SU1296581A1 - Apparatus for crystallization of lactose from solution - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к оборудованию молочной промьшленности, в частности к аппаратам дл  кристаллизации молочного сахара в иэогидри ческих услови х, и может быть использовано в химической и сахароперера- батьтающей промьшленности. Целью изобретени   вл етс  повышение выхода лактозы путем улучшени  перемешивани  раствора и массопередачи за счет дополнительного межфазного трени  в кристаллизующемс  растворе. Аппарат содержит вертикальньй цилиндThe invention relates to equipment for the dairy industry, in particular to apparatuses for the crystallization of milk sugar under inohydric conditions, and can be used in chemical and sugar processing industries. The aim of the invention is to increase the yield of lactose by improving the mixing of the solution and the mass transfer due to the additional interfacial friction in the crystallizing solution. The device contains a vertical cylinder

Description

129129

рический корпус 1 со сферическим днищем 2 и расположенную в нем соос- но обечайку 3 с образованием тепло- обменной рубашки 4 дл  охлаждени . Внутри-корпуса 1 по оси установлено виброперемешивающее устройство, состо щее из вертикального вала 6,на котором жестко укреплены лопасти 7,выполненные в виде отдельных винтовых витков и перфррированные усеченными корои ,Spherical housing 1 with a spherical bottom 2 and a shell 3 aligned therein with the formation of a heat exchange jacket 4 for cooling. Inside the housing 1 along the axis there is a vibrating-mixing device, consisting of a vertical shaft 6, on which the blades 7 are rigidly fixed, made in the form of separate helical turns and perforated with truncated bark,

1one

Изобретение относитс  к оборудованию молочной промышленности, в частности к аппаратам дл  кристаллизации молочного сахара в изогидри- ческих услови х, и может быть использовано в химической и сахароперера- батывающей промышленности.The invention relates to equipment for the dairy industry, in particular to apparatus for the crystallization of milk sugar under isohydric conditions, and can be used in the chemical and sugar processing industry.

Целью изобретени   вл етс  повышение выхода лактозы путем улучшени  перемешивани  раствора и массопереда чи за счет дополнительного межфазного трени  в кристаллизующемс  растворе .The aim of the invention is to increase the yield of lactose by improving the mixing of the solution and the mass transfer due to the additional interfacial friction in the crystallizing solution.

На фиг. 1 схематично изображен аппарат , продольный разрез; на фиг. 2- разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - перфорированна  лопасть; на фиг. А- разрез Б-Б на фиг. 3; на фиг. 5 - схема отклонени  упругих стенок обечайки . FIG. 1 schematically shows an apparatus, a longitudinal section; in fig. 2 is a section A-A in FIG. one; in fig. 3 - perforated blade; in fig. A-section BB in FIG. 3; in fig. 5 is a diagram of the deviation of the elastic walls of the shell.

Аппарат дл  кристаллизации лактозы из раствора содержит вертикальный цилиндрический корпус 1 со сферическим днищем 2 и расположенную в нем соосно обечайку 3 с образованием теплообменной рубашки 4 дл  охлаждени . Корпус смонтирован на трех опорах 5. Внутри корпуса 1 по оси установлено виброперемешивающее устройств состо щее из вертикального вала 6, на котором, жестко укреплены лопасти 7, выполненные в виде отдельных винтовых витков с углом подъема лопасти об и перфорированными усеченными коноидальными отверсти ми 8, обращен ными суживающейс  частью к днищу. нижней перфорированной лопасти 9 соответствует форме днища 2 кор пуса I.The apparatus for the crystallization of lactose from solution contains a vertical cylindrical body 1 with a spherical bottom 2 and a shell 3 arranged coaxially therein to form a heat exchange jacket 4 for cooling. The housing is mounted on three supports 5. Inside the housing 1, an axis-mixing device consisting of a vertical shaft 6 is installed on the axis, on which the blades 7 are rigidly fixed, made in the form of separate helical turns with the angle of lift of the blade about and the perforated truncated conoid openings 8, facing tapering to bottom. the lower perforated blade 9 corresponds to the shape of the bottom 2 of the core I.

дальными отверсти ми. Обечайка 3 выполнена из упругого материала, например из тонкого стального листа. Теплообменна  рубашка разделена вертикальными перегородками на отдельные изолированные друг от друга секции, патрубки 15 и 16 дл  отвода теплоносител  которых подключены к гидропульсатору 18 дл  создани  колебаний обечайки. 5 ил.far holes. The shell 3 is made of an elastic material, for example of a thin steel sheet. The heat exchange jacket is divided by vertical partitions into separate isolated from each other sections, the nozzles 15 and 16 for draining the heat transfer fluid of which are connected to the hydropulsator 18 to create oscillations of the shell. 5 il.

