Установка для концентрирования жидкостей

Установка для концентрирования жидкостей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТАНОВКА ДЛЯ КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ ЖИДКОСТЕЙ, содержащая вертикально установленный цилиндрический кристаллизатор с внутренней полированной поверхностью, теплообменник предварительного охлаждения исходной жидкости, систему охлаждения, сепарационно-промывочную колонну и плавитель, отличающая, ся тем, что, с целью повышения удельной производительности, сепарационнопромывочная колонна снабжена на входе диффузором и установлена над кристаллизатором так, что диффузор концентричйо введен в верхнюю часть кристаллизатора и вокруг него расположены сопла для тангенциапьной-г подачи концентрата из сепарационнопромывочной колонны в кристаллизатор , при этом последний имеет теплообменную рубашку, сообщенную с системой охлаждения, а патрубок для подвода исходной жидкости из теплообменника предварительного охлаждения расположен в днище кристаллиза (Л тора по его оси, причем днище выполнено в форме полусферы для отражения потока концентрата к оси, а высота кристаллизатора составляет от 10 до 20 его диаметров.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (l 9) (! 1) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

llO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЬП ИЙ (21) 3588117/28-13 (22) 28.02.83 (46) 23.03.85. Бюл. И 11 (72) 10.П. Денисов (71) Одесский технологический институт холодильной промышленности (53) 663.23(088.8) (56) 1. Заявка Великобритании

В 1433538, кл. В 01 D 9/04, 1975.

2. Giangiacomo R., Maltini Е. Là

crioconcentrazione dei prodotti

liguidi alimentari. — "Preddo",1979, 33, N 6, р. 421-427 (прототип). (54)(57) УСТАНОВКА ДЛЯ КОНЦЕНТРИРО-.

ВАНИЯ ЖИДКОСТЕЙ, содержащая вертикально установленный цилиндрический кристаллизатор с внутренней полированной поверхностью, теплообменник предварительного охлаждения исходной жидкости, систему охлаждения, сепарационно-промывочную колонну и

4(5() F 25 С 1/.12 В 01 D 9 04 плавитель, о т л и ч а ю щ а я, с я тем, что, с целью повышения удельной производительности, сепарациьннопромывочная колонна снабжена на sxoде диффузором и установлена над кристаллизатором так, что диффузор концентрично введен в верхнюю часть кристаллизатора и вокруг него расположены сопла для тангенциальной :: подачи концентрата из сепарационнопромывочной колонны в кристаллизатор, при этом последний имеет теплообменную рубашку, сообщенную с системой охлаждения, а патрубок для подвода исходной жидкости из теплообменника предварительного охлаждения расположен в днище кристалпизатора по его оси, причем днище выполнено в форме полусферы для отражения потока концентрата к оси, а высота кристаллизатора составляет от 10 до 20 его диаметров.,Ф 1146

Изобретение относится к области концентрировайия пищевых водных растворов вымораживанием и может бытьиспользовано в пищевой промышленности, например, для концентрирова:ния натуральных фруктовых и овощных соков, вина, пива, чайных и кофейных экстрактов и других пищевых жидких. продуктов - водных растворов или суспензий сухих растворенных 1ð веществ.

Известна установка для концентри,рбвания жиДкостей вымораживанием, содержащая кристаллизатор, снабженный шнековой центрифугой и сообщенный 15 с теплообменником, который, в свою очередь, соединен с системой охлаждения (1) .

Недостатком установки является необходимость поддержания в ней высокого вакуума, что ограничивает производительность установки, при этом . проникающий через уплотнения вала центрифуги воздух ухудшает качество концентрируемого продукта, а образующаяся на поверхности теплообменника наледь снижает его эффективность и приводит к повышенным энергозатратам.

Известна установка для концентри- ЗО рования жидкостей, содержащая вертикально установленный цилиндрический кристаллизатор с внутренней полированной поверхностью, теплообменннк предварительного охлаждения исходной 35 жидкости, систему охлаждения, сепара ционно-промывочную колонну и плавитель $2) ..

Недостатком известной установки является низкая удельная производи- 40 тельность кристаллизатора и сепарационно-промывочной колонны. Это связано с тем, что высокое переохлаждение питающего по ока резко уменьшается в период интенсивного зароди- 45 шеобразования, что приводит к избытку мелких кристаллов, а затем становится недостаточным для роста продукционных кристаллов, что, с свою очередь, ограничивает удельную произ- 50 водительность кристаллизатора по кристаллам льда в пределах 100 кг льда на 1 м ч. При этом механическое истирание кристаллов при перемешивании суспензии мешалками, а также 55 отсутствие классификации кристаллов, направляемых в сепарационно-промывочную колонну, приводят к нестабиль525 ности качества кристаллов и низкому коэффициенту однородности, не превышающему 151, что снижает удельную производительность колонны, а также качество продукта.

Целью изобретения является повышение удельной производительности установки.

