Вакуум-аппарат для кристаллизации сахарсодержащего сиропа

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспубликОпубликовано 30 . 1 0 .82. Бюллетень40Дата опубликования описания 03. 11. 82 по делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения С .М, Петров, В, И, Тужилкин, А .Р. Сапронов, В,П . Меткин, В.Е. Апасов и В.М . Фурсов Московский ордена Трудового Красного Знамени, " О;,.технологический институт пищевой промышленноспл 7 Етуф т(54) ВАКУУМ-АППАРАТ ДЛЯ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ САХАРСОДЕРЖАЩЕГО СИРОПАИзобретение относится к оборудованию сахарной промышленности, в част.ности к вакуум-аппаратам для уваривания сахарсодержащего сиропа,Известен вакуум-аппарат для кристаллизации сахарсодержащих сиропов,включающий вертикальный корпус, поверхность нагрева, в котором с цельюускорения процесса и повышения эффекта кристаллизации путем улучшенияциркуляции утфеля внутри центрального циркуляционного канала размещенацилиндрическая обечайка для регулирования высоты последнего с помощьютроса и ворота по мере заполненияаппарата утфелем 1 .Недостатками указанного вакуум-ап"парата являются неудобство регулирования высоты циркуляционного канала изменением высоты расположения20обечайки с помощью троса и ворота,незначительное увеличение интенсивности и равномерности перемешиванияутфеля, поскольку площадь сечения 2обечайки.мала по сравнению с площадьюсечения аппарата, наличие застойныхзон, так как циркуляция раствораосуществляется 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 2 .969722 3Недостатками данного аппаратаявляются возрастание гидравлическихсопротивлений циркулирующим утфельным потокам из-за наличия несколькихнасадок над. поверхностью нагрева,при неполном погружении колец в уаариваемую массу возможно образованиезастойных эон и ухудшение перемешивания, так как подъемные потоки утФеля не имеют выходы из пространства 10между внешним и внутренним коническими кольцами.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности и достигаемому результату является вакуум-аппарат для кристаллизации сахарсодержащего сиропа, включающий корпус, установленную в нем поверхность нагревас центральным циркуляционным каналом,расположенный над поверхностью нагре- ова конфузор для регулирования высотыпоследнего с окнами на боковой поверхности, расположенными по винтовой линии, ловушку-каплеотбойник и устройство для выгрузки утфеля 3,Недостатками известного вакуум-аппарата являются неравномерность циркуляции утфеля внутрь конфуэора через отдельно расположенные окна, воэможность обратного движения опускныхпотоков иэ конфузора через нижниеокна и смешивание их с подъемными потоками, что в конечном итоге приводит к уменьшению эффекта кристаллизации.35 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 немповерхность нагрева с центральнымциркуляционным каналом, конфуэор длярегулирования высоты последнего, ловушку-каплеотбойник и устройство длявыгрузки утфеля; на боковой поверхности конфузора выполнен по винтовойлинии вырез с отбортовкой над ним,50при этом под отбортовкой, а такжевнутри конфузора и в циркуляционномканале размещены трубчатые коллекторы с форсунками для подкачки оттековв увариваемую массу,На фиг, 1 изображен предлагаемыйвакуум-аппарат, вертика.пьный разрез;на Фиг. 2 - конфузор, вид в аксонометрии; на Фиг, 3 - узел 1 на фиг. 2. 4Вакуум-аппарат для кристаллизациисахарсодержащего сиропа содержит вер.тикальный корпус 1, установленную внем поверхность 2 нагрева с центральным циркуляционным каналом 3 дляциркуляции опускных потоков утфеляи многократного поступления его вповерхность 2 нагрева. В верхнейчасти корпуса 1 установлена ловушкакаплеотбойник 4 для улавливания капель утфеля, уносимых паром, Вакуумаппарат имеет патрубок 5 в нижнейчасти конического днища для начального набора увариваемых оттеков, Подача греющего пара в поверхность 2 нагрева осуществляется через; патрубок6. Вторичный пар отводится из аппарата через патрубок 7, а конденсатиз нижней части поверхности нагревапо патрубку 8. В нижней части корпусарасположено устройство 9 для вы- .грузки утфеля,Над центральным циркуляционным каналом 3 установлен конфузор 10, обращенный большим основанием вверх, Набоковой поверхности конфузора выполнен по винтовой линии вырез 11, обеспечивающий циркуляцию утфеля при любом его уровне в аппарате и исключающий образование застойных зон. Площадьвыреза в свету равна площади большего основания конфузора, что обеспечивает наиболее благоприятные условия циркуляции и перемешивания приуровне 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 ксл.