ШSh

5five

о ., - 35 -i O., - 35 -i

2020

2525

30thirty

Обечайка 3 выполнена из упругого материала, например из тонкого стального листа. Теплообменна  рубашка 4 разделена вертикальными перегородками 10 на отде.льные изолированные друг от друга секции 1.1 и 12. Секции 11 и. 12 снабжены патрубками 13 и 14 дл  подвода и патрубками 15 и 16 дл  отвода хладагента. Последние сообщаютс  со сливной гидролинией 17 через гвдропульсатор 18. Вертикальный вал 6 виброперемешивающего устройства установлен в нижнем 19 и верхнем 20 подшипниках скольжени  и соединен с низкочастотным виброприводом 21, смонтированным на крьппке 22, котора  снабжена патрубком 23 д.гг  начального набора перенасыщенного раствора. В нижней части корпуса 1 расположено устройство дл  выгрузки кристаллизата.The shell 3 is made of an elastic material, for example of a thin steel sheet. The heat exchange jacket 4 is divided by vertical partitions 10 into separate sections 1.1 and 12 that are isolated from each other. Section 11 and. 12 are provided with nozzles 13 and 14 for inlet and nozzles 15 and 16 for discharging refrigerant. The latter are connected to the drainage hydroline 17 via a hydraulic pulsator 18. A vertical shaft 6 of the vibratory mixing device is installed in the lower 19 and upper 20 sliding bearings and connected to a low-frequency vibrator 21 mounted on a clamp 22, which is provided with a nozzle 23 of an initial set of supersaturated solution. A device for discharging crystallized material is located in the lower part of the housing 1.

Аппарат работает следующим образом .The device works as follows.

Теплообменную рубашку 4 заполн ют гор чей водой и разогревают аппарат до температуры начала процесса кристаллизации 70-75 С. Затем через патрубок 23 в корпус аппарата подают перенасыщенньй раствор лактозы до по-- гружени  в Hei-o верхней лопасти 7.The heat exchange jacket 4 is filled with hot water and the apparatus is heated to a temperature of 70-75 ° C at the beginning of the crystallization process. Then a supersaturated lactose solution is fed into the body of the apparatus through the nozzle 23 and immersed in the Hei-o upper blade 7.

Затем в теплообменную рубашку 4 подают под избыточным давлением через патрубки 13 и 14 посто нным потоком хладагент (лед ную воду). При этом . в секци х 11 и 12 попеременно со сдвигом по фазе на 180° происход т низкочастотные, преимущественно ин- фразвуковые колебани  обечайки 3. Колебани  в секци х 11 и 12 поочередноThen the heat exchange jacket 4 is supplied under pressure through coolant pipes 13 and 14 with a constant flow of coolant (ice water). Wherein . in sections 11 and 12 alternately with a phase shift of 180 °, low-frequency, mainly infrasonic vibrations of the shell 3 occur. Vibrations in sections 11 and 12 alternately

возбуждаютс  пульсирующим потоком охлаждающей жидкости, получаемым преобразованием посто нного потока по- средством гидропульсатора 18. По сути секции 11 и 12 образуют пульсатор- 5 ные гидравлические вибраторы с управ- л емым сливом. Например, секци  11 отключаетс  гидропульсатором 18 от сливной гидролинии 17. В секции 11They are excited by a pulsating flow of coolant, which is obtained by converting a constant stream by means of a hydropulsator 18. In essence, sections 11 and 12 form a pulsator- 5 hydraulic vibrators with a controlled drain. For example, section 11 is turned off by hydropulsator 18 from drain line 17. In section 11

при этом возрастает избыточное давле- О нар ду с вертикальным пульсирующимthis increases the excess pressure, along with the vertical pulsating

