Способ концентрирования жидкостей

 

СПОСОБ КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ ЖИДКОСТЕЙ, включающий предварительное охлаждение исходной жидкости, кристаллизацию ее, последующую сепарацию , промывку кристаллов от концентрата пресной водой и плавление кристаллов, отлич ающий с ятем , что, с целью уменьшения потерь растворимых веществ с удаляемыми кристаллами и повышения степени концентрирования, перед промывкой пресной водой кристаллы обрабатывают исходной жидкостью. (Л со о ел 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (1}) заец F 25 С 1/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Il0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Исясд амид (21) 3528056/28-13 (22) 25. 12. 82 (46) 15.07.84. Бюл. У 26 (72) Ю.П.Денисов (7 1) Одесский технологический институт холодильной промышленности (53) 621.565.9(088 ° 8) (56) 1. Патент ClllA Р 3193395, кл. В 01 D 9/02, 1965.

2. Авторское свидетельство СССР

У 602750, кл. F 25 С 1/12, 1976 (прототип). (54)(57) СПОСОБ КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ

ЖИДКОСТЕЙ, включающий предварительное охлаждение исходной жидкости, кристаллизацию ее, последующую сепарацию, промывку кристаллов от концентрата пресной водой и плавление кристаллов, отличающийсятем, что, с целью уменьшения потерь растворимых веществ с удаляемыми кристаллами и повышения степени концентрирования, перед промывкой пресной водой кристаллы обрабатывают исходной жидкостью.! 11ОЗО

Изобретение относится к концент-, рированию водных растворов вымораживанием и может быть использовано для концентрирования пищевых жидкостей, например натуральных соков, 5 пива и других жидких продуктов, а также для концентрирования минерализованных вод в различных отраслях промышленности.

Известен способ концентрирования пищевых жидкостей, включающий предварительное охлаждение исходной жидкости потоками пресной воды и концентрата, образование кристаллов льда, сепарацию их от концентрата и. промывку пресной водой, плавление кристаллов льда с получением пресной воды и концентрата P1).

Недостатком известного способа являются .значительные потери растворимых веществ с удаленным льдом, составляющие О,i и более от массы льда, при бельших затратах пресной воды на промывку кристаллов льда, что является следстВием низкой эффективности 25 промывки кристаллов от концентрата с высокой вязкостью.

Известен способ концентрирования жидкостей, включающий предварительное охлаждение исходной жидкости, кристаллизацию ее, последующие сепарацию, промывку кристаллов от концентрата пресной водой и плавление кристаллов, в котором лед частично подплавляют сжатым воздухом непос35 редственно в верхней части сецарационно-промывочной колонны с образованием промывочной воды (2).

Установка содержит кристаллизатор

1, сепарационно-промывочную колоннч 2, снабженную дренажной сеткой 3 для вывода концентрата из колонны, а также дренажными сетками 4 и 5 для ввода и вывода исходной жидкости соответственно, плавитель 6, снабженный теплообменником конденсатора 7 н отражателем 8, направляющим льдоводяную суспензию в полость плавителя.

Для ввода концентрата, рециркулирующего из сепарационно-промывочной колонны, в кристаллиэатор используется направляющий аппарат 9. Вход холодильника 10 сообщается через регулирующий вентиль 11 с выходами конденсатора 7 и дополнительного конденсатора 12, а выход холодильника сообщается через компрессор 13 с входом конденсатора 7 и через дополнительный компрессор !4 с входом дополнительного конденсатора. Нижняя часть полости плавителя 6 соединена через трехпоточный теплообменник 15 и регулирующий вентиль 16 с потребителем пресной воды, а выход концентрата иэ установки соединен через насос 17, теплообменнпки 18 и 15 и

Недостатком такого способа являются значительные потери растворимых веществ с удаляемыми кристаллами, что связано с высокой вязкостью вымываемого концентрата, что приводит к огРаничению степени концентрирования 45 жидкостей.

Цель изобретения — уменьшение потерь растворимых веществ с удаляемыми кристаллами и повышение степени концентрирования.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу концентрирования жидкостей, включающему предварительное охлаждение исходной жид- . кости, кристаллизацию ее, последую- 55 щую сепарацию, промывку кристаллов от концентрата пресной водой и плавление кристаллов, перед промывкой

58 2 пресной водой кристаллы обрабатывают исходной жидкостью.

В процессе фильтрации предварительно охлажденной исходной жидкости через кристаллы льда, отсепарированные от концентрата, концентрат, оставшийся в порах между кристаллами льда, разбавляется исходной жидкостью, а затем вытесняется через дополнительную дренажную сетку и поступает в кристаллизатор. Это приводит к снижению вязкости жидкости, оставшейся в порах между кристаллами льда, поступающими на промывку в верхнюю часть сепарационно-промывочной колонны.

Благодаря этому стабилизируется скорость течения встречного потока промывочной воды и снижается градиент концентрации растворимых веществ по радиусу и высоте колонны, что снижает потери растворимых веществ с удаляемыми кристаллами.

