Вакуум-аппарат для кристаллизации сахарсодержащего раствора

 

Изобретение относится к оборудованию сахарной промышленности, предназначенному для кристаллизации сахарсодержащего сиропа и может быть также использовано для кристаллизации различных веществ в пищевой и химической промышленности. Цель изобретения - повышение производительности и улучшение качества продукта путем увеличения амплитуды относительных колебаний кристаллов в растворе. Вакуум-аппарат включает вертикальный цилиндрический корпус 1, установленную без зазора с корпусом греющую камеру 2, в средней части которой выполнен центральный циркуляционный канал 3, вибрационное устройство 4 ДЛР циркуляции кристалломассы, имеющее жестко укрепленный на вертикальном штоке 5 дисковый толкатель 6 и установленную на входе в центральный циркуляционный канал перегородку 7, полностью перекрывающую его входное отверстие и выполненную аналогично дисковому толкателю 6. К нижним по

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4784880/13 (22) 22.01.90 (46) 15.12.91. Бюл. М 46 (71) Воронежский технологический институт (72) С.М.Петров и Ю.Н.Анченков (53) 664.126.4,054(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 775577559955, кл. С 13 F 1/02, 1978.

Авторское, свидетельство СССР М

1620486, кл. С 13 F 1/02, 1989, (54) ВАКУУМ-АППАРАТ ДЛЯ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ САХАРСОДЕРЖАЩЕГО РАСТВОPA (57) Изобретение относится к оборудованию сахарной промышленности, предназначенному для кристаллизации сахарсодержащего сиропа и может быть также использовано для кристаллизации различных веществ в

„„Я„1 „„1698295 А1

ni)s С 13 F 1/02 пищевой и химической промышленности.

Цель изобретения — повышение производительности и улучшение качества продукта путем увеличения амплитуды относительных колебаний кристаллов в растворе. Вакуум-аппарат включает вертикальный цилиндрический корпус 1, установленную без зазора с корпусом греющую камеру 2, в средней части которой выполнен центральный циркуляционный канал 3, вибрационное устройство 4 для циркуляции кристалломассы, имеющее жестко укрепленнь:й на вертикальном штоке 5 дисковый тол катель 6 и установленную на входе в центральный циркуляционный канал перегородку 7, полностью перекрывающую его входное отверстие и выполненную аналогично дисковому толкателю 6. К нижним по1698295

I верхностям дискового талка-геля б и перегоl родки 7 и ри креплены большими ,основаниями конические сопла 8, равномерно расположенные на их поверхностях по концентрическим окружностям для цлркуляции суспенэии. Дисковый толкатель 6 и перегородка 7 повернуты в горизонтальной плоскости Относительно друг друга таким орразом, что отверстия в конических сотглах взаимно не перекрываются и их оси не совпадают. Диаметр дисковоГО толкателя б

Иэобрегение относится к оборудова-. нию сахарной промышленности, предназначенному для кристаллизации

Сахарсодержащего сиропа и может быть также использовано для кристаллизации различных веществ в пищевой и хлмической промышленности.

Известен вакуум-аппарат для кристаллизации веществ, преимущественно сахарозы в свеклосахарном производстве, включающий вертикальный цилиндричеСкий корпус, встроенную греющую камеру, 9 средней части которой выполнен цент >альный циркуляционный канал, устройст9о для циркуляции кристалломассы в виде укрепленного на валу конуса с отверстиями, к большему основанию которого ilpèi<ðaплена ситчатая заслонка. снабженное привоДом, Недостатком известной конструкции вакуум-аппара.а является †.о, <то располо)кение перемешивающего конуса над центральнымым ци Ркуля ционным каналом перпятствует созданию а нем опускной циокуляции суспензии, поскольку полностью перекрывается сечение канала, Тем самым замедляется скорость циркуляции суспензии и увеличивается продолжительность цикла уваривания, что снижает в итоге производительность вакуум-аппарата. Ka IacT" во продукта, особенно его гранулометрическлй состав, ухудшается в результате термического разложения кристаллов из-за увеличенного числа циклов прохо>кдения последних через кипятильны э труоы греющей камеры, ухудв ения циркуляции увариваемого рас1вора и затруднения удаления кристаллов из центральной зоны ситчатой заслонки, Известна конструкция вакуум-аппарата для кристаллизации сахарсодержащего раствора, вклl04ающая вертикальный цилиндрический корпус, снабженный технологическими патрубками, встроенную в больше диаметра центрального циркуляционного канала 3, причем дисковый толкатель расположен под выход-:û A его отверстием с образованием зазо 2 для п,.входа циркулируемой кристалломассы, Аппарат снабжен виброприводом ь для устройства 4, патрубком 1Î для подачи пара в греющую камеру 2, патрубком 11 для подачи в aIlпарат исходного раствора, а также ггатрубками 12 — 14 соответственно для отвода иэ аппарата кри таллиэата, конденсата и вторичного пара. 3 ил, неГО Греют/YJ камеру с центральным цирку" ляционнь.м каналом, вибрационное устройство для циркуляции кристалломассы, имеющее укрепленныл на вертикальном