ние и происходит перемещение стенки обечайки 3 внутрь корпуса аппарата Одновременно секци  12 подключаетс  на слив гидропульсатором 18 к гидролинии 17 и стенка обечайки 3 в этой секции возвращаетс  в первоначальное положение, т.е. перемещаетс  от центра аппарата к теплообменной рубашке 4. После этого происходит переключение гидропульсатора 18 секции 11 и 12 к сливной гидролинин 17. При такой работе секций в режиме пульсатор ных гидравлических вибраторов стенка обечайки совершает колебательные движени , в результате которых наход щейс  в аппарате дисперсной среде сообщаютс  силовые импульсы, а под их воздействием в ней распростран ютс  во всем объеме раствора волны деформации. В результате попеременного колебани  в противофазе стенки обечайки в перенасыщенном растворе происходит интенсивное перемешивание раствора в горизонтальном направлении и существенно возрастает активна  межфазна  поверхность, котора  увеличивает массопередачу за счет дополнительного межфазного трени . Кристаллы лактозы, наход щиес  в поле действи  инфразвуковых горизонтальных колебаний дисперсной среды, совершают дополнительные колебательные движени , поворачива сь вокруг центров инерции. При этом кристаллы испытывают значительные знакоперемен ные тангенциальные (касательные) силы, увеличивающие скорость обтекани  кристаллов перенасьпценным раствором и уменьшающие толщину пограничного насыщенного сло 4This means that the section 12 is connected to the drain line of the hydropulse 18 to the hydroline 17 and the wall of the shell 3 in this section returns to its original position, i.e. moves from the center of the apparatus to the heat exchange jacket 4. After this, the hydropulsator 18 of section 11 and 12 is switched to drain hydroline 17. During this operation of sections in the mode of pulsatory hydraulic vibrators, the wall of the shell makes oscillatory movements, as a result of which the dispersed medium inside the apparatus communicates power impulses, and under their influence, deformation waves propagate in it throughout the entire volume of the solution. As a result of alternating oscillation in antiphase of the shell wall in a supersaturated solution, intensive mixing of the solution occurs in the horizontal direction and the active interfacial surface increases significantly, which increases the mass transfer due to additional interfacial friction. The lactose crystals, which are in the field of action of the infrasonic horizontal oscillations of the dispersed medium, make additional oscillatory movements, turning around the centers of inertia. At the same time, crystals experience significant alternating tangential (tangential) forces, which increase the speed of flow of crystals with an overvalued solution and reduce the thickness of the boundary saturated layer 4

Исход  из режима работы секций 11 и 12 в противофазе оптимальное их число равно двум.Outgoing from the operating mode of sections 11 and 12 in antiphase, their optimal number is two.

Расход хладагента через секции 11 и 12 устанавливают таким, чтобы обеспечивалс  заданный технологический режим охлаждени  кристаллизующегос  раствора.- С момента подачиThe flow rate of the refrigerant through sections 11 and 12 is set so that the specified technological mode of cooling the crystallizing solution is ensured.

хладагента включаетс  ниэкочастотньй вибропривод 21, сообщающий продольные колебательные движени  вертикальному валу 6 в подшипниках скольжени  19 и 20. При этом лопасти 7 совершают возвратно-поступательные движени , например, по синусоидальному закону. Форма лопастей 7 в виде отдельных винтовых витков обеспечиваетThe coolant turns on a low-frequency vibration drive 21, which imparts longitudinal oscillatory movements to the vertical shaft 6 in the plain bearings 19 and 20. In this case, the blades 7 reciprocate, for example, in a sinusoidal manner. The shape of the blades 7 in the form of individual screw turns provides

транспортированием потока одновременно и его тангенциальное движение и закрутку в горизонтальной плоскости . Возникающие при этом тангенциальные (касательные) силовые импульсы способствуют более интенсивному межфазному трению граней растущих кристаллов во всем растворе и привод т к увеличению массопередачи. Вертикальное движение кристаллизующегос  раствора происходит через коноидаль- ные отверсти  8, которые позвол ют создать в центральной зоне корпуса опускное движение раствора в сторонуtransporting the flow simultaneously and its tangential movement and twist in the horizontal plane. The resulting tangential (tangential) power pulses contribute to more intense interfacial friction of the faces of growing crystals in the entire solution and lead to an increase in mass transfer. The vertical movement of the crystallizing solution occurs through the conoidal apertures 8, which make it possible to create a lowering movement of the solution in the center of the body.

днища 2. Коноидальна  форма отверстий 8 с закругленными входными и выходными кромками создает услови  дл  минимального дроблени  дисперсной фазы.bottom 2. The conoidal shape of the holes 8 with rounded inlet and outlet edges creates the conditions for minimal disintegration of the dispersed phase.

У днища 2 нисход щий поток раствора отражаетс , разворачиваетс  на 180 и переходит в восход щий поток . Движущийс  в кольцевом пространстве между обечайкой 3 и лопаст ми 7. Форма днища 2 в виде усеченной сферы обеспечивает наиболее благопри тные услови  дл  поворота нисход щего потока раствора и уменьшает отложение твердой фазы у днища.At bottom 2, the downward flow of the solution is reflected, turned around 180, and transferred to the upward flow. Moving in the annular space between the shell 3 and the blades 7. The shape of the bottom 2 in the form of a truncated sphere provides the most favorable conditions for turning the downward flow of the solution and reduces the deposition of the solid phase at the bottom.

