Вакуум-аппарат для кристаллизации сахарсодержащего сиропа

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (i() 969722 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 13.07 81 (21) 3315198/28 13 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет (51)М. Кл.

С 13 G 1/00

IC 13 F 1/02

// В 01 D 9/02

Гооудэротванный комитет

СССР

Опубликовано 30.10.82. Бюллетень №40

Дата опубликования описания 03. 11. 82 по делам нзобретеннй и открытий (53) УДК 664.1. ,054(088,8) (72) Авторы изобретения

С.М, Петров, В.И. Тужилкин, А.P. Сапронов, В.ll. Меткин, В.Е. Апасов и В.М. Фурсов

Московский ордена Трудового Красного Знамени, -" ..(:(;,.=; технологический институт пищевой промышленностц

Ц47Етг! (71) Заявитель

1„) тКде т с;; (54) ВАКУУМ-АППАРАТ ДЛЯ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ

САХАРСОДЕРЖАЩЕГО СИРОПА

Изобретение относится к оборудованию сахарной промышленности, в частности к вакуум-аппаратам для уваривания сахарсодержащего сиропа.

Известен вакуум-аппарат для кристаллизации сахарсодержащих сиропов, включающий вертикальный корпус, поверхность нагрева, в котором с целью ускорения процесса и повышения эффекта кристаллизации путем улучшения циркуляции утфеля внутри центрального циркуляционного канала размещена цилиндрическая обечайка для регулирования высоты последнего с помощью троса и ворота по мере заполнения аппарата утфелем (1 1.

Недостатками указанного вакуум-ап" парата являются неудобство регулирования высоты циркуляционного канала изменением высоты расположения

20 обечайки с помощью троса и ворота, незначительное увеличение интенсивности и равномерности перемешивания утфеля, поскольку площадь сечения

2 обечайки.мала по сравнению с площадью сечения аппарата, наличие застойных зон, так как циркуляция раствора осуществляется не по всей высоте.

Известен также вакуум-аппарат, включающий вертикальный корпус, расположенную в нем подвесную поверхность нагрева с центральным циркуляционным каналом и установленные над поверхностью нагрева в несколько ярусов насадки конических колец для усиления циркуляции и перемешивания утфеля. Каждая насадка составлена из двух концентрично установленных конических колец разного диаметра, направленных основаниями в сторону захода циркуляционного потока таким образом, что образуют суживающиеся каналы в направлении потока циркуляции. Этими каналами обеспечивается движение утфеля, отвечающее естественному направлению циркуляционных потоков С2 2.

969722

Недостатками данного аппарата являются возрастание гидравлических сопротивлений циркулирующим утфельным потокам из-за наличия нескольких насадок над. поверхностью нагрева, при неполном погружении колец в уаариваемую массу возможно образование застойных эон и ухудшение перемешивания, так как подъемные потоки утфеля не имеют выходы из пространства 10 между внешним и внутренним коническими кольцами.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является вакуум-аппарат для кристаллизации сахарсодержащего сиропа, включающий корпус,. установленную в нем поверхность нагрева с центральным циркуляционным каналом, расположенный над поверхностью нагре- о ва конфузор для регулирования высоты последнего с окнами на боковой поверхности, расположенными по винтовой линии, ловушку-каплеотбойник и устройство для выгрузки утфеля (31.

Недостатками известного вакуум-аппарата являются неравномерность циркуляции утфеля внутрь конфуэора через отдельно расположенные окна, воэможность обратного движения опускных потоков иэ конфузора через нижние окна и смешивание их с подъемными потоками, что в конечном итоге приводит к уменьшению эффекта кристаллизации.

Цель изобретения - ускорение процесса и повышение эффекта кристаллизации утфелей.

Укаэанная цель дос"тигается тем, что в вакуум-аппарате для кристаллизации сахарсодержащего сиропа, включающем корпус, установленную в нем поверхность нагрева с центральным циркуляционным каналом, конфуэор для регулирования высоты последнего, ловушку-каплеотбойник и устройство для выгрузки утфеля; на боковой поверхности конфузора выполнен по винтовой линии вырез с отбортовкой над ним, 50 при этом под отбортовкой, а также внутри конфузора и в циркуляционном канале размещены трубчатые коллекторы с форсунками для подкачки оттеков в увариваемую массу.

На фиг. 1 изображен предлагаемый вакуум-аппарат, вертика.пьный разрез; на фиг. 2 - конфузор, вид в аксонометрии, на фиг. 3 - узел I на фиг. 2.

