Апарат для проведення гарячого ступеня основної дефекації цукроутримуючих розчинів

Реферат: Винахід належить до обладнання цукрової промисловості і може застосовуватись для проведення гарячого ступеня основної дефекації цукроутримуючих розчинів. Циліндрична частина корпусу заявленого апарата розділена перегородками у вигляді перевернутих зрізаних конусів щонайменше на п'ять секцій, кожна з яких має турбінну мішалку відкритого типу з вертикальними лопатями, встановлену у конусному просторі перегородок. Заявлене технічне рішення забезпечує регулювання тривалості гарячої основної дефекації в залежності від якості сировини, вмісту редукувальних речовин та амідів, зменшення руйнування агрегатів високомолекулярних сполук та деструкції білково-пектинового комплексу в умовах високої лужності та температури, зменшення термічного розкладання цукрози та утворення барвних речовин, солей кальцію, в результаті чого підвищиться загальний ефект очищення дифузійного соку. UA 110760 C2 (12) UA 110760 C2 UA 110760 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до обладнання цукрової промисловості, а саме до апаратів, призначених для проведення гарячого ступеня основної дефекації цукроутримуючих розчинів. Найближчим аналогом до заявленого винаходу є відома конструкція апарата, який складається із циліндричного корпусу, перегородок, мішалок, днища, патрубків підведення цукроутримуючого розчину, відведення дефекованого соку на виробництво (SU 1271874 C13D 3/02 від 23.11.1986 p.). Недоліками технічних рішень аналога є розділення циліндричного корпусу апарата горизонтальними перегородками із діаметрально протилежними сегментними вирізами над якими встановлені мішалки з горизонтальними лопатями, що негативно впливає на гідродинамічну ситуацію в апараті, в якому рух сокового потоку здійснюється в режимі неповного змішування із характерними для апарата технологічно небажаними гідродинамічними вадами-байпасами та застійними зонами, а також великою дисперсією часу перебування окремих елементів сокового потоку. Крім того, негативно впливають на якісні показники соків неконтрольована тривалість перебування цукроутримуючого розчину в лужному середовищі, а також відсутність можливості її регулювання в залежності від якості сировини, яка надходить у виробництво, схильність до накопичення осаду на поверхнях перегородок, які деформують потік, а також в конусному днищі апарата. До недоліків такого апарата також можна віднести наявність у нижній частині апарата окремої камери з дисками, перфорованими різнонаправленими лопатоподібними виступами для механічного змішування цукроутримуючого розчину із вапняним молоком, які при обертанні руйнують агрегати осаду високомолекулярних сполук колоїдної дисперсності, сформовані на попередніх етапах очищення соку. В основу винаходу поставлено задачу вдосконалення апарата для гарячого ступеня основної дефекації цукроутримуючих розчинів шляхом зміни його конструкції з метою швидкого та якісного змішування вапняного молока з дефекованим соком, створення умов для поступової обробки соку в апараті, в режимі, наближеному до повного витиснення, підтримання оптимальної лужності соку в об'ємі та на виході із гарячого дефекатора, інтенсифікації його роботи та досягнення високих технологічних показників при оптимальній тривалості процесу для всіх елементів сокового потоку, що дозволить підвищити загальний ефект очищення шляхом більш повного видалення нецукрів на станції дефекосатурації за рахунок об'єднання ефектів розчинення вапна, високої температури та збільшення питомої поверхні СаСО 3 на подальшому етапі очищення соків, знизити витрати вапна на технологічні потреби при виробництві цукру. Поставлена задача вирішується в запропонованому апараті, який включає вертикальний циліндричний корпус, W-подібне днище, обладнане патрубками підведення та відведення дефекованого соку на виробництво, згідно з заявленим винаходом, додатково має встановлені у циліндричній частині корпусу (1) перегородки (2) у вигляді перевернутих кругових зрізаних конусів, які утворюють щонайменше п'ять секцій, кожна з яких має турбінну мішалку (5) відкритого типу з вертикальними лопатями з загальним валом (6), встановлену у конусному просторі перегородки (2), площі вхідних отворів (4) яких складають не більше 10 % площі поперечного перерізу корпусу (1) апарата, при цьому кут нахилу твірної (3) перевернутих кругових зрізаних конусів (2) відносно до їх поперечного перерізу площиною, паралельною основі, не перевищує 20°. Причинно-наслідковий зв'язок між запропонованими ознаками і очікуваним технічним результатом буде в наступному. Згідно з винаходом, конструкція дефекатора передбачає встановлення у циліндричній частині корпусу (1) поярусно на рівній відстані одна від одної перегородок (2) при цьому кут нахилу твірної (3) перевернутих зрізаних конусів (2) відносно до їх поперечного перерізу не перевищує 20°, що забезпечує рух цукроутримуючого розчину в змішаному радіальнотангенційному потоці турбінної мішалки (5) відкритого типу з вертикальними лопатями при -1 3 швидкості їх обертання 3,0 с та витратах дефекованого соку 0,048 м /с при потужності 3 дефекатора 3 тисячі тонн буряків на добу - насосний ефект мішалки складає 0,72 м /с. За таких умов частково оброблений дефекований сік засмоктується у центрі та виштовхується по колу турбінної мішалки (5), що забезпечує постійне і інтенсивне перемішування потоку дефекованого соку, як суспензії твердої фази гідроксиду кальцію, при виключенні шкідливого змішування соку, що надходить з уже обробленим, який виходить із дефекатора на першу сатурацію, наблизивши рух потоку через апарат до гідродинамічного режиму повного витиснення. Зміна конструкції дефекатора згідно із заявленим винаходом, передбачає також обмеження вхідних отворів (4) конусних перегородок (2) у 10 % від площі поперечного перерізу 1 UA 110760 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 циліндричного корпусу (1) апарата та поярусне розміщення на виході із них турбінних мішалок (5) відкритого типу з вертикальними лопатями на загальному вертикальному валу (6) на рівній відстані одна над одною, що обумовлене необхідністю стабілізації потоку дефекованого соку на шляху його руху із постійною швидкістю 0,08-0,16 м/с через площі перерізу вхідних отворів (4) конусних перегородок (2). Окрім того, при цьому збільшується їх пропускна спроможність, запобігається можливість осадження та накопичення осаду, особливо в отворах проходу цукроутримуючого розчину. На фіг. 1 зображений дефекатор в розрізі, згідно винаходу. На фіг. 2 зображена турбінна мішалка. Як видно із Фіг. 1 корпус дефекатора для проведення гарячого ступеня основної дефекації цукроутримуючих розчинів, згідно з винаходом, додатково має по висоті циліндричної частини (1) конусні перегородки (2), поярусно розміщені на однаковій відстані одна від одної у вигляді перевернутих зрізаних конусів, твірніі яких (3) нахилені відносно їх перерізу площиною, паралельною основі не більше ніж на 20°, а площі вхідних отворів (4) зрізаних конусів (2) не перевищують 10 % площі поперечного перерізу циліндричного корпусу (1) апарата. По центру апарата знаходиться вертикальний вал (6), на якому у конусному просторі над вхідними отворами (4) конусних перегородок (2) кожної секції на однаковій відстані одна від одної на вертикальному валу (6) закріплені турбінні мішалки (5) відкритого типу з вертикальними лопатями (Фіг. 2), які приводяться в обертальний рух приводом за допомогою електродвигуна (на кресленні умовно не показаний). Апарат оснащено W-подібним днищем (11), використання якого замість традиційного конусного дозволяє ліквідувати застійні зони у нижній частині апарата, скорочуючи до мінімуму накопичення осаду та тривалість продувки. У верхній частині циліндричного корпусу (1) розташований короб (9) з вихідним патрубком (10) для відведення піни в переддефекатор, а також патрубками (8) відведення дефекованого соку на виробництво, кожний із яких відповідає визначеному рівню заповнення апарата та тривалості процесу гарячого ступеня основної дефекації, наприклад, 20, 15, 10 та 5 хв, оскільки висота виходу дефекованого соку у цих випадках змінюється на цей рівень заповнення. W-подібне днище (11) апарата обладнано патрубками підведення (7) цукроутримуючого розчину, продувки та остаточного відведення (13) дефекованого соку із апарата, дволопатевою мішалкою (12) для розпушування осаду. Апарат працює наступним чином. Лужний цукроутримуючий розчин у пересиченому стані після теплої дефекації по патрубку (7) надходить в першу секцію, розташовану у нижній частині корпусу (1) апарата. Кожна із наступних секцій вертикально з'єднана із попередньою таким чином, що після об'єднаної дії розчиненого вапна (яке ще збереглось у пересиченому розчині дефекованого соку після теплого ступеня дефекації) та високої температури в зоні радіальнотангенційного потоку турбінної мішалки (5) в режимі повного змішування, дефекований сік піднімається вгору та переходить у наступну секцію, де піддається подальшій обробці. За таких умов ефективність процесу забезпечується наближенням до режиму ідеального витиснення шляхом секціонування робочого об'єму дефекатора з хорошим перемішуванням та оптимальним часом перебування соку в гарячому дефекаторі. Процес підвищення термостійкості соку шляхом максимально повного лужного розкладання інвертного цукру, амідів та солей амонію, без істотного розчинення та деструкції компонентів переддефекаційного осаду здійснюється доти, поки дефекований сік із оптимальними технологічними показниками не почне виходити із останньої секції апарата по одному із патрубків (8), що дозволяє регулювати тривалість обробки соку в залежності від вмісту редукувальних речовин, амідів та інших показників якості сировини. Оброблений дефекований сік по одному із патрубків (8) відводиться із дефекатора для подальшої обробки. Піна із апарата видаляється через патрубок (10) короба (9) на переддефекацію. Основна маса грубих домішок (піску, недопалу та перепалу) при незадовільній підготовці вапняного молока, виноситься потоком на вихід із апарата, і лише незначна залишкова іх частина виводиться при продувці апарата через патрубок (13). Технічний результат полягає в забезпеченні високої експлуатаційної ефективності удосконаленого апарата для гарячої дефекації лужного цукроутримуючого розчину, нижня циліндрична частина корпусу (1) якого розділена перегородками (2) у вигляді перевернутих кругових зрізаних конусів щонайменше на п'ять секцій, кожна з яких має турбінну мішалку відкритого типу (5) з вертикальними лопатями, встановлену у конусному просторі перегородок (2), площі вхідних отворів (4) яких складають не більше 10 % площі поперечного перерізу корпусу дефекатора (1), при цьому кут нахилу твірної (3) перевернутих кругових зрізаних конусів (2) відносно їх перерізу площиною, паралельною основі, не перевищує 20 %, що дозволить забезпечити швидке та якісне змішування вапна із цукроутримуючим розчином при поступовій 2 UA 110760 C2 5 10 його обробці в режимі, що наближається до повного витиснення, підтримання оптимальної лужності в об'ємі та на виході гарячого дефекатора, інтенсифікувати режим його роботи, досягти високих технологічних показників при оптимальній тривалості процесу для всіх елементів сокового потоку. Таким чином, використання запропонованого апарата дозволяє регулювати тривалість гарячої основної дефекації в залежності від якості сировини, вмісту редукувальних речовин та амідів, зменшити руйнування агрегатів високомолекулярних сполук та деструкцію білковопектинового комплексу в умовах високої лужності та температури, зменшити термічне розкладання цукрози та утворення барвних речовин, солей кальцію, в результаті чого підвищується загальний ефект очищення дифузійного соку, при однаковому ступені лужного розкладання редукувальних речовин більше ніж у три рази підвищити потужність апарата, знизити розкладання цукрози при дефекації на 0,04 % до її маси. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 15 20 25 Апарат для проведення гарячого ступеня основної дефекації цукроутримуючих розчинів, що складається із циліндричного корпусу, перегородок, мішалки, днища, патрубків підведення лужного цукроутримуючого розчину та відведення дефекованого соку на виробництво, який відрізняється тим, що додатково має у нижній циліндричній частині корпусу перегородки у вигляді перевернутих зрізаних конусів, якими корпус апарата розділений щонайменше на п'ять секцій, кожна з яких має турбінну мішалку відкритого типу з вертикальними лопатями, встановлену у конусному просторі перегородок, площі вхідних отворів яких складають не більше 10 % площі поперечного перерізу корпусу дефекатора, при цьому кут нахилу твірної перевернутих зрізаних конусів відносно їх перерізу площиною, паралельною основі, не перевищує 20°. 3 UA 110760 C2 Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4