SU1461761A1 - Кристаллизатор дл лактозы - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к оборудованию молочной промышленности, в частности к аппаратам дл  кристаллизации молочного сахара в изогидричес- ких услови х, и может быть использовано .в химической и сахароперераба- тывающей промышленности. Целью изобретени   вл етс  увеличение выхода лактозы и снижение знергозатрат. Кристаллизатор включает соосно располо

Description

1

Изобретение относитс  к оборудованию молочной промьшшенности, в част- ,ности, к аппаратам дл  кристаллизации молочного сахара в изогидричес- ких услови х, и может быть использовано в- химической и сахароперерабатыг вающей промьтшенности.

Целью изобретени   вл етс  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 отклонени  обечайки впрайо ОТ ве ртикального вала; на фиг. 4 - схема отклонени  обечайки .влево от вертикального вала; на фиг. 5 - узел II на фиг. 3; на фиг.6 узел III на фиг. 1.

Кристаллизатор дл  лактозы содержит вертикальный цилиндрический корпус 1 со сферическим днищем 2 и расположенную .соосно внутреннюю обечайку 3 с образованием между ними тепло обменной рубащки 4 дл  охлаждени . Корпус смонтирован на трех опорах 5. Внутри корпуса 1 по оси установлено виброперемещивающее устройство, состо щее 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 отверсти ми 8, обращенными суживающейс  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 вьшолн ют роль пружин раст жени  и предназначены дл  придани  упругим перегородкам возможности удлинени  размера АВ. Теплообменна  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 дл  подвода и патрубками 16 и

17дл  отвода хладагента. Последние сообщаютс  со сливной гидролинией

18через гидропульсатор 19. Обечайка 3 соединена с фланцем корпуса 1 и соответственно с днищем 2 герметизи,- рующими эластичными элементами в виде по сов 20 и 21. По са 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 скольжени  и соединен с низкочастотным виброприводом 24, смонтированным на крышке 25, котора 

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

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

Затем в теплообменную рубашку 4 подают под избыточным давлением через патрубки 14 и 15 посто нным потоко хладагент (лед ную воду). При этом в камерах 12 и 13 одновременно, но со сдвигом по фазе на 180° создают низкочастотные , преимущественно инфразву ковые, пульсации давлени  пульсирующим потоком охлаждающей жидкости, получаемым преобразованием посто нного потока посредством гидропульсатора 19. Камеры 12 и 13  вл ютс  рабочими камерами пульсаторных гидравлических вибраторов с управл емым сливом. Например , камера 12 отключаетс  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, увеличиваетс  межфазна  поверхность, способствующа  увеличению массопередачи за счет дополнительного межфазного трени . Кристаллы лактозы совершают при этом колебательные движ ени  вокруг центров

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

С момента подачи хладагента включаетс  низкочастотный вибропривод 24, сообщаюищй продольные колебательные движени  вертикальному валу 6 в

0 подшипниках 22 и 23 скольжени . При этом лопасти 7 совершают возвратно- поступательные движени . Форма перфорированных лопастей в виде отдельных винтовых витков обеспечивает нар ду

30

35

40

мера 13 подключаетс  гидропульсатором 25 с мериодиональным пульсирующим транс- 19 на слив в гидролинию 18, что приводит к снижению (отрицательному скачку ) давлени  в камере 13 (обозначено знаком минус). В результате воздействи  перепада давлени  на боковую поверхность обечайки 3 последней сообщаетс  значительный силовой импульс , привод щий 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 перемещаетс  в сторону патрубка 16, При такой работе камер в режиме пульсаторных гидравлических вибраторов вс  обечайка целиком совершает колебательные движени  в горизонтальной плоскости, в результате которых наход щейс  в аппарате дисперсной среде сообщаютс  силовые импульсы. Импульсы образуютс  по принципу инверсии, т.е. вс  среда движетс  относительно неперемещающегос  в горизонтальной плоскости вала 6 с лопаст ми 7. При циклическом знакопеременном обтекании лопастей 7 под их воздействием во всем объеме раствора распростра- н ютс  поперечные волны деформации, В результате совершаемых поперечных колебаний обечайки с пересыщенным раствором относительно вала с лопаст портированием потока одновременно и его тангенциальное движение и закрутку в горизонтальной плоскости. Вертикальное движение раствора происходит через коноидальные отверсти  8, которые обеспечивают опускную циркул цию через перфорацию лопастей 7. У днища 2 нисход щий поток раствора разворачиваетс  на 180 и переходит в восход щими, 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 сферическа  форма.

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

Кристаллы в вибрируемой в вертикальном и горизонтальном направлени х дисперсной среде наход тс  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 трени  в двух взаимно перпендикул рных направлени х и уменьшаетс  толщина пограничного сло  на .кристаллах. Кристаллизующийс  раствор оказываетс  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 отверсти  8, которые обеспечивают опускную циркул цию через перфорацию лопастей 7. У днища 2 нисход щий поток раствора разворачиваетс  на 180 и переходит в восход щими, 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 сферическа  форма.

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

Кристаллы в вибрируемой в вертикальном и горизонтальном направлени х дисперсной среде наход тс  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 трени  в двух взаимно перпендикул рных направлени х и уменьшаетс  толщина пограничного сло  на .кристаллах. Кристаллизующийс  раствор оказываетс  подверженным воздей0

5

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

Предложенный аппарат позвол ет увеличить выход кристаллической массы на 8-12% путем усилени  массопере- дачи за счет более эффективной низко-10 частотной циклизации внешней возмущающей силы в горизонтальной плоскости и дополнительного межфазного трени  в дисперсной среде. Так как поперечные колебани  совершает вс  обе-15 чайка, а не отдельные ее части, усиливаетс  интенсивность воздействи  силовых импульсов на раствор. Кроме того, снижаютс  энергозатраты на совершение горизонтальных перемещений обечайки в результате исключени  жесткого защемлени  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 упрощаетс  технологи  изготовлени  и улучшаетс  жесткость и стойкость на см тие обечайки: вместо использовани  особотонко- го листового, проката с требованием возможности передачи упругих деформаций применен обычный стальной лист.

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

Claims (1)

1. Формула изобр Кристаллизатор дл  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 лопаст йи,имеющим ные отверсти , и устройст грузки кристаллизата, от 25 щ и и с   тем, что, с це чени  выхода лактозы и сн гозатрат, внутренн   обеч креплена к днищу и фланцу помощи герметизирующих эл сов, при этом перегородки теплообменную рубашку на полнены из упругого матер обеспечени  возвратно-пос го перемещени  внутренней

   20

   30

   полностью исключена возможность см - gg горизонтальной плоскости

   ти  обечайки при повреждени х сливной гидролинии или гидропульсатора в про цессе эксплуатации улучшаетс  кристаллоструктура кристаллизата в результате более направленного и равномерного перемешивани  раствора в горизонтальном направлении, I

   Формула изобретени  Кристаллизатор дл  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 дл  отводи хладагента, установленное по оси корпуса виброперемешивающее устройство в виде вала с отдельными винтообразными лопаст йи,имеющими коноидаль- ные отверсти , и устройство дл  выгрузки кристаллизата, отличаю- щ и и с   тем, что, с целью увеличени  выхода лактозы и снижени  энергозатрат , внутренн   обечайка прикреплена к днищу и фланцу корпуса при помощи герметизирующих эластичных по сов , при этом перегородки, раздел ющие теплообменную рубашку на камеры, выполнены из упругого материала дл  обеспечени  возвратно-поступательного перемещени  внутренней обечайки в

   Фиг. 2

   п

   10

   Фие,

   10

   /J

   Фие.5

   Фи$.&