лектор 13. Коллектор имее пространственно ориентированные Форсунки(не показаны) для дополнительной подкачки увариваемых оттеков в направлении опускных потоков утфеля в зонуседиментации кристаллов сахара,Над вырезом 11 стенка конфуэора10 имеет отбортовку 14 во внутреннеепространство конфузора, выполненнуюпод углом= 35-40 , не меньшим углаестественного откоса утфеля при максимальной его вязкости, Отбортовка 14препятствует обратному движению опускных потоков утфеля из конфузора 10и уменьшает возможность их смешива96975ния с подъемными потоками, улучшая условия естественной циркуляции и перемешивания утфельной массы. Под отбортовкой 1 ч 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 кон 10 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, 15 чтобы подкачиваемый оттек возможно раномернее турбулизировал увариваемую массу в зоне седиментации, так как при этом достигается максимальный эффект интенсификации массообмена 20 между межкристальным раствором и растущими кристаллами сахара, а .также ускорял ее циркуляцию. Форсунки 17 коллекторов 13, 15, 16, 18 и 19 ориентированы тангенциально в горизонталь ной плоскости и в вертикальной наклонно вниз под углом 60-65 о к вертикали.Клапачами 20 и 21 производится управление подкачками оттеков. Несущую кон" струкцию конфузора 10 образуют стойкизо каркаса 22,Высота конфузора соответствует максимальному уровню утфеля в .-ппарате, а геометрические размеры определяются из условия равенства восходящего и нисходящего потоков утфеля, гидравлических сопротивлений в подъемных и опускных каналах и описывается формулой 46п.,п п,вр п2 2 БУ где Р, Йц - соответственно диаметры аппарата и циркуляционного канала; Ь - высота конфузора" Ы - 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 подают греющий пар, а .обра. зующийся конденсат отводят через патрубок 8, Подкачки сиропа и оттекав,55 начиная со стадии наращивания кристаллс, осуществляют через патрубок 5 и дополнительно через патрубки 2 под 22 6избыточным давлением 0,3-0,5 ИПа распылением форсунками 17 пространственно ориентированными конусами рассредоточенно в зоне седиментационногоосаждения кристаллов, которая определяется внутренним пространствомконфузора 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 свежегосиропа к кристаллам, Кроме того,энергия распыляемых конусов жидкостииспользуется для усиления циркуляциив конфузоре 10 и циркуляционном кана-.ле 3, так как конусы распыляемого сиропа оттека) ориентированы такжевниз. Такой прием подкачки сиропаснижает вязкость пристенного слоя иоблегчает скольжение движущейся массыпо внутренней поверхности конфузора10, а также создает энергичную циркуляцию и интенсивное перемешиваниепо всему объему утфеля,Циркуляция утфельной массы в апчара" происходи; по контуру: кипятильные трубы поверхности 2 нагревавырез на боковой поверхности коноузора 11 - циркуляционный канал 3, Сначала при уровне утфеля, не превышающем расположения трубчатого коллектора 18, дополнительные подкачки сиропапроизводят через секции трубчатых коллекторов 13, 15 и 18, а по мере говышения уровня утфеля в аппарате - 16,19, Подкачками управляют посредствомклапанов 20 и 21. В зависимости отвеличины отклонения коэффициента пересыщения от заданного подкачку сиропапрсизводят в пульсирующем режиме, таккак при кипении кристаллизующейся утфельной массы укрупнение кристалловсахара происходит за счет рекристаллизации по колебательному механизму,Пульсирующий режим подкачки создаетпериодические колебания концентрациимежкристального раствора, которыеявляются необходимым условием дпя протекания процесса рекристаллизации.Режим подачи сиропа отрабатываетсяавтоматическим регулятором, связанным с датчиками уровня и пересыщениямежкристального раствора 1 не показаны) .Подкачиваемый сироп должен иметьтемпературу, соответствующую темпера 9697туре кипения утфеля, или перегрет на 5-10 С, так как это позволит эффективнее понизить консистенцию при" липшего 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 кристального раствора создают другое условие для осуществления рекристаллизации и интенсивного роста, кристаллов сахара, Выделяющийся при кипении утфеля вторичный пар отводят из ап парата, через ловушку-каплеотбойник ч и патрубок 7 . Окончательное сгущение утфеля ведут при закрытых патрубках 12 и 5, После завершения процессов уваривания и кристаллизации ут 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 характеристй утфельной массы и увеличить крупность кристаллов за счет рекристаллизации.Предлагаемый вакуум-аппарат тех" нологичен в реализации и может быть изготовлен путем установки конфузора и трубчатых коллекторов с форсун 22 8ками 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 изобретенияВакуум-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, о т л и ч а ю щ и й с я 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 уваривае.мую массу.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМ 91010, кл. С 13 6 1/00, 1950,2, Авторское свидетельство СССР8 11169 Й, кл. С 13 С 1/00, 1958,3. Авторское свидетельство СССРУ 806762, кл. С 13 С 1/00, 1979969722 Составитель С. ПетровРедактор В, Петраш Техред Л, Пекарь Корректор М. Ко Зак Подписное д, 4/ лиал ППП "Патент", г,народ, ул. Проектная,-БЛПР 2 Тираж ВНИИПИ Государственног по делам изобретени 113035 Москва Ж