Вакуум-аппарат непрерывного действия для кристаллизации веществ

 

f/ÈÑ

С АНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

234253

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОР СКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства М

Заявлено 22.Х11.1966 (_#_ 1122172/28-13) Къ 89е, 2

12а, 2 с присоединением заявки М

Приоритет,ЧПК С 13о

В 01(i

УДК 666.04S.541:664.1..05.2 (0S8 8) Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Опубликовано 24.XI1.1968. Бюллетень М 3 за 969 г.

Дата опубликования описания 24.1 .1969

Авторы изобретения

И. С. Гулый, И. Г. Ба>кал, С. И. Сиренко и В. Д. Попов

Киевский технологический институт пищевой промышленности

Заявитель

ВАКУУМ-АППАРАТ НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ

ДЛЯ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ ВЕЩЕСТВ

Известны вакуум-аппараты непрерывного действия для кристаллизашш веществ, например сахарозы B процессе ее производства, выполненные в виде вертикальной емкости с кони|еским днищем, снабженной поверхностями нагрева, устройством для сепарации вторичного пар", устройством для выгрузки готового продукта и контрольно-измерительными приборами и имеющей в верхней части камеру для сгущения раствора и кристаллогенерации, снабженную перепускной трубой, а в ни>кней — зоны для наращивания кристаллов и их сепарации.

Предло>кениый вакуум-аппарат позволяет интенсифицировать процесс образования кристаллов в потоке, а также предотвратить смешивание исходного маточного раствора с уваренным и интенсифицировать процесс оса>кдения крупных кристаллов.

Для этого в камере для сгущения раствора и кристаллогенерации радиально установлена вертикальная перегородка, обеспечивающая направленное движение раствора в этой камере, a мс>кду зонами для наращивания кристаллов и их сепарации установлены горизонтальная решетка и иад ней по центру BopoHKd, верхний край конической части которой жестко прикреплен к внутренней стенке корпуса аппарата.

С целью разделения сросшихся и расплавления мелких кристаллов. целесообразно в перепускной трубе камеры для сгущения и кристаллогенерации и в воронке установить распылители пара.

Для отвода паров из зоны сепарации кристаллов в зону их наращивания желательно у верхнего края конической части воронки образовать окна.

Чтобы осуществить возврат раствора с мелкими кристаллами из зоны сепарации в зону наращивания, можно через коническую .асть воронки ближе к корпусу аппарата пропустить трубы.

С целью автоматического поддержания заданного в аппарате разрежения, а также искгиочения подсоса воздуха в процессе его разгрузки, устройство для выгрузки готового продукта целесообразно выполнить в виде барометрической системы, состоящей из задвиж20 ки с приводом, например гидравлическим, и термостатированиой дугообразной трубы с закрытым контрольным ящиком. Причем выходной конец трубы в контрольном ящике желательно выполнить в виде съемного па25 трубка и установить его ниже уровня продукта в аппарате на величину, соответствующую заданному разрежению в нем.

Можно, с целью регулирования выпуска готового продукта в зависимости от разреже30 Hi!ë В аппарате, В контрольном ящике над

234253

c ьех!Ных! HBTp) бком 5 стаиовить с Возмо>кностью перемещения сверху вниз под действием собственного веса плавающии обратный клапан, выполненный В виде покрытых пленкой фторопласта металлического диска с направляlощими, распол!Оженными Внутри cüáë(ío(0 натру бка.

Д.151 предотвращения разливов утфеля при

Виезапllом поllижеиии рязрежен1!51 В 311параТс

cI0 желательно снабдить исполнительным мех((;(из.(ом !ипа llew, связанным с nлава!ощим обр((тньв! Клапаном для ограничения его nePC i(CliICHH5(ВЬСРХ.

С цел ьlо 3 ВТО;I B Tl(

p33pC5l

Чтобы автоматически поддерживать onтимальный расход пара на обработку раствора в камере для сгущения и кристаллогенерации, распылитель пара целесообразно снабдить регулятором, управляемым QT фотометрического дат<и(ка, установленного В 1 Ои же перепускной трубе, что и распылитель пара.

На фиг. 1 схематически изображен предлаi аемыи вакуум-аппарат, общий вид; на фиг. 2 — камера для сгущения и кристаллогенерации предлагаемого аппарата (концентратор и кристаллогенератор); на фиг. 3— воронка с горизонтальной решеткой; на фиг. 4 — устройство для выгрузки готового продукта; на фиг. 5 — датчик качества и наличия кристаллов в утфеле.

