Устройство непрерывного действия для кристаллизации сахарного сиропа
О Il И С А Н-И-Е
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВМДЕТЕЛЬСТВУ
258938
Союз Советских
Социалистических
Республик
Зависимое от авт. свидетельства ¹
Заявлено 02.Vl1.1968 (№ 1252402/28-13) Кл. 89е, 2
12а, 2 с присоединением заявки ¹ 1252407/28-13)
Приоритет >nK C 13д
В 01с1
УДК 66.048.541:664.1.05.2 (088.8) Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров
СССР
Опубликовано 03.ХП.1969. Бюллетень ¹ 1 за 1970
Дата опубликования описания 23.IV.1970
Авторы изобрегения
И. С. Гулый, И. Г. Бажал, С. И. Сиренко и В. Д. Попов
Заявитель
Киевский технологический институт пищевой промышленности
УСТРОЙСТВО НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ
ДЛЯ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ САХАРНОГО СИРОПА
Данное изобретение относится к устройствам непрерывного действия для кристаллизации сахарного сиропа.
Известно устройство непрерывного действия для кристаллизации сахарного сиропа, состоящее из заключенных в вертикальный цилиндрический корпус с коническим днищем кристаллогенератора, содержащего камеру кристаллообразования и трубчатую поверхность нагрева, расположенную .внутри камеры, и камеры уваривания и сгущения утфеля, снабженной поверхностью нагрева с центральным циркуляционным каналом, барботерами для ввода сахарного сиропа и пара и приспособлением для выгрузки готового утфеля, представляющим собой U-ооразную термостатирован.ную трубу, снабженную клапаном для регулирования количества выходящего утфеля.
Камера кристаллообразования разделена радиальной перегородкой, обеспечивающей направленное движеHHp. раствора, с образованием приемного и выпускного участков и снабжена приспособлением для отвода молодого утфеля, вы!полненным в виде вертикальной трубки.
При кристаллизации сахарного сиропа в известном устройстве наблюдается друзоооразование и получается утфель с неравномерныMH кристаллами, а процесс идет недостатоIHQ интенсивно, Предлагаемое устройство позволяет ип генсифицировать процесс, предотвратить друзообразование и получать утфель с одинакn:Iûì размером кристаллов. Д1я =To! пoBeð íoñãb нагрева кристаллогенератора Выполнена пвт1МОТОЧНОЙ li Paean:!O eaa Bgo,ab BeOTHI
ОСИ КЗУ!ЕРЫ УBÇPliB311.IH li СГ1 ЩЕНИЯ У Тфс.1)1.
Над верхней трубной решеткой ее устalioB>eHa изогнутая трубка персменaîãо сечения, снаб10 женная на выходе дросселиру1ощим приспособлением и сменным соплом для распыления сиропа в присмну1о часть камеры крисгаллообразования.
Чтобы регул !ровать объем кристалломассы, 15 поступающей из крпсталлогенератора в камеру для уваривапия и сгущения утфеля. целесоооразно Вертика IbHvlo труб!л для ОтВОда кристалломассы выполнить с возможностью ес перемещения по Вертикали и DEI3 110H ет и:!1еть
20 в верхней части окна.
Прямоточная поверхность нагрева крисгаллогенератора может быть вынесена за Ilpeae IbI егo камеры и расположена внутри центра IbHol о циркуля!и!онногo канала поверхно25 сти нагрева уварпвания и сгущения утфеля.
Кристаллогенератор следует установить вне камеры уваривания и сгущения утфеля.
Изогнутая трубка кристаллогенератора может проходить через камеру кристаллообразо30 вания или располагаться за ее пределами.
258938
На фиг. 1 схематически изображено предлагаемое устройство, общий вид; па фпг. 2 —разрез по А — А на фиг. 1; на фиг. 3 — вариант выполнения предлагаемого устройства, по которому весь кристаллогенератор установлен вне камеры уваривания и сгущения утфеля, а изогнутая трубка кристаллогенератора проходит через камеру кристаллообразования; ча фиг. 4 — вариант выполнения предлагаемого устройства, по которому изогнутая трубка кристаллогенератора расположена за пределами камеры кристаллообразования.
Устройство представляет собой вертикальную цилиндрическую емкость 1 с ловушкой 2 и устройством для выгрузки готового утфеля, представляющим собой U-образную термосгаTHpGBBHH jj трубу 8. Емкость 1 разделена днищем 4 на две секции 5 и б, расположенных одHB над другой, Верхняя секция 5 называется камерой кристаллообразования и представляет собой кольцевое пространство, расположенное по периферии аппарата и в зависимости от потребного объема от входа до выхода массы разделенное перегородками 7 и 8 (фиг. 2). В начале камеры расположено сопло 9 для ввода раствора, в конце — устройство 10 для отвода молодого утфеля. Устройство 10 выполнено, например, в виде верти,кальной трубы 11, вверху которой для слива массы вырезаны окна 12, а также прикреплено приспособление 18 для перемещения труоки по вертикали. Это приспосооление, например, имеет вид штурвала 14 с конической парой 15, маховиком 16, выведенным наружу через сальник 17, бронзовой гайкой 18, туго насаженной на шестерню и свободно вращающейся вместе с ней в подшипнике 19, закрепленном планкой на корпусе аппарата. В днище 4 камеры 5 трубка 11 уплотнена сальником 20 известной конструкции. Для пропарки камера 5 снабжена угловым коллектором 21 с отверстиями и патрубком 22 для подвода пара.
Нижняя секция б с поверхностью нагрева 28 называется камерой уваривания и сгущения утфеля и содержит циркуляционные каналы 24 и 25, патрубки 26 и 27 для ввода пара и отвода конденсатв оа, .патрубок 28 для удаления конденсирующихся .газов, барботер 29 с отверстиями и патрубком 80 для .ввода .подкачиваемого раствора (сиропа), барботер 81 с патрубком 82 для:ввода пара, горячего воздуха или пара-воздушной смеси. Камера снабжена угловым барботером 88 с патрубком 84 для подвода пара для пропарки.
Внутри ц иркуляционного канала 24 по оси аппарата расположен кристаллогенератор 85, представляющий собой прямоточный иопаритель, включающий прямоточную трубчатую поверхность нагрева 86, имеющую снизу распределительную конусную емкость 87, снабженную патрубком 88 и задвижкой 89.
Сверху к поверхности нагрева 86 крепится изогнутая трубка 40 переменного сечения, состоящая из .нижней цил индрической части, средней — конической и цилиндрической меньшего диаметра, верхней — загнутой книзу и снабженной на выходе сменным соплом 9,I дросселирующим приспособлением с задвижкой 41, шпиндель которой через сальник 42
5 выведен наружу аппарата. Поверхность нагрева 86 снабжена патрубком 48 для ввода пара, патрубками 44 и 45 для отвода конденсата и конденсирующихся газов. Патрубки выведены наружу аппарата и закреплены в его корпусе.
10 Дно камеры 46 уваривания и сгущения утфеля выполнено коническим и служит для некоторого фракционного разделения кристаллов сахара (отстаивание утфеля) и снабжено барботером 47 с патрубком 48 для подвода
15 раствора, воды и пара.
К конусу через задвижку 49 прикреплена одним концом U-образная выгрузочная труба 8. Другой конец трубы снабжен устройством для регулирования уровня слива утфеля, 20 например, телескопической трубкой 50, имеющей плавающий клапан 51 и держатель 52 со штурвалом 58 и расположенной в приемной емкости 54 с патрубком 55 для отвода утфеля.
Ловушка снабжена патрубком 56 и угловым
25 бароотером 57 с патрубком 58.
Работает устройство следующим образом.
При установившемся режиме сахарный сироп, расходуемый на уваривание утфеля, разделяется регулятором в определенном соотно30 шении — на два потока. Один из них через задвижку 89 и патрубок 88 непрерывно падает на прямоточную труочатую поверхность нагрева 86, где, перемещаясь снизу вверх, нагревается до температуры кипения и испаряется
Ç5 до определенной плотности. Температура кипения раствора в изогнутой трубке 40 выше, чем в секции 5. Это достигается изменением степени открытия задвижки 4! и соотношением сечений изогнутой трубки 40.
40 Аосолютное давление в секциях 5 и 6 одинаковое, например 18 — 20 см рт. ст. при разрежении 600 мм рт. ст, Вследствие подпора задвижкой 41 разрежение в трубке 40 будет ниже, например 450 — 500 мм рт. ст. Поэтому
45 раствор из сопла 9 выходит перегретым, имея перепад давления, обеспечивающий раопыление раствора, мгновенное испарение воды и нарастание концентрации до заданного пересыщения. Пересыщенный раствор поступает
50 в начало камеры 5 (у перегородки 7), где.происходит интенсивное кристаллообразование.
