Апарат для проведення теплого ступеня основної дефекації цукровмісних розчинів

Реферат: Винахід належить до обладнання цукрової промисловості і може застосовуватись для проведення теплого ступеня основної дефекації цукровмісних розчинів. Згідно з винаходом, апарат внутрішнім циліндром із закритою з верхньою основою розділений на внутрішню та зовнішню секції, причому остання обладнана гвинтовим каналом, обмеженим циліндричними поверхнями корпусу апарата, внутрішнього циліндра та стаціонарною гвинтовою поверхнею. Заявлене технічне рішення забезпечує ефективне проведення процесу теплого ступеня основної дефекації за рахунок максимально можливого розчинення відповідної кількості твердої фази Са(ОН)2 при температурі процесу, уникнення істотного розчинення та деструкції компонентів переддефекаційного осаду у пересиченому цукровому розчині із мінімальним часом перебування елементів сокового потоку, покращуючи тим самим гідродинамічну ситуацію в апараті. UA 112018 C2 (12) UA 112018 C2 UA 112018 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 теплого ступеня основної дефекації цукровмісних розчинів. Найближчим аналогом до заявленого винаходу є відома конструкція апарата, який складається із вертикального корпусу, внутрішнього циліндра, днища, патрубків підведення переддефекованого соку, вапняного молока та відведення обробленого соку на виробництво (Холодная основная дефекация. Putsch. 2009. Проспект). Недоліками технічних рішень аналогу є незадовільна гідродінамічна ситуація в ньому, яка полягає у тому, що переддефекований сік та вапняне молоко після змішування в статичній мішалці, надходять у нижню частину внутрішнього відкритого циліндра, де зустрічаються з потоком практично обробленого до кінцевої лужності дефекованого соку, який безперервно рециркулює у внутрішньому відкритому циліндрі апарата та кільцевому просторі між ним та корпусом апарата, що не виключає можливості існування байпасу та застійних зон з перелуговуванням частини соку, та призводить до неякісної обробки соку через багаторазову його рециркуляцію у внутрішньому циркуляційному контурі, змішування практично обробленого до кінцевої лужності дефекованого соку із переддефекованим, що надходить, розчинення та деструкції компонентів переддефекованого осаду у пересиченому розчині холодного (теплого) ступеня дефекації, відсутності умов для поступової обробки соку із оптимальною тривалістю процесу для всіх елементів сокового потоку. В основу винаходу поставлена задача вдосконалення апарата для проведення теплого ступеня основної дефекації шляхом зміни його конструкції, з метою підвищення розчинності відповідної кількості твердої фази Са(ОН)2 при даній температурі, покращення гідродинамічної ситуації в апараті, яка забезпечить мінімальний час перебування лужного дефекованого соку в апараті, залежно від якості сировини, та встановленого оптимального технологічного режиму і, як наслідок, збільшення чистоти і загального ефекту очищення соку. Поставлена задача вирішується в запропонованому апараті, який має вертикальний корпус, внутрішній циліндр, днище, патрубки підведення переддефекованого соку, вапняного молока та відведення обробленого соку на виробництво, згідно з заявленим винаходом здійснено закриття верхньої основи внутрішнього циліндра (2), встановленого у корпусі апарата (1), який розділяє корпус апарата (1) на внутрішню та зовнішню секції, причому остання обладнана стаціонарною гвинтовою поверхнею (3), крок якої не перевищує 0,35 діаметра корпусу апарата (1), а площа поперечного перерізу внутрішнього циліндра (2) складає 0,25 площі поперечного перерізу гвинтового каналу (4), обмеженого циліндричними поверхнями корпусу апарата (1), внутрішньої труби (2) та стаціонарною гвинтовою поверхнею (3). Причинно-наслідковий зв'язок між запропонованими ознаками і очікуваним технічним результатом буде в наступному. Згідно винаходу, корпус апарата (1) внутрішнім циліндром (2) із закритою верхньою основою розділений на внутрішню та зовнішню секції, що унеможливлює шкідливе змішування переддефекованого соку, що надходить, із соком, обробленим вапняним