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 снабжена входными патрубками. В верхней части закрытой зоны имеется загрузочный карман, снабженный выходными патрубками, а также крышка, на которой расположены датчик уровня жидкости и пульсатор, соединенный с загрузочным карманом, парогенератором и приводом, связанным с блоком управления, соединенным с датчиком уровня жидкости. В закрытой зоне корпуса расположены входные и выходные патрубки, соединенные с нагревателем, связанным с загрузочным карманом и входными патрубками открытой зоны корпуса. В заявляемом устройстве в качестве ошпаривающей жидкости используют диффузионный сок сахарной свеклы из экстрактора. Заявляемое устройство является конструкционно простым, удобным в эксплуатации и обслуживании, обеспечивает равномерное нагревание свекловичной стружки в процессе ошпаривания при минимально коротком, не более 5 минут, контактировании сырья с ошпаривающей жидкостью и паром в отсутствие 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 С-17 [«Анализ работы существующих диффузионных аппаратов при производстве сахара (часть I)» http://mppnik.ru/publ/krakhmalo_-patochnaja_i_sakharnaja_promyshlennost/analiz_raboty_sushhestvujushhikh_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 КТИГШ-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 [rittp://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 на 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. В верхней части закрытой зоны имеется загрузочный карман с выходными патрубками. Верхняя часть закрытой зоны снабжена крышкой, на которой расположены датчик уровня жидкости и пульсатор, соединенный с загрузочным карманом, парогенератором и приводом, связанным с блоком управления, соединенным с датчиком уровня жидкости. В закрытой зоне корпуса расположены входные и выходные патрубки, соединенные с нагревателем, связанным с загрузочным карманом и входным патрубком открытой зоны корпуса.

Сущность предлагаемого устройства поясняется чертежом (фигура).

Устройство для ошпаривания свекловичной стружки включает корпус 1, состоящий из двух зон: снабженной загрузочным карманом 2 закрытой зоны 3, нижняя часть которой соединена с открытой зоной 4, представляющей собой наклонную отводящую трубу, направленную вверх. Корпус 1 в обеих зонах (закрытой 3 и открытой 4) выполнен полым, имеет любое, например, круглое сечение. Заявляемое устройство снабжено патрубками - в нижней части закрытой зоны 3 выходными патрубками 5 для отвода экстракта, не менее одного, и расположенными выше них входными патрубками 6 для подачи ошпаривающей жидкости, не менее одного, а также в верхней части открытой зоны 4 - входными патрубками 7 для подачи ошпаривающей жидкости, не менее одного. Закрытая зона 3 в верхней части снабжена крышкой, на которой расположены пульсатор 8 и датчик 9 уровня жидкости. Пульсатор 8 соединен с приводом К), парогенератором 11, а также с загрузочным карманом 2. 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 загрузочным карманом 2, а также входными патрубками 6, расположенными выше выходных патрубков 5, и входными патрубками 7 в верхней части открытой зоны 4 корпуса 1 заявляемого устройства. Для дополнительного подогрева извне открытая зона 4 может быть снабжена нагревающим устройством, например, нагревательным кожухом. Загрузочный карман 2 может быть снабжен дозатором, который может, в случае необходимости, плотно закрываться для того, чтобы препятствовать потере импульса и выплескиванию сокостружечной смеси через дозатор. В загрузочном кармане 2 расположены выходные патрубки 14, не менее одного, для отвода диффузионного сока, направляемого на очистку.

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

Заявляемое устройство работает следующим образом.

Предлагаемое устройство имеет три зоны нагрева свекловичной стружки. Ошпаривающая жидкость, в качестве которой используют диффузионный сок сахарной свеклы из экстрактора, смешивается с экстрактом, отводящимся через выходные патрубки 5, нагревается в нагревателе 13 и направляется в корпус 1 через входные патрубки 6 и загрузочный карман 2 в закрытую зону 3, а через входные патрубки 7 - в открытую зону 4.

Свекловичная стружка поступает в загрузочный карман 2, например, через дозатор, где смешивается с нагретой в нагревателе 13 ошпаривающей жидкостью - это первая зона нагрева.

В загрузочном кармане 2 происходит теплообмен ошпаривающей жидкости и свекловичной стружки. Через выходные патрубки 14 загрузочного кармана 2 диффузионный сок, охлажденный до температуры 30-40°C при теплообмене со свекловичной стружкой, отводят, направляя на очистку. Этот охлажденный диффузионный сок может быть позже подогрет в ходе производственного процесса не используемым иным образом отходящим теплом.

Из загрузочного кармана 2 сокостружечная смесь опускается в закрытую зону 3 корпуса 1. Здесь происходит следующий этап нагревания свекловичной стружки. Через входные патрубки 6 в закрытую зону 3 корпуса 1 поступает нагретая в нагревателе 13 ошпаривающая жидкость, и через пульсатор 8 импульсно 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 закрытую зону 3 подается импульс острого пара. Под действием импульсов острого пара сокостружечная смесь продвигается далее в закрытую зону 3. 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 загрузочный карман 2. Под действием импульсов острого пара сокостружечная смесь, совершая возвратно-поступательное движение, продвигается из закрытой зоны 3 в открытую зону 4 в противотоке поступающей через входные патрубки 7 ошпаривающей жидкости - это третья зона нагрева. Открытая зона 4 может быть снабжена нагревательным кожухом - для дополнительного подогрева извне, например, при низких температурах окружающей среды. Ошпаренное сырье из верхней части открытой зоны 4 выгружается в экстрактор для дальнейшей переработки.

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 пенообразования, 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,

закрытая зона в верхней части имеет загрузочный карман, снабженный выходными патрубками, а также крышку с расположенными на ней датчиком уровня жидкости и пульсатором, соединенным с загрузочным карманом, парогенератором и приводом, связанным с блоком управления, соединенным с датчиком уровня жидкости,

закрытая зона имеет входные и выходные патрубки, соединенные с нагревателем, связанным с загрузочным карманом и входными патрубками открытой зоны корпуса.

2. Устройство для ошпаривания свекловичной стружки по п. 1, отличающееся тем, что загрузочный карман дополнительно снабжен дозатором.

3. Устройство для ошпаривания свекловичной стружки по п. 1, отличающееся тем, что загрузочный карман снабжен не менее чем одним выходным патрубком.

4. Устройство для ошпаривания свекловичной стружки по п. 1, отличающееся тем, что закрытая зона имеет не менее одного входного патрубка.

5. Устройство для ошпаривания свекловичной стружки по п. 1, отличающееся тем, что закрытая зона имеет не менее одного выходного патрубка.

6. Устройство для ошпаривания свекловичной стружки по п. 1, отличающееся тем, что входные патрубки закрытой зоны расположены выше выходных патрубков закрытой зоны.

7. Устройство для ошпаривания свекловичной стружки по п. 1, отличающееся тем, что открытая зона в верхней части имеет не менее одного входного патрубка.

8. Устройство для ошпаривания свекловичной стружки по п. 1, отличающееся тем, что открытая зона дополнительно снабжена нагревательным кожухом.



 

Наверх