SU258938A1 - Устройство непрерывного действия для кристаллизации сахарного сиропа - Google Patents

Description

Данное изобретение относитс  к устройствам непрерывного действи  дл  кристаллизации сахарного сиропа.

Известно устройство непрерывного действи  дл  кристаллизации са.харного сиропа, состо щее из заключенных в вертикальный цилиндрический корпус с коническим днищем кристаллогенератора , содержащего камеру кристаллообразовани  и трубчатую повер.хность нагрева , расположенную .внутри камеры, и камеры уваривани  и сгущени  утфел , снабженной поверхностью нагрева с центральным циркул ционным каналом, барботерами дл  ввода сахарного сирола и пара и приспособлением дл  выгрузки готового утфел , -представл ющим собой U-образную термостатированную трубу, снабженную клапаном дл  регулировани  количества выход щего утфел . Камера кристаллообразовани  разделена радиальной перегородкой, обеспечивающей направленное движение раствора, с образованием приемного и выпускного участков и снабжена приспособлением дл  отвода молодого утфел , выполненным в виде вертикальной трубки.

При кристаллизации сахарного сироиа в известном устройстве наблюдаетс  друзообразование и получаетс  утфель с неравномерными кристаллами, а процесс идет недостаточно интенсивно.

Предлагаемое устройство гюзвол ет интенсифицировать процесс, предотвратить друзообразование и получать утфель с одлнакозым размером кристаллов. Дл  этого поверхносгь нагрева кристаллогснератора выполнена пр .люточной и расположена вдоль вертикальной оси камеры уваривани  п cryuieiinn утфел . Пап, верхней трубной решеткой ее установлена изогнута  трубка переменного сечени , снабженна  на выходе дросселирующюг приспособлением и сменным соплом дл  распылени  сиропа в приемнхю часть камерэ кристаллообразовани .

Чтобы регулировать объе: кристалломассы, поступающей из кристаллогенератора в камеру дл  уваривани  и сгущени  утфел , целесообразно вертикальную трубку дл  отвода кристалломассы выполнить с возможностью ее перемещени  по вертикали и она может иметь в верхней части окна.

Пр моточна  поверхносгь нагрева кристаллогенератора может быть вынесена за пределы его камеры и расположена внутри центрального циркул ционного канала поверхности нагрева уваривани  и сгущени  утфел .

Кристаллогенератор следует установить вне камеры уваривани  и сгущен11Я утфел .

На фиг. 1 схематически изображено предлагаемое устройство, общий вид; на фиг. 2 - разрез но Л-А на фиг. 1; на фиг. 3 - вариант выполнени  предлагаемого устройства, по которому весь кристаллогенератор установлен вне камеры уваривани  и сгущени  утфел , а изогнута  трубка кристаллогенератора проходит через камеру кристаллообразовани ; на фиг. 4 - вариант выполнени  предлагаемого устройства, ио которому изогнута  трубка кристаллогенератора расположена за пределами камеры кристаллообразовани .

Устройство представл ет собой вертикальную цилиндрическую емкость / с ловущкой 2 и устройством дл  выгрузки готового утфел , представл ющим собой U-образную термосгатированную трубу 3. Емкость / разделена днищем 4 на две секции 5 и 6, расположенных одна над другой. Верхн   секци  5 называетс  камерой кристаллообразовани  и Представл ет собой кольцевое пространство, расположенное по периферии аппарата и в зависимости от потребного объема от входа до выхода массы разделенное перегородками 7 и 5 (фиг. 2). В начале камеры расположено сопло 9 дл  ввода раствора, в конце - устройство 10 дл  отвода молодого утфел . Устройство 10 выполнено, например, в виде вертикальной трубы 11, вверху которой дл  слива массы вырезаны окна 12, а также прикреплено приспособление 13 дл  перемещени  трубки 1ПО вертикали. Это приспособление, например, имеет вид штурвала 14 с конической парой 15, маховиком 16, выведенным наружу через сальник 17, бронзовой гайкой 18, туго насаженной на щестерню и свободно вращающейс  вместе с ней в иодшийнике 19, закрепленном иланкой на корпусе аппарата. В днище 4 камеры 5 трубка 11 уплотнена Сальником 20 известной конструкции. Дл  пропарки камера 5 снабжена угловым коллектором 21 с отверсти ми и патрубком 22 дл  подвода пара.