молоком до відповідної лужності, який виходить із апарата, що сприяє підвищенню розчинності необхідної кількості твердої фази Са(ОН)2 при даній температурі та мінімальному часі перебування соку в апараті. Розташування та будова стаціонарної гвинтової поверхні (3), крок витків якої не перевищує 0,35 діаметра корпусу апарата (1), забезпечує сприятливі умови для транспортування потоку соку зі швидкістю 2,9 м/хв вздовж гвинтової поверхні (3) під дією гідравлічного напору (різниці рівнів соку в переддефекаторі та дефекаторі), при якому має місце осьове змішування елементів переддефекованого соку та вапняного молока без руйнування агрегатів осаду високомолекулярних сполук, із загальним рухом суміші до вихідного краю гвинтової поверхні (3), сполученої з патрубком (7) відведення обробленого соку на виробництво. Обмеження площі поперечного перерізу внутрішнього циліндра (2) 0,25 площі поперечного перерізу гвинтового каналу (4), утвореного циліндричними поверхнями корпусу апарата (1), внутрішньої труби (2) та стаціонарною гвинтовою поверхнею (3), забезпечує стабільний рух потоку соку із швидкістю 9,6 м/хв в гідродинамічному режимі, наближеному до повного витиснення з плавним нарощуванням лужності соку по довжині потоку внутрішнього циліндра (2), та гвинтового каналу (4) апарата при оптимальній тривалості процесу, яка відповідає технологічним вимогам. На фіг. 1 зображений дефекатор в розрізі, згідно з винаходом. На фіг. 2 зображений дефекатор - вигляд зверху. Як видно із фіг. 1 та фіг. 2 корпус (1) апарата для переведення у розчин відповідної кількості твердої фази Са(ОН)2 при температурі проведення теплого ступеня основної дефекації цукровмісних розчинів, згідно з заявленим винаходом, внутрішнім циліндром (2) із закритою верхньою основою, розділений на внутрішню та зовнішню секції, причому остання обладнана 1 UA 112018 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 стаціонарним гвинтовим каналом (4), обмеженим циліндричними поверхнями корпусу апарата (1), внутрішнього циліндра (2) та стаціонарною гвинтовою поверхнею (3). Корпус (1) апарата обладнано патрубками (5) та (6) для одночасного верхнього підведення в апарат переддефекоаного соку та вапняного молока відповідно, які розташовані вище рівня відведення обробленого соку на виробництво через патрубок (7) зовнішньої секції, яка обладнана вбудованою у кільцевий простір поміж поверхнею внутрішнього циліндра (2) та корпусу (1) апарата стаціонарною гвинтовою поверхнею (3), W-подібним днищем (9) із патрубками (10) для періодичної продувки апарата та остаточного відведення соку, а також патрубком (8) видалення повітря із внутрішньої секції. Апарат працює наступним чином. Переддефекований сік та вапняне молоко, яке додається по патрубку (6) у трубопровід (5) підведення переддефекованого соку одночасно тангенційно надходять в верхню частину внутрішнього циліндра (2), що сприяє ефективному змішуванню вапняного молока з переддефекованим соком у внутрішній секції, у якій суміш рухається донизу справа наліво у режимі близькому до повного витиснення із швидкістю 9,6 м/хв та мінімальним часом перебування елементарних об'ємів соку у внутрішній секції не менше 1,0 хв, при цьому забезпечується плавне підвищення лужності по висоті внутрішнього циліндра (2) за рахунок збільшення швидкості переходу у розчин практично усієї кількості твердої фази Са(ОН) 2, яка міститься у вапняному молоці, після його попередньої підготовки у вапняковому відділенні. Досягнувши W-подібного днища (9) корпусу апарата (1), потік соку спочатку змінює напрям свого руху на 180°, після чого піднімається вгору по гвинтовому каналу (4), рухаючись у зворотному напрямі зліва направо в режимі, близькому до повного витиснення з оптимальним часом перебування елементарних об'ємів соку в ньому, але не більше 10 хв, з постійною швидкістю 2,9 м/хв у ламінарному режимі, що сприяє остаточному переходу в розчин залишків вапна. Хоча швидкість руху лужного дефекованого соку у гвинтовому каналі майже втричі менша, порівняно із швидкістю руху лужної суміші у внутрішньому циліндрі (2), вона значно перевищує