2 мм. Заземленный электрод может быть выполнен секционированным по количеству составных компонентов сырья.An electric field with a variable intensity is created along the height of the corona electrode, which allows increasing the speed of the air flow (electric wind) from the minimum value to the maximum. This is necessary so that larger particles can orient themselves and move towards the grounded electrode. Since it is impossible to obtain the same size class when classifying raw materials by size using sieves, for example, the size of the fraction is 3 ... + 2 mm, this means that the upper sieve is located with openings of 3 mm and the lower one is 2 mm. A grounded electrode can be made partitioned by the number of components of the feedstock.

На фиг.1 представлен схематически предлагаемый криоэлектросепаратор, общий вид. На фиг.2 представлен коронирующий электрод.Figure 1 presents a schematically proposed cryoelectric separator, General view. Figure 2 presents the corona electrode.

Предлагаемый криоэлектросепаратор включает теплоизолированную камеру 1, заземленный электрод с трубчатыми элементами, выполненный с возможностью секционирования 2, электростатический трубчатый электрод 3, трубопровод с форсунками для подачи хладагента (азота) 5, соленоидный вентиль 6, термореле 7, приемники продуктов разделения 8, 9, шлюзовые затворы 10, 11. В верхней части камеры 1 смонтирована криокамера 12 с питателем 13 и шлюзовым затвором 14. В криокамере 12 размещены вибропитатель 15 и трубопровод с форсунками для подачи хладагента 16, соленоидный вентиль 17, термореле 18, направляющая и регулирующая поток сырья 19.The proposed cryoelectric separator includes a thermally insulated chamber 1, a grounded electrode with tubular elements, made with the possibility of sectioning 2, an electrostatic tubular electrode 3, a pipeline with nozzles for supplying refrigerant (nitrogen) 5, a solenoid valve 6, a thermal relay 7, receivers of separation products 8, 9, lock valves 10, 11. A cryochamber 12 with a feeder 13 and a lock gate 14 is mounted in the upper part of the chamber 1. A vibrating feeder 15 and a pipeline with nozzles for supplying refrigerant 16, solenoids are placed in the cryochamber 12 ny valve 17, the thermostat 18, the guide and control feed stream 19.

Криоэлектросепаратор работает следующим образом. Одновременно в камеру 1 и криокамеру 12 подают соответственно по трубопроводам с форсунками 5, 16 хладагент через соленоидные вентили 6, 17. С помощью термореле 18 поддерживают заданную температуру в камере 12 для осуществления процесса трибоэлектризации компонентов сырья, а в камере 1 с помощью термореле 7 поддерживают заданную температуру, например -10÷-20°С для криоразделения сырья. Затем по питателю 13 через шлюзовой затвор 14 на вибропитетель 15 подают диспергированное замороженное сырье, например замороженные до -20°С и измельченные луковицы, очищенные от корневищ. Составные компоненты сырья (мякоть и шелуха) приобретают на вибропитателе 15 разный по величине трибозаряд, причем чем ниже температура, тем выше величина приобретаемого трибозаряда.Cryoelectric separator works as follows. At the same time, refrigerant is introduced into chamber 1 and cryochamber 12, respectively, through pipelines with nozzles 5, 16 through solenoid valves 6, 17. Using a thermal relay 18, a predetermined temperature is maintained in chamber 12 to carry out the process of triboelectrification of raw material components, while in chamber 1, they are supported by thermal relay 7 preset temperature, for example -10 ÷ -20 ° C for cryo-separation of raw materials. Then, through the feeder 13 through the lock gate 14, dispersed frozen raw materials, for example, frozen to -20 ° C and chopped bulbs, peeled from rhizomes, are fed to the vibrator 15. The constituent components of the raw material (pulp and husk) acquire a tribo-charge of a different size on the vibrator 15, and the lower the temperature, the higher the value of the purchased tribo-charge.

