Установка для дослідження питомої швидкості кристалізації цукрози в умовах кипіння цукрового утфелю

1 Установка для дослідження питомої швидкості кристалізації цукрози в умовах кипіння цукрового утфелю, яка містить термостатований циркуляційний контур, патрубок входу повітря і патрубок виходу відпрацьованого повітря, пристосування для створювання циркуляції цукрового утфелю в циркуляційному контурі, яка відрізняється тим, що додатково вона містить зволожувач повітря у вигляді металевого стакана з решіткою, а циркуляційний контур виконаний у вигляді металевого стакана та U-подібноі вертикальної трубки, які сполучені між собою об'єднуючим елементом, при цьому патрубок входу повітря в циркуляційний контур розташований на нижній ДІЛЯНЦІ U-подібноі вертикальної трубки і з'єднаний з зволожувачем повітря у вигляді металевого стакана та з пристосуванням для створювання циркуляції цукрового утфелю у вигляді вентилятора, а на верхній торцевій частині стакана циркуляційного контуру розташований патрубок виходу відпрацьованого повітря, який з'єднаний з всмоктуючим патрубком вентилятора, крім того на виході із зволожувача повітря у вигляді металевого стакана встановлено пристосування для вимірювання та регуляції витрат насиченого вологою повітря 2 Установка за п 1, яка відрізняється тим, що на зволожувачі повітря у вигляді металевого стакана решітка встановлена горизонтально 3 Установка за п 1 , яка відрізняється тим, що об'єднуючий елемент у циркуляційному контурі має циліндричну форму і виконаний із гнучкого матеріалу 4 Установка за п 1, яка відрізняється тим, що дві вертикальні частини U-подібноі вертикальної трубки виконані різними за висотою 5 Установка за п 1 , яка відрізняється тим, що зволожувач повітря у вигляді металевого стакана розміщений в термостатній оболонці 6 Установка за п 1 , яка відрізняється тим, що циркуляційний контур у вигляді металевого стакана та U-подібноі вертикальної трубки, які сполучені між собою об'єднуючим елементом, розміщений в термостатній оболонці 7 Установка за п 1 , яка відрізняється тим, що пристосування для вимірювання та регуляції витрат насиченого вологою повітря являє собою витратомір з регулюючим вентилем Винахід відноситься до лабораторного обладнання в цукровій галузі, а саме до установки для дослідження питомої швидкості кристалізації цукрози в умовах кипіння цукрового утфелю Цукровий утфель є гетерогенним цукровим розчином, який одержують на стадії кристалізації цукрози при виробництві цукру Це кристалічна маса, суміш кристалів цукрози (біля 55%) та міжкристалевого розчину - в'язкої рідини, яка містить нецукри та насичений розчин цукрози При уварюванні цукрового утфелю важливо здійснювати постійний контроль за процесом кристалізації - кристалоутворюванням цукрози, ростом кристалів цукрози КІЛЬКІСТЬ цукрози, яка викристалізовуєть ся, пропорційна поверхні тих кристалів, що вже утворилися, а також часу кристалізації Питомою швидкістю кристалізації цукрози називають КІЛЬКІСТЬ цукрози в мг, яка викристалізовується за 1 хвилину на 1 м2 поверхні кристалів цукрози Відома установка для дослідження питомої швидкості кристалізації цукрози, яка містить ємності для заповнення цукровим утфелем, термостат (Жвирблянський Ю М Кристаллизация сахара М, Пищепромиздат, 1958, с 6 [1]) Але із-за відсутності у такому пристрої конструктивних елементів, пристосувань, які б дозволяли створювати динамічний стан цукрового утфелю неможливо створювати - моделювати при дослідженнях пдродинамі 1 ю о со ю 53057 чні умови, які були б в достатній мірі аналогічні умовам уварювання цукрового утфелю при виробництві цукру Відома також установка для дослідження питомої швидкості кристалізації цукрози, яка містить ємності для заповнення цукровим