По окончании процесса кристаллизации осуществл ют выгрузку кристал- лизата из аппарата посредством устройства 24 дл  выгрузки при включенном виброприводе 21.At the end of the crystallization process, the crystallisation is discharged from the apparatus by means of the unloading device 24 with the vibration actuator 21 turned on.

45 45

Кристаллы в вибрируемой в вертикальном и горизонтальном направлени х дисперсной среде наход тс  в интенсивном движейии, которое выравнивает распределение кристаллов по реакционному объему. При этом происходит улучшение массопередачи за счет дополнительного межфазного трени  в двух взаимно перпендикул рных направлени х и уменьшени  толщины пограничного сло  на кристаллах. Кристаллизующийс  раствор оказываетс  подверженным воздействию двух нестационарных полей сил инерции во всемThe crystals in the dispersed medium vibrated in the vertical and horizontal directions are in intensive movement, which evens out the distribution of the crystals in the reaction volume. In this case, mass transfer is improved due to additional interfacial friction in two mutually perpendicular directions and a decrease in the thickness of the boundary layer on the crystals. The crystallizing solution is exposed to two unsteady fields of inertia throughout.

00

объеме, так как инфразвуковые колебани  незначительно поглощаютс  жидкой средой.volume, since the infrasonic oscillations are slightly absorbed by the liquid medium.

Предложенный аппарат позвол ет увеличить выход кристаллической фазы на 6-7% путем улучшени  массопереда- чи за счет низкочастотной циклизации внешней возмущающей силы в горизонтальной плоскости и дополнительного межфазного трени  в дисперсной среде увеличить размеры получаемых кристал- лов в 1,5-1,6 раза и улучшить их гранулометрический состав.The proposed apparatus makes it possible to increase the yield of the crystalline phase by 6–7% by improving mass transfer due to the low-frequency cyclization of the external disturbing force in the horizontal plane and additional interfacial friction in the dispersed medium to increase the size of the crystals obtained by 1.5–1.6 times and improve their particle size distribution.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Аппарат дл  кристаллизации лактозы из раствора, включающий цилиндрический корпус со сферические днищем, 20 расположенную в нем соосно обечайкуApparatus for the crystallization of lactose from solution, including a cylindrical body with a spherical bottom, 20 located in it is a coaxial shell с образованием теплообменной рубашки , снабженной патрубками дл  подачи и отвода хладагента, установленное в корпусе виброперемешивающее устройство , состо щее из вертикального вала и укрепленных на нем по высоте лопастей, имеющих коноидальные отверсти , и устройство дл  выгрузки кристаллизата, отличающий- с   тем, с целью увеличени  выхода лактозы, образующа  теплообменную рубашку обечайка выполнена из упругого материала, при этом теплообмен- на  рубашка разделена вертикальными перегородками на две отдельные секции , патрубки дл  отвода хладагента которых подключены к гидроимпульса- тору дл  создани  колебаний обечайки, причем лопасти, кроме нижней, вибро- перемешивающего устройства выполне- . ны в виде отдельных винтовых витков.with the formation of a heat exchange jacket, equipped with nozzles for supplying and discharging refrigerant, a vibration mixing device installed in the housing, consisting of a vertical shaft and blades with conoidal holes fixed to it along the height, and a device for discharging crystallized material, so as to increase lactose release, the shell forming the heat exchange jacket is made of an elastic material, and the heat exchange jacket is divided by vertical partitions into two separate sections; ode refrigerant are connected to gidroimpulsa- torus shell to create vibrations, and the blade, except the bottom, vibration stirring apparatus vypolne-. us in the form of separate screw turns. А-АAa ЮYU 77 фие. 4Редактор К.Волощукfie. 4 Editor by K. Voloshchuk Составитель Г.Лошкарева Техред М.ХоданичCompiled by G. Loshkareva Tehred M. Khodanych Заказ 718/29Order 718/29 Тираж 331ПодписноеCirculation 331 Subscription ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5VNIIPI USSR State Committee for Inventions and Discoveries 4/5, Moscow, Zh-35, Raushsk nab. 113035 Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4Production and printing company, Uzhgorod, st. Project, 4 ф(/е. 5f (/ e. 5 Корректор Е.РошкоProofreader E.Roshko