Кристаллизатор для лактозы Советский патент 1989 года по МПК C13K5/00 

1

Изобретение относится к оборудованию молочной промьшшенности, в част- ,ности, к аппаратам для кристаллизации молочного сахара в изогидричес- ких условиях, и может быть использовано в- химической и сахароперерабатыг вающей промьтшенности.

Целью изобретения является увеличение выхода лактозы и снижение энергозатрат.

На фиг. 1 схематично изображен кристаллизатор, продольный разрез; на фиг. 2 - узел I на фиг. 1; на фиг. 3 - схема отклонения обечайки впрайо ОТ ве ртикального вала; на фиг. 4 - схема отклонения обечайки .влево от вертикального вала; на фиг. 5 - узел II на фиг. 3; на фиг.6 узел III на фиг. 1.

Кристаллизатор для лактозы содержит вертикальный цилиндрический корпус 1 со сферическим днищем 2 и расположенную .соосно внутреннюю обечайку 3 с образованием между ними тепло обменной рубащки 4 для охлаждения. Корпус смонтирован на трех опорах 5. Внутри корпуса 1 по оси установлено виброперемещивающее устройство, состоящее из вертикального вала 6, на дсотором жестко укреплены лопасти 7, выполненные в виде отдельных винтовых витков с углом подъема лопасти ,о6 и перфорированных усеченными ко- ноидальными отверстиями 8, обращенными суживающейся частью к днищу. Форма нижней перфорированной лопасти 9 соответствует форме днища 2 корпуса 1 .

Обечайка 3 закреплена на упругих перегородках 10, имеющих компенсационные участки 11. Участки 11 вьшолняют роль пружин растяжения и предназначены для придания упругим перегородкам возможности удлинения размера АВ. Теплообменная рубашка 4 разделена вертикальными пере(Городками

10 на две отдельные, изолированные одна от другой камеры 12 и 13. Камеры 12 и 13 снабжены патрубками 14 и 15 для подвода и патрубками 16 и

17для отвода хладагента. Последние сообщаются со сливной гидролинией

18через гидропульсатор 19. Обечайка 3 соединена с фланцем корпуса 1 и соответственно с днищем 2 герметизи,- рующими эластичными элементами в виде поясов 20 и 21. Пояса 20 и 21 смонтированы межд.у верхней частью корпуса 1 и верхней кромкой обечайки 3, а также между дш1щем 2 и нижней кромкой обечайки 3. Вертикальный вал 6

виброперемешивающего устройства установлен в нижнем 22 и верхнем 23 подщипниках скольжения и соединен с низкочастотным виброприводом 24, смонтированным на крышке 25, которая

снабжена патрубком 26 для начального набора перенасыщенного раство- .ра. В нижней части корпуса 1 расположено устройство 27 для выгрузки кристаллизатора.

Вибрационно-акустический кристаллизатор работает следующим образом. Теплообменную рубашку 4 заполнящт горячей водой и разогревают аппарат до температуры начала процесса кристаллизации 343-348 К. Затем через патрубок 26 в корпус аппарата подают пересьщенный раствор лактозы до погружения в него лопасти 7.

Затем в теплообменную рубашку 4 подают под избыточным давлением через патрубки 14 и 15 постоянным потоко хладагент (ледяную воду). При этом в камерах 12 и 13 одновременно, но со сдвигом по фазе на 180° создают низкочастотные, преимущественно инфразву ковые, пульсации давления пульсирующим потоком охлаждающей жидкости, получаемым преобразованием постоянного потока посредством гидропульсатора 19. Камеры 12 и 13 являются рабочими камерами пульсаторных гидравлических вибраторов с управляемым сливом. Например, камера 12 отключается гидропульсатором 19 от сливной гидролинии 18, при этом в ней возрастает положительное избыточное давление (обозначено знаком плюс). Одновременно ками происходит интенсивное перемешивание раствора в горизонтальном направлении. Кроме того, увеличивается межфазная поверхность, способствующая увеличению массопередачи за счет дополнительного межфазного трения. Кристаллы лактозы совершают при этом колебательные движ ения вокруг центров

0 инерции. Кристаллы испытывают знакопеременные тангенциальные силовые импульсы, увеличивающие скорость обтекания последних раствором и уменьшающие толщину пограничного насьш1ен5 ноге слоя.

С момента подачи хладагента включается низкочастотный вибропривод 24, сообщаюищй продольные колебательные движения вертикальному валу 6 в

0 подшипниках 22 и 23 скольжения. При этом лопасти 7 совершают возвратно- поступательные движения. Форма перфорированных лопастей в виде отдельных винтовых витков обеспечивает наряду

Изобретение относится к оборудованию молочной промышленности, в частности к аппаратам для кристаллизации молочного сахара в изогидричес- ких условиях, и может быть использовано .в химической и сахароперераба- тывающей промышленности. Целью изобретения является увеличение выхода лактозы и снижение знергозатрат. Кристаллизатор включает соосно располо

30

35

40

мера 13 подключается гидропульсатором 25 с мериодиональным пульсирующим транс- 19 на слив в гидролинию 18, что приводит к снижению (отрицательному скачку) давления в камере 13 (обозначено знаком минус). В результате воздействия перепада давления на боковую поверхность обечайки 3 последней сообщается значительный силовой импульс, приводящий к поперечному (в горизонтальной плоскости) смещению всей обечайки в сторону патрубка 17, После этого происходит переключение гидропульсатором 19 камеры 12 на слив через патрубок 16 и одновременно от- ключение камеры 13 от сливной гидролинии 18. В этом случае обечайка 3 перемещается в сторону патрубка 16, При такой работе камер в режиме пульсаторных гидравлических вибраторов вся обечайка целиком совершает колебательные движения в горизонтальной плоскости, в результате которых находящейся в аппарате дисперсной среде сообщаются силовые импульсы. Импульсы образуются по принципу инверсии, т.е. вся среда движется относительно неперемещающегося в горизонтальной плоскости вала 6 с лопастями 7. При циклическом знакопеременном обтекании лопастей 7 под их воздействием во всем объеме раствора распростра- няются поперечные волны деформации, В результате совершаемых поперечных колебаний обечайки с пересыщенным раствором относительно вала с лопастяпортированием потока одновременно и его тангенциальное движение и закрутку в горизонтальной плоскости. Вертикальное движение раствора происходит через коноидальные отверстия 8, которые обеспечивают опускную циркуляцию через перфорацию лопастей 7. У днища 2 нисходящий поток раствора разворачивается на 180 и переходит в восходящими, и мркзшируюш й в кольцевом промежутке между обечайкой 3 и кромками лопастей 7. Разворот потока на 180 и минимальное отложение при этом твердой фазы у днища 2 обеспечивает его сферическая форма.

По окончании процесса кристаллизации осуществляют выгрузку кристалли- зата из аппарата посредством устройства 27 для выгрузки при включенном 45 виброприводе 24.

Кристаллы в вибрируемой в вертикальном и горизонтальном направлениях дисперсной среде находятся в интенсивном двухкоординатном движении, которое носит стохастический характер и выравнивает распределение кристаллов по реакционному объему. При этом происходит улучшение массопередачи за счет дополнительного меж- фазного трения в двух взаимно перпендикулярных направлениях и уменьшается толщина пограничного слоя на .кристаллах. Кристаллизующийся раствор оказывается подверженным воздей50

55

0

5

0

5 с мериодиональным пульсирующим транс-

портированием потока одновременно и его тангенциальное движение и закрутку в горизонтальной плоскости. Вертикальное движение раствора происходит через коноидальные отверстия 8, которые обеспечивают опускную циркуляцию через перфорацию лопастей 7. У днища 2 нисходящий поток раствора разворачивается на 180 и переходит в восходящими, и мркзшируюш й в кольцевом промежутке между обечайкой 3 и кромками лопастей 7. Разворот потока на 180 и минимальное отложение при этом твердой фазы у днища 2 обеспечивает его сферическая форма.

По окончании процесса кристаллизации осуществляют выгрузку кристалли- зата из аппарата посредством устройства 27 для выгрузки при включенном 5 виброприводе 24.

Кристаллы в вибрируемой в вертикальном и горизонтальном направлениях дисперсной среде находятся в интенсивном двухкоординатном движении, которое носит стохастический характер и выравнивает распределение кристаллов по реакционному объему. При этом происходит улучшение массопередачи за счет дополнительного меж- фазного трения в двух взаимно перпендикулярных направлениях и уменьшается толщина пограничного слоя на .кристаллах. Кристаллизующийся раствор оказывается подверженным воздей0

5

ствию двух перекрестных нестационарных полей сил инерции во всем объеме в силу того, что инфразвуковые колебания весьма незначительно поглоща- g ются жидкой средой.

Предложенный аппарат позволяет увеличить выход кристаллической массы на 8-12% путем усиления массопере- дачи за счет более эффективной низко-10 частотной циклизации внешней возмущающей силы в горизонтальной плоскости и дополнительного межфазного трения в дисперсной среде. Так как поперечные колебания совершает вся обе-15 чайка, а не отдельные ее части, усиливается интенсивность воздействия силовых импульсов на раствор. Кроме того, снижаются энергозатраты на совершение горизонтальных перемещений обечайки в результате исключения жесткого защемления обечайки по нижней и верхней кромкам, а следовательно, исключены, соответствзпощие изгибающие моменты; исключены затраты мощности на преодоление упругих свойств деформируемого в момент пульсации материала обечайки, также упрощается технология изготовления и улучшается жесткость и стойкость на смятие обечайки: вместо использования особотонко- го листового, проката с требованием возможности передачи упругих деформаций применен обычный стальной лист.

тия обечайки при поврежде ной гидролинии или гидроп в про цессе эксплуатации у кристаллоструктура криста результате более направле номерного перемешивания р горизонтальном направлени I

Формула изобр Кристаллизатор для лак чающий соосно расположенн кальный цилиндрический ко рическим днищем и внутрен ку с образованием между н обменной рубашки, продоль ной перегородками на две общенные с гидропульсатор води хладагента, установл корпуса виброперемешивающ во в виде вала с отдельны разными лопастяйи,имеющим ные отверстия, и устройст грузки кристаллизата, от 25 щ и и с я тем, что, с це чения выхода лактозы и сн гозатрат, внутренняя обеч креплена к днищу и фланцу помощи герметизирующих эл сов, при этом перегородки теплообменную рубашку на полнены из упругого матер обеспечения возвратно-пос го перемещения внутренней

20

30

полностью исключена возможность смя- gg горизонтальной плоскости

тия обечайки при повреждениях сливной гидролинии или гидропульсатора в про цессе эксплуатации улучшается кристаллоструктура кристаллизата в результате более направленного и равномерного перемешивания раствора в горизонтальном направлении, I

Формула изобретения Кристаллизатор для лактозы, включающий соосно расположенные вертикальный цилиндрический корпус со сферическим днищем и внутреннюю.обечайку с образованием между ними тепло- обменной рубашки, продольно разделенной перегородками на две камеры, сообщенные с гидропульсатором для отводи хладагента, установленное по оси корпуса виброперемешивающее устройство в виде вала с отдельными винтообразными лопастяйи,имеющими коноидаль- ные отверстия, и устройство для выгрузки кристаллизата, отличаю- щ и и с я тем, что, с целью увеличения выхода лактозы и снижения энергозатрат, внутренняя обечайка прикреплена к днищу и фланцу корпуса при помощи герметизирующих эластичных поясов, при этом перегородки, разделяющие теплообменную рубашку на камеры, выполнены из упругого материала для обеспечения возвратно-поступательного перемещения внутренней обечайки в

Фиг. 2

п

10

Фие,

10

/J

Фие.5

Фи$.&