5 штоке дисковый толкатель с отверстиями и прикрепленными к нижней поверхности диска большлмл основаниями коническимл

СОПЛаМИ, Вакуум-аппарат позволяет получить бо1Р лее однородные по размеру кристаллы сахаоа, однако характеризуется недостаточно вь.сокой производительностью вибрационно. о устройства для циркуляцил кристалломассы, обусловленной необходимостью

15 выхода различных по размеру кристаллов через соответствующие им перфорациснпые GT ерстия заслонки. Поскольку поодвижение кристаллов к необходимы л отверстиям и вь.",oä через них может не про?О изойги э» один цикл перемгшений дис:<а и заслонки, то это увеличивае. время нахождения кристалломассы между диском и заслонкой и снижает производительнс ть вакуум-аппарата. Неодно:<ратные двлже25 ния кристалломассы по поверхности заслонки, Особенно i

!1Hых iKoäIAèüIå для их выхода внлз чеоез перфорационые отверстия, сопровождаются механическим истиранием (измельчением), ЗО несколько ухудша ощим качество готового продукта:

Цель изобретения — повышение г роизворительности и улучшение качества продукта путем увеличения амплитуды

35 относительных колебаний кристаллов в растворе.

В вакуум-аппарате для кристаллиазцил сахарсодержащего раствора; включающем вертикальный цилиндрический корпус, 40 снабженный технологическимл патрубками, встроенную в него греющую камеру с центральным циркуляционным каналом, усгроAcTBQ для циркуляции кристалломассы, солержащее укрепленный на вертикальном

21 5"

1698295

30

50 образом. штоке дисковый толкатель, имеющий отверстия и прикрепленные к его нижней поверхности большими основаниями конические сопла, и вибропривод штока, на входе в циркуляционный канал укреплена перегородка с соплами, направленными вниз, перекрывающая входное отверстие этого канала, а дисковый толкатель расположен под выходным его отверстием с образованием зазора для прохода циркулируемой кристалломассы, при атом диаметр дискового толкателя превышает диаметр циркуляционного канала, а сопла перегородки и дискового толкателя расположены так, что их оси не совпадают, На фиг.1 изображен предлагаемый вакуум-аппарат, вертикальный разрез; на фиг.2 — перфорированный дисковый толкатель с коническими соплами; на фиг.3 — перегородка с соплами.

Вакуум-аппарат включает вертикальный цилиндрический корпус 1, установлен ную без зазора с корпусом греющую камеру

2, в средней части которой выполнен центральный циркуляционный канал 3, устройство 4 для циркуляции кристалломассы, имеющее жестко укрепленный на вертикальном штоке 5 дисковый толкатель 6 и установленную на входе в центральный циркуляционный канал перегородку 7, полностью перекрывающую его входное отверстие и выполненную аналогично дисковому толкателю 6. К нижним поверхностям дискового толкателя 6 и перегородки 7 прикреплены большими основаниями конические сопла 8, равномерно расположенные на их поверхностях по концентрическим окружностям для циркуляции суспензии.

Дисковый толкатель 6 и перегородка 7 повернуты в горизонтальной плоскости относительно друг друга таким образом, что отверстия в конических соплах взаимно не перекрывают и их оси не совпадают. Диаметр дискового толкателя 6 больше диаметра цечтрального циркуляционного канала 3, причем дисковый толкатель расположен под выходным его отверстием с образованием зазора для прохода циркулируемой кристалломассы. Аппарат снабжен виброприводом 9 устройства 4 для циркуляции кристалломассы, патрубком 10 для подачи пара в греющую камеру 2, патрубком 11 для подачи в аппарат исходного раствора, а также пэтрубками 12 — 14 соотвественно для отвода из аппарата кристалл изата, конденсата и вторичного пара.

Кристаллизатор работает следующим

Исходный раствор через патрубки 11 подают в корпус 1 до погружения в него греющей камеры 2. Через патрубок 10 в камеру 2 подают греющий пар, затем включают вибропривод 9 для возвратно-поступательного перемещения дискового толкателя

6. Одновременно в аппарате создают разрежение.

В процессе возвратно-поступательного перемещения дискового толкателя 6 в центральном циркуляционном канале 3 возникает пульсирующее движение среды с общим . направлением движения сверху вниз, что обусловлено размещением в дисковом толкателе 6 и перегородке 7 конических сопел

8. В исходном положении дисковый толкатель 6 запирает выходное, сечение центрального циркуляционного канала.