Нижн   секци  6 с поверхностью нагрева 23 называетс  камерой уваривани  и сгущени  утфел  и содержит циркул ционные каналы 24 и 25, патрубки 26 и 27 дл  ввода пара и отвода конденсатора, патрубок 28 дл  удалени  конденсирующихс  газов, барботер 29 с отверсти ми и патрубком 30 дл  .ввода .подкачиваемого раствора (сиропа), барботер 31 с патрубком 32 дл  ..ввода пара, гор чего воздуха или паро-воздущной смеси. Камера снабжена угловым барботером 33 с патрубком 34 дл  подвода пара дл  пропарки.

В.нутри Ц1иркул 1ционного канала 24 по оси аппарата расположен кристаллогенератор 55, представл ющий собой пр моточный испаритель , включающий .пр моточную трубчатую поверхность нагрева 36, имеющую снизу распределительную конусную емкость 37, снабженную патрубком 38 и задвижкой 39.

Сверху к поверхности нагрева 36 крепитс  изогнута  трубка 40 переменного сечени , состо ща  из .нижней цилиндрической части, средней - кснической и цилиндрической меньщего диаметра, верхней - загнутой книзу и снабженной .на выходе сменным соплом 9 и дросселирующим приспособлением с задвижкой 41, щпинделькоторой через сальник 42

выведен нарул у аппарата. Поверхность нагрева 36 снабжена патрубком 43 дл  ввода пара, патрубками 44 и 45 дл  отвода конденсата и конденсирующихс  газов. Натрубки выведены наружу аппарата и закреплены в его корпусе.

Дно камеры 46 уваривани  и сгущени  утфел  выпол.нено коническим и служит дл  некоторого фракционного разделени  кристаллов сахара (отстаивание утфел ) и снабжено барботером 47 с патрубком 48 дл  подвода

раствора, воды и пара.

К конусу через задвижку 49 прикреплена одним концом и-образ.на  выгрузочна  труба 3. Другой конец трубы снабжен устройством дл  регулировани  уро.вн  слива утфел ,

например, телескопической трубкой 50, имеющей плавающий клапан 51 и держатель 52 со штурвалом 53 и расположенной в приемной емкости 54 с патрубком 55 дл  отвода утфел . Ловушка снабжена патрубком 56 и угловым

барботером 57 с патрубко.м 58.

Работает устройство следующим образом. При установившемс  режиме сахарный сироп , расходуемый на уваривание утфел , раздел етс  регул тором в определенном соотношении - на два потока. Один из них через задвижку 39 и патрубок 38 непрерывно падает на пр моточную трубчатую поверхность нагрева 36, где, перемеща сь снизу вверх, нагреваетс  до температуры кипени  и испар етс 

до определенной плотности. Температура кипени  раствора в изогнутой трубке 40 выше, чем в секции 5. Это достигаетс  изменением степени открыти  задвижки 41 и соотношением сечений изогнутой трубки 40.

Абсолютное давление в секци х 5 и б одинаковое , например 18-20 см рт. ст. при разрежении 600 мм рт. ст. Вследствие подпора задвижкой 41 разрежение в трубке 40 будет ниже , например 450-500 мм рт. ст. Поэтому

раствор из сопла 9 выходит перегретым, име  перепад давлени , обеспечивающий раопыление раствора, мгновенное испарение воды и нарастание концентрации до заданного пересыщени . Пересыщенный раствор поступаег

в начало камеры 5 (у перегородки 7), где .происходит интенсивное кристаллообразование. При этом раствор продолжает пр моточное перемещение в камере 5 (см. фиг. 2, показано стрелками), до вертикальной трубки // через

сливные окна /2 которой отводитс  в камеру б уваривани  и сгущени  уже в виде молодого утфел . Врем  п.ребывани  кристаллообразующейс  массы в камере 5 определ етс  объемом этой массы и расходом молодого утфел . При

