Аппарат для кристаллизации лактозы из раствора

 

Изобретение относится к оборудованию молочной промьшленности, в частности к аппаратам для кристаллизации молочного сахара в иэогидри ческих условиях, и может быть использовано в химической и сахароперерабатьтающей промьшленности. Целью изобретения является повышение выхода лактозы путем улучшения перемешивания раствора и массопередачи за счет дополнительного межфазного трения в кристаллизующемся растворе. Аппарат содержит вертикальньй цилинд

СОЮЗ СОВЕТСКИХ соцИАлистичесних

РЕСПУБЛИК

„Л0„„129 81

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

flo делАм изОБРетений и ОткРытий (21) 3979793/31-13 (22) 19. 11. 85 (46) 15.03 ° 87. Бюл. к 10 (71) Воронежский технологический институт (72) С.М. Петров, К.К. Полянский, В.И. Долниковский и В.Е. Добромиров (53). 637. 127.2 (088. 8) (56) Храмцов А.Г., Кравченко Э.Ф. и др. Продукты из обезжиренного молока, пахты и молочной сыворотки, М.; Легкая и пищевая промышленность, 1982, с. 211.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1191052, кл. С 13 К 1/02, 1983. (50 4 С 13 К 5/00 С 13 F 1/02 (54) АППАРАТ ДЛЯ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ

ЛАКТОЗЫ ИЗ РАСТВОРА (57) Изобретение относится к оборудованию молочной промышленности,, в частности к аппаратам для кристаллизации молочного сахара в изогидрических условиях, и может быть использовано в химической и сахароперерабатывающей промышленности.. Целью изобретения является повышение выхода лактозы путем улучшения перемешивания раствора и массопередачи за счет дополнительного межфазного трения в кристаллизующемся растворе.

Аппарат содержит вертикальныи цилинд-.

1296581 рический корпус 1 со сферическим днищем 2 и расположенную в нем соосно обечайку 3 с образованием теплообменной рубашки 4 для охлаждения.

Внутри. корпуса 1 по оси установлено виброперемешивающее устройство, состоящее из вертикального вала б,на котором жестко укреплены лопасти 7,выполненные в виде отдельных винтовых витков и перфррированные усеченными коноиt

Изобретение относится к оборудованию молочной промышленности, в частности к аппаратам для кристаллизации молочного сахара в иэогидрических условиях, и может быть использовано в химической и сахароперерабатывающей промышленности.

Целью изобретения является повышение выхода лактозы путем улучшения перемешивания раствора и массопереда- 10 чи за счет дополнительного межфазного трения в кристаллиэующемся растворе.

На фиг. 1 схематично изображен аппарат, продольный разрез; на фиг. 2— разрез А-A на фиг. 1; на фиг, 3перфорированная лопасть; на фиг. 4— разрез Б-Б на фиг. 3; на фиг. 5— схема отклонения упругих стенок обечайки. 20

Аппарат для кристаллизации лактозы из раствора содержит вертикальный цилиндрический корпус 1 со сферическим днищем 2 и расположенную в нем соосно обечайку 3 с образованием

25 теплообменной рубашки 4 для охлаждения. Корпус смонтирован на трех опорах 5. Внутри корпуса 1 по оси установлено виброперемешивающее устройство. состоящее из вертикального вала б, на котором. жестко укреплены лопасти

7, выполненные в виде отдельных винтовых витков с углом подъема лопасти ы. и перфорированными усеченными коноидальными отверстиями 8, обращен- 35 ными суживающейся частью к днищу.

Форма нижней перфорированной лопасти 9 соответствует форме. днища 2 корпуса I. дальными отверстиями. Обечайка 3 выполнена из упругого материала, например из тонкого стального листа °

Теплообменная рубашка разделена вертикальными перегородками на отдельные изолированные друг от друга секции, патрубки 15 и 16 для отвода теплоносителя которых подключены к гидропульсатору 18 для создания колебаний обечайки. 5 ил.

Обечайка 3 выполнена из упругого материала, например из тонкого стального листа. Теплообменная рубашка 4 разделена вертикальными перегородками 10 на отдельные изолированные друг от друга секции 11 и 12. Секции

11 и. 12 снабжены патрубками 13 и 14 для подвода и патрубками 15 и 16 для отвода хладагента. Последние сообщаются со сливной гидролинией 17 через гидропульсатор 18. Вертикальный вал 6 виброперемешивающего устройства установлен в нижнем 19 и верхнем 20 поцшипниках скольжения и соединен с низкочастотным виброприводом 21, смонтированным на крьппке

22, которая снабжена патрубком 23 для начального набора перенасыщенного раствора. В нижней части корпуса

1 расположено устройство для выгрузки кристаллизата.

Аппарат работает следующим образом.

Теплообменную рубашку 4 заполняют горячей водой и разогревают аппарат до температуры начала процесса кристаллизации 70-75 С. Затем через патрубок 23 в корпус аппарата подают перенасыщенный раствор лактоэы до по-гружения в него верхней лопасти 7.

Затем в теплообменную рубашку 4 подают под избыточным давлением через патрубки 13 и 14 постоянным потоком хладагент (ледяную воду). При этом . в секциях 11 и 12 попеременно со сдвигом по фазе íà t80 происходят

О низкочастотные, преимущественно инфразвуковые колебания обечайки .3. Колебания в секциях 11 и 12 поочередно

1296581

35

50 возбуждаются пульсирующим потоком охлаждающей жидкости, получаемым преобразованием постоянного потока посредством гидропульсатора 18. По су-. ти секции 11 и 12 образуют пульсатор- 5 ные гидравлические вибраторы с управляемым сливом. Например, секция 11 отключается гидропульсатором 18 от сливной гидролинии 17. В секции 11 при этом возрастает избыточное давле- 10 ние и происходит перемещение стенки обечайки 3 внутрь корпуса аппарата.