швидкість седиментації зважених часток осаду, запобігаючи тим самим його накопиченню поблизу нижньої відкритої основи внутрішнього циліндра (2) при переході у гвинтовий канал (4), а також у прилеглому просторі W-подібного днища (9) апарата. Таким чином, завдяки співвідношенню площ поперечних перерізів внутрішнього циліндра (2) та гвинтового каналу (4), суміш переддефекованого соку з вапняним молоком у внутрішньому циліндрі (2) та кільцевому просторі зовнішньої секції рухається із оптимальними швидкостями, які забезпечують плавне підвищення лужності цукровмісного розчину до рівня максимально можливої розчинності твердої фази Са(ОН) 2 в цукровому розчині при температурі процесу, що вельми істотно, так як у противному випадку характер переходу додаткової кількості твердої фази Са(ОН)2 буде іншим. Крім того, запобігається розчинність та деструкція компонентів переддефекаційного осаду в пересиченому розчині теплого ступеня дефекації. Дефекований сік виходить із зовнішньої секції через патрубок (7), який відповідає робочому рівню заповнення апарата та загальній тривалості процесу теплого ступеня основної дефекації, але не більше 10 хв, оскільки висота виходу соку на цей рівень заповнення дозволяє підтримувати вказану сумарну тривалість перебування соку у внутрішньому циліндрі (2) та в кільцевому просторі гвинтового каналу (4). Технічний результат полягає у забезпеченні високої експлуатаційної ефективності удосконаленого дефекатора для проведення теплого ступеня основної дефекації, який внутрішнім циліндром (2) із закритою верхньою основою, розділений на внутрішню та зовнішню секції, причому остання обладнана стаціонарною гвинтовою поверхнею (3), крок витків якої не перевищує 0,35 діаметра корпусу апарата (1), а площа поперечного перерізу внутрішнього циліндра (2) складає 0,25 площі поперечного перерізу гвинтового каналу (4), обмеженого циліндричними поверхнями корпусу апарата (1), внутрішнього циліндра (2) та стаціонарною гвинтовою поверхнею (3), що дозволить створити оптимальні умови для гідродинамічного режиму повного витиснення, максимально наближеного до технологічно обґрунтованої тривалості, обумовленою кінетикою процесу; досягти розчинення максимально можливої кількості твердої фази Са(ОН)2 при температурі теплого ступеня основної дефекації із мінімальним часом перебування соку у першій секції та оптимальним у другій, який відповідатиме фактичному часу перебування елементів сокового потоку в апараті, найважливішому параметру із ряду технічних вимог до такого типу обладнання; унеможливити розчинність та деструкцію компонентів переддефекованого осаду в пересиченому лужному цукровмісному розчині теплого ступеня основної дефекації. Таким чином, використання запропонованого удосконаленого апарата дозволяє суттєво зменшити габаритні розміри апарата та збільшити його потужність, підвищити ефективність 2 UA 112018 C2 процесу теплого ступеня основної дефекації при стабільній експлуатації апарата протягом сезону без тривалих технічних зупинок, навіть при можливих коливаннях якості переддефекованого соку та вапняного молока, завдяки чому суттєво зменшити витрати вапна на технологічні потреби виробництва. 5 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 10 15 Апарат для проведення теплого ступеня основної дефекації цукровмісних розчинів, що складається із вертикального корпусу, внутрішнього циліндра, днища, патрубків підведення переддефекованого соку, вапняного молока та відведення обробленого соку на виробництво, який відрізняється тим, що корпус апарата, внутрішнім циліндром із закритою верхньою основою, розділений на внутрішню та зовнішню секції, причому остання обладнана стаціонарною гвинтовою поверхнею, крок витків якої не перевищує 0,35 діаметра корпусу апарата, а площа поперечного перерізу внутрішнього циліндра складає 0,25 площі поперечного перерізу гвинтового каналу, обмеженого циліндричними поверхнями корпусу апарата, внутрішнього циліндра та стаціонарною гвинтовою поверхнею. 3 UA 112018 C2 Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко 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