Устройство для ошпаривания свекловичной стружки

Полезная модель относится к устройствам для тепловой обработки свекловичной стружки и может быть использована в сахарной промышленности. Заявляемое устройство для ошпаривания свекловичной стружки представляет собой корпус, состоящий из двух зон - закрытой и открытой. Открытая зона в верхней части имеет входной патрубок для подачи ошпаривающей жидкости. В верхней части закрытой зоны имеется крышка, на которой расположены датчик уровня жидкости и пульсатор, соединенный с парогенератором и приводом, связанным с блоком управления, соединенным с датчиком уровня жидкости. В закрытой зоне корпуса расположены входные патрубки для подачи ошпаривающей жидкости, входные патрубки для подачи сокостружечной смеси и входные патрубки для подачи острого пара, а также выходные патрубки для отвода экстракта, которые соединены с нагревателем, связанным с входными патрубками для подачи ошпаривающей жидкости закрытой зоны корпуса, а также входным патрубком для подачи ошпаривающей жидкости открытой зоны корпуса. Свекловичная стружка смешивается вне заявляемого устройства с нагретым диффузионным соком из экстрактора, подается в устройство насосом, нагревается горячим диффузионным соком и острым паром, подаваемым в корпус устройства извне. Заявляемое устройство является конструкционно простым, удобным в эксплуатации и обслуживании, обеспечивает постепенное равномерное нагревание свекловичной стружки в процессе ошпаривания при минимально коротком, не более 5 минут, контактировании сырья с ошпаривающей жидкостью и паром и отсутствии перемешивания. 1 н.п. ф-лы, 1 фигура

Полезная модель относится к устройствам для тепловой обработки свекловичной стружки и может быть использована в сахарной промышленности.

Известны устройства различных конструкций для предварительного ошпаривания свекловичной стружки перед поступлением в диффузионный аппарат [SU 543675 A, 09.03.77; SU 767206 A, 03.10.80; SU 744036 A, 30.06.80; SU 806755 A, 25.02.81; SU 962307 A, 30.09.82; SU 1057540 A, 30.11.83; SU 1392099 A1, 30.04.88; SU 1527263 A1, 07.12.89; SU 17037010 A1, 07.01.92; RU 2105816 C1, 27.02.98; RU 64213 U1, 27.06.07; RU 2332466 C1 27.08.08].

Наиболее эффективными, применяемыми в настоящий момент в сахарной промышленности, являются ошпариватели, в которых реализовано противоточное движение свекловичной стружки (твердой фазы) и ошпаривающей жидкости (жидкой фазы), что обеспечивает лучший теплообмен и обессахаривание стружки.

Одним из вариантов эффективного типа ошпаривателя является противоточный ошпариватель КТИПП-БМЗ, основу конструкции которого составляет наклонный двухшнековый диффузионный аппарат C-17 [«Анализ работы существующих диффузионных аппаратов при производстве сахара (часть I)» http://mppnik.ru/publ/krakhmalo_-patochnaja_i_sakharnaja_promyshlennost/analiz_raboty_sushhestvujiishhikh_diffuzionnykh_apparatov_pri_proizvodstve_sakhara_chast_i/13-1-0-765, 2014]. В верхней части ошпаривателя установлена кровлеобразная перегородка, отделяющая основную часть корпуса от мешалки, служащей для приготовления сокостружечной смеси, поступающей непосредственно в насос, подающий эту смесь в колонну. На верхней половине корпуса ошпаривателя расположены греющие камеры. Свекловичная стружка поступает в ошпариватель через загрузочную горловину, а циркуляционный сок подается из диффузионной колонны в мешалку самотеком. Нагретый сок подается в рабочую часть ошпаривателя ниже уровня стружки вблизи наклонной перегородки. Двигаясь навстречу стружке, сок ошпаривает и нагревает ее. Таким образом, в противоточном ошпаривателе КТИПП-БМЗ ошпаривание и нагрев стружки протекают в условиях противотока сока и стружки.

Описан противоточный ошпариватель А2-ГТОБ-30 [«Пути создания высокоэффективных диффузионных аппаратов» http://mppnik.ru/publ/-krakhmalo_patochnaja_i_sakharnaja_promyshlennost/puti_sozdanija_vysokoehffektivnykh_diffuzionnykh_apparatov/13-1-0-768, 2014]. Принципиальной особенностью этого ошпаривателя является устройство его транспортной системы и размеры поперечного сечения аппарата. Транспортная система включает наклонную перегородку, обеспечивающую отделение сока от стружки при поступлении стружки в мешалку ошпаривателя. Оптимальные гидродинамические условия для тепло- и массообмена достигаются лишь при достаточно большой площади поперечного сечения аппарата.