Предлагаемый вакуум-аппарат представляет собой вертикальную цилиндрическую емкОсть 1, ВН1ТрН Оторои расположены камера 2 для сгущеш!я раствора и кристаллогенерации, тепломассообменник 8 и воронка 4 с горизонтальной решеткой 5. Вверху аппарат имеет ловушку 6 с патрубком 7, внизу — устройство

8 для выгрузки готового продукта. Нижняя часть аппарата имеет термостатирующую конденсатную рубашку 9.

Часть пространства аппарата, заполненная раствором и находящаяся над воронкой 4, образует зону наращивания кристаллов. Та часть аппарата, которая находится под воронкой 4, образует зону сепарации кристаллов.

Емкость 1, днище 10 и труба 11 образуют камеру 2 для сгущения раствора и кристаллогенерации (концентратор и кристаллогенератор). В камере размещена подвесная трубчатая поверхность 12, в которую по патрубку 18 подается пар. Конденсат отводится через патрубок 14, а аммиачные газы — через патрубок 15.

Между емкостью и трубой 11 по всей высоте камеры 2 имеется герметическая перегородка 16. С одной стороны этой перегородки в емкость вмонтирован патрубок 17 для подвода сиропа (патоки), а с другой стороны имеется перепускная труба 18.

Для иормальной работы аппарата прп на5

23

65 личии различных Возмущений качество поступающего «молодого» утфеля в тепломассообмснник должно ГараптирОВаться.

1 la основании лабораторных опытов, промышленных испытаний устройств заводки кристаллов, а также анализа испытаний другnx исследователей, авторы пришли к выводу, что на данном этапе обеспечить условия для постоянной скорости образования кристаллов чрсзвыча(шо сложно. Это обусловлеHQ тем, что образование кристаллов имеет спонтанный характер, а на скорость образоВания влияет большое количество факторов (пересыщение, температура, скорость циркуляции, наличие примесей, наличие готовых кристаллов, шероховатость стенок, подсосов ьоздуха, вибраций аппарата и др.).

В связи с этим в кристаллогенераторе предусмотрено создание условий для образования кристаллов с некоторым «избытком», (например 10+18((1O) . Обеспечиваются они тем, что поверхность нагрева концентратора и крпсталлогенератора рассчитывается с учетом образования некоторого избытка кристаллов.

«Расч1(стк >> кристаллоВ, т. е. удаление <<избытка» кристаллов, сплавление мелких кристал70В, à также «разбивку» сросшихся кристаллов предусматривается проводить по потоку утфеля в трубе 18 при помощи устройства 19 для мелкодисперсного распыления пара.

Устройство 19 представляет собой обтекаемую сварную коробку 20, расположенную внутри трубы 18, к которой приварен патрубок 21 для подвода пара.

Обтекаемость коробки 20 обеспечивается тем, что ее края сверху, снизу и с боков выполнены под острых! углом к стенкам трубы 18.

На плоскостях коробки 20 выполнены мелкие отверстия (например 1+1,5 мм).

Следовательно, утфель, проходящий через трубу 18, при помощи устройства 19 подвергается необходимой обработке мелкодисперсными паровыми струями. Расход пара на обработку («расчистку») утфеля регулируется при помощи датчика 22.

Датчик 22 контроля утфеля выполнен по фотометрическому принципу. Он состоит из двух подви>кпых трубок 23, установленных в сальниковы,; уплотнениях 24, корпуса которых приварены к стенкам трубы 18 в том месте, где трубки выходят наружу корпуса anпар та. 1-1а одном конце обеих тру.бок устаноьлены прсзрачныс стекла 25, а к одной трубке прикреплен ламповый осветитель 26 (например осветитель для микроскопа), а к другой — обойма с фотоэлементом 27. Для визуального контроля качества «молодого» утфеля и н-(.aàäêè датчика 22 в трубе 18 мо кет быть установлен кристаллоскоп и пробив!й кран.

Нагревается раствор в зоне наращивания кристаллов паром, поступающим по патрубку

28 в тспломассообменник 8. Конденсат из не.

234253 го по патрубку 29 поступает L рубяцгку 9, а гяз удаляется через пятрубок 80.

Воронка 4, разделяющая зону иаращивашгя кристаллов и зону сепарации, имеет окна 81 для отвода паров из зоны сепарации и трубы

82 для возврата раствора с мелкими кристаллами нз зоны сепарации в зону их наращиваНИЯ.

Для предотвращения друзообразоваиия (конгломерации) кристаллов в зону наращивания кристаллов подается распыленный насыщенный пар по патрубку 88, каналу 84 через мелкие отверстия в воронке 4. Аналогично Ilo патрубку 85, каналу 86 через отверстия в воронке 4 подастся подкачиваемый сахарный раствор.

