Способ концентрирования жидкостей

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9) (И) 25 С 1/12 ИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ОПИС Н АВТОРС ст 3193395, тельство СССР 1/12, 1976 ГОСУДАРСТВЕННЦЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ СВИДЕТЕЛЬСТВ(7 1) Одесский технологическийтут холодильной промышленност(54)(57) СПОСОБ КОНЦЕНТРИРОВАНИЯЖИДКОСТЕЙ, включающий предварительное охлаждение исходной жидкости,кристаллизацию ее, последующую сепарацию, промывку кристаллов от концентрата пресной водой и плавлениекристаллов, о т л и ч а ю щ и й с я .тем, что, с целью уменьшения потерьрастворимых веществ с удаляемымикристаллами и повышения степениконцентрирования, перед промывкойпресной водой кристаллы обрабатываютисходной жидкостью.11 ОЗОИзобретение относится к концент-,рированию водных растворов вымораживанием и может быть использованодля концентрирования пищевых жидкостей, например натуральных соков,5пива и других жидких продуктов, атакже для концентрирования минерализованных вод в различных отраслях промышленности.Известен способ концентрирования 10пищевых жидкостей, включающий предварительное охлаждение исходной жидкости потоками пресной воды и концентрата, образование кристалловльда, сепарацию их от концентрата ипромывку пресной водой, плавлениекристаллов льда с получением преснойводы и концентрата 1 .Недостатком известного способаявляются значительные потери растворимых веществ с удаленным льдом, составляющие 0,1 и более от массы льда,при бельших затратах пресной воды напромывку кристаллов льда, что является следстВием низкой эффективности 25промывки кристаллов от концентратас высокой вязкостью.Известен способ концентрированияжидкостей, включающий предварительное охлаждение исходной жидкости,кристаллизацию ее, последующие сепарацию, промывку кристаллов от концентрата пресной водой и плавлениекристаллов, в котором лед частичноподплавляют сжатым воздухом непос 35редственно в верхней части сецарационно-промывочной колонны с образованием промывочной воды 2,1Установка содержит кристаллизатор 1, сепарационно-промывочную колоннч 2, снабженную дренажной сеткой 3 для вывода концентрата из колонны, а также дренажными сетками 4 и 5 для ввода и вывода исходной жидкости соответственно, плавитель 6, снабженный теплообменником конденсатора 7 н отражателем 8, направляющим льдоводяную суспензию в полость плавителя. Для ввода концентрата, рециркулирующего из сепарационно-промывочной колонны, в кристаллиэатор используется направляющий аппарат 9. Вход холодильника 10 сообщается через регулирующий вентиль 11 с выходами конденсатора 7 и дополнительного конденсатора 12, а выход холодильника сообщается через компрессор 13 с входом конденсатора 7 и через дополнительный компрессор 4 с входом дополнительного конденсатора. Нижняя часть полости плавителя 6 соединена через трехпоточный теплообменник 15 и регулирующий вентиль 16 с потребителем пресной воды, а выход концентрата иэ установки соединен через насос 17, теплообменники 18 и 15 и Недостатком такого способа являются значительные потери растворимых веществ с удаляемыми кристаллами, что связано с высокой вязкостью вымываемого концентрата, что приводит к ограничению степени концентрирования 45 жидкостей.Цель изобретения - уменьшение потерь растворимых веществ с удаляемыми кристаллами и повышение степени концентрирования. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу концентрирования жидкостей, включающему предварительное охлаждение исходной жид- . кости, кристаллизацию ее, последую щую сепарацию, промывку кристаллов от концентрата пресной водой и плавление кристаллов, перед промывкой 58 2пресной водой кристаллы обрабатываютисходной жидкостью,В процессе фильтрации предварительно охлажденной исходной жидкостичерез кристаллы льда, отсепарированные от концентрата, концентрат, оставшийся в порах между кристаллами льда,разбавляется исходной жидкостью, азатем вытесняется через дополнительную дренажную сетку и поступает вкристаллизатор. Это приводит к снижению вязкости жидкости, оставшейсяв порах между кристаллами льда, поступающими на промывку в верхнюю частьсепарационно-промывочной колонны.Благодаря этому стабилизируется скорость течения встречного потокапромывочной воды и снижается градиентконцентрации растворимых веществ порадиусу и высоте колонны, что снижает потери растворимых веществ судаляемыми кристаллами.На фиг, 1 представлена схемаустановки, с помощью которой реализуется предлагаемый способ концентрирования жидкостей; на фиг. 2 - распределение давления жидкости по высоте колонны вдоль ее цилиндрическойповерхности, а также линии токажидкости.110,3058 Эрегулирующий вентиль 19 с потребителем концентрата.