Известно использование в промышленности [http://www.bma-worldwide.com/uploads/media/Extraktion_ru.pdf,2014] противоточного ошпаривателя, подразделенного на две камеры: теплообменную и смесительную. Свежая холодная стружка подается в противоточный ошпариватель без доступа воздуха на входе в теплообменную камеру. Расположение и конструкция транспортирующих лопастей и контрлопастей в теплообменной камере, а также бесступенчатое регулирование числа оборотов вала ошпаривателя обеспечивают образование гомогенного и плотного слоя стружки, необходимого для оптимального теплообмена. Идущий противотоком к стружке охлажденный диффузионный сок откачивается через встроенное в торцовую стенку сито из проволоки из нержавеющей стали, со щелями с двойным конусным сечением и с полезной ситовой поверхностью 34%. В смесительной камере противоточного ошпаривателя поступающий из теплообменной камеры плотный слой стружки разрыхляется, завершается подогрев стружки и приготовляется сокостружечная смесь, пригодная для перекачивания насосом. Описанный ошпариватель содержит также устройство для пеногашения.

Известные устройства для ошпаривания свекловичной стружки, в том числе работающие в противоточном режиме, обладают общими недостатками - имеют сложную конструкцию, включающую транспортеры свекловичной стружки внутри корпуса, не обеспечивают равномерное нагревание свекловичной стружки и сохранение структуры сырья. Они сложны в эксплуатации и обслуживании, материало- и энергоемки.

При этом основным недостатком является неравномерный прогрев стружки ввиду значительной толщины слоя и наличии «застойных» зон, локальный перегрев стружки при длительном воздействии па нее ошпаривающей жидкости и/или острого пара, умягчение стружки при обработке ошпаривающими агентами, увеличение мезгообразования при транспортировании сырья внутри корпуса устройства для ошпаривания свекловичной стружки.

Задача полезной модели - конструкционно простое устройство для ошпаривания свекловичной стружки, обеспечивающее постепенное равномерное нагревание свекловичной стружки в процессе ошпаривания при минимально коротком контактировании сырья с ошпаривающей жидкостью и паром в отсутствие перемешивания.

Технический результат заключается в обеспечении более полного взаимодействия твердой и жидкой фаз при противоточном их движении под пульсационным воздействием, обеспечивающим турбулентное движение жидкой фазы вокруг твердых частиц, сохранении фильтрационных свойств слоя свекловичной стружки в условиях отсутствия механического перемешивания фаз.

Технический результат полезной модели проявляется в интенсификации взаимодействия системы твердое тело-жидкость, обеспечении равномерного нагрева свекловичной стружки, отсутствии локальных перегревов, сохранении исходной структуры сырья в процессе ошпаривания за счет короткого времени взаимодействия сырья с жидкой фазой, а также в предотвращении образования взвесей, снижении содержания веществ коллоидной дисперсности в жидкой фазе, и устранении опасности размножения микроорганизмов.

Технический результат достигается заявляемым устройством для ошпаривания свекловичной стружки, которое представляет собой корпус, состоящий из двух зон - закрытой и открытой. Открытая зона в верхней части снабжена входными патрубками для подачи ошпаривающей жидкости. Верхняя часть закрытой зоны имеет крышку, на которой расположены датчик уровня жидкости и пульсатор, соединенный с парогенератором и приводом, связанным с блоком управления, соединенным с датчиком уровня жидкости. В закрытой зоне корпуса расположены входные патрубки для подачи ошпаривающей жидкости, входные патрубки для подачи сокостружечной смеси и входные патрубки для подачи острого пара, а также выходные патрубки для отвода экстракта, которые соединены с нагревателем, связанным с входными патрубками для подачи ошпаривающей жидкости закрытой зоны корпуса, а также входными патрубками для подачи ошпаривающей жидкости открытой зоны корпуса.

Сущность предлагаемого устройства поясняется чертежом (фигура).

Устройство для ошпаривания свекловичной стружки включает корпус 1, состоящий из двух зон: закрытой зоны 2, нижняя часть которой соединена с открытой зоной 3, представляющей собой наклонную отводящую трубу, направленную вверх. Корпус 1 в обеих зонах (закрытой 2 и открытой 3) выполнен полым, имеет любое, например, круглое сечение. Заявляемое устройство снабжено патрубками - в верхней части открытой зоны 3 - входными патрубками 7 для подачи ошпаривающей жидкости, не менее одного, в нижней части закрытой зоны 2 выходными патрубками 5 для отвода экстракта, расположенными выше них входными патрубками 6 для подачи острого пара, над которыми расположены входные патрубки 4 для подачи сокостружечной смеси, выше которых расположены входные патрубки 14 для подачи ошпаривающей жидкости. Закрытая зона 2 корпуса 1 содержит не менее одного выходного патрубка 5 для отвода экстракта, не менее одного входного патрубка 6 для подачи острого пара, не менее одного входного патрубка 4 для подачи сокостружечной смеси, и не менее одного входного патрубка 14 для подачи ошпаривающей жидкости.

Закрытая зона 2 в верхней части имеет крышку, на которой расположены пульсатор 8 и датчик 9 уровня жидкости. Пульсатор 8 соединен с приводом 10 и парогенератором 11. Привод 10 связан с блоком управления 12, соединенным с датчиком 9 уровня жидкости. Выходные патрубки 5 для отвода экстракта соединены с нагревателем 13, связанным с входными патрубками 14 для подачи ошпаривающей жидкости и входными патрубками 7 для подачи ошпаривающей жидкости в верхнюю часть открытой зоны 3 корпуса 1 заявляемого устройства. Для дополнительного подогрева извне открытая зона 3 может быть снабжена нагревающим устройством, например, нагревательным кожухом.

Элементы заявляемого устройства выполнены из термостойкого материала (выдерживающего температуру не менее 100°С), реакционностойкого к сахарозе, например, из нержавеющей стали.

Заявляемое устройство работает следующим образом.

В предлагаемой полезной модели источником ошпаривающей жидкости является, во-первых, острый пар, подаваемый в закрытую зону 2 извне через входные патрубки 6 для подачи острого пара, а также через пульсатор 8, а во-вторых, диффузионный сок из экстрактора, который смешивается со свекловичной стружкой вне заявляемого устройства. При контактировании со свекловичной стружкой острый пар конденсируется, образуя жидкую фазу, которая отводится из закрытой зоны 2 корпуса 1 в виде экстракта через выходные патрубки 5 для отвода экстракта, нагревается в нагревателе 13 и направляется в корпус 1 устройства для ошпаривания свекловичной стружки через входные патрубки 14 для подачи ошпаривающей жидкости в закрытую зону 2, а через входные патрубки 7 для подачи ошпаривающей жидкости - в открытую зону 3.

Заявляемое устройство имеет три зоны нагрева свекловичной стружки.

Свекловичная стружка предварительно вне корпуса 1 смешивается с нагретым диффузионным соком из экстрактора. В корпус 1 полученная сокостружечная смесь подается насосом в закрытую зону 2 через входные патрубки 4 для подачи сокостружечной смеси, где смешивается с нагретой в нагревателе 13 ошпаривающей жидкостью, подаваемой в закрытую зону 2 через входные патрубки 14 для подачи ошпаривающей жидкости. Это первая зона нагрева.

В этой же зоне нагрева через пульсатор 8 в верхнюю часть закрытой зоны 2 импульс но поступает острый пар, вырабатываемый парогенератором 11, также в некоторой степени нагревая сокостружечную смесь. Работа пульсатора 8 регулируется блоком управления 12. Как только уровень жидкости достигает датчика 9 уровня жидкости, сигнал подается на блок управления 12, с него через привод 10 на пульсатор 8, и через пульсатор 8 в зону 2 подается импульс острого пара. Под действием импульсов острого пара сокостружечная смесь продвигается далее в закрытую зону 2. Как только уровень жидкости опускается ниже датчика 9 уровня жидкости, сигнал подается на блок управления 12, с него через привод 10 на пульсатор 8, и через пульсатор 8 происходит стравливание пара в атмосферу. Под действием импульсов острого пара сокостружечная смесь, совершая возвратно-поступательное движение, продвигается далее по закрытой зоне 2 корпуса 1. Здесь происходит следующий этап нагревания свекловичной стружки (вторая зона нагрева) - под воздействием острого пара, подаваемого в закрытую зону 2 корпуса 1 извне через входные патрубки 6 для подачи острого пара.

Нагретая острым паром, сокостружечная смесь, совершая возвратно-поступательное движение под действием импульсов острого пара, продвигается далее, из закрытой зоны 2 в открытую зону 3 в противотоке ошпаривающей жидкости, поступающей через входные патрубки 7 для подачи ошпаривающей жидкости в верхней части открытой зоны 3 - это третья зона нагрева. Открытая зона 3 может быть снабжена нагревательным кожухом - для дополнительного подогрева извне, например, при низких температурах окружающей среды. Ошпаренное сырье из верхней части открытой зоны 3 выгружается в экстрактор для дальнейшей переработки.

Подача свеклостружечной смеси в ошпариватель насосом через входные патрубки сохраняет энергию импульсов для обеспечения транспорта твердой массы.