Для успокоения циркуляцио1шых токов утфельной массы под воронкой установлена успокоительная решетка 5.

Решстка выполнена из серии концентрических колец 87, расположенных на радиальных перегородках 88, котор „е креп-..òcn к корпусу емкости 1 н патрубку 89 воронки 4.

В зоне сепараши| происходит оседание крупных кристаллов и дополнительное истощение ме>ккрнстального раствора. Она имеет термостатирующую рубашку 9. из которой конденсат удаляется через патрубок 40, Удаление утфеля про:1сходнт через выгрузочиое устройство 8.

Выгрузочиое устройство 8 выполнено в виде дугоообразной термостатированной трубы

41, один конец которой герметически крепится к зядви>кке 42, а другой заканчивается открытым патру.бком 48, н аходящимся под атмосферным давлением и расположенным вну три контрольного ящика 44, имеющего патру бок 45 для отвода утфеля в мешалку.

Патрубок 48 выполнен нз незакристаллизовывающсгося материала, например фторопласта-4, крепится болтами к днищу контрольного ящика 44, является съемным и ставится различной высоты в зависимости от разре>кения, при котором уварнвается утфель Сверху на патрубке расположен регулирующий выход утфеля плавающий обратный клапан 46, выполненный в виде покрытых пленкой фторопласта-4 металлического диска 47 с направляющими 48.

Направляющие придают клапану устойчивое положение. Перемещение клапана вверх ограничивается регуля гором 49, например, типа ПР, связанного по каналу регулирования с разрежением.

Прн изготовлении дугообразной трубы 41 уровень днища контрольного ящика 44 располагается так, чтобы высота Н барометрического столба утфеля соответствовала максимальному разрежению, прн котором аппарат сможет работать. Если аппарат будет работать прн меньшем разрежении. то дугообразная трубя наращивается иа соответствующую высоту патрубком 48.

Дугообразная труба 41 имеет термостатирующую рубашку 50 с патрубком 51 для peri5

65 лировяния иитснс11вности обогpena 11 пятрубком 52 для Отводя кондснсятя и снябженя пятрубком 58 для вьгпускя утфеля из выгрузочиой системы.

По высоте аппарата в нужных местах для визуального наблюдения устанавливаются смотровые стекла 54.

При работе вакуум-аппарата в случае внезапного падения разрежения автоматически закрывается natntt ttt a 42, 1 Оторяя tepen ttcполнительный механизм связана с вакуумметром.

Аппарат работает следующим образом.

Через патрубок 7 в аппарате создается требуемое разрежение, при этом задвижка 42 закп1.1та и выгрузочное устройство отключено.

В концентратор It тспломассообменнпк через патр1бки 18 11 28 подают пар. а через патрубки 17 и 85 — сироп. В концентраторе происходит сгущение и заводка кристаллов. Благодаря расположению патрубкя 17 и трубы 18 по разные стороны перегородки 16 сироп, поступающий в концентратор, проходит по окI>i жности ncIO камеру и только после этого попадает в перепускную трубу 18. Образование кристаллов происходит по потоку массь1 в том месте, где пересыщение сгущенного сиропа достигает соответствующей величины.

Образовавшиеся кристаллы с маточным раствором попадают в зону наращивания кристачлов только через трубу 18, в которой с помощью устройства 19 производится «расчистка» кристаллов.

Рост кристаллов в зоне наращивания происходит за счет подначек сиропа. Доведение кристаллов до требуемой велич1шы производится в зоне сепарации.

Затем открь1вают задви>кку 42. В дугообразной трубе 41 создается некоторое разрежение, клапан 46 присасывается к патрубку 48, устраняя подсос воздуха. В трубе 41 создастся такое >ке разрежение, как и в аппарате. В результате этого утфель заполняет трубу, подходит к клапану 46, поднимает сго и свободно выливается в ящик 44, а из него по патрубку 45. При неизменном разрежении п аппарате клапан 46 свободно «плавает» на поверхности, утфель равномерно вытекает из патрубка 48. При колебании разрежения на клапан воздействует регулятор 49. При падении разрежения абсолютное давление в аппа11НTc возрастает 11 истечение утфеля увеличивается, а уровень понижается. При этом регулятор 49 воздействует на клапан, прикрывает его и уменьшает истечение утфеля. Уровень в аппарате остается прежним. Испытания показали, что при колебаниях разрежения от

560 до 640 льч рт. ст. уровень сяморег1лировался без вмешательства регулятора 49.

При установившемся режиме сироп непрерывно поступает в концентратор через патрубок 17, а через трубу 18 непрерывно сливается в зону наращивания криста",ëîâ.