Например, при температуре - 50°С величина трибозаряда измельченных частиц лука крупностью -3...+2 мм составляет для шелухи 4,3-10^-7 Кл/кг, для мякоти 2,2-10^-7 Кл/кг.For example, at a temperature of - 50 ° C value tribozaryada divided particles of size onion -3 ... + 2 mm is to peel 4,3-10 ^-7 C / kg, 2.2-10 pulp ^-7 C / kg.

Криоразделение осуществляется в камере 1 при температуре выше, чем температура трибоэлектризации диспергированного (измельченного) сырья в криокамере 12.Cryo-separation is carried out in chamber 1 at a temperature higher than the triboelectrization temperature of dispersed (ground) raw materials in cryochamber 12.

Частицы смеси с помощью направляющей 19 и регулирующей поток сырья поступают в межэлектронное пространство электродов 2 и 3. Под действием электрических сил частицы шелухи отклоняются в сторону заземленного электрода 2 и пролетают через межтрубное пространство заземленного электрода 2, который с трех сторон закрыт кожухом. Частицы шелухи под действием силы тяжести осаждаются и поступают в сборник 9, откуда через шлюзовой затвор 11 удаляются из криоэлектросепаратора. Частицы мякоти получают меньший по величине заряд, практически не меняют своей траектории движения, под действием силы тяжести поступают в сборник сырья 8 и затем через шлюзовой затвор 10 удаляются из криоэлектросепаратора. Далее, очищенные от шелухи, замороженные и диспергированные частицы мякоти при температуре -5÷-10°С упаковывают в полиэтиленовые пакеты (мешки), например, при температуре -5÷-15°С, отправляют на длительное хранение в холодильные камеры с температурой -15÷-20°С и ниже.The particles of the mixture with the help of the guide 19 and regulating the flow of raw materials enter the interelectronic space of the electrodes 2 and 3. Under the influence of electric forces, the husk particles deviate towards the grounded electrode 2 and fly through the annular space of the grounded electrode 2, which is closed on three sides by a casing. Husk particles under the influence of gravity are deposited and enter the collection 9, from where they are removed from the cryoelectric separator through the lock gate 11. The pulp particles receive a smaller charge, practically do not change their trajectory, under the influence of gravity they enter the raw material collector 8 and then are removed from the cryoelectric separator through the lock gate 10. Further, peeled, frozen and dispersed pulp particles at a temperature of -5 ÷ -10 ° С are packaged in plastic bags (bags), for example, at a temperature of -5 ÷ -15 ° С, they are sent for long-term storage to refrigerators with a temperature of - 15 ÷ -20 ° С and below.

Таким образом, предлагаемый криоэлектросепаратор позволяет разделять влагонасыщенные диспергированные смеси с большей эффективностью за счет трибоэлектризации смеси при пониженных температурах и предложенной системы электродов и охлаждения.Thus, the proposed cryoelectro-separator allows you to separate moisture-saturated dispersed mixtures with greater efficiency due to triboelectrification of the mixture at low temperatures and the proposed system of electrodes and cooling.

Claims

1. A cryoelectric separator for separating food raw materials containing a thermally insulated chamber, a feeder, vertically mounted corona and grounded electrodes and receivers for separation products, characterized in that it is equipped with an electrostatic electrode installed between the corona and grounded electrodes, and the grounded and electrostatic electrodes are made in the form tubular elements mounted on the frames, while the corona electrode is installed in front of the electrostatic electrode and is made with needles and the elements with a smaller step needles in the lower part to create a non-uniform air flow, wherein the camera is equipped with a conduit with nozzles for supplying liquid coolant while inside a thermally insulated chamber equipped with a cold chamber vibratory feeder arranged therein and a conduit with nozzles for supplying liquid coolant.

2. The cryoelectric separator according to claim 1, characterized in that the tubular elements on the electrostatic and grounded electrodes are mounted horizontally.