ОСАДИТЕЛЬНАЯ ЦЕНТРИФУГА Российский патент 1995 года по МПК B04B1/20 B04B11/02 

Изобретение относится к оборудованию для осветления и стабилизации выделением солей винной кислоты и виноградного сусла или виноматериала и может быть использовано в консервной промышленности и виноделии.

Известна осадительная центрифуга, включающая корпус со сборниками фугата и шлама, которые снабжены патрубками отвода фугата и шлама, установленный в корпусе полый цилиндрический ротор, имеющий отверстия для выгрузки фугата и шлама в сборники, расположенный в роторе соосно с возможностью противоположного вращения полый приводной цилиндрический шнек, барабан которого имеет окна для прохода исходной суспензии в коническую часть ротора, размещенную внутри барабана шнека питающую трубу и средство для подачи ускорителя флокуляции в исходную суспензию.

Недостатками этого устройства являются высокий расход ускорителя флокуляции при его однонаправленном действии на соединение частиц твердой фазы и невозможность стабилизации виноградного сырья при отсутствии возможности выделения из раствора солей винной кислоты, образующей кристаллическое помутнение в процессе хранения.

В предлагаемой осадительной центрифуге, содержащей корпус со сборниками фугата и шлама, которые снабжены патрубками для отвода фугата и шлама, установленный в корпусе полый цилиндроконический ротор, имеющий отверстия для выгрузки фугата и шлама в сборники, расположенный в роторе соосно с возможностью противоположного вращения полый приводной цилиндроконический шнек, барабан которого имеет окна для прохода исходной суспензии в коническую часть ротора, размещенную внутри барабана шнека питающую трубу и средство для подачи ускорителя флокуляции в исходную суспензию, согласно изобретению указанное средство содержит расположенную в корпусе камеру, заполненную жидкой углекислотой, используемой в качестве ускорителя флокуляции, и ее источник, размещенный вне корпуса и подключенный к камере, при этом длина камеры составляет 2/3 длины цилиндрической части ротора, а стенка ротора в зоне камеры выполнена пористой или перфорированной для прохода жидкой углекислоты в полость ротора, причем витки шнека укреплены на цилиндрической части его барабана с наклоном к отверстиям для выгрузки фугата.

Это позволяет при флокуляции твердой фазы за счет смерзания при кристаллизации на ней части двуокиси углерода одновременно охлаждать сырье при испарении части двуокиси углерода, дополнительно ускорить флокуляцию повышением ее локальной концентрации при флотационном всплытии под действием газовой фазы двуокиси углерода и коагуляции в поле механических колебаний, возникающих в результате перехода жидкой фазы двуокиси углерода в газовую с образованием ударной волны, выделить при охлаждении из виноградного сырья соли винной кислоты с ускоренным образованием крупных кристаллов в поле механических колебаний при наличии центров кристаллизации в виде кристаллов твердой фазы двуокиси углерода и твердой фазы самого обрабатываемого сырья.

Изобретение поясняется чертежом, на котором показан продольный разрез осадительной центрифуги.

Осадительная центрифуга содержит корпус 1 со сборниками 2 и 3 фугата и шлама соответственно, снабженными патрубками 4 и 5 отвода фугата и шлама соответственно, установленный в корпусе 1 полый цилиндроконический ротор 6, имеющий отверстия 7 и 8 для выгрузки фугата и шлама в сборники 3 и 2 корпуса 1, расположенный в полости 9 ротора 6 соосно с возможностью противоположного вращения полый приводной цилиндроконический шнек с барабаном 10 и винтовой навивкой 11, витки которой укреплены на цилиндрической части барабана 10 с наклоном к отверстиям 7 для выгрузки фугата, а полость 12 барабана 10 сообщена с полостью 9 ротора 6 окнами 13 для прохода исходной суспензии в коническую часть ротора 6, размещенную в полости 12 барабана 10 питающую трубу 14 и средство подачи ускорителя флокуляции в исходную суспензию, содержащее расположенную в корпусе 1 камеру 15, заполненную жидкой углекислотой, используемой в качестве ускорителя флокуляции, и ее источник 16, размещенный вне корпуса 1 и подключенный к камере 15 патрубком 17. Длина камеры 15 корпуса 1 составляет 2/3 длины А цилиндрической части ротора 6, стенка которого в зоне камеры 15 выполнена пористой или перфорированной.

Центрифуга работает следующим образом.