гетерогенним розчином, термостат (Герасименко А А Кристаллизация сахара Киев, Наукова думка, 1965, с 101, 102, 114 [2]) В такій конструкції також відсутності елементи, пристосування, які б дозволяли створювати динамічний стан цукрового утфелю і, ВІДПОВІДНО, моделювати гідродинамічні умови, які б були аналогічні умовам уварювання цукрового утфелю при виробництві цукру Найбільш близькою до заявленого рішення є установка для дослідження питомої швидкості цукрози, яка містить термостатований циркуляційний контур, пристосування для створювання циркуляції цукрового утфелю - гетерогенного цукрового розчину, що досліджують, в цьому циркуляційному контурі (Авторське свідоцтво СРСР №206427, м кл C13F1/02, публ 1967, бюл №24 [3]) Така установка дозволяє наблизити умови експерименту до виробничих умов Але форма О - образного горизонтально розташованого циркуляційного контуру, пристосування для циркуляції цукрового утфелю у вигляді насосу не дозволяють створити динамічний стан цукрового утфелю і, ВІДПОВІДНО, моделювати гідродинамічні умови, які б в достатній мірі були б аналогічні гідрологічним умовам уварювання цукрового утфелю у виробничому технологічному процесі при виробництві цукру В основу винаходу поставлено завдання створення установки для дослідження питомої швидкості кристалізації цукрози в умовах кипіння цукрового утфелю, в якій би за рахунок циркуляційного контуру у вигляді металевого стакану та U - подібної вертикальної трубки, які сполучені між собою об'єднуючим елементом, наявності зволожувача повітря, пристосування для вимірювання та регуляції витрат насиченого вологою повітря та інших особливостей конструктивних елементів, їх взаємозв'язку було б можливо створити динамічний стан цукрового утфелю - гетерогенного цукрового розчину і, ВІДПОВІДНО моделювати гідродинамічні умови, які аналогічні гідрологічним умовам уварювання цукрового утфелю у виробничому технологічному процесі при виробництві цукру Крім того створення такої установки дозволило б поширити асортимент технічних засобів у виробництві лабораторного обладнання для цукрової галузі Поставлене завдання вирішується тим, що установка для дослідження питомої швидкості кристалізації цукрози в умовах кипіння цукрового утфелю містить термостатований циркуляційний контур, патрубок входу повітря і патрубок виходу відпрацьованого повітря, пристосування для створювання циркуляції цукрового утфелю в циркуляційному контурі Новим в заявленій установці є те, що вона додатково містить зволожувач повітря у вигляді металевого стакану з решіткою, а циркуляційний контур виконаний у вигляді металевого стакану та U - подібної вертикальної трубки, які сполучені між собою об'єднуючим елементом Патрубок входу повітря розташований на нижній ДІЛЬНИЦІ U - подібної вертикальної трубки і з'єднаний з зволожувачем повітря у вигляді металевого стакану та з пристосуванням для створювання циркуляції цукрового утфелю у вигляді вентилятора На верхній торцевій частині стакану циркуляційного контуру розташований патрубок виходу відпрацьованого повітря, який з'єднаний з всмоктуючим патрубком вентилятора На виході із зволожувача повітря у вигляді металевого стакану встановлено пристосування для вимірювання та регуляції витрат насиченого вологою повітря Окремі випадки здійснення заявленого рішення дозволяють найбільш ефективно забезпечити досягнення технічного результату На зволожувачі повітря у вигляді металевого стакану решітка встановлена горизонтально Об'єднуючий елемент у циркуляційному контурі має циліндричну форму і виконаний із гнучкого матеріалу Дві вертикальні частини U - подібної вертикальної трубки виконані різними за висотою Зволожувач повітря у вигляді металевого стакану розміщений в термостатній оболонці