На фиг. 1 представлена схема установки, с помощью которой реализуется предлагаемый способ концентрирования жидкостей; на фиг. 2 — распределение давления жидкости по высоте колонны вдоль ее цилиндрической поверхности, а также линии тока жидкости.

1 10.3058

3 регулирующий вентиль 19 с потребителем концентрата.

Насос 20 используется для подачи исходной жидкости через теплообменники 15 и 18 для охлаждения до тем-. пературы, близкой к температуре замерзания, потоками пресной воды и концентрата, выходящими из установки и далее через дренажную сетку 4, вводят, в колонну 2 на участке ДЕ. 1О

В результате перепада давления жидкости по высоте колонны на участке

ДЖ, поддерживаемого с помощью насосов

20 и 21, исходная жидкость фильтруется через кристаллы льда, отсепа" рированные от концентрата, противотоком к пресной промывочной воде..

В процессе фильтрации исходный раствор смешивается с концентратом, оставшимся в порах между кристаллами льда, понижая вязкость суспензии в целом (так, например, снижение содержания сахара в виноградном соке с 269 до 11г/100 мл приводит к снижению вязкости с 26 до 1,4 кПа.с, т.е. . в 18,6 раза). На участке ЕЖ большая часть жидкости из этой суспензии вытесняется через кристаллы льда и дренажную сетку 5 на рециркуляцию в кристаллиэатор. Вязкость жидкости в порах между кристаллами, поступающими на промывку, незначительно превышает вязкость пресной промывочной воды, что снижает сопротивление ледяному пористому поршню со стороны встречного

35 потока промывочной воды, повышая устойчивость работы сепарационнопромывочной колонны.

Большую часть исходной жидкости, 4О смешанной с концентратом, поступающим в составе суспензии на участок фильтрации ДЖ, выводят из колонны через дренажную сетку 5 с помощью насоса 21 и вводят в кристаллиэатор 1, где 4> осуществляется образование кристаллов льда эа счет отвода тепла кристаллизации. Для этого через регулирующий вентиль 11 в холодильник 10 направ- ляют хладагент, который испаряется 50 при поглощении тепла кристаллиза. ции. Пары хладагента сжимают компрессором 13 и большую часть направляют в конденсатор-плавитель 7, а меньшую часть после дополнитель- 55 ного сжатия в дополнительном компрессоре 14 направляют в дополнительный. конденсатор 12 на конденсацию.

Ц 1ркуляцин ло длине K plfc таяли.) атора суспензии из кристаллов льда и жидкости насыщается кристаллами льда до 10-15Х по весу и поступает в сепарационно-промывочную колонну 2. В нижней части колонны на участке АВ формируется ледяной пористый поршень в результате фильтрации концентрата через кристаллы льда и далее через дренажную сетку 3 на участке ВС.

Большую часть концентрата рециркулируют с помощью насоса 17 через направляющий аппарат 9 в кристаллизатор, а меньшую часть через теплообменники 18 и 15 и регулирующий вентиль 19 выводят из установки потребителю.

Ледяной пористый поршень, испытывая перепад давления LP = Р - P>

1 (фиг. 2) по высоте колонны, перемещается вверх к выходу из колонны, расходуя перепад давления на трение о дренажные сетки, цилиндрическую поверхность колонны, а также на компенсацию сопротивления со стороны отражателя 8 и встречного потока пресной промывочной воды. Давление взаимодействия кристаллов льда в движущемся ледяном поршне монотонно уменьшается по высоте колонны от давления Р> до давления Р> (показано пунктиром), а давление жидкости, фильтрующейся через кристаллы ледяного пористого поршня, изменяется в зависимости от расположения дренажных сеток по высоте колонны, их сопротивления, а также давления за дренажными сетками (покаэано сплошной линией). Кроме. того, изменение давления в жидкости по высоте колонны зависит от ее вязкости и проницаемости ледяного пористого поршня. На выходе из колонны ледяной пористый поршень под воздействием отражателя 8, подплавляющего встречные кристаллы льда за счет тепла конденсации паров хладагента, растекается вдоль поверхности отражателя, распадаясь в процессе плавления на части, увлекаемые потоком пресной воды в полость плавителя 6.

Большую часть пресной воды, образующейся при плавлении льда через поверхность конденсатора-плавителя 7, направляют через теплообменник 15 и регулирующий вентиль 16 потребителю, а меньшую часть (5-107) используют в качестве промывочной воды.

1103058 фо8 лресной

80 bI

8М сусмНЗии

Составитель Е. Новикова

Редактор М. Товтин Техред О.Неце Корректор Л. Пилипенко

Заказ 4935/29 Тираж 514

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

111035, Москва, Ж-35, Раушская наб. д. 4/5

1:-;.:1ч 111П! "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Снижение концентрации растворимых веществ в жидкости, оставшейся в порах между кристаллами льда, поступающими на промывку в верхнюю часть сепарационно-промывочной колонны, по отношению к концентрату, сепарируемому от кристаллов в нижней .части колонны, позволяет снизить потери растворимых веществ с удаляемыми кристаллами, при заданной степени концентрирования или соответственно повысить степень коыцентрирования при допустимом уровне потерь растворимых веществ с удаляемыми кристаллами.