Виноградное сусло или виноматериал по питающей трубе 14 подают в полость 12 барабана 10, откуда сырье поступает под действием центробежной силы через окна 13 в полость 9 ротора 6 и распределяется по его внутренней поверхности на цилиндрической части в поле центробежных сил. Одновременно из источника 16 по патрубку 17 в камеру 15 корпуса 1 подают жидкую двуокись углерода при температуре, близкой к температуре сырья, и давлении выше атмосферного, обеспечивающем ее жидкое фазовое состояние при этой температуре, которая под действием собственного избыточного давления поступает в полость 9 ротора 6 через его перфорацию или поры, осуществляя барботаж обрабатываемого сырья. На выходе из перфорации или пор цилиндрической части ротора 6 двуокись углерода попадает в зону атмосферного или близкого к нему давления, подвергается адиабатному расширению и частично испаряется с поглощением теплоты. В результате этого в зоне образования газовой фазы двуокиси углерода возникает ударная волна, распространяющаяся равномерно в сырье, которая при достижении выходных отверстий перфорации или пор временно уравнивает избыточное давление жидкой двуокиси углерода и создает ее пульсирующую подачу, увеличивая и усиливая действие последующей ударной волны за счет исключения возможности струйной подачи двуокиси углерода. Таким образом за счет множественности отверстий или пор для истечения жидкой двуокиси углерода в обрабатываемом сырье создается поле колебаний давления акустической частоты, ускоряющее коагуляцию твердой фазы. Поглощение теплоты при адиабатном расширении и испарении части жидкой двуокиси углерода в обрабатываемом сырье приводит к образованию мелкодисперсных кристаллов твердой фазы двуокиси углерода и охлаждению сырья. Кристаллизация двуокиси углерода происходит предпочтительно в зонах ее соприкосновения с частицами твердой фазы обрабатываемого сырья, что ускоряет их спонтанную флокуляцию в поле центробежных сил. Охлаждение сырья приводит к резкому падению растворимости в нем солей винной кислоты и образованию их пересыщенного раствора, при этом они выкристаллизовываются из пересыщенного раствора на центрах кристаллизации в виде мелкодисперсной твердой фазы двуокиси углерода или на твердой фазе самого сырья, что дополнительно ускоряет флокуляцию твердой фазы. Равномерность охлаждения сырья обеспечивается высокой скоростью ввода жидкой двуокиси углерода в сырье в поле центробежных сил, создаваемом вращением ротора 6, при котором создается турбулентный режим течения пленки сырья на внутренней поверхности ротора 6 и жидкой или газовой фазы двуокиси углерода в пузырьках. Для исключения возможности выноса мелкодисперсной фракции твердой фазы обрабатываемого сырья фугатом витки навивки 11 барабана 10, укрепленные на его цилиндрической части с наклоном к отверстиям 7 для выгрузки фугата, отбивают всплывающие частицы твердой фазы перпендикулярно своей набегающей поверхности в сторону конической части барабана 10 и к периферии ротора 6 для повторной обработки механическими колебаниями и ускорителем флокуляции до увеличения массы и падения гидравлического сопротивления до значений, при которых не происходит флотационного всплытия под действием газовой фазы двуокиси углерода. Разделение укрупненных частиц твердой фазы и жидкой фазы сырья происходит при перемещении твердой фазы навивкой 11 барабана 10 против направления центробежной силы в коническую часть ротора 6 и ее выходе через отверстие 8 и сборник 3 корпуса 1 в патрубок 5. Жидкая фаза противотоком перемещается в сторону отверстия 7, где на участке сплошной части ротора 6 в поле центробежных сил происходит отделение газовой фазы двуокиси углерода. Затем осветленное и стабилизированное сырье через отверстие 7, сборник 2 корпуса 1 и патрубок 4 выводится из центрифуги.

Длина сплошной части цилиндрического участка ротора 6, равная половине длины его перфорированной или пористой части, выбрана такой для обеспечения полной дегазации жидкой фазы. Уменьшение длины сплошной части приводит к сохранению в сырье газовой фазы двуокиси углерода, а увеличение не приводит к получению какого-либо полезного эффекта, при этом уменьшение длины перфорированной или пористой части приводит к выносу мелкодисперсной фракции твердой фазы.

Таким образом за счет комбинированного воздействия ускорителя флокуляции как хладагента, перемешивающего агента, сшивающего агента, источника центров кристаллизации, источника создания акустических колебаний и флотатора данная конструкция осадительной центрифуги обеспечивает его сниженный расход, а также позволяет при обработке виноградного сусла или виноматериала одновременно стабилизировать их от выпадения кристаллического осадка при хранении за счет выделения в процессе осветления из сырья солей винной кислоты, образующих подобные осадки.

Использование: в виноделии и консервной промышленности для осветления и стабилизации от выпадения кристаллического осадка при хранении виноградного сусла и виноматериала. Сущность: осадительная центрифуга включает корпус со сборниками фугата и шлама, установленный в корпусе цилиндроконический ротор, имеющий отверстия для выгрузки фугата и шлама в сборники, расположенный в роторе соосно цилиндроконический шнек, барабан которого имеет окна для прохода исходной суспензии в коническую часть ротора, питающую трубу и средство для подачи ускорителя флокуляции в исходную суспензию. Это средство содержит камеру, заполненную жидкой углекислотой, используемой в качестве ускорителя флокуляции, и ее источник, размещенный вне корпуса и подключенный к камере. Длина последней составляет 2/3 длины цилиндрической части ротора. Стенка ротора в зоне камеры выполнена пористой или перфорированной для прохода жидкой углекислоты в полость ротора. 1 ил.

ОСАДИТЕЛЬНАЯ ЦЕНТРИФУГА, включающая корпус со сборниками фугата и шлама, установленный в корпусе цилиндроконический ротор, имеющий отверстия для выгрузки фугата и шлама в сборники, расположенный в роторе соосно цилиндроконический шнек, барабан которого имеет окна для прохода исходной суспензии в коническую часть ротора, размещенную внутри барабана шнека питающую трубу и средство для подачи ускорителя флокуляции в исходную суспензию, отличающаяся тем, что указанное средство содержит расположенную в корпусе камеру, заполненную жидкой углекислотой, используемой в качестве ускорителя флокуляции, и ее источник, размещенный вне корпуса и подключенный к камере, при этом длина камеры составляет 2/3 длины цилиндрической части ротора, а стенка ротора в зоне камеры выполнена пористой или перфорированной для прохода жидкой углекислоты в полость ротора, причем витки шнека укреплены на цилиндрической части его барабана с наклоном к отверстиям для выгрузки фугата.