CN105617724A - 一种糖汁单层沉降系统 - Google Patents

Abstract

本发明一种糖汁单层沉降系统包括沉降器及絮凝反应器，沉降器由主体及连接于主体下端的连接体构成；絮凝反应器内置于主体，其底部为完全敞开的开口，絮凝反应器的直径与主体的直径比例为1:5～1：2；主体上部内空腔设有出汁槽与清汁出口相连接，主体的下部设有多层挡板及横跨挡板呈放射状的多条阻流板，挡板和阻流板组成多个沉降空间，以将主体上部内空腔区分为清汁区，且环形挡形和阻流板分布在絮凝反应器周围；主体上部径向设有蔗汁进口管，其一端穿过絮凝反应器侧壁以切线方向进入絮凝反应器里，另一端贯穿主体侧壁伸出主体外。本发明减少占地面积、合理控制蔗汁流速、提高沉降质量。

Description

一种糖汁单层沉降系统

【技术领域】

本发明涉及糖厂糖汁悬浮液的固液分离设备，尤指一种糖汁单层沉降系统。

【背景技术】

糖厂制糖一般选取甘蔗或者甜菜作为原料，这里以甘蔗为原料进行举例，制糖的工艺流程为：在提汁前对甘蔗进行破碎预处理，破坏了甘蔗的细胞膜使蔗料密度增大后经过三辊压榨机进行压榨，继而加热，添加澄清剂然后分离沉淀。由于蔗汁的pH值、加热时间和澄清时间对制糖质量的影响至关重要，所以作为工艺流程中用于蔗汁分离沉淀的澄清沉降器尤为重要。

沉降器从原理上可分为重力场沉降和离心场沉降。重力沉降是在重力场的作用下，利用分散相和连续相间的密度差，实现分离操作。离心沉降则是利用惯性离心力对分散相和连续相进行分离。

目前，糖厂使用的沉降器主要有两种，一种是多尔沉降器，另一种是以澳大利亚糖业研究所的设计为代表的SRI单层沉降器，单层沉降器为快速沉降器，如圆筒形单层沉降器、圆筒形平流式沉降器、斜波纹板式沉降器。

这两种沉降方法都采用重力沉降原理，利用糖汁与杂质颗粒的密度差，自由沉降，实现糖汁与杂质颗粒的分离。

多尔沉降器为多层沉降器，糖厂可根据不同的生产情况调节液位，从而调节糖汁在设备中的停留时间，这给糖厂的生产管理带来了许多方便，但由于多尔沉降器的结构不合理，分离效率低，糖汁在设备中的停留时间最短也要1.5小时，无法对糖汁进行快速固液分离，使清汁的色值、糖份损失都很高。

现有的单层沉降器具有分离效率高，糖汁在设备中停留时间短的优点，糖汁在设备中停留时间最短可达30分钟，糖汁能很快通过沉降器进行清汁与泥汁的分离，糖份的转化损失少，同时减少色素生成，详见中国专利号为200920164721.0公开报道的一种液位可调节式糖汁单层沉淀系统，由沉降器、散气箱、絮凝反应器组成，其中，沉降器由圆形筒体和固体收集锥斗组成，沉降器筒体内设环形挡板组。该环形挡板组将沉降器分成若干沉降单元，互不干扰，极大程度地控制了沉降器体内的扰动，防止液位升降、工艺波动、流量波动产生的扰动对沉降器工作造成的冲击，保证出汁的清澈。但是，其不足之处有以下几方面：1、絮凝反应器在沉降器外，蔗汁经过进汁管时，由于进汁管径小，蔗汁流速快，造成絮凝颗粒破坏；2、中心降液管直径小，进入沉降器内的蔗汁流速快，沉降扰动大；3、中心降液管下的挡板为平板，虽然能够保护浓缩斗的泥层不被冲击，但蔗汁撞击平板后产生的向上反冲，对沉降影响较大；4、环板仅对从圆心向外的射线方向的二次流扰动产生阻碍，对延圆弧切线方向的扰动无法起作用；5、采用设备过多，占地面积大，导致场地紧张的糖厂没有安装条件。

对应解决上述问题，出现了如中国专利号为201410165193.6所示的一种用于制糖澄清的快速沉降器，其通过将散气管设于筒体内，并使散气管与降速分配器固定相接，以将筒体分为清液区和絮凝沉降空间，从而可以达到占地面积减小，分出沉降区与清汁区的目的。但是，当蔗汁入口经过散气管，由降速分配器进入沉降空间时，由于降速分配器的管体截面积小，故在流量恒定的情况下，管体截面积越小，蔗汁流速越快，导致絮凝剂分子容易被打断，从而弱化絮凝效果，并对沉降造成扰动，因此，流速对絮凝反应和沉降效果有关键影响，且蔗汁导液器的截面积较小，仅起到导流蔗汁的作用，不具备絮凝功能。

因此，有必要设计一种新的沉降系统，以克服上述问题。

【发明内容】

针对背景技术所述面临的种种问题，本发明的目的在于提供一种将絮凝反应器内置于沉降器的主体内、减少占地面积、合理控制蔗汁在沉降器内的流速、提高沉降质量的糖汁单层沉降系统。

为达到上述目的，本发明一种糖汁单层沉降系统所采用的技术方案如下：一种糖汁单层沉降系统，包括沉降器及絮凝反应器，所述沉降器由主体及连接于所述主体下端的连接体构成；所述絮凝反应器内置于所述主体，其底部为完会敞开的开口，所述絮凝反应器的直径与所述主体的直径比例为1:5～1：2；所述主体上部内空腔设有出汁槽，所述出汁槽与清汁出口相连接，所述主体的下部设有多层挡板及横跨所述挡板呈放射状的多条阻流板，所述挡板和所述阻流板组成多个沉降空间，以将所述主体上部内空腔区分为清汁区，且所述环形挡形和所述阻流板分布在所述絮凝反应器周围；2所述主体上部径向设有蔗汁进口管，其一端穿过所述絮凝反应器侧壁进入所述所述絮凝反应器里，另一端贯穿所述主体侧壁伸出所述主体外。

进一步地，所述连接体包括泥汁收集部及连接于所述泥汁收集部底部的泥汁浓缩部及泥汁排出口，所述泥汁收集部内设刮泥装置。

进一步地，所述泥汁收集部的锥面与水平线之间的夹角a为15～45°。

进一步地，所述沉降系统还包括刮泥转轴，所述刮泥转轴设置在所述沉降器及所述絮凝反应器的共同中心位置，并自所述沉降器顶部延伸到所述泥汁浓缩部，所述刮泥转轴通过电机驱动相对所述絮凝反应器旋转。

进一步地，所述刮泥转轴连接有阻板，所述絮凝反应器底面的开口正对着所述阻板。

进一步地，所述阻板为锥体，其锥面与所述刮泥转轴的垂线之间的夹角b为20～60°。

进一步地，所述挡板与水平安装面之间的夹角c为50°≤c≤90°或130°≥c≥90°。

进一步地，所述蔗汁进口管的伸出端设有絮凝剂添加管。

进一步地，所述主体上部设有两层或两层以上的所述蔗汁进口管，每层所述蔗汁进口管位于不同的水平高度。

进一步地，所述主体上端设有两层或两层以上的所述清汁出口，每层所述清汁出口位于不同的水平高度。

本发明的工作原理是：自所述絮凝剂添加管加入絮凝剂，加了絮凝剂的蔗汁通过所述蔗汁进口管以进入位于所述沉降器中心的所述絮凝反应器，通过所述刮泥转轴旋转带动蔗汁在所述絮凝反应器产生旋流使絮凝剂与蔗汁充分混合并通过所述絮凝反应器大的截面积降速，絮凝及降速后的蔗汁经所述絮凝反应器底部的开口，在锥形挡板的作用下平缓改变蔗汁流向，进入所述泥汁收集部内，蔗汁向上升入所述挡板与所述阻流板组成的沉降空间，颗粒撞击在板上，清液与颗粒由于密度不同，导致受到所述挡板和所述阻流板的反冲动量不同，从而使颗粒与清液分离。清汁上行，经所述清汁出口排出，颗粒下沉到所述泥汁收集部内，经过所述刮泥装置刮至底部的所述泥汁浓缩部，再由所述泥汁排出口排出。

本发明一种糖汁单层沉降系统具有以下有益效果：

1.由于所述絮凝反应器底部的开口完全敞开，即所述絮凝反应器底部的开口与其直径大小一样，从而使得所述絮凝反应器底部的开口与其上部的流速一致，所以，蔗汁进入絮凝反应器内可以起到降速作用，降速后的蔗汁直接进入沉降器内，避免了蔗汁快速流动过程对絮凝颗粒造成的破坏。

2.由于所述絮凝反应器直径与沉降器主体的直径比例为1:5～1:2，在流量恒定的情况下，所述絮凝反应器较大的截面积使流过的蔗汁起到降速作用，从而使蔗汁在所述絮凝反应器内保持较低流动速度，避免絮凝颗粒破坏，并使蔗汁在进入沉降器时保持较低流动速度，减小对沉降的扰动。

3.由于所述絮凝反应器的直径与所述主体的直径比例为1:5～1：2，相比现有技术，所述絮凝反应器的截面积增大了，使得蔗汁在所述絮凝反应器里的停留时间延长了，从而可以使絮凝剂在其中充分反应，因此，所述絮凝反应器具有絮凝功能。

4.由于所述沉降系统设有所述刮泥转轴，蔗汁流入所述絮凝反应器时可以产生旋流，从而使得絮凝剂与蔗汁充分混合。

5..由所述刮泥转轴设置的阻板正对着所述絮凝反应器底面的开口，从而可以防止蔗汁冲击泥汁浓缩层，并减小蔗汁反冲角度，使蔗汁平缓地改变方向，进入沉降器。

6.由于所述挡板与所述阻流板共同组成多个沉降空间，可以使颗粒撞击在板上，而清液与颗粒密度不同，导致受到所述挡板和所述阻流板的反冲动量也就不同，从而使颗粒与清液分离，具有强制沉降的作用，且沉降空间内的沉降互不干扰，极大程度地控制了沉降器体内的扰动，防止液位升降、工艺波动、流量波动产生的扰动对沉降器工作造成的冲击，保证出汁的清澈。

7.由于所述挡板倾斜于水平面设置，所述挡板的工作曲面能够对非轴线方向的糖汁流动进行阻挡，跟随糖汁流动的细小颗粒在工作曲面上聚集，形成更大的颗粒，重新返回到泥汁缩斗，可提高沉降效率。

8.由于所述絮凝反应器为内置方式，从而无需预留所述絮凝反应器的占地面积，减少了制造成本。

为便于贵审查委员能对本发明的目的、形状、构造、特征及其功效皆能有进一步的认识与了解，并结合实施例作详细说明。

【附图说明】

图1为本发明一种糖汁单层沉降系统的第一实施例的剖示图；

图2为图1所示的挡板另一倾斜方式的剖示图；

图3为本发明一种糖汁单层沉降系统的俯视图；

图4为本发明一种糖汁单层沉降系统的第二实施例的剖示图。

具体实施方式的附图标号说明：

沉降器1主体11出汁槽111

清汁出口112蔗汁进口管113絮凝剂添加管114

挡板115阻流板116连接体12

泥汁收集部121泥汁浓缩部122泥汁排出口123

刮泥装置124絮凝反应器2刮泥转轴3

阻板31

【具体实施方式】

下面结合附图和具体实施例对本发明一种糖汁单层沉降系统作进一步说明。

请参阅图1至图3，为本发明一种糖汁单层沉降系统的第一实施例。所述沉降系统由沉降器1、内置于所述沉降器1的絮凝反应器2、及设置于所述沉降器1和所述絮凝反应器2共同圆心的位置的刮泥转轴3组成。

所述沉降器1由主体11及连接于所述主体11下端的连接体12构成。

所述絮凝反应器2为圆柱状，其以所述主体11的圆心为圆心设于所述主体11的中部，其底部为完会敞开的开口，所述絮凝反应器2的直径与所述主体11的直径最佳比例为1:3～1：4。

所述主体11上部内空腔设有环形出汁槽111，所述出汁槽111与清汁出口112相连接。所述主体11上部径向设有蔗汁进口管113，其一端穿过所述絮凝反应器2侧壁进入所述所述絮凝反应器2里，另一端贯穿所述主体11侧壁5伸出所述主体11外。所述蔗汁进口管113的伸出端设有絮凝剂添加管114。

所述主体11的下部径向设有多层环形挡板115及横跨所述挡板115呈放射状的多条阻流板116，所述挡板115和所述阻流板116组成多个立体扇形的沉降空间，以将所述主体11上部内空腔区分为清汁区，且所述环形挡形和所述阻流板116分布在所述絮凝反应器2周围。

所述挡板115与水平安装面之间的夹角c为50°≤c≤90°(如图1所示)或130°≥c≥90°(如图2所示)。

所述连接体12为锥形斗，其包括泥汁收集部121及连接于所述泥汁收集部121底部的泥汁浓缩部122及泥汁排出口123，所述泥汁收集部121内设刮泥装置124。所述泥汁收集部121的锥面与水平线之间的夹角a为15～45°。

所述刮泥转轴3设置在所述沉降器1及所述絮凝反应器2的共同圆心位置，并自所述沉降器1顶部延伸到所述泥汁浓缩部122，所述刮泥转轴3通过电机驱动相对所述絮凝反应器2旋转。所述刮泥转轴3连接有锥体阻板31，所述絮凝反应器2底面的开口正对着所述阻板31，所述阻板31的锥面与所述刮泥转轴3的垂线之间的夹角b为20～60°。

请参阅图4，为本发明一种糖汁单层沉降系统的第二实施例，其与第一实施例的区别是：

所述主体11上部设有两层所述蔗汁进口管113，每层所述蔗汁进口管113位于不同的水平高度，其中，上层管的直径小于下层管，且上层管以弯折方式与下层管相连接，连接处位于所述主体11与所述絮凝剂添加管114之间。

所述主体11上端设有两层所述清汁出口112，每层所述清汁出口112位于不同的水平高度。

上述沉降系统的工作原理是：自所述絮凝剂添加管114加入絮凝剂，加了絮凝剂的蔗汁通过所述蔗汁进口管113以进入位于所述沉降器1中心的所述絮凝反应器2，通过所述刮泥转轴3旋转带动蔗汁在所述絮凝反应器2产生旋流使絮凝剂与蔗汁充分混合并通过所述絮凝反应器2大的截面积降速，絮凝及降速后的蔗汁经所述絮凝反应器2底部的开口进入所述泥汁收集部121内，蔗汁向上升入所述挡板115与所述阻流板116组成的沉降空间，颗粒撞击在板上，清液与颗粒由于密度不同，导致受到所述挡板115和所述阻流板116的反冲动量不同，从而使颗粒与清液分离。清汁上行，经所述清汁出口112排出，颗粒下沉到所述泥汁收集部121内，经过所述刮泥装置124刮至底部的所述泥汁浓缩部122，再由所述泥汁排出口123排出。

实际操作中，当开启下层的所述清汁出口112阀门时，所述沉降器1液位最低，清汁在设备中的停留时间通常在30分钟左右，设备可当作快速沉降器1使用。当关闭下层的所述清汁出口112阀门，而开启上层所述清汁出口112阀门时，糖汁的液位升高到上层所述清汁出口112，清汁在设备中的停留时间延长，可以起到储存糖汁、延长糖汁在设备中的化学反应时间的作用。当所述清汁出口112的层数超过2层时，也按同理操作。

综上所述，本发明一种糖汁单层沉降系统具有以下有益效果：

1.由于所述絮凝反应器底部的开口完全敞开，即所述絮凝反应器底部的开口与其直径大小一样，从而使得所述絮凝反应器底部的开口与其上部的流速一致，所以，蔗汁进入絮凝反应器内可以起到降速作用，降速后的蔗汁直接进入沉降器内，避免了蔗汁快速流动过程对絮凝颗粒造成的破坏。

2.由于所述絮凝反应器直径与沉降器主体的直径比例为1:5～1:2，在流量恒定的情况下，所述絮凝反应器大的截面积使流过的蔗汁起到降速作用，从而使蔗汁在所述絮凝反应器内保持较低流动速度，避免絮凝颗粒破坏，并使蔗汁在进入沉降器时保持较低流动速度，减小对沉降的扰动。

3.由于所述絮凝反应器的直径与所述主体的直径比例为1:5～1：2，相比现有技术，所述絮凝反应器的截面积增大了，使得蔗汁在所述絮凝反应器里的停留时间延长了，从而可以使絮凝剂在其中充分反应，因此，所述絮凝反应器具有絮凝功能。

4.由于蔗汁流入所述絮凝反应器时可以产生旋流，从而使得絮凝剂与蔗汁充分混合。

5..由所述刮泥转轴设置的阻板正对着所述絮凝反应器底面的开口，从而可以防止蔗汁冲击泥汁浓缩层，且能平缓改变蔗汁流向，避免了平板造成的蔗汁向上反冲对沉降造成的影响。

6.由于所述挡板与所述阻流板共同组成多个沉降空间，可以使颗粒撞击在板上，而清液与颗粒密度不同，导致受到所述挡板和所述阻流板的反冲动量也就不同，从而使颗粒与清液起到分离效果，且沉降空间内的沉降互不干扰，极大程度地控制了沉降器体内的扰动，防止液位升降、工艺波动、流量波动产生的扰动对沉降器工作造成的冲击，保证出汁的清澈。

7.由于所述挡板倾斜于水平面设置，所述挡板的工作曲面能够对非轴线方向的糖汁流动进行阻挡，跟随糖汁流动的细小颗粒在工作曲面上聚集，形成更大的颗粒，重新返回到泥汁缩斗，可提高沉降效率。

8.由于所述絮凝反应器为内置方式，从而无需预留所述絮凝反应器的占地面积，减少了制造成本。

上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。

Claims (10)

1.一种糖汁单层沉降系统，包括沉降器及絮凝反应器，其特征在于：所述沉降器由主体及连接于所述主体下端的连接体构成；所述絮凝反应器内置设所述主体，其底部设有完全敞开的开口，所述絮凝反应器的直径与所述主体的直径比例为1:5～1：2；

所述主体上部内空腔设有出汁槽，所述出汁槽与清汁出口相连接，所述主体的下部设有多层挡板及横跨所述挡板呈放射状的多条阻流板，所述挡板和所述阻流板共同组成多个沉降空间，以将所述主体上部内空腔区分为清汁区，且所述环形挡形和所述阻流板分布在所述絮凝反应器周围；

所述主体上部设有蔗汁进口管，其一端穿过所述絮凝反应器侧壁以切线方向进入所述絮凝反应器里，另一端贯穿所述主体侧壁伸出所述主体外。

2.如权利要求1所述的一种糖汁单层沉降系统，其特征在于：所述连接体包括泥汁收集部及连接于所述泥汁收集部底部的泥汁浓缩部及泥汁排出口，所述泥汁收集部内设刮泥装置。

3.如权利要求2所述的一种糖汁单层沉降系统，其特征在于：所述泥汁收集部的锥面与水平线之间的夹角a为15～45°。

4.如权利要求1和2所述的一种糖汁单层沉降系统，其特征在于：所述沉降系统还包括刮泥转轴，所述刮泥转轴设置在所述沉降器及所述絮凝反应器的共同中心位置，并自所述沉降器顶部延伸到所述泥汁浓缩部，所述刮泥转轴通过电机驱动相对所述絮凝反应器旋转。

5.如权利要求4所述的一种糖汁单层沉降系统，其特征在于：所述刮泥转轴连接有阻板，所述絮凝反应器底部的开口正对着所述阻板。

6.如权利要求5所述的一种糖汁单层沉降系统，其特征在于：所述阻板为锥体，其锥面与所述刮泥转轴的垂线之间的夹角b为20～60°。

7.如权利要求1所述的一种糖汁单层沉降系统，其特征在于：所述挡板与水平安装面之间的夹角c为50°≤c≤90°或130°≥c≥90°。

8.如权利要求1所述的一种糖汁单层沉降系统，其特征在于：所述蔗汁进口管的伸出端设有絮凝剂添加管。

9.如权利要求1所述的一种糖汁单层沉降系统，其特征在于：所述主体上部设有两层或两层以上的所述蔗汁进口管，每层所述蔗汁进口管位于不同的水平高度。

10.如权利要求1所述的一种糖汁单层沉降系统，其特征在于：所述主体上端设有两层或两层以上的所述清汁出口，每层所述清汁出1口位于不同的水平高度。