ВАКУУМ-АППАРАТ ДЛЯ ВАРКИ УТФЕЛЯ СВЕКЛОСАХАРНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Полезная модель относится к производству сахара, а именно к оборудованию для сгущения и уваривания сахарсодержащего раствора, и может быть использована для варки утфелей маточного, первого, второго и третьего продуктов.
Известен вакуум-аппарат для кристаллизации сахаросодержащего раствора (см. свидетельство РФ на полезную модель №37098 по классу МПК 7: С 13 F 1/02, заявленного 15.12.2003 г., опубликовано 10.04.2004 г.), включающий вертикальный цилиндрический корпус, греющую камеру с центральным циркуляционным каналом, перекрытым на входе перегородкой с соплами, и циркулятор кристалломассы, выполненный в виде виброперемешивающего устройства, состоящего из вертикального штока и укрепленного не нем перфорированного дискового толкателя с соплами, направленными вниз. Толкатель расположен в нижней части циркуляционного канала, а его торцевые поверхности имеют сферическую форму.
Недостатками известного вакуум-аппарата являются сложность конструктивного решения и технологии изготовления циркулятора и недостаточная надежность его в работе, т.к. по мере сгущения кристаллизуемой массы возможно затруднение ее прохождения через сопла толкателя и перегородки, перекрывающей вход центрального циркуляционного канала.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является вакуум-аппарат для варки утфеля свеклосахарного производства по свидетельству Российской Федерации на полезную модель №37989 по МПК 7: С 13 F 1/00, заявлено 16.02.2004 г., опубликовано 20.05.2004 г. Известный вакуум-аппарат содержит вертикальный цилиндрический корпус с коническим днищем, подвесную трубчатую греющую камеру с центральным и наружным кольцевыми опускными циркуляционными каналами и
установленный на вертикальном валу циркулятор для создания опускного потока кристаллизуемой массы, лопасти которого выполнены дугообразными и закреплены на вертикальном валу с продольным расположением от входного до выходного отверстий центрального опускного канала. Циркуляция кристаллизационной массы в этом аппарате осуществляется за счет создаваемого в нем разрежения. Скорость такой естественной циркуляции низка, следовательно, невелика полезная разность температур греющего пара и кристаллизуемой массы, что ухудшает процесс кристаллизации и приводит к потерям сахара. Наличие в подвесной греющей камере наружного кольцевого циркуляционного канала уменьшает площадь обогрева, что также приводит к снижению скорости варки утфеля.
Технической задачей разработки предлагаемой полезной модели вакуум-аппарата для варки утфеля свеклосахарного производства, является увеличение скорости и кратности циркуляции увариваемой массы и увеличение полезной разности температур греющего пара и кипящего раствора, что обеспечит повышение скорости варки утфеля, снижение его цветности, снижение потерь сахара и экономию условного топлива, необходимого для получения пара.
Поставленная задача решается тем, что в вакуум-аппарате для варки утфеля свеклосахарного производства, включающем вертикальный цилиндрический корпус с коническим днищем, трубчатую греющую камеру с центральным опускным циркуляционным каналом, вертикальный вал с приводом, закрепленным на верхней части аппарата и установленный на вертикальном валу циркулятор для создания опускного потока кристаллизуемой массы, на днище аппарата дополнительно закреплена нижняя опора вертикального вала, днище выполнено в виде конусообразного кольцевого желоба, внутренняя стенка которого имеет уклон от нижней опоры вертикального вала, циркулятор выполнен в виде многолопастного винта, расположенного на выходе центрального опускного канала, а греющая камера размещена внутри корпуса аппарата.
На чертеже представлен общий вид вакуум-аппарата.
Вакуум-аппарат содержит вертикальный цилиндрический корпус 1 с коническим днищем 2, встроенную внутрь корпуса трубчатую греющую камеру 3 с центральным опускным циркуляционным каналом 4 и установленный над цилиндрическим корпусом 1 сепаратор 5. Внутри корпуса 1 размещен вертикальный вал 6, привод 7 которого закреплен на сепараторе 5, а нижняя опора 8 - на днище 2. В нижней части вертикального вала 6 на выходе центрального опускного циркуляционного канала 4 размещен многолопастной винт циркулятора 9, создающий опускной поток кристаллизуемой массы. Коническое днище 2 выполнено в виде конусообразного кольцевого желоба, внутренняя стенка 10 которого имеет уклон от нижней опоры 8 вертикального вала 6. На днище 2 расположены вентиль 11 подачи сиропа и спускной клапан 12 для выгрузки готового утфеля. На цилиндрическом корпусе 1 размещены в нижней части пробо-отборный кран 13, в верхней части - вентиль 14 для выравнивания давления внутри аппарата, а в зоне расположения греющей камеры - паропровод 15 с запорным устройством 16 для подачи в межтрубное пространство греющего пара.