В устройстве предлагаемой конструкции время контакта сырья - свекловичной стружки - с ошпаривающей жидкостью составляет не более 5 минут.

Столь короткое время контакта сырья с ошпаривающей жидкостью и паром способствует сохранению исходной структуры сырья предотвращает образования взвесей - снижает содержание веществ коллоидной дисперсности в жидкой фазе, что улучшает качество диффузионного сока, и полностью исключает возможность размножения микроорганизмов. Кроме того, короткое время процесса и импульсная подача острого пара решает проблему ценообразования, что исключает необходимость комплектации заявляемого устройства приспособлениями для пеногашения, применяемыми в настоящее время при ошпаривании свекловичной стружки. Это способствует более легкой эксплуатации и обслуживанию предлагаемого устройства.

Наличие нескольких зон нагрева в устройстве для ошпаривания свекловичной стружки позволяет нагревать сырье равномерно, тем самым избежать локальных перегревов, что способствует сохранению структуры сырья.

Отсутствие перемешивания сырья в заявляемом устройстве для ошпаривания свекловичной стружки также способствует сохранению структуры сырья.

Отсутствие транспортирующих сырье механизмов внутри устройства для ошпаривания, а также приспособлений для пеногашения делает заявляемое устройство конструкционно простым, удобным в эксплуатации и обслуживании и позволяет исключить недостатки, связанные с наличием транспортирующих механизмов, таких, как образование застойных зон в местах контакта сырья с транспортирующим механизмом, не позволяющим достичь равномерного прогрева сырья в массе.

В заявляемом устройстве ошпаривания свекловичной стружки созданы условия для реализации оптимального тепло- и массобмена, что достигается образованием равномерного по плотности слоя стружки, возвратно-поступательным движением сокостружечной смеси под действием периодической импульсной подачи острого пара и противоточным движением твердое тело-жидкость с турбулентным движением жидкости вокруг твердых частиц.

Таким образом, заявлено новое конструкционно простое и удобное в обслуживании устройство для ошпаривания свекловичной стружки, в котором реализованы:

- интенсификация взаимодействия твердое тело-жидкость;

- сокращение времени взаимодействия твердое тело-жидкость при ошпаривании, составляющее в заявляемом устройстве не более 5 минут, способствующее снижению содержания веществ коллоидной дисперсности в диффузионном соке и устраняющее опасность размножения микроорганизмов;

- равномерный нагрев свекловичной стружки в трех нагревательных зонах, позволяющий избежать локальных зон перегрева и сохранить структуру сырья;

- отсутствие механического перемешивания, что также способствует сохранению структуры сырья;

- образование равномерного по плотности слоя стружки, необходимого для оптимального тепло- и массообмена;

- противоточное движение твердое тело-жидкость и турбулентное движение жидкости вокруг твердых частиц, обеспечиваемое пульсационным воздействием острого пара, способствующие оптимальному тепло- и массообмену.

1. Устройство для ошпаривания свекловичной стружки, включающее корпус, состоящий из закрытой и открытой зон, в котором открытая зона в верхней части имеет входные патрубки для подачи ошпаривающей жидкости, закрытая зона в верхней части снабжена крышкой, с расположенными на ней датчиком уровня жидкости и пульсатором, соединенным с парогенератором и приводом, связанным с блоком управления, соединенным с датчиком уровня жидкости, закрытая зона имеет входные патрубки для подачи ошпаривающей жидкости, входные патрубки для подачи сокостружечной смеси и входные патрубки для подачи острого пара, а также выходные патрубки для отвода экстракта, которые соединены с нагревателем, связанным с входными патрубками для подачи ошпаривающей жидкости закрытой зоны корпуса, а также с входными патрубками для подачи ошпаривающей жидкости открытой зоны корпуса.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что открытая зона имеет не менее одного входного патрубка для подачи ошпаривающей жидкости.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что закрытая зона имеет не менее одного входного патрубка для подачи ошпаривающей жидкости.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что закрытая зона имеет не менее одного входного патрубка для подачи сокостружечной смеси.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что закрытая зона имеет не менее одного входного па трубка для подачи острого пара.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что закрытая зона имеет не менее одного выходного патрубка для отвода экстракта.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что входные патрубки для подачи острого пара закрытой зоны расположены выше выходных патрубков для отвода экстракта закрытой зоны.

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что входные патрубки для подачи сокостружечной смеси закрытой зоны расположены выше входных патрубков для подачи острого пара закрытой зоны.

9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что входные патрубки для подачи ошпаривающей жидкости закрытой зоны расположены выше входных патрубков для подачи сокостружечной смеси.

10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что открытая зона дополнительно снабжена нагревaтeльным кожухом.

РИСУНКИ