4 .Вакуум-аппарат для кристаллизации сахарсодержащего сиропа содержит вер тикальный корпус 1, установленную в нем поверхность 2 нагрева с центральным циркуляционным каналом 3 для циркуляции опускных потоков утфеля и многократного поступления его в поверхность 2 нагрева. В верхней части корпуса 1 установлена ловушкакаплеотбойник 4 для улавливания капель утфеля, уносимых паром, Вакуумаппарат имеет патрубок 5 в нижней част и конического днища для начального набора увариваемых оттеков. Подача греющего пара в поверхность 2 нагрева осуществляется через; патрубок

6. Вторичный пар отводится из аппарата через патрубок 7, а конденсат из нижней части поверхности нагрева по патрубку 8. В нижней части корпуса

1 расположено устройство 9 для вы- . грузки утфеля.

Над центральным циркуляционным каналом 3 установлен конфузор 10, обращенный большим основанием вверх. На боковой поверхности конфузора выполнен по винтовой линии вырез !1, обеспечивающий циркуляцию утфеля при любом его уровне в аппарате и исключающий образование застойных зон. Площадь выреза в свету равна площади большего основания конфузора, что обеспечивает наиболее благоприятные условия циркуляции и перемешивания при уровне утфеля, меньшем высоты конфу". эора 10. Для дополнительной подкачки при избыточном давлении увариваемых оттеков во внутреннее пространство конфуэора 10 (в зону седиментации) на стадии наращивания кристаллов последний снабжен патрубками 12.

В центральном циркуляционном канале 3 заподлицо с поверхность:;,размещен по винтовой линии трубчатый ксллектор 13. Коллектор имеет пространственно ориентированные форсунки (не показаны) для дополнительной подкачки увариваемых оттеков в направлении опускных потоков утфеля s зону седиментации кристаллов сахара.

Над вырезом 11 стенка конфуэора

10 имеет отбортовку 14 ео внутреннее пространство конфузора, выполненную под углом = 35-40О, не меньшим угла естественного откоса утфеля при максимальной его вязкости. Отбортовка 14 препятствует обратному движению опускных потоков утфеля из конфуэора 10 и уменьшает возможность их с. ешива9697

5 ния с подъемными потоками, улучшая условия естественной циркуляции и перемешивания утфельной массы. Под отбортовкой 14 размещены секции трубчатых коллекторов 15 и 16, изогнутых по форме выреза 11. Трубчатые коллекторы 15 и 16 соединены с патрубками

12 и имеют форсунки 17 для рассредоточенного впрыскивания подкачиваемого оттека. В средней и верхней части кон10 фузора у его большего основания соосно установлены трубчатые коллекторы

18 и 19 с форсунками 17, также сообщенные с патрубками 12. Форсунки 17 пространственно ориентированы так, 1$ чтобы подкачиваемый оттек возможно раномернее турбулизировал увариваемую массу в зоне седиментации, так как при этом достигается максимальный эффект интенсификации массообмена 2о между межкристальным раствором и растущими кристаллами сахара, а также ускорял ее циркуляцию. Форсунки 17 коллекторов 13, 15, l6, lц и 19 ориентированы тангенциально в горизонталь- 2$ ной плоскости и в вертикальной наклонно в- из под углом 60-65О K вертикали. „

Клапачами 20 и 21 производится управление подкачками оттеков. Несущую кон" струкцию конфузора 10 образуют стойкизо каркаса 22.

Высота конфузора соответствует максимальному уровню утфеля a -.-.ппарате, а геометрические размеры определяются из условия равенства восходящего и нисходящего потоков утфеля, гидравлических сопротивлений в подъемных и опускных каналах и описывается формулой 46 Ы=..2 :

2 2h

t где !, Йц - соответственно диаметры аппарата и циркуляционного канала;

Ь - высота конфузора„

Ы вЂ” угол конусности, Вакуум-аппарат работает следующим образом.

Аппарат заполняют сиропом и оттеками через патрубок 5 для начального набора до верхнего рорванда по" верхности нагрева 2, в которую через патрубок 6 подает греющий пар, а .образующийся конденсат отводят через патрубок 8. Подкачки сиропа и оттекав, $$ начиная со стадии наращивания кристаллс .",, осуществляют через патрубок 5 и дополнительно через патрубки l2 под

22 6 избыточным давлением 0,3-0,5 ИПа распылением форсунками 17 пространственно ориентированными конусами рассредоточенно в зоне седиментационного осаждения кристаллов, которая определяется внутренним пространством конфузора 10 и центрального циркуляционного канала 3.