Циркуляційний контур у вигляді металевого стакану та U - подібної вертикальної трубки, які сполучені між собою об'єднуючим елементом, розміщений в термостатній оболонці Пристосування для вимірювання та регуляції витрат насиченого вологою повітря являє собою витратомір з регулюючим вентилем Можливість вдування вентилятором зволоженого повітря, конструктивне виконання циркуляційного контуру у вигляді металевого стакану та U - подібної вертикальної трубки, які сполучені між собою об'єднуючим елементом, призводять до циркуляції цукрового утфелю в умовах, які максимально відповідають гідродинамічним умовам його уварювання Тобто моделюється процес кипіння гетерогенного цукрового утфелю Повітря, яке прокачують через зволожувач, насичується вологою, тому при вдуванні його в циркулюючий цукровий утфель вода з нього не випаровується, що сприяє підвищенню точності визначення питомої швидкості кристалізації в умовах кипіння гетерогенного цукрового розчину - цукрового утфелю Горизонтальне встановлення решітки на зволожувачі повітря у вигляді металевого стакану забезпечує рівномірне розподілення струму повітря при його продуванні через цукровий утфель у зволожувачі повітря Об'єднуючий елемент циліндричної форми із гнучкого матеріалу дозволяє здійснити герметичне з'єднання стакану та U - подібної вертикальної трубки циркуляційного контуру При цьому виконання двох вертикальних частин U подібної вертикальної трубки різними за висотою попереджує надмірну інтенсивність руху цукрового угфелю Розміщення циркуляційного контуру у вигляді металевого стакану та U - подібної вертикальної трубки з об'єднуючим елементом, зволожувача повітря у вигляді металевого стакану в термостатних оболонках забезпечує оптимальний температурний режим у всій системі руху цукрового утфелю Пристосування для вимірювання та регуляції витрат насиченого вологою повітря у вигляді витратоміру з регулюючим вентилем дозволяє надійно регулювати і контролювати найбільш ВІДПОВІДНІ параметри 53057 Таким чином конструктивні особливості усіх елементів заявленої установки, їх взаємозв'язок дозволяють в лабораторних умовах моделювати процес уварювання цукрового утфелю, який максимально наближений до умов здійснення реального виробничого процесу цукру Загальний вигляд заявленої установки надано окремо на її ілюстративному зображені (Фіг) Установка містить вертикально встановлений циркуляційний контур, який виконаний у вигляді U - подібної вертикальної трубки 1, об'єднуючого елементу 2 циліндричної форми та стакану 3 Об'єднуючий елемент 2 виготовлений із гнучкого (еластичного) матеріалу, наприклад, із поліпропілену або із технічної гуми Знизу об'єднуючого елементу 2- на його нижній торцевій частині виконані два круглих отвори 4 і 5 для двох вертикальних частин U - подібної вертикальної трубки 1 На верхній торцевій частині об'єднуючого елементу 2 виконаний великий круглий отвір 6 для стакану З Циркуляційний контур, який виконаний у вигляді U - подібної вертикальної трубки 1 та стакану 3 з об'єднуючим елементом 2, розміщений в термостатній оболонці 7 Термостатна оболонка 7 з'єднана з термостатом 8 через патрубки 9 та 10 Патрубок 10 служить для входу термостатуючої рідини (води) в простір між поверхнею циркуляційного контуру та термостатною оболонкою, а патрубок 10 - для виходу цієї термостатуючої рідини (води) в термостат 8 На верхній торцевій частині стакану 3 циркуляційного контуру виконаний завантажувальний отвір 11, який закривають гумовою пробкою 12 Патрубок 13 на верхній частині стакану 3 циркуляційного контуру призначений для виходу із циркуляційного контуру відпрацьованого повітря Патрубок 13 з'єднаний з всмоктуючим патрубком 14 вентилятору 15 На нижній ДІЛЬНИЦІ U - подібної вертикальної трубки 1 розташований патрубок 16 для подачі в циркуляційний контур насиченого вологою повітря Установка також містить термостатований за допомогою термостата 17 зволожувач повітря у вигляді металевого стакану 18 з горизонтальною решіткою 19 Патрубок 20 призначений для входу повітря з вентилятору 15, а патрубок 21 - для виходу зволоженого повітря, при цьому патрубок 21 водночас служить для заповнення металевого стакану 18 цукровим утфелем Металевий стакан 18 розташований в термостатній оболонці 22, в якій є патрубок 23 для входу із термостату 17 термостатуючої рідини (води) в простір між поверхнею стакану 18 та термостатною оболонкою 22 Патрубок 24 призначений для виходу термостатуючої рідини (води) із простору між поверхнею стакану 18 та термостатною оболонкою 22 Пристосування 25 для вимірювання та регуляції витрат зволоженого повітря - витратомір з регулюючим вентилем 26 встановлені на виході зволоженого повітря із зволожувача повітря у вигляді металевого стакану 18 Установка працює таким чином Циркуляційний контур у вигляді стакану 3 та U - подібної вертикальної трубки 1, які сполучені між собою об'єднуючим елементом 2, заповнюють цукровим утфелем через завантажувальний отвір 11, який потім закривають гумовою пробкою 12 Зволожувач повітря - металевий стакан 18 через патрубок 21 також заповнюють цукровим утфелем, який має таку ж концентрацію та температуру, що й цукровий утфель в замкнутому циркуляційному контурі Для термостатів 8 і 17 встановлюють певний температурний режим Потім повітря вентилятором 15 прокачують - пропускають через цукровий угфель у зволожувачі повітря - металевому стакані 18 Насичене вологою повітря із зволожувача повітря - металевого стакану 18 по патрубку 21 поступає у витратомір 25 - пристосування для вимірювання та регуляції витрат насиченого вологою повітря, а далі - через вентиль 26 в патрубок 16 на нижній ДІЛЬНИЦІ U- подібної вертикальної трубки 1, тобто в циркуляційний контур За допомогою витратоміра 25 з вентилем 26 забезпечують подачу насиченого вологою повітря в циркуляційний контур в КІЛЬКОСТІ, яка відповідає утвореній при КИПІННІ цукрового утфелю пари Таким чином циркуляцію цукрового утфелю здійснюють шляхом вдування в нього (15% об'ємних) повітря, яке попередньо насичують вологою в зволожувачі повітря - металевому стакані 18 при температурі кристалізації цукрози 70°С Проби цукрового утфелю для аналізів із циркуляційного контуру відбирають через отвір 11 періодично, через певні часові інтервали В кожній відібраній пробі цукрового утфелю визначають вміст сухих речовин методом його висушування в вакуум-сушильній шафі Одержані результати аналізів застосовують для дослідження питомої швидкості кристалізації цукрози в умовах кипіння цукрового утфелю Заявлена установка випробувана в заводській лабораторії Гнідавського цукрового заводу Вона не складна за конструкторським оформленням Конструктивні особливості заявленої установки, наявність спеціальних елементів монтажної та комунікаційної оснастки в цій установці дозволяють створити динамічний стан цукрового утфелю і, ВІДПОВІДНО, моделювати гідродинамічні умови, які аналогічні гідрологічним умовам уварювання цукрового утфелю у реальному технологічному процесі при виробництві цукру Виготовлення такої установки дозволяє також поширити асортимент технічних засобів у виробництві лабораторного обладнання для цукрової галузі Джерела інформації 1 Жвирблянський Ю М Кристаллизация сахара М, Пищепромиздат, 1958, с 64 2 Герасименко А А Кристаллизация сахара Киев Наукова думка, 1965, с 101 -102 3 Авторське свідоцтво СРСР №206427, м кл C13F1/02, публ 1967, бюл №24 - прототип 53057 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул. Артема, 77, м. Київ, 04050, Україна (044)236-47-24