Вакуум-аппарат для кристаллизации сахарсодержащего раствора

(5)5 С ГОСУДАРСТ 8 Е ННЫЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР ОМИТЕТОТКРЫТИЯМ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ю аналожним по(21) 4784880/13(71) Воронежский технологический институт (72) С.М,Петров и Ю.Н.Анченков(56) Авторское свидетельство СССР М 757595, кл. С 13 Е 1/02, 1978.Авторское, свидетельство СССР М 1620486, кл. С 13 Г 1/02, 1989,(54) ВАКУУМ-АППАРАТ ДЛЯ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ САХАРСОДЕРЖАЩЕГО РАСТВОРА(57) 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 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 выполненнугично дисковому толкателю 6. К ни1698295верхностям дискового толкателя б и перегог родки 7 и ри креплены большими ,основаниями конические сопла 8, равномерно расположенные на их поверхностях по концентрическим окружностям для цлркуляции суспензии. Дисковый толкатель б и перегородка 7 повернуты в горизонтальной плоскости относительно друг друга .Гакнм орразом, что отверстия в конических согглах взаимно не перекрываются и их Оси не совпадают. Диаметр дискового толкателя б Изобретение 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 саха- розы в свеклосахарном производстве, включающий вертикальный цилиндричеСкий корпус, встроенную греющую камеру, 9 средней части которой выполнен центральный циркуляционный канал, устройст 9 о для циркуляции коисталломассы в виде укрепленного на валу конуса с отверстиями, к большему основанию которого прикреплена ситчатая заслонка. снабженное и риводом,Недостатком известной конструкции вакуум-аппарата является то, по располо жение перемешивающего конуса над центральным циркуляционным каналом перпятствует созданию в 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. Качество продукта, Особенно его гранулометрический состав, ухудшается в результате термического разложения кристаллов из-за увеличенного числа циклов прохождения последних через кипятильны е труаы греющей камеры, ухудв.ения циркуляции увариваемого рас 1 вора и затруднения удаления кристаллов из центральной зоны ситчатой заслонки,Известна конструкция вакуум-аппарата для кристаллизации сахарсодержащего раствора, вклочающая вертикальный цилиндрический корпус, снабженный технологическими патрубками, встроенную в больше диаметра центрального циркуляционного канала 3, причем дисковый толка- ТЕЛЬ РаСПОЛОЖЕН ПОД ВЫХОГНЫМ ЕГО отверстием с образованием зазо для п,.входа циркулируемой кристалломгссы, аппарат снабжен виброприводом ь для устройства 4, патрубком 1 О для подачи пара в греющую камеру 2, патрубком 11 для подачи в аппарат исходного раствора, а также ггатрубками 12 - 14 соответственно для Отвода из аппарата кристаллизата, конденсата и вторичного пара. 3 ил,неГО Греющую камеру с центральным цирку" ляционнь,м каналом, вибрационное устройство для циркуляции кристалломассы, имвощее укрепленныл на вертикальном 5 штоке дисковый толкатель с отверстиями иприкрепленными к нижней поверхности диска большлмл основаниями коническими соплами,Вакуум-аппарат позволяетполучить бо 1 Р лее однородные по размеру кристаллы сахара, Однако характеризуется недостаточновь.сокой производительностью вибрационно: о устройства для циркуляцил кристалломассы, обусловленной необходимостью15 выхода различных по размеру коисталловчерез соответствующие им перфорациснпыз отверстля заслонки, Поскольку продвижение кристаллов к необходимымотверс гиям и вь,ход через них может не проО изоЙти з один цикл перемгшений диска изаслонки, то зто увеличивае, время нахождения кристалломассы между диском и заслонкой и снижает прпизводительнс тьвакуум-аппарата. Неоднокоатные движе.б ния кристаллОмассы по поверхнОсти заслонки, Особенно крупных кристаллов,необходимые для их выхода вниз чеоез перфорационые отверстия, сопровождаютсямеханическим истиранием (измельчением),ЗО несколько ухудшающим качество готовогопродукта:ель изобретения - повышение гроизводлтельности и улучшение качества продукта путем увеличения амплитуды35 Относительных колебаний кристаллов в расгеОРЕ.