ШНЕКОВАЯ ЦЕНТРИФУГА Российский патент 1997 года по МПК B04B1/20 B04B11/02 C12G1/02 

Изобретение относится к оборудованию для осветления и стабилизации виноградного сусла или виноматериала.

Известна шнековая центрифуга, содержащая корпус со сборниками фугата и шлама, установленный в корпусе цилиндрический ротор, имеющий отверстия для выгрузки фугата и шлама в сборники, расположенный в роторе сочено цилиндроконический шнек, барабан которого имеет окна для прохода исходной суспензии в коническую часть ротора, размещенную внутри барабана шнека питающего трубу и средство подачи ускорителя флокуляции, соединенное с помощью барабана.

Недостатками этой центрифуги являются высокий расход ускорителя флокуляции из-за его однонаправленного использования для связывания частиц твердой фазы и невозможность стабилизации виноградного сырья от выпадения кристаллического осадка в процессе хранения.

Задачей изобретения является снижение расхода ускорителя флокуляции и обеспечение возможности стабилизации виноградного сырья от выпадения кристаллического осадка в процессе хранения за счет удаления при осветлении винной кислоты и ее солей.

Поставленная задача решается тем, что в шнековой центрифуге, содержащей 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 и коническую часть ротора, размещенную внутри барабана шнека питающего трубу и средство подачи источника флокуляции, согласно изобретению, указанное средство содержит расположенную в корпусе камеру, заполненную жидкой углекислотой, используемой в качестве ускорителя флокуляции, ее источник, размещенный вне корпуса и подключенный к камере, длина которой составляет 2/3 от длины цилиндрической части ротора, при этом ротор в зоне камеры выполнен с перфорацией в виде сверхзвуковых сопел, которые снабжены установленными на входах завихрителями.

Это позволяет обеспечить использование ускорителя флокуляции дополнительно для охлаждения и стабилизации виноградного сырья и источника энергии для генерирования в исходной суспензии ультразвуковых колебаний, интенсифицирующих флокуляцию взвесей.

На Фиг. 1 представлена схема шнековой центрифуги; на фиг. 2 узел 1 на фиг.1.

Шнековая центрифуга содержит корпус 1 со сборниками 2 и 3 фугата и шлама соответственно и камерой 4, заполненной жидкой углекислотой, установленный в корпусе 1 цилиндроконический ротор 5, имеющий отверстия 6 и 7 для выгрузки фугата и шлама в сборники 2 и 3 соответственно, расположенный в роторе 5 соосно цилиндроконический шнек 8, барабан 9 которого имеет окна 10 для прохода исходной суспензии и коническую часть ротора 5,размещенную внутри полосы барабана 9 питающего трубу 11 и средство подачи ускорителя флокуляции, содержащее источник 12 жидкой углекислоты и камеру 4 в корпусе 1, длина которой составляет 2/3 от длины цилиндрической части ротора 5. Ротор 5 имеет участок в зоне камеры 4 с перфорацией в виде сверхзвуковых сопел 13, на входах в которые установлены завихрители 14.

