Аппарат для кристаллизации лактозы из раствора Советский патент 1987 года по МПК C13K5/00 C13F1/02 

129

рический корпус 1 со сферическим днищем 2 и расположенную в нем соос- но обечайку 3 с образованием тепло- обменной рубашки 4 для охлаждения. Внутри-корпуса 1 по оси установлено виброперемешивающее устройство, состоящее из вертикального вала 6,на котором жестко укреплены лопасти 7,выполненные в виде отдельных винтовых витков и перфррированные усеченными корои,

1

Изобретение относится к оборудованию молочной промышленности, в частности к аппаратам для кристаллизации молочного сахара в изогидри- ческих условиях, и может быть использовано в химической и сахароперера- батывающей промышленности.

Целью изобретения является повышение выхода лактозы путем улучшения перемешивания раствора и массопереда чи за счет дополнительного межфазного трения в кристаллизующемся растворе.

На фиг. 1 схематично изображен аппарат, продольный разрез; на фиг. 2- разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - перфорированная лопасть; на фиг. А- разрез Б-Б на фиг. 3; на фиг. 5 - схема отклонения упругих стенок обечайки.

Аппарат для кристаллизации лактозы из раствора содержит вертикальный цилиндрический корпус 1 со сферическим днищем 2 и расположенную в нем соосно обечайку 3 с образованием теплообменной рубашки 4 для охлаждения. Корпус смонтирован на трех опорах 5. Внутри корпуса 1 по оси установлено виброперемешивающее устройств состоящее из вертикального вала 6, на котором, жестко укреплены лопасти 7, выполненные в виде отдельных винтовых витков с углом подъема лопасти об и перфорированными усеченными коноидальными отверстиями 8, обращен ными суживающейся частью к днищу. нижней перфорированной лопасти 9 соответствует форме днища 2 кор пуса I.

дальными отверстиями. Обечайка 3 выполнена из упругого материала, например из тонкого стального листа. Теплообменная рубашка разделена вертикальными перегородками на отдельные изолированные друг от друга секции, патрубки 15 и 16 для отвода теплоносителя которых подключены к гидропульсатору 18 для создания колебаний обечайки. 5 ил.

Ш

5

о., - 35 -i

20

25

30

Обечайка 3 выполнена из упругого материала, например из тонкого стального листа. Теплообменная рубашка 4 разделена вертикальными перегородками 10 на отде.льные изолированные друг от друга секции 1.1 и 12. Секции 11 и. 12 снабжены патрубками 13 и 14 для подвода и патрубками 15 и 16 для отвода хладагента. Последние сообщаются со сливной гидролинией 17 через гвдропульсатор 18. Вертикальный вал 6 виброперемешивающего устройства установлен в нижнем 19 и верхнем 20 подшипниках скольжения и соединен с низкочастотным виброприводом 21, смонтированным на крьппке 22, которая снабжена патрубком 23 д.ггя начального набора перенасыщенного раствора. В нижней части корпуса 1 расположено устройство для выгрузки кристаллизата.

Аппарат работает следующим образом.

Теплообменную рубашку 4 заполняют горячей водой и разогревают аппарат до температуры начала процесса кристаллизации 70-75 С. Затем через патрубок 23 в корпус аппарата подают перенасыщенньй раствор лактозы до по-- гружения в Hei-o верхней лопасти 7.

Затем в теплообменную рубашку 4 подают под избыточным давлением через патрубки 13 и 14 постоянным потоком хладагент (ледяную воду). При этом . в секциях 11 и 12 попеременно со сдвигом по фазе на 180° происходят низкочастотные, преимущественно ин- фразвуковые колебания обечайки 3. Колебания в секциях 11 и 12 поочередно

возбуждаются пульсирующим потоком охлаждающей жидкости, получаемым преобразованием постоянного потока по- средством гидропульсатора 18. По сути секции 11 и 12 образуют пульсатор- 5 ные гидравлические вибраторы с управ- ляемым сливом. Например, секция 11 отключается гидропульсатором 18 от сливной гидролинии 17. В секции 11

при этом возрастает избыточное давле- О наряду с вертикальным пульсирующим

ние и происходит перемещение стенки обечайки 3 внутрь корпуса аппарата Одновременно секция 12 подключается на слив гидропульсатором 18 к гидролинии 17 и стенка обечайки 3 в этой секции возвращается в первоначальное положение, т.е. перемещается от центра аппарата к теплообменной рубашке 4. После этого происходит переключение гидропульсатора 18 секции 11 и 12 к сливной гидролинин 17. При такой работе секций в режиме пульсатор ных гидравлических вибраторов стенка обечайки совершает колебательные движения, в результате которых находящейся в аппарате дисперсной среде сообщаются силовые импульсы, а под их воздействием в ней распространяются во всем объеме раствора волны деформации. В результате попеременного колебания в противофазе стенки обечайки в перенасыщенном растворе происходит интенсивное перемешивание раствора в горизонтальном направлении и существенно возрастает активная межфазная поверхность, которая увеличивает массопередачу за счет дополнительного межфазного трения. Кристаллы лактозы, находящиеся в поле действия инфразвуковых горизонтальных колебаний дисперсной среды, совершают дополнительные колебательные движения, поворачиваясь вокруг центров инерции. При этом кристаллы испытывают значительные знакоперемен ные тангенциальные (касательные) силы, увеличивающие скорость обтекания кристаллов перенасьпценным раствором и уменьшающие толщину пограничного насыщенного слоя4