практически посто нном расходе, пересыщении и температуре, количество образовавщихс  крлсталлов и их размер в молодом утфеле данной доброкачественности определ ютс  временем .пребывани  его в камере 5, т, е. вев камере 5 регулируют изменением уровн  слива молодого утфел  путем перемещени  вверх или вниз трубы 11 конической нарой 15 через маховичо.к 16. Количество ноступающего раствора в пр моточную поверхность нагрева 36 регулируют задвижкой 39 в зависимости от .расхода сирола , подаваемого на подкачку по патрубку 30 (второго потока). Второй поток сиропа по патрубку 30 и барботеру 29 непрерывно подают в камеру уваривани  и сгущени  утфел , где из него вс  ;зода испар етс , сахар выкристаллизовываетс . а несахара переход т в межкристальный раствор , понижа  его доброкачественность. При этом расход сиропа определ ют по количеству .выпаренной воды из утфел  в камере 6. Рост кристаллов в этой камере протекает в метастабильной области .неравновесного состо ни  системы за счет интенсивной рекристаллизации . Дл  увеличени  интенсивности рекристаллизации , а также теплообмена и скорости циркул ции в утфельную массу вдувают вод ной пар, воздух или паро-воздушную смесь по патрубку 32 и барботеру 31. Утфель )В камере 6 сгущаетс  до ллотносгн 90-91% сухих веществ. На выходе из аппарата ,плот.ность его увеличиваетс  за счет осаждени  .кристаллов в камере 46, например, до 92-94% сухих веществ. Гакой утфель через задвижку 49, трубу 3 и телескопическую трубку 50 непрерывно поступает в приемную емкость 54, а из нее по патрубку 55 - на фуговку . В зависимости от доброкачественности .сиро-па и качества перерабатываемой свеклы (нап .р1имер, подгнившей, дерев нистой и т. п.) уваривать утфель в камере 6 необходимо при раз.ной температуре, например 85,80,75, 70° С. Это обеспечиваетс  изменением разрежени  в аппарате. При этом барометрический столб утфел  изменитс . Дл  обеспечени  оптимальных условий дл  теплообмена и циркул ции уровень утфел  над рорвандом поверхности нагрева 23 должен оставатьс  заданным и неиз .менным. Поэтому целесообразно в таких случа х высоту барометрического столба утфел  измен ть путем изменени  уровн  слива утфел  из трубы 3. Это осуществл ют штурвалом 53, который через держатель 52 перемещает вверх или .вниз трубку 50. Вариант выполнени  устройства непрерывного действи  дл  кристаллизации сахарного сирота состоит в том, что весь кристаллизатор установлен вне камеры уваривани  и сгущени , а изогнута  трубка кристаллизатора проходит через камеру кристаллообразовани  (с.м. фиг. 3) или же .располагаетс  за ее пределами (см. фиг. 4). Работает устройство в таком выполнении следующим образом. При уста.новившемс  режиме исходный сахарный раствор плотностью 65-70% сухих ток направл етс  по патрубку 38 в кристаллогенератор 35, а второй - по патрубку 30 н барботеру 25 -в емкость I дл  подкачки. В пр моточной трубчатой поверхности нагрева 36 кристаллогенератора 35 раствор пере мещаетс  в трубках снизу вверх п нагреваетс  на входе в трубку 40 до теМ|Пературы кипени . ТеМПератзра кипени  в ней выше, че.м в камере 5. Это достигаетс  изменением степеви открыти  задвижки 41. Абсолюгное давление в камере 5 и емкости У одинаковое .(например, 18-20 мм рт. ст., т. е. при разрежении около 600 мм рт. ст.). При закрывании задвижки 41 разрежение в трубке 40 будет уменьшатьс . Поэтому раствор из нее через задвижку 41 и сопло 9 выходит перегретым и имеет перепад давлени , обеспечивающий распыление раствора на выходе из сопла. Происходит мгновенное испарение воды из раствора и интенсивный рост его концентрации. Раствор поступает в начало камеры 5 кристаллообразовани  уже пересыщенным . Поэтому в ней происходит интенсивное образование кристаллов в растворе, который .перемещаетс  за счет разности уровн  в начале и конце камеры. Выходит раствор из -последней по телескопической трубе 59 (см. фиг. 3) ИЛИ через окна 12 и трубу // (см. фиг. 4) и поступает через патрубок 60 в емкость /. Количество образовавшихс  кристаллов и их размер завис т от величины пересыщени , температуры раствора и времени его пребывани  в камере кристаллообразо.вани . При установившемс  режиме работы кристаллогенератора 35 температура и пересыщение раствора остаютс  практически посто нными. Поэто .му количество и размер кристаллов при .прочих равных услови х завис т, в основном от времени пребывани  .крнсталлообразующейс  .массы в камере 5. Дл  данной конструкции камеры и заданной производительности кристаллогенератора это врем  определ ют объемом кристаллообразующейс  массы. Величину объе.ма массы измен ют путем изменени  уровн  слива, ее (молодого утфел ) перемещением вверх или вниз до «нул  трубы 59 или 11. Количество поступающего раствора в кристаллогенератор 35 регулируют задвижкой 39 в зависимости от расхода раствора (сиропа) на подкачку в емкость 1. Это .соотношение определ ют по полученным уравнени м и поддерживают регул тором соотношени  известной конструкции. Расход сиропа в емкости 1 определ ют по количеству выпаренной воды в кристаллогенераторе 35 в зависимости от ко.нцентрации подкачиваемого сиропа. В кристаллогенераторе .поддерживают динамическое равновесие между количеством выпариваемой из утфел  воды и количеством воды , поступающей с подкачиваемым сиропом