При этом раствор продолжает прямоточное перемещение в камере 5 (см. фиг. 2, показано стрелками), до вертикальной трубки 11 через сливные окна 12 которой отводится в камеру 6 уваривания и сгущения уже в виде молодого утфеля. Время пребывания кристаллообразующейся, массы в камере 5 определяется объемом этой массы и расходом молодого утфеля. При практически постоянном расходе, пересыщении и температуре, количество образовавшихся кристаллов и их размер в молодом утфеле данной доброкачественности определяются временем пребывания его в камере 5, т. е. ве65 личиной его объема. Величину объема массы
65 в камере 5 регулируют изменением уровня слива молодого утфеля путем перемещения вверх или вниз трубы 11 конической парой 15 через маховичок 16.
Количество поступающего раствора в прямоточную поверхность нагрева 86 регулируют задвижкой 89 в зависимости от,расхода сиропа, подаваемого на подкачку по патрубку 80 (второго потока).
Второй поток сиропа по патрубку 80 и барботеру 29 непрерывно подают в камеру уваривания и сгущения утфеля, где из него вся вода испаряется, сахар выкристаллизовывается, а несахара переходят в межкристальный раствор, понижая его доброкачественность. При этом расход сиропа определяют пс количеству .выпаренной воды из утфеля в камере 6. Рост кристаллов в этой камере протекает в метастабильной области .неравновесного состояния системы за счет интенсивной рекристаллизации.
Для увеличения интенсивности рекрисгаллизации, а также теплообмена и скорости циркуляции в утфельную массу вдувают водяной .пар, воздух или паро-воздушную смесь по патрубку 82 и барботеру 81.
Утфель в камере 6 сгущается до плотносги
90 — 91% сухих веществ. На выходе из аппарата,плотность его увеличивается за счет осаждения .кристаллов в камере 46, например, до
92 — 94% сухих веществ. Такой утфель через задвижку 49, трубу 8 и телескопическую трубку 50 непрерывно поступает в приемную емкость 54, а из нее по патрубку 55 — на фуговку.
В зависимости от доброкачественности сиропа и качества перерабатываемой свеклы (наpmMep, подгнившей, деревянистой и т. п.) уваривать утфель в камере 6 необходимо при разной температуре, например 85, 80, 75, 70 С.
Это обеспечивается изменением разрежения в аппарате. При этом барометрический столб утфеля изменится. Для обеспечения оптимальных условий для теплообмена и циркуляции уровень утфеля над рорвандом поверхности нагрева 28 должен оставаться заданным и неизменным. Поэтому целесообразно в такпх ,случаях высоту барометрического столба утфеля изменять путем изменения уровня слива утфеля из трубы 8. Это осуществляют штурвалом 58, который через держатель 52 перемещает вверх или,вниз трубку 50.
Вариант выполнения устройства непрерывного действия для кристаллизации сахарного сиропа состоит в том, что весь кристаллизатор установлен вне камеры уваривания и сгущения, а изогнутая трубка кристаллизатора проходит через камеру кристаллообразования (см. фиг. 3) или же располагается за ее пределами (см. фиг. 4).
Работает устройство в таком выполнении следующим образом.
При установившемся режиме исходный сахарный раствор плотностью 65 — 70% сухих ,веществ разделяется на два потока. Один по5
ToI< направляется IIo патрубку: 88 B крпстал iloгенератор 85, а второй — по патрубку 80 и барботеру 29 — в емкость 1 для подкачки.
В прямоточной трубчатой поверхности нагрева 86 кристаллогенератора 85 раствор пере мещается в трубках снизу вверх и нагревается на входе в трубку 40 до температуры кипения. Температура кипения в ней выше, чем в камере 5. Это достигается изменением степенями открытия задвижки 41. Абсолюгное давление в камере 5 и емкости 1 одинаковое,(например, 18 — 20 л л рт. ст., т. е. при разрежении около
600 л л рт. ст.).
При закрывании задвижки 41 разрежение в трубке 40 будет уменьшаться. Поэтому раствор из нее через задвижку 41 и сопло 9 выходит перегретым и имеет перепад давления, обеспечивающий распыление раствора на выходе из сопла. Происходит мгновенное испарение воды из раствора и интенсивный рост его концентрации. Раствор поступает в начало камеры 5 кристаллообразования уже пересыщенным. Поэтому в ней происходит интенсивное образование кристаллов в растворе, который .перемещается за счет разности уровня в начале и конце камеры. Выходит раствор из последней по телескопической трубе 59 (см. .фиг. 3) или через окна 12 и трубу 11 (см. фиг. 4) и поступает через патрубок 60 в емкость 1.