При движении дискового толкателя 6 вниз в центральном циркуляционном канале 3 создается волна разрежения, что является первичным импульсом для возникновения циркуляции в аппарате. При этом в соплах 8 перегородки 7 возникает нестационарное струйное движение среды, активно перемешивэющее ее в зоне с наименьшей подачей тепла; После сгущения раствора до пересыщенного состояния происходит зарождение и рост кристаллов во всем объеме аппарата. Струйное перемешивание среды. особенно двухфазной, имеющее большие градиенты скорости, коэффициенты тепло- и массопереноса приводит к возникновению собственных вращений кристаллов, что обеспечивает скорейшее обновление диффузионной поверхности с соответствующим ускорением роста кристаллов, При движении дискового толкателя 6 вверх возникает волна сжатия, динамическое усилие, вызванное частичным торможением потока перегородкой 7, что особенно важно при движении двухфазной системы, так как приводит к относительному смещению более плотных кристаллов и межкристалльного раствора.

Перегородка 7 перпятствует свободному движению потока кристалломассы вверх, вызванному подъемом дискового толкате-, . ля Ь, т.е. перегородка 7 частично прерывает движение восходящего потока суспензии, Указанное обстоятельство приводит к возникновению в потоке инерционных усилий, вследствие чего возрастает относительная скорость движения кристаллов, Увеличение относительной скорости кристаллов обновляет обедненную часть раствора, обволакивающую их с заменой ее на более концентрированную, т,е. кристалл как бы перемещается в зону более высокой кон1698295 центрации раствора, что неизбежно приводит к ускорению его роста с соотсутствуюI щим сокращением продолжительности1, цикла кристаллизации и увеличением интегральной производительности, аппарата, Несоосное размещение сопел 8 на толкателе 6 и перегородке 7 обеспечивает эффективную работу центрального

1 циркуляционного канала как подсасываю щего устройства в общем циркуляционном контуре вакуум-аппарата. Подсасывающий эффект вызывается различием коэффициентов расхода сопел 8 при течении через них потока сверху вниз и снизу вверх, Устройство 4 работает непрерывно в течение всего цикла уваривания суспензии, При этом осуществляется наращивание уже имеющихся кристаллов за счет притока исходного раствора через патрубок 11. В конце цикла уваривания осуществляют окончательное сгущение суспензии до определенной плотности для более полного источщения ме>ккристального раствора, Перед спуском суспензии в вакуум-аппарате отключают систему разрежения и подачу пара в греющую камеру, затем открывают патрубок 12. Поддерживая небольшое остаточное разрежение в вакуум-аппарате осуществляют равномерную выгрузку суспензии из аппарата при работающем устройстве 4 для циркуляции кристалломассы, чтобы использовать кинетическую энергию струй из сопел дискового толкателя б для облегчения выгрузки.

Предложенный кристаллизатор позволяет повысить производительность аппарата за счет распространения зоны активного воздействия вибрационного перемешивающего устройства на весь съем центрального циркуляционного канала и нижней части аппарата, что снизит седиментационный эффект; повысить производительность аппарата за счет сокращения времени достижения кристаллами необходимых размеров, что будет обеспечено увеличением скорости циркуляции с соответствуюгцим ростом коэффициентов тепло- и массопереноса за счет струйного перемешивани.. большого

5 объема наименее активной зоны аппара:га с точки зрения массопередачи в двухфазной среде. Кроме того, струйное перемешивание среды обеспечивает скорейшее и более полное обновление диффузионной поверх10 ности кристаллов, что ускоряет их рост и уменьшает коэффициент неравномерности размеров кристаллов. Последнему обстоятельству способствует рост кристаллов в улучшенной гидродинамической обстанов15 ке, Формула изобретения

Вакуум-аппаратдля кристаллизацил сахарсодержащего раствора, включающий

20 вертикальный цилиндрический корус, снабженный технологическими патрубками, встроенную в него греющую камеру с центральным циркуляционным каналом, устройством для циркуляции кристалломассы, 25 содер>кащее укрепленныл на вертикальном штоке дисковый толкатель, имеющий отверстия и прикрепленные к его нижней поверхности большими основаниями конлческие сопла, и влбропривод штока, о — л и ч а юЗО шийся тем, что, с целью повышения производительности и улучшения ка-.ества працукта п..тем увеличения амплитуды относительных колебаний кристаллов в растворе, на входе в циркуляционный канал

35 укреплена перегородка с соплами, направленными вниз, перекрывающая входное отверстие этого канала, а дисковый толкатель расположен под выходным его отверстием с образованием зазора для прохода цирку40 лируемой кристалломассы, при этом диаметр дискового толкателя превышает диаметр циркуляционного канала, а сопла перегородкл и дискового толкателя расположены так, что их оси не совпадают.

45 б98295

Фиг.2

Составитель С.Петров

Редактор Т.Лазоренко Техред М.Моргентал Корректор Н.Ревская

Заказ 4368 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 1П1