При этом кинетическая энергия жидкостных конусов расходуется на вращение кристаллов в утфельной массе, усиливает перемешивание увариваемой массы и способствует интенсивному массообмену в результате притока свежего сиропа к кристаллам. Кроме того, энергия распыляемых конусов жидкости используется для усиления циркуляции в конфузоре 10 и циркуляционном кана-. ле 3, так как конусы распыляемого сиропа (оттека) ориентированы также вниз. Такой прием подкачки сиропа снижает вязкость пристенного слоя и облегчает скольжение движущейся массы по внутренней поверхности конфузора

10, а также создает энергичную циркуляцию и интенсивное перемешивание по всему объему утфеля.

Циркуляция утфельной массы в ап1арат;. происходи; по контуру: кипятильные трубы по.=-ерхности 2 нагрева вырез <-.а боковой поверхности коноузора ll — циркуляционный канал 3. Сначала при уровне утфеля, не превышающем расположения трубчатого коллектора 18, дополнительные подкачки сиропа производят через секции трубчатых коллекторов 13, 15 и 18, а по мере говышения уровня утфеля в аппарате - 16, 19. Подкачками управляют посредством клапанов 20 и 21. В зависимости от величины отклонения коэффициента пересыщения от заданного подкачку сиропа прсизводят в пульсирующем режиме, так как при кипении кристаллизующейся утфельной массы укрупнение кристаллов сахара происходит за счет рекристаллизации по колебательному механизму, Пульсирующий режим подкачки создает периодические колебания концентрации межкристального раствора, которые являются необходимым условием дпя протекания процесса рекристаллизации.

Режим подачи сиропа отрабатывается автоматическим регулятором, связанным с датчиками уровня и пересыщения межкристального раствора (не показаны) .

Подкачиваемый сироп должен иметь температуру, соответствующую темпера9697 туре кипения утфеля, или перегрет на 5-10 С, так как это позволит эффективнее понизить консистенцию прилипшего раствора на Поверхности кристаллов и облегчит приток свежего сиро- па, а мелкие кристаллы при этом растворяются. В результате происходит укрупнение больших кристаллов за счет растворения мелких. Кроме того, пульсирующие колебания температуры меж- 10 кристального раствора создают другое условие для осуществления рекристаллизации и интенсивного роста. кристаллов сахара. Выделяющийся при кипении утфеля вторичный пар отводят из an- 1s парата. через ловушку-каплеотбойник

4 и патрубок 7 . Окончательное сгущение утфеля ведут при закрытых патрубках 12 и 5. После завершения процессов уваривания и кристаллизации ут- 20 фель выгружается через устройство 9.

Таким образом, использование предлагаемого вакуум-аппарата с конфузором описанной конструкции и трубчатыми коллекторами с форсунками для 25 пульсирующей дополнительной подкачки в зону седиментационного осаждения.кристаллов дает возможность по сравнению с известнйми вакуум-аппаратами ускорить процесс уваривания и по-Зф высить эффект кристаллизации утфелей за счет интенсификации массообмена между межкристальным раствором и кристаллами сахара в зоне седиментационного осаждения кристаллов; понизить коэффициент .неоднородности состава кристаллов в результате выравнивания физико-химических характеристик% утфельной массы и увеличить крупность кристаллов за счет рекристаллизации.

Предлагаемый вакуум-аппарат технологичен в реализации и может быть изготовлен путем установки конфузора и трубчатых коллекторов с форсун22 8 ками на существующих аппаратах при небольших изменениях в коммуникациях подачи сахарсодержащих оттекав.

Экономический эффект от применения изобретения при незначительных затратах на модернизацию существующих аппаратов обеспечивается за счет уменьшения времени уваривания утфелей на 15-163, повышения процентного содержания кристаллов в утфелв на 33, уменьшения неоднородности состава кристаллов на 203 и повышение эффекта кристаллизации на 1-1, 5 единицы.

Формула изобретения

Вакуум-аппарат для кристаллизации сахарсодержащего сиропа, включающий корпус, установленную в нем поверхность нагрева с центральным циркуляционным каналом, конфузор для регулирования высоты последнего, ловушкукаплеотбойник и устройство для выгрузки утфеля, отличающийся тем, что, с целью ускорения процесса и повышения эффекта кристаллизации, на боковой поверхности конфузора выполнен по винтовой линии вырез с отбортовкой над ним, при этом под отбортовкой, а также внутри конфузора и в циркуляционном канале размещены трубчатые коллекторы с форсунками для подкачки оттеков в увариваемую массу.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 91010, кл. С 13 6 1/00, 1950.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 111694, кл. С 13 G 1/00, 1958.

3. Авторское свидетельство СССР.

N 806762, кл. С 13 G 1/00, 1979 (прототип).

969722

Составитель С, Петров

Редактор В. Петраш Техред ll. tleKaPb Корректор М. Коста валз 6! Тираж 37l Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. У!к!ттрол, ул. Проектная,