способ получения крахмальной патоки и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ получения крахмальной патоки, предусматривающий введение в кипящий раствор серной кислоты при интенсивном перемешивании подкисленной серной кислотой водной суспензии крахмала, последующее кипячение образовавшегося растворимого крахмала, патоки и нейтрализацию серной кислоты, отличающийся тем, что перемешивание осуществляют путем вибрационного воздействия на раствор с интенсивностью 0,8 1,2 кВт/м².

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что нейтрализацию серной кислоты осуществляют окисью кальция и/или гидратом окиси кальция.

3. Устройство для получения крахмальной патоки, включающее варочный котел и установленное в нем средство перемешивания, