Вакуум-аппарат для кристаллизации сахарсодержащего раствора Советский патент 1991 года по МПК C13F1/02 

Изобретение относится к оборудованию сахарной промышленности, предназначенному для кристаллизации сахарсодержащего сиропо и может быть также использовано для кристаллизации различных веществ в пищевой и химической промышленности.

Известен вакуум-аппарат для кристаллизации веществ, преимущественно сахарозы в свеклосахарном производстве, включающий вертикальный цилиндрический корпус, встроенную греющую камеру, в средней части которой выполнен центральный циркуляционный канал, устройство для циркуляции крисгалломассы в виде укрепленного на валу конуса с отверстиями, к большему основанию которого прикреплена ситчатая заслонка, снабженное приводом.

Недостатком известной конструкции вакуум-аппарата является то, что расположение перемешивающего конуса над цент- ральным циркуляционным каналом перпятствует созданию з нем опускной циркуляции суспензии, поскольку полностью перекрывается сечение канала. Тем самым замедляется скорость циркуляции суспензии и увеличивается продолжительность цикла уваривания, что снижает в итоге производительность вакуум-аппарата. Качество продукта, особенно его гранулометрический состав, ухудшается в результате термического разложения кристаллов из-за увеличенного числа циклов прохождения последних через кипятильные трубы греющей камеры, ухудшения циркуляции увариваемого раствора и затруднения удаления кристаллов из центральной зоны ситчатой заслонки.

Известна конструкция вакуум-аппарата для кристаллизации сахарсодержащего раствора, включающая вертикальный цилиндрический корпус, снабженный технологическими патрубками, встроенную в

него греющую камеру с центральным циркуляционным каналом,вибрационное устройство для циркуляции кристйлломассы, имеющее укре тенный на вертикальном

штоке дисковый толкатель с отверстиями и прикрепленными к нижней поверхности диска большими основаниями коническими соплами.

Вакуум-аппарат позволяет получить более однородные по размеру кристаллы сахара, однако характеризуется недостаточно высокой производительностью вибрационного устройства для циркуляции кристалло- массы, обусловленной необходимостью

выхода различных по размеру кристаллов через соответствующие им перфорационные отверстия заслонки. Поскольку продвижение кристаллов s необходимым отверс гиям и выход через них может не произойти зк один цикл перемещений диска и заслонки, то это увеличиваем время нахождения кристалломзссы между диском и заслонкой и снижает производительность вакуум-аппарата. Неоднократные движения кристалломассы по поверхности заслонки, особенно крупных кристаллов, необходимые для их выхода вниз через пер- форационые отверстия, сопровождаются механическим истиранием (измельчением),

несколько ухудшающим качество готового продукта.

Цель изобретения - повышение производительности и улучшение качества продукта путем увеличения амплитуды

относительных колебаний кристаллов в растворе

В вакуум-аппарате для кристаллиазции сахарсодержащего раствора, включающем вертикальный цилиндрический корпус,

снабженный технологическими патрубками, встроенную в него греющую камеру с центральным циркуляционным каналом, устройство для циркуляции кристалломассы, содержащее укрепленный на вертикальном

штоке дисковый толкатель, имеющий отверстия и прикрепленные к его нижней поверхности большими основаниями конические сопла, и вибропривод штока, на входе в циркуляционный канал укреплена перегородка с соплами, направленными вниз, пе- рекрывающая входное отверстие этого канала, а дисковый толкатель расположен под выходным его отверстием с образованием зазора для прохода циркулируемой кристалломассы, при этом диаметр диско- вого толкателя превышает диаметр циркуляционного канала, а сопла перегородки и дискового толкателя расположены так, что их оси не совпадают.

На фиг.1 изображен предлагаемый ва- куум-аппарат, вертикальный разрез; на фиг.2 - перфорированный дисковый толкатель с коническими соплами; на фиг.З - перегородка с соплами.

Вакуум-аппарат включает вертикаль- ный цилиндрический корпус 1, установленную без зазора с корпусом греющую камеру 2, в средней части которой выполнен центральный циркуляционный канал 3, устройство 4 для циркуляции кристалломассы, имеющее жестко укрепленный на вертикальном штоке 5 дисковый толкатель 6 и установленную на входе в центральный циркуляционный канал перегородку 7, полностью перекрывающую его входное отвер- стие и выполненную аналогично дисковому толкателю 6. К нижним поверхностям дискового толкателя 6 и перегородки 7 прикреплены большими основаниями конические сопла 8, равномерно располо- женные на их поверхностях по концентрическим окружностям для циркуляции суспензии.

Дисковый толкатель 6 и перегородка 7 повернуты в горизонтальной плоскости от- носительно друг друга таким образом, что отверстия в конических соплах взаимно не перекрывают и их оси не совпадают. Диаметр дискового толкателя 6 больше диаметра центрального циркуляционного канала 3, причем дисковый толкатель расположен под выходным его отверстием с образованием зазора для прохода циркулируемой кристалломассы. Аппарат снабжен виброприводом 9 устройства 4 для циркуляции кристалломассы, патрубком 10 для подачи пара в греющую камеру 2, патрубком 11 для подачи в аппарат исходного раствора, а также патрубками 12-14 соотвественно для отвода из аппарата кристаллизата, конденсата и вторичного пара.

Кристаллизатор работает следующим образом.

Исходный раствор через патрубки 11 подают в корпус 1 до погружения в него греющей камеры 2. Через патрубок 10 в камеру 2 подают греющий пар, затем включают вибропривод 9 для возвратно-поступательного перемещения дискового толкателя 6, Одновременно в аппарате создают разрежение.