Поставленная цель достигается тем, что в установке для концентрирования жидкостей, содержащей вертикально установленный цилиндрический кристаллизатор с внутренней полированной поверхностью, теплообменник предварительного охлаждения исходной жидкости, систему охлаждения, сепарационно-промывочную колонну и плавитель, сепарационно-промывочная колонна снабжена на входе диффузором и установлена над кристаллизатором так, что диффузор концентрично введен в верхнюю часть кристаллизатора и вокруг него расположены сопла для тангенциальной подачи концентрата из сепарацнонно-промывочной .колонны в кристаллизатор, при этом последний имеет теплообменную рубашку, сообщенную с системой охлаждения, а.патрубок для подвода исходной жидкости из теплообменника предварительного охлаждения располо-. жен в днище кристаллизатора по его оси, причем днище выполнено в форме полусферыдля отражения потока концентрата к оси, а высота кристаллнзатора составляет от 10 до 20 его диаметров.

На фиг. 1 показана установка для концентрирования жидкости; на фиг.

2 — разрез А-А на фиг. 1; на фиг; 3блок установок для концентрирования жидкости.

Установка для концентрирования жидкости содержит вертикально установленный цилиндрический кристаллизатор 1, высота которого составляет от 10 до 20 его диаметров (200—

2000 мм), сенарационно-промывочную колонну 2, состыкованную с плавителем 3,. снабженную на входе диффузором 4 и установленную над кристаллизатором 1 так, что диффузор 4 концентрично введен в верхнюю часть кристаллизатора 1 и вокруг него расположены сопла 5 для тангенциальной подачи концентрата из сепарационно промывочной колонны 2 с помощью насоса 6. Днище 7 кристаллизатора 1

1146

Система охлаждения установки содержит холодильную машину. При этом вход в теплообменную рубашку 9 сообщается через регулирующий вентиль

18 с выходом теплообменника 16 плави-30 теля 3 и дополнительного конденсатора 19 холодильной машины, а выход из теплообменной рубашки 9 сообщается через компрессор 20 с входом теплообменника 16 плавителя 3 и через дополнительный компрессор 21 с входом дополнительного конденсатора 19. Причем нижняя часть полости плавителя 3 соединена через трехпоточный теплообменник 22 и регулирую- 40 щий вентиль 23 с потребителем пресной воды, а нижняя часть полости 14 соединена через теплообменники 24 и 22, а также через регулирующий вентиль

25 с потребителем концентрата. Для 45 подачи исходной жидкости через теплообменники 22 и 24 и патрубок 8 в кристаллизатор 1 используется насос 26.

Для набора заданной производительности кристаллизаторы 1 комплектуют 50 в блоки. Для этого их устанавливают с помощью трубных решеток 27 и 28 в общую теплообменную рубашку 29, вход которой через регулирующий вентиль

30 сообщен с выходами теплообменнкка 55

31 общего плавителя 32 и дополнительного конденсатора 33, а выход из теплообменной рубашки 29 сообщен

3 выполнено в форме полусферы для отражения потока концентрата к оси кристаллизатора 1 и по оси последнего в днище 7 расположен патрубок 8 для ввода исходной жидкости..

Кристаллизатор 1 имеет теплообменную рубашку 9 и его теплообменная поверхность 10, развитая. со стороны теплообменной рубашки 9 за счет оребрения и (цилиндрическая) полирован- 10 ная со стороны концентрируемой жидкости, изолирована от других элементов кристаллизатора теплоизолирующими промежуточными фланцами 11 и 12.

Сепарационно-промывочная колонна 2 снабжена фильтрующей сеткой 13, а также имеет полость 14 для вывода концентрата из колонны 2 и полость

15 для ввода его большей части в кристаллизатор. Плавитель 3 снабжен теплообменником 16, верхняя часть которого встроена вдоль поверхности отражателя 17, направляющего льдоводяную суспензию в полость плави- . теля 3. 25

525 4 через компрессор -34 с входом теплообменника 31 плавителя 32 и.череэ дополнительный компрессор 35 с входом дополнительного конденсатора 33. Выводы из общей сепарационно-промывочной колонны 36 и вводы в кристаллиэаторы 1 рециркулирующего концентрата объединены с помощью трубной решетки

37 в соответствующие общие полости

38, и 39, сообщающиеся между собой через насос 40. Общая полость плавителя 32 соединена через трехпоточный теплообменник 41 и регулирующий вентиль 42 с потребителем пресной воды.

Вывод продуктового концентрата из нижней части полости 38 сепарациоинопромывочной колонны 36 соединен с потребителем через теплообменники 43 и

41 и регулирующий вентиль 44. Для . подачи исходной жидкости в кристаллизаторы 1 через теплообменники 41 и

43, коллектор 45 и патрубки 8 используется насос 46.