Исходя из режима работы секций 11 и 12 в противофазе оптимальное их число равно двум.

Расход хладагента через секции 11 и 12 устанавливают таким, чтобы обеспечивался заданный технологический режим охлаждения кристаллизующегося раствора.- С момента подачи

хладагента включается ниэкочастотньй вибропривод 21, сообщающий продольные колебательные движения вертикальному валу 6 в подшипниках скольжения 19 и 20. При этом лопасти 7 совершают возвратно-поступательные движения, например, по синусоидальному закону. Форма лопастей 7 в виде отдельных винтовых витков обеспечивает

транспортированием потока одновременно и его тангенциальное движение и закрутку в горизонтальной плоскости. Возникающие при этом тангенциальные (касательные) силовые импульсы способствуют более интенсивному межфазному трению граней растущих кристаллов во всем растворе и приводят к увеличению массопередачи. Вертикальное движение кристаллизующегося раствора происходит через коноидаль- ные отверстия 8, которые позволяют создать в центральной зоне корпуса опускное движение раствора в сторону

днища 2. Коноидальная форма отверстий 8 с закругленными входными и выходными кромками создает условия для минимального дробления дисперсной фазы.

У днища 2 нисходящий поток раствора отражается, разворачивается на 180 и переходит в восходящий поток. Движущийся в кольцевом пространстве между обечайкой 3 и лопастями 7. Форма днища 2 в виде усеченной сферы обеспечивает наиболее благоприятные условия для поворота нисходящего потока раствора и уменьшает отложение твердой фазы у днища.

По окончании процесса кристаллизации осуществляют выгрузку кристал- лизата из аппарата посредством устройства 24 для выгрузки при включенном виброприводе 21.

45

Кристаллы в вибрируемой в вертикальном и горизонтальном направлениях дисперсной среде находятся в интенсивном движейии, которое выравнивает распределение кристаллов по реакционному объему. При этом происходит улучшение массопередачи за счет дополнительного межфазного трения в двух взаимно перпендикулярных направлениях и уменьшения толщины пограничного слоя на кристаллах. Кристаллизующийся раствор оказывается подверженным воздействию двух нестационарных полей сил инерции во всем

0

объеме, так как инфразвуковые колебания незначительно поглощаются жидкой средой.

Предложенный аппарат позволяет увеличить выход кристаллической фазы на 6-7% путем улучшения массопереда- чи за счет низкочастотной циклизации внешней возмущающей силы в горизонтальной плоскости и дополнительного межфазного трения в дисперсной среде увеличить размеры получаемых кристал- лов в 1,5-1,6 раза и улучшить их гранулометрический состав.

Формула изобретения

Аппарат для кристаллизации лактозы из раствора, включающий цилиндрический корпус со сферические днищем, 20 расположенную в нем соосно обечайку

с образованием теплообменной рубашки, снабженной патрубками для подачи и отвода хладагента, установленное в корпусе виброперемешивающее устройство, состоящее из вертикального вала и укрепленных на нем по высоте лопастей, имеющих коноидальные отверстия, и устройство для выгрузки кристаллизата, отличающий- с я тем, с целью увеличения выхода лактозы, образующая теплообменную рубашку обечайка выполнена из упругого материала, при этом теплообмен- ная рубашка разделена вертикальными перегородками на две отдельные секции, патрубки для отвода хладагента которых подключены к гидроимпульса- тору для создания колебаний обечайки, причем лопасти, кроме нижней, вибро- перемешивающего устройства выполне- . ны в виде отдельных винтовых витков.

А-А

Ю

Изобретение относится к оборудованию молочной промьшленности, в частности к аппаратам для кристаллизации молочного сахара в иэогидри ческих условиях, и может быть использовано в химической и сахароперера- батьтающей промьшленности. Целью изобретения является повышение выхода лактозы путем улучшения перемешивания раствора и массопередачи за счет дополнительного межфазного трения в кристаллизующемся растворе. Аппарат содержит вертикальньй цилинд

7

фие. 4Редактор К.Волощук

Составитель Г.Лошкарева Техред М.Ходанич

Заказ 718/29

Тираж 331Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

ф(/е. 5

Корректор Е.Рошко