В процессе возвратно-поступательного перемещения дискового толкателя 6 в центральном циркуляционном канале 3 возникает пульсирующее движение среды с общим направлением движения сверху вниз, что обусловлено размещением в дисковом толкателе б и перегородке 7 конических сопел 8. В исходном положении дисковый толкатель б запирает выходное речение центрального циркуляционного канала.

При движении дискового толкателя 6 вниз в центральном циркуляционном канале 3 создается волна разрежения, что является первичным импульсом для возникновения циркуляции в аппарате. При этом в соплах 8 перегородки 7 возникает нестационарное струйное движение среды, активно перемешивающее ее в зоне с наименьшей подачей тепла. После сгущения раствора до пересыщенного состояния происходит зарождение и рост кристаллов во всем обьеме аппарата. Струйное перемешивание среды, особенно двухфазной, имеющее большие градиенты скорости, коэффициенты тепло- и массопереноса приводит к возникновению собственных вращений кристаллов, что обеспечивает скорейшее обновление диффузионной поверхности с соответствующим ускорением роста кристаллов.

При движении дискового толкателя 6 вверх возникает волна сжатия, динамическое усилие, вызванное частичным торможением потока перегородкой 7, что особенно важно при движении двухфазной системы, так как приводит к относительному смещению более плотных кристаллов и мэжкристалльного раствора

Перегородка 7 перпятствует свободному движению потока кристалломассы вверх, вызванному подъемом дискового толкате- ля I), т.е. перегородка 7 частично прерывает движение восходящего потока суспензии. Указанное обстоятельство приводит к воз- никновению в потоке инерционных усилий, вследствие чего возрастает относительная скорость движения кристаллов Увеличение относительной скорости кристаллов обновляет обедненную часть раствора, обволакивающую их с заменой ее на более концентрированную, т.е. кристалл как бы перемещается в зону более высокой концентрации раствора, что неизбежно приводит к ускорению его роста с соотсутствую- щим сокращением продолжительности -; цикла кристаллизации и увеличением интегральной производительности аппарата ,

Несоосное размещение сопел 8 на толкателе 6 и перегородке 7 обеспечивает эффективную работу центрального циркуляционного канала как подсасывающего устройства в общем циркуляционном контуре вакуум-аппарата. Подсасывающий эффект вызывается различием коэффициентов расхода сопел 8 при течении через них потока сверху вниз и снизу вверх,

Устройство 4 работает непрерывно в течение всего цикла уваривания суспензии. При этом осуществляется наращивание уже имеющихся кристаллов за счет притока исходного раствора через патрубок 11. В конце цикла уваривания осуществляют окончательное сгущение суспензии до определенной плотности для более полного мстрчщения межкристального раствора.

Перед спуском суспензии в вакуум-аппарате отключают систему разрежения и подачу пара в греющую камеру, затем открывают патрубок 12. Поддерживая небольшое остаточное разрежение в вакуум-аппарате осуществляют равномерную выгрузку суспензии из аппарата при работающем устройстве 4 для циркуляции кристалломассы, использовать кинетическую энергию струй из сопел дискового толкателя 6 для облегчения выгрузки.

Предложенный кристаллизатор позволяет повысить производительность аппарата за счет распространения зоны активного воздействия вибрационного перемешивающего устройства на весь оъем центрального циркуляционного канала и нижней части аппарата, что снизит седиментационный эффект; повысить производительность аппарата за счет сокращения времени достижения кристаллами необходимых ра змеров, что будет обеспечено увеличением скорости циркуляции с соответствующим ростом коэффициентов тепло- и массопереноса за счет струйного перемешивания большого

объема наименее активной зоны аппарате с точки зрения массопередачи в двухфазной среде. Кроме того, струйное перемешивание среды обеспечивает скорейшее и более полное обновление диффузионной поверхности кристаллов, что ускоряет их рост и уменьшает коэффициент неравномерности размеров кристаллов. Последнему обстоятельству способствует рост кристаллов в улучшенной гидродинамической обстановке.

Формула изобретения Вакуум-аппарат для кристаллизации са- харсодержащего раствора, включающий

вертикальный цилиндрический корус, снабженный технологическими патрубками, встроенную в него греющую камеру с центральным циркуляционным каналом, устройством для циркуляции кристалломассы,

содержащее укрепленный на вертикальном штоке дисковый толкатель, имеющий отверстия и прикрепленные к его нижней поверхности большими основаниями конические сопла, и вибропривод штока, отличающ и и с я тем, что, с целью повышения производительности и улучшения качества продукта путем увеличения амплитуды относительных колебаний кристаллов в растворе, на входе в циркуляционный канал

укреплена перегородка с соплами, направленными вниз, перекрывающая входное отверстие этого канала, а дисковый толкатель расположен под выходным его отверстием с образованием зазора для прохода циркулируемой кристалломассы, при этом диаметр дискового толкателя превышает диаметр циркуляционного канала, а сопла перегородки и дискового толкателя распо- ожены так, чго их оси не совпадают.

Фкг.З

Изобретение относится к оборудованию сахарной промышленности, предназначенному для кристаллизации сахарсодержаще- го сиропа и может быть также использовано для кристаллизации различных веществ в пищевой и химической промышленности. Цель изобретения - повышение производительности и улучшение качества продукта путем увеличения амплитуды относительных колебаний кристаллов в растворе. Ваку- ум-аппарат включает вертикальный цилиндрический корпус 1, установленную без зазора с корпусом греющую камеру 2, в средней части которой выполнен центральный циркуляционный канал 3, вибрационное устройство 4 ДЛР циркуляции кристалломассы, имеющее жестко укрепленный на вертикальном штоке 5 дисковый толкатель 6 и установленную на входе в центральный циркуляционный канал перегородку 7, полностью перекрывающую его входное отверстие и выполненную аналогично дисковому толкателю 6. К нижним по