Установка работает следующим образом. Исходную жидкость насосом 26 (фиг. 1) направляют последовательно в теплообменники 22 и 24 для охлаждения до температуры, близкой к тем пературе замерзания, потоками пресной воды и концентрата, выходящими из установки, и далее через патрубок .8 вводят в вертикальный кристаллизатор 1 вдоль его оси. При этом поток концентрата, рециркулирующего иэ сепарационно-промывочной колонны 2, вводят тангенциально в верхнюю часть кристаллизатора 1 со скоростью 1020 м/с, создавая с помощью насоса 6 перепад давления на соплах 5 в 0,10,3 ИПа. Большие значения перепада давления и соответственно скорости ввода рециркулирующего потока принимают для больших значений диаметра и длины кристаллизатора. С повышением вязкости концентрируемых жидкостей высоту кристаллизатора 1 принимают соответственно меньшей..Сооб" щение посредством тангенциальных сопел 5 импульса вращения концентрату приводит к его движению в кристаллизаторе 1 по спирали сверху вниз вдоль его внутренней полированной поверхности. При этом через регулирующий вентиль 18 в теплообменную рубашку 9 направляют хладагент, который, омывая развитую за счет оребрения на" ружную поверхность кристаллизатора 1, 1146525 отбирает тепло от охлаждаемого кон- ,центрата и испаряется. Пары хладагента сжимают компрессором 20 и большую часть направляют в дополнительный конденсатор 19 на конденсацию. 5

Достигнув полусферического днища 7, поток переохлажденного концентрата смешивается со встречной струей исходйой жидкости as патрубка 8, что приводит к образованию кристаллов 10 льда, движущихся под воздействием циклона вокруг оси кристаллизатора

1 снизу вверх. По мере роста кристаллов льда, питаемых исходной жидкостью с отбором тепла кристаллизации 11 переохлажденным концентратом, радиус вращения их вокруг оси кристаллизатора под действием сил центростремительного ускорения уменьшается.

Гидравлическая классификация кристап- 20 лов льда во вращающейся жидкости приводит к формированию вдоль оси кристаллизатора суспензии из продуктовых кристаллов льда и концентрата, в которой концентрация кристаплов льда 25 по мере их объема повышается вследствие радиальной циркуляции растущих кристаллов.

Иелкие кристаллы льда, циркулирующие в объеме кристаллизатора с ра-Эб диусом вращения, болЬшим радиуса диффузора, отражаются встречным потоком рецирк тирующего концентрата и увлекаются им обратно в нижнюю часть кристаллизатора, где продолжают расти при контакте с исходной жидкостью.

Суспензия, поднимающаяся под действием перепада давления вдоль оси кристаплизатора через диффузор в сепарационно-промывочную колонну 2> . щ формирует в колонне 2 ледяной поршень в результате дренажа концентрата через сетку 13 в полость 14. Большую часть концентрата с помощью насоса 6 рециркулируют в попость 15, а мень- 4з. шую часть выводят через теплообменники 24 и 22 и регулирующий вентиль 25 потребителй. Промывку кристаллов льда от поверхностной пленки концентрата осуществляют в сепарационно-промы- $Q ночной колонне 2 выше уровня дренажной сетки 13 встречным потоком. пресной воды, опускающейся из плавителя

3, в количестве 5-107 от массы кристаллов льда, поступающих в плавитель.

Промытые кристаллы льда, входящие в сепарационно-Промывочную колонну 2, равномерно распределяют с помощью отражателя 17 по объему плавителя 3, где их плавят через поверхность теплообменника 16 за счет тепла конденсации фреона, Основной поток пресной воды, получаемый при плавлении льда, направляют через трехпоточный теплообменник 22 и регулирующий вентиль 23 потребителю пресной воды, а меньшую часть (5-107) направляют на промывку продукционных кристаллов льда.

Струйное перемешивание суспензии благоприятствует ускоренному росту качественных кристаллов в объеме кристалляэатора, а гидравлическая классификация кристаллов льда в поле центробежного ускорения повышает их однородность на входе в сепарационно-промывочную колонну 2 и соответственно проницаемость ледяного поршня при сепарации и промывке, что в свою очередь повышает производительность сепарационио-промывочной колонны 2 и установки в целом.

Принцип работы установки, скомпонованной по схеме на фиг. 3, аналогичен работе модуля установки по схеме на фиг. 1.

Предложенная установка позволяет существенно интенсифицировать процессы переохлаждения концентрата, кристаплизации и сепарации льда за счет их проведения в поле центробежного ускорения. При зтом повышается качество и однородность кристаллов льда, поступающих в сепарационнопромывочную колонну, что приводит к увеличению проницаемости ледяного пористого поршня и соответственно к повышенно удельной производительности колонны и всей установки. Кроме того, повышается качество сконцентрированного продукта вследствие снижения потерь сухих веществ в процессе промывки кристаллов льда, отличающихся высоким качеством и однородностью. I 146525 I/ И фиг.2

1146525

Составитель И. Шабалина .Техред А.Кикемезей . Корректор Н. Король

Редактор А. Шишкина

Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 1346/30 Тираж 509

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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