В вакуум-аппарате для кристаллиазциисахарсодержащего раствора, включающемвертикальный цилиндрический корпус,40 снабженный технологическимл патрубками, встроенную в него греющую камеру сцентральным циркуляционным каналом, усгролство для циркуляции кристалломассы,содержащее укрепленный на вертикальном5 10 15 20 25 30 40 45 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 толка- тель с коническими соплами; на фиг.З - перегородка с соплами.Вакуум-аппарат включает вертикальный цилиндрический корпус 1, установленную 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 толка- тель 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 кон 1698295центрации раствора, что неизбежно приводит к ускорению его роста с соотсутствую 1щим сокращением 1 продолжительности 1,цикла кристаллизации и увеличением интегральной производительности аппарата,Несоосное размещение сопел 8 на толкателе 6 и перегородке 7 обеспечивает эффетивную работу центральногоциркуляционного канала как подсасываа щего устройства в общем циркуляционномконтуре вакуум-аппарата. Подсасывающийэффект вызывается различием коэффициентов расхода сопел 8 при течении через нихпотока сверху вниз и снизу вверх,Устройство 4 работает непрерывно в течение всего цикла уваривания суспензии,При этом осуществляется наращивание ужеимеющихся кристаллов за счет притока исходного раствора через патрубок 11. В конце цикла уваривания осуществляютокончательное сгущение суспензии до определенной плотности для более полногоисточщения межкристального раствора,Перед спуском сусиензии в вакуум-аппарате отключают систему разрежения иподачу пара в греющую камеру, затем открывают патрубок 12. Поддерживая небольшое остаточное разрежение ввакуум-аппарате осуществляют равномерную выгрузку сусиензии из аппарата приработающем устройстве 4 для циркуляциикристалломассы, чтобы использовать кине-.тическую энергию струй из сопел дисковоготолкателя б для облегчения выгрузки.Предложенный кристаллизатор позволяет повысить производительность аппарата за счет распространения зоны активноговоздействия вибрационного перемешивающего устройства на весь съем центральногоциркуляционного канала и нижнейчасти аппарата, что снизит седиментационный эффект; повысить производительностьаппарата за счет сокращения времени достижения кристаллами необходимых размеров, что будет обеспечено увеличением скорости циркуляции с соответствующим ростом коэффициентов тепло- и массоиереноса за счет струйного перемешивани, большого 5 объема наименее активной зоны апиара:а сточки зрения массопередачи в двухфазной среде. Кроме того, струйное перемешивание среды обеспечивает скорейшее и более полное обновление диффузионной поверх ности кристаллов, что ускоряет их рост иуменьшает коэффициент неравномерности размеров кристаллов, Последнему обстоятельству способствует рост кристаллов в улучшенной гидродинамической обстанов ке,Формула изобретения Вакуум-аппаратдля кристаллизации сахарсодержащего раствора, включающий 20 вертикальный цилиндрический корус, снабженный технологическими патрубками, встроенную в него греющую камеру с центральным циркуляционным каналом, устройством для циркуляции кристалломассы, 25 содержащее укрепленный на вертикальномштоке дисковый толкатель, имеющий отверстия и прикрепленные к его нижней поверхности большими основаниями конические сопла, и влбропривод штока, о т л и ч а ю- ЗО щ и й с я тем, что, с целью повышенияпроизводительности и улучшения качества продукта путем увеличения амплитуды относительных колебаний кристаллов в растворе, -;а 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 цирку лируемой кристалломассы, при этом диаметр дискового толкателя превышает диаметр циркуляционного канала, а сопла перегородкл и дискового толкателя расположены так, что их оси не совпадают, 45б 98295 Составитель С.ПетровТехред М.Моргентал Ревска актор Т.Лазоренко ректо аказ 4368 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 КНТ СССР одственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101