Количество образовавшихся кристаллов и их размер зависят от величины пересыщения, температуры раствора и времени его пребывания в камере крисгаллообразования. При установившемся режиме работы кристаллогенератора 85 температура и пересыщение раствора остаются практически постоянными. Поэтому количество и размер кристаллов при .прочих равных условиях зависят в основном от времени пребывания кристаллообразующейся массы в камере 5. Для данной конструкции камеры и заданной производительности кристаллогенератора это время определяют объемом кристаллообразующейся массы. Величину объема массы изменяют путем изменения уровня слива, ее (молодого утфеля) перемещением вверх илп вниз до «нуля» трубы 59 пли 11.
Количество поступающего раствора в кристаллогенератор 85 регулируют задвижкой 89 в зависимости от расхода раствора (сиропа) ,на подкачку в емкость 1.
Это соотношение определяют по полученным уравнениям и поддерживают регулятором соотношения известной конструкции. Расход сиропа в емкости 1 определяют по количеству выпаренной воды в кристаллогенераторе 85 в зависимости от концентрации подкачиваемого сиропа.
В кристаллогенераторе,поддерживают динамическое равновесие между количеством выпариваемой из утфеля воды и количеством воды, поступающей с подкачиваемым сиропом (раствором) по патрубку 80 и барботеру 29, 25М38
Для увеличения скорости циркуляции и интенсивности перемешивания утфеля, необходимой для интенсификации процессов тепло- и массообмена, устранения «муки» и предотвращения друзообразования, по патрубку 82 и барботеру 81 в аппарат вдувают водяной пар (либо смесь, пара и горячего воздуха). Утфель в аппарате сгущают до заданной плотности, например, 90 — 91ф, сухих веществ (в зоне поверхности нагрева 28), а в зоне дна камеры 45 концентрация его увеличивается за счет осаждения кристаллов (отстаивание утфеля) до более высокой плотности, например 92 — 94", сухих веществ. Этот утфель непрерывно через задвижку 49 и U-образную выгрузочную трубу 8 поступает в приемную емкость 54, а огтуда направляется в утфелемешалку и на фуговку.
Движение кристаллообразующегося раствора (молодого утфеля) из секции 5 в емкость 1 обеспечивается разностью уровней в аппаратах. В случае необходимости разрежение и уровень 5 может изменяться задвижкой б1.
При открытой задвижке б1 разрежение в секции 5 и емкости 1 поддерживается одинаковое.
Предмет изобретения
1. Устройство непрерывного действия для кристаллизации сахарного сиропа, состоящее из кристаллогенератора, содержащего камеру кристаллообразования с вертикальной трубкой для отвода кристалломассы и трубчатую поверхность нагрева, имеющую трубные решетки, и камеры уваривания и сгущения утфеля, снабженной трубчатой поверхностью нагрева с центральным циркуляционным каналом, оарботерами для ввода сахарного раствора и пара и приспособлением для,выгрузки утфеля, отличающееся тем, что, с целью интенсификации процесса, предотвращения друзообразования и получения утфеля с одинаковым разме5 ром .кристаллов, поверхность .нагрева кристаллогенератора выполнеча прямоточной и расположена вдоль вертикальной оси камеры уваривания и сгущения утфеля, над верхней трубной решеткой ее установлена изогнутая
10 трубка переменного сечения, снабженная на выходе дросселирующим приспособлением и сменным соплом для распыления сиропа в приемную часть камеры кристаллообразования.
15 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем,что, с целью регулирования объема кристалломассы, поступающей из кристаллогенератора в камеру для уваривания и сгущения утфеля, вертикальная трубка для отвода кристалломассы
20 выполнена с возможностью ее перемещения по вертикали и имеет ia верхней части окна.
3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что прямоточная поверхность, нагрева кристаллогенератора вынесена за пределы его камеры и
25 расположена внутри центрального циркуляционного канала поверхности нагрева уваривания и сгущения утфеля.
4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что весь кри сталлогенератор установлен вне каме30 ры уваривания и сгущения утфеля.
5. Устройство по пп. 1 и 4, отличающееся тем, что изогнутая трубка криеталлогенератора проходит через камеру кристаллообразования.
35 6. Устройство по inn. 1 и 4, отличающееся тем, что .изогнутая трубка кристаллогенератора расположена за пределами камеры кристаллообр азования.
258938
Составитель В. Дунье
Текред Л. В. Куклина
Редактор В. Смирягина
Корректор С. NL Сигал
Типография, пр. Сапунова, 2
Заказ 863, 5 Тираж 499 Подписное
LIHHNHH Комитета по делам изобретений и открьпий при Совете Чинистров СССР
Москва 5К-35, Раушская наб., д, 4!5