Насос 20 используется для подачи исходной жидкости через теплообменники 15 и 18 для охлаждения до температуры, близкой к температуре замерзания, потоками пресной воды и концентрата, выходящими из установки и далее через дренажную сетку 4, вводят, в колонну 2 на участке ДЕ. 10 В результате перепада давленияжидкости по высоте колонны на участке ДЖ, поддерживаемого с помощью насосов 20 и 21, исходная жидкость фильтру" ется через кристаллы льда, отсепа рированные от концентрата, противотоком к пресной промывочной воде В процессе фильтрации исходный раствор смешивается с концентратом, оставшимся в порах между кристаллами льда, понижая вязкость суспензии в целом (так, например, снижение содержания сахара в виноградном соке с 269 до 11 г/100 мл приводит к снижению вязкости с 26 до 1,4 кПа с, т.е, . в 18,6 раза). На участке ЕЖ большая часть жидкости из этой суспензии вытесняется через кристаллы льда и дренажную сетку 5 на рециркуляцию в кристаллиэатор. Вязкость жидкости в порах между кристаллами, поступающими на промывку, незначительно превышает вязкость пресной промывочной воды, что снижает сопротивление ледяному пористому поршню со стороны встречного35 потока промывочной воды, повышая устойчивость работы сепарационнопромывочной колонны. Большую часть исходной жидкости, фО смешанной с концентратом, поступающим в составе суспензии на участок фильт" рации ДЖ, выводят из колонны через дренажную сетку 5 с помощью насоса 21 и вводят в кристаллиэатор 1, где 45 осуществляется образование кристаллов льда эа счет отвода тепла кристаллизации, Для этого через регулирующий вентиль 11 в холодильник 10 направ- ляют хладагент, который испаряется 50 при поглощении тепла кристаллиза. ции. Пары хладагента сжимают компрессором 13 и большую часть направляют в конденсатор-плавитель 7, а меньшую часть после дополнитель ного сжатия в дополнительном компрессоре 14 направляют в дополнительный. конденсатор 12 на конденсацию. 4Циркуляция но длине кристаллн атора суспензии из кристаллов льда и жидкости насыщается кристаллами льда до 10-157 по весу и поступает в сепарационно-промывочную колонну 2. В нижней части колонны на участке АВ формируется ледяной пористый поршень в результате фильтрации концентрата через кристаллы льда и далее через дренажную сетку 3 на участке ВС.Большую часть концентрата рециркулируют с помощью насоса 17 через направляющий аппарат 9 в кристаллизатор, а меньшую часть через теплообменники 18 и 15 и регулирующий вентиль 19 выводят из установки потребителю.Ледяной пористый поршень, испытывая перепад давления АР = Р - Р1 (фиг. 2) по высоте колонны, перемещается вверх к выходу из колонны, расходуя перепад давления на трение о дренажные сетки, цилиндрическую по" верхность колонны, а также на компенсацию сопротивления со стороны отражателя 8 и встречного потока пресной промывочной воды, Давление взаимодействия кристаллов льда в движущемся ледяном поршне монотонно уменьшается по высоте колонны от давления Р до давления Р (показано пунктиром), а давление жидкости, фильтрующейся черезкристаллы ледяного пористого поршня, изменяется в зависимости от расположения дренажных сеток по высоте колонны, их сопротивления, а также давления за дренажными сетками (покаэано сплошной линией). Кроме. того, изменение дав" ления в жидкости по высоте колонны зависит от ее вязкости и проницаемости ледяного пористого поршня. На выходе из колонны ледяной пористый поршень под воздействием отражателя 8, подплавляющего встречные кристаллы льда за счет тепла конденсации паров хладагента, растекается вдоль поверхности отражателя, распадаясь в процессе плавления на части, увлекаемые потоком пресной воды в полость плавителя 6. Большую часть пресной воды, образующейся при плавлении льда через поверхность конденсатора-плавителя 7, направляют через теплообменник 15 и регулирующий вентиль 16 потребителю, а меньшую часть (5-107) используют в качестве промывочной воды.8 Муст НЗии Составитель Е. Новикова овтин Техред О.неце Корректор Л. Пилипе ч+Редакто Подписное ВНИИПИ Государственного комитета ССС по делам изобретений и открытий111035, Москва, Ж, Раушская наб. д. 1 г,.дч 11 ПП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная Снижение концентрации растворимых веществ в жидкости, оставшейся в порах между кристаллами льда, поступающими на промывку в верхнюю часть сепарационно-промывочной колонны, по отношению к концентрату, сепарируемому от кристаллов в нижней ,части колонны, позволяет снизить кап 4935/29 Тираж 514 потери растворимых веществ с удаляемыми кристаллами, при заданнойстепени концентрирования или соответственно повысить степень коыцентрирования при допустимомуровне потерь растворимых веществ с удаляемыми кристаллами.