Количество и качество кристаллов контролируется датчиком 22, который регулирует ко234253 личество подаваемого пара в устройство 19.

Попадая в зону наращивания, кристаллы наращиваются до нужных размеров за счет сиропа, подаваемого через патрубок 35, и поддержания динамического равновесия между выпариваемой водой и водой, вводимой с подкачиваемым сиропом. Из зоны наращивания кристаллов утфель поступает в зону сепарации, где происходит дополнительное истощение межкристального раствора. Крупные кристаллы постепенно оседают, а мелкие концентрируются в верхней части и по трубам 82 увлекаются восходящими потоками обратно в зону наращивания кристаллов. Осевшие кристаллы выгру>каются из аппарата через устройство 8.

Предмет изобретения

1. Вакуум-аппарат непрерывного действия для кристаллизации веществ, например сахарозы в процессе ее производства, выполненный в виде вертикальной емкости с коническим днищем, снабженной поверхностями нагрева, устройством для сепарации вторичного пара, устройством для выгрузки готового продукта и контрольно-измерительными приборами и имеющей в верхней части камеры для сгущения раствора и кристаллогенерации, снабженную перепускной трубой, а в нижней части — зоны для наращивания кристаллов и их сепарации, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса образования кристаллов в потоке, а также предотвращения смешивания исходного маточного раствора с уваренным и более интенсивного солидарного осаждения крупных кристаллов, в камере для сгущения раствора и кристаллогенерации радиально установлена вертикальная перегородка, обеспечивающая направленное движение раствора в ней, а между зонами для наращивания кристаллов и их сепарации установлены горизонтальная решетка и над ней по центру воронка, верхний край конической части которой жестко прикреплен к внутренней стенке корпуса аппарата.

2, Вакуум-аппарат по п. 1, отличающийся тем, что, с целью разделения сросшихся кристаллов и расплавления мелких кристаллов, в перепускной трубе камеры для сгущения и кристаллогенерации и в воронке установлены распылители пара.

3. Вакуум-аппарат по и, 1, отличающийся тем, что, с целью отвода паров из зоны сепарации кристаллов в зону их наращивания, у

55 верхнего края конической части воронки опразованы окна.

4. Вакуум-аппарат по п. 1, отличающийся тем, что для возврата раствора с мелкими криталлами из зоны сепарации в зону наращивания, через коническую часть воронки ближе к корпусу аппарата пропущены трубы.

5. Вауум-аппарат по п. 1, отличающийся тем, что, с целью автоматического поддержания заданного в нем разрежения, а также исключения подсоса внутрь аппарата холодного воздуха в процессе его разгрузки, устройство для выгрузки готового продукта представляет собой барометрическую систему, состоящую из задвижки с приводом, например гидравлическим, и термос атированной дугообразной трубы с закрытым контрольным ящиком, причем выходной конец ее в контрольном ящике выполнен в виде съемного патрубка и установлен ниже уровня продукта в аппарате на величину, соответствующую заданному разрежению в нем.

6. Вакуум-аппарат по п, 5, отличающийся тем, что, с целью регулирования выпуска готового продукта в зависимости от разрежения в аппарате, в контрольном ящике над съемным патрубком установлен с возможностью перемещения;верху вниз под действием собственного веса плавающий обратный клапан, выполненный в виде покрытых пленкой фторопласта металлического диска с направляющими, располо>кенными внутри съемного патрубка.

7. Вакуум-аппарат по п. 6, отличающийся тем, что, с целью предотвращения разливов утфеля при внезапном понижении разрежения в аппарате, он снабжен исполнительным»еханизмом типа ПР, связанным с плавающим обратным клапаном для ограничения его перемещения вверх.

8. Вакуум-аппарат по пп, 1 и 5, отличающийся тем, что, с целью автоматического отключения вакуум-аппарата от устройства для выгрузки готового продукта при внезапном падении разре>кения в аппарате, привод задвижки связан с вакуумметром, подающим на него соответствующие сигналы.

9. Вакуум-аппарат по пп, 1 и 2, отличающийся тем, что, с целью автоматического поддержания оптимального расхода пара на обработку раствора в камере для сгущения и кристаллогенерации, распылитель пара в ней снабжен регулятором, управляемым от фотометрического датчика, установленного в той же перепускной трубе, что и распылитель пара.

234253

9 и2 4

Р г. 5

Составитель В. Дунье

Техред Л. К. Малова

Корректор А. П. Татаринцева

Редактор Г. Яковлева

Заказ 589/18 Тираж 437 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий прп Совете Мшшстров СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4

Типография, пр. Сапунова, 2