Вакуум-аппарат работает следующим образом.
2
2
В вакуумный аппарат поступает сульфитированный сироп с клеровкой, имеющий содержание сухих веществ 60-65%. Перед подачей сиропа сепаратор 5 соединяют посредством вентилей (на чертеже не показаны) с системой вакуум-конденсационной установки (не показана). Когда в аппарате разрежение достигает 0,6-0,67 кгс/см, через вентиль 11 подают сироп и одновременно повышают разрежение в вакуум-аппарате до 0,8-0,85 кгс/см, открывают запорное устройство 16 на паропроводе 15 и начинают прогрев греющей камеры 3. Когда уровень сиропа достигнет высоты, при которой он в состоянии кипения будет покрывать всю площадь греющей камеры 3, запорное устройство 16 медленно открывают полностью, и начинают сгущение сиропа путем выпаривания воды. В таких условиях
сироп кипит при температуре 70-72°С. Одновременно включают привод 7 вертикального вала 6 с циркулятором 9. Винтовые лопасти циркулятора 9 помимо перемешивания увариваемого сиропа создают принудительный восходящий поток кипящей массы сиропа, направляемый вверх по трубкам греющей камеры 3 со скоростью, превышающей скорость естественной циркуляции кипящей массы в вакуум-аппарате. Затем кипящая масса сиропа опускается по центральному опускному циркуляционному каналу 4, находясь в постоянном движении. Чем больше лопастей у циркулятора 9 и чем выше скорость его вращения, тем выше скорость и кратность циркуляции увариваемого сиропа. При сгущении сиропа до содержания сухих веществ 82-83% температура кипения сиропа при неизменном разрежении повышается до 73-75°С, и сироп из стабильного состояния (лабильного) переходит в неустойчивое промежуточное с коэффициентом пресыщения 1,25-1,3. В этот момент через пробо-отборный кран 13 во внутрь вакуум-аппарата вводят затравку в виде тонко измельченной сахарной пудры, создающую новые центры кристаллизации. Как только в увариваемой массе после ввода затравки появится достаточное количество зародышей кристаллов, в аппарат подкачивают сироп, тем самым уменьшая коэффициент пресыщения до 1,11 для перевода раствора в метастабильное состояние, при котором новые кристаллы не образуются, а растут уже имеющиеся. На этой стадии увеличивают частоту вращения циркулятора 9, снижают давление греющего пара с 0,03 МПа до 0,015-0,021 МПа и непрерывно подкачивают сироп. Через вентиль 11 осуществляют контроль за ростом кристаллов. По мере увеличения массы кристаллов нагрузка на привод 7 циркулятора 9 увеличивается, поэтому частоту вращения уменьшают, но поддерживают циркуляцию утфеля для предотвращения образования кристаллической муки и обеспечения непрерывного и равномерного роста кристаллов сахара. Утфель сгущают до содержания сухих веществ 92-92,5%. Перед выгрузкой утфеля прекращают подачу пара в греющую камеру 3 и отключают аппарат от системы разрежения. Открывают
вентиль 14 для выравнивания давления внутри аппарата с атмосферным и открывают спускной клапан 12 для транспортировки густого утфеля на дальнейшую переработку.
Закрепление на днище 2 дополнительной нижней опоры 8 вертикального вала 6 и выполнение циркулятора 9 в виде многолопастного винта, расположенного на выходе центрального опускного канала 4, обеспечивает возможность более интенсивного перемешивания кристаллизуемой массы. Кроме того, лопасти винта циркулятора 9 создают принудительный восходящий поток, увеличивающий скорость и кратность прохождения увариваемой массы через трубки греющей камеры 3. Скорость циркуляции кристаллизуемой массы в таком вакуум-аппарате в 3-5 раз выше, чем в вакуум-аппарате с естественной циркуляцией.
Вследствие увеличения скорости и кратности циркуляции увеличивается полезная разность температур греющего пара и кипящего раствора, что обеспечивает возможность снижения скорости испарения в начальной стадии кристаллизации и приводит к большей равномерности распределения кристаллов в утфеле и снижению потерь сахара.
Выполнение греющей камеры 3 непосредственно в корпусе 1 аппарата позволяет увеличить площадь ее трубных решеток, а, следовательно, увеличить количество труб в греющей камере 3. В результате увеличивается площадь обогрева, что значительно влияет на скорость варки утфеля, снижает цветность варки и потери сахара и обеспечивает экономию условного топлива, необходимого для получения пара.