Одновременно секция 12 подключается на слив гидропульсатором 18 к гидролинии 17 и стенка обечайки 3 в этой секции возвращается в первоначальное положение, т.е. перемещается от цент ра аппарата к теплообменной рубашке

4. После этого происходит переключение гидронульсатора 18 секции 11 и

12 к сливной гидролинии 17. При такой работе секций в режиме пульсаторных гидравлических вибраторов стенка обечайки совершает колебательные движения, в результате которых находящейся в аппарате дисперсной среде сообщаются силовые импульсы, а под их воздействием в ней распространяются во всем объеме раствора волны деформации. В результате попеременного колебания в противофазе стенки обечайки в перенасыщенном растворе происходит интенсивное перемешивание раствора в горизонтальном направлении и существенно возрастает активная межфазная поверхность, которая увеличивает массопередачу за счет дополнительного межфазного трения.

Кристаллы лактозы, находящиеся в поле действия инфразвуковых горизонтальных колебаний дисперсной среды, совершают дополнительные колебательные движения, поворачиваясь вокруг центров инерции. При этом кристаллы испытывают значительные знакоперемен- 45 ные тангенциальные (касательные) силы, увеличивающие скорость обтекания кристаллов перенасыщенным pacT- вором и уменьшающие толщину пограничного насыщенного слоя

Исходя из режима работы секций 11 и 12 в противофазе оптимальное их число равно двум.

Расход хладагента через секции

11 и 12 устанавливают таким, чтобы обеспечивался заданный технологический режим охлаждения кристаллизующегося раствора. С момента подачи хладагента включается низкочастотный вибропривод 21, сообщающий продольные колебательные движения вертикаль" ному валу 6 в подшипниках скольжения 19 и 20. При этом лопасти 7 совершают возвратно-поступательные движения, например, по синусоидальному закону. Форма лопастей 7 в виде отдельных винтовых витков обеспечивает наряду с вертикальным пульсирующим транспортированием потока одновременно и его тангенциальное движение и закрутку в горизонтальной плоскости. Возникающие при этом тангенциальные (касательные) силовые импульсы способствуют более интенсивному межфазному трению граней растущих кристаллов во всем растворе и приводят к увеличению массопередачи. Вертикальное движение кристаллизующегося раствора происходит через коноидальные отверстия 8, которые позволяют создать в центральной зоне корпуса опускное движение раствора в сторону днища 2. Коноидальная форма отверстий 8 с закругленными входными и выходными кромками создает условия для минимального дробления дисперсной фазы.

У днища 2 нисходящий поток раствора отражается, разворачивается о на 180 и переходит в восходящий поток, движущийся в кольцевом пространстве между обечайкой 3 и лопастями ?. Форма днища 2 в виде усеченной сферы обеспечивает наиболее благоприятные условия для поворота нисходящего потока раствора и уменьшает отложение твердой фазы у днища.

По окончании процесса кристаллизации осуществляют выгрузку кристаллизата из аппарата посредством устройства 24 для выгрузки при включен" ном виброприводе 2 1.

Кристаллы в вибрируемой в вертикальном и горизонтальном направлениях дисперсной среде находятся в интенсивном движейии, которое выравнивает распределение кристаллов по реакционному объему. При этом происходит улучшение массопередачи за счет дополнительного межфазного тре ния в двух взаимно перпендикулярных направлениях и уменьшения толщины пограничного слоя на кристаллах. Кристаллизующийся раствор оказывается подверженным воздействво двух нестационарных полей сил инерции во всем

5 1296581 6 объеме, так как инфразвуковые коле- с образованием теплообменной рубашбания незначительно поглощаются жид- ки, снабженной патрубками для подачи кой средой. и отвода хладагента, установленное в

Предложенный аппарат позволяет корпусе виброперемешивающее устройувеличить выход кристаллической фазы 5 ство, состоящее из вертикального вана 6-77 путем улучшения массопереда- ла и укрепленных на нем по высоте чи за счет низкочастотной циклизации лопастей, имеющих коноидальные отвнешней возмущающей силы s горизон- верстия, и устройство для выгрузки тальной плоскости и дополнительного кристаллизата, о т л и ч а ю щ и ймежфазного трения в дисперсной среде> f0 с я тем,. с целью увеличения выхода ! увеличить размеры получаемых кРистал лактозы, образующая теплообменную лов в 1,5-1,6 раза и улучшить их гра рубашку обечайка выполнена из упрунулометрический состав. гого материала, при этом теплообмен.ная рубашка разделена вертикальными перегородками на две отдельные секФ о р м у л а и з о б Р е т е н и я ции, патрубки для отвода хладагента которых подключены к гидроимпульсаАппарат для кристаллизации лакTo тору для создания колебаний обечайки, зы из раствора, включающий цилиндри причем лопасти, кроме нижней, виброческий корпус со сферическим днищем 20 перемешивающего устройства выполнерасположенную в нем соосно обечайку ны в виде отдельных винтовых витков.

1296581

Составитель Г.Лошкарева

Редактор К.Волощук Техред М.Ходанич Корректор Е.Рошко

Тираж 33 1 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретеннй и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 718/29

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4