Дл  увеличени  скорости циркул ции и интенсивности пе,ремешивани  утфел , необходимой дл  интенсификации ироцессов тенло- и массообмена , устранели  «муки и предотвращени  друзообразовани , по иатрубку 32 и барботеру 31 в аипарат вдувают вод ной пар (либо смесь пара и гор чего воздуха). Утфель в аппарате сгущают до заданной илотности, например , 99-91%, сухих веществ (в зо-не поверхности пагрева 23, а в зоне дна камеры 46 концентраци  его увеличиваетс  за счет осаждени  кристаллов (отстаивание утфел ) до более высокой плотности, например 92-94% сухих веществ. Этот утфель непрерывно через задвижку 49 и U-образную выгрузочную трубу 3 поступает в приемную емкость 54, а огтуда направл етс  в утфелемешалку и на фуговку .

Движение кристаллообразующегос  раствора (молодого утфел ) из секции 5 в емкость / обеспечиваетс  разностью уровней в аппаратах . В случае необходимости разрежецие и уровень 5 может измен тьс  задвиж.кой 61. При открытой задвижке 61 разрежение в секции 5 и емкости / поддерживаетс  одинаковое.

Предмет изобретени 

Claims (6)

1. Устройство непрерывного действи  дл  кристаллизации сахарного сироиа, состо щее из кристаллогенератора, содержащего камеру кристаллообразовани  с вертикальной трубкой дл  отвода кристалломассы и трубчатую поверхность цагрева, имеющую трубные решетки , и камеры уваривани  и сгущени  утфел , снабженной трубчатой поверхностью цагрева с центральным циркул ционным каналом, барботерамц дл  ввода сахарного раствора и пара и приспособлением дл  выгрузки утфелЯ, отличающеес  тем, что, с целью интенсификации процесса, предотвращени  друзообразовани  ц получени  утфел  с одинаковым размером .кристаллов, ловерхность нагрева кристаллогенератора (Выполнена пр моточной и расположена вдоль вертикальной оси камеры уваривани  и сгущени  утфел , над верхней трубной рещеткой ее установлена изогнута 

трубка переменного сечени , снабженна  на выходе дросселирующим приспособлением и сменным соплом дл  распылени  сиропа в приемную часть камеры кристаллообразовани .

2. Устройство по и. 1, отличающеес  тем, что, с целью регулировани  объема кристалломассы , поступающей из кристаллогенератора в камеру дл  уваривани  и сгущени  утфел , вертикальна  трубка дл  отвода кристалломассы

выполнена с возможностью ее перемещени  по вертикали и -имеет IB ве|рхней части окна.

3.Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что пр моточна  поверхность нагрева кристаллогенератора вынесена за пределы его камеры и

расцоложена внутри центрального циркул ционного канала поверхности нагрева уваривани  и сгущени  утфел .

4.Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что весь кристаллогенератор установлен вне камеры уваривани  и сгущени  утфел .

5.Устройство по пп. 1 и 4, отличающеес  тем, что изогнута  трубка кристаллогенератора проходит через камеру кристаллообразовани .

6. Устройство по 1ПП. 1 и 4, отличающеес  тем, что изогнута  трубка кристаллогенератора расположена за пределами камеры кристаллообразовани .

«0.

5

5

42

31

fuZJ

J6

5Ц

23

Утфем

4-Л

,23

0

.2

PuZ