При работе центрифуги исходную суспензию, например свежеотжатое виноградное сусло или виноматериал, через питающую трубу 11 поступает в полость барабана 9 шнека 8, откуда под действием поля центробежных сил через окна 10 поступает в полость ротора 5 в зоне его конической части. Под действием поля центробежных сил исходная суспензия распределяется по внутренней поверхности ротора 5 в виде пленки. Одновременно подают из источника 12 в камеру 4 жидкую двуокись углерода, используемую в качестве ускорителя флокуляции, которая, закручиваясь завихирителями 14 и ускоряясь в соплах 13 до сверхзвуковой скорости истечения, поступает в пленку суспензии на перфорированном участке ротора 5. В процессе адиабатного расширения в соплах 13 часть жидкой углекислоты переходит в газовую фазу с поглощением теплоты. На выходе из сопел 13 происходит турбулентный срыв сверхзвукового потока углекислоты, сопровождаемый образованием и схлопыванием кавитационных полостей с ультразвуковой частотой. Закрученный сверхзвуковой поток углекислоты имеет бочкообразную форму и создает регулярные скачки уплотнения ультразвуковой частоты до дробления газовой фазы на отдельные пузырьки и диспергирования оставшейся части жидкой фазы с переходом в условиях давления, близкого к атмосферному, в твердую фазу мелкодисперсных кристаллов, которые всплывают в пленке суспензии под действием сил инерции и архимедовой силы выталкивания и при противодействии сил трения и поля центробежных сил. Всплывающие кристаллы твердой фазы углекислоты частично испаряются с образованием газовой фазы и ударных волн ультразвуковой частоты. Образование кристаллов твердой фазы углекислоты происходит преимущественно на частицах твердой фазы суспензии, сшиваемых твердой фазой углекислоты и служащих центрами кристаллизации. Пленка суспензии турбулизируется при образовании спутных потоков в зонах контакта с углекислотой, а в пузырьках газовой фазы последней возникают тороидальные потоки и пульсации объема. При характерных для данного устройства числах Рейнольдса, равных 10²-10³, осредненные по времени числа Нуссельта достигают значений 30-50. При теплообмене такой интенсивности происходит резкое охлаждение суспензии, и в случае использования виноградного сырья резкое падение растворимости в нем винной кислоты или ее солей, выпадающих в осадок из пересыщенного раствора и сшивающих частиц твердой фазы, которые служат им центрами кристаллизации. Генерируемое в суспензии поле ультразвуковых колебаний высокой энергоемкости ускоряет рост кристаллов, коагуляцию, флокуляцию и седиментацию взвесей. В результате в суспензии образуются крупные агломераты твердой фазы хлопьеобразной формы, имеющие гидравлическую крупность больше скорости вихрей, возникающих в суспензии в процессе ее обработки, которые в поле центробежных сил перемещаются к периферии ротора 5 и перемещаются шнеком 8 в его коническую часть против центробежных сил, отделяются от жидкой фазы исходной суспензии, поступающей противотоком, и выводятся из ротора 5 через отверстия 7 в сборник 3 шлама и далее из корпуса 1. Жидкая фаза проходит в сплошную часть ротора 5, дегазируется и выводится из него через отверстия 6 в сборник фугата и далее из корпуса 1.

Таким образом, предлагаемая шнековая центрифуга позволяет сократить расход ускорителя флокуляции за счет его использования одновременно для сшивки частиц твердой фазы суспензии, ее охлаждения, перемешивания и генерирования в ней ультразвуковых колебаний, ускоряющих флокуляцию, и обеспечить возможность стабилизации виноградного сырья от выпадения кристаллического осадка винной кислоты и ее солей в процессе хранения за счет их извлечения и удаления совместно с твердой фазой в процессе осветления.

Использование: изобретение относится к оборудованию для осветления и стабилизации виноградного сусла или виноматериала. Сущность: шнековая центрифуга содержит 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 подачи ускорителя флокуляции. Последнее содержит и расположенную в корпусе и заполненную жидкой углекислотой камеру, длина которой составляет 2/3 от длины цилиндрической части ротора, и источник жидкой углекислоты. В стенке ротора в зоне камеры выполнены сверхзвуковые сопла с завихрителями на входе. 2 ил.

Шнековая центрифуга, содержащая корпус со сборниками фугата и шлама, установленный в корпусе цилиндрический ротор, имеющий отверстия для выгрузки фугата и шлама в сборники, расположенный в роторе соосно цилиндрический шнек, барабан которого имеет окна для прохода исходной суспензии в коническую часть ротора, размещенную внутри барабана шнека питающую трубу и средство подачи ускорителя флокуляции, отличающаяся тем, что указанное средство содержит расположенную в корпусе камеру, заполненную жидкий углекислотой, используемой в качестве ускорителя флокуляции, ее источник, размещенный вне корпуса и подключенный к камере, длина которой составляет 2/3 длины цилиндрической части ротора, при этом в стенке ротора в зоне камеры выполнены сверхзвуковые сопла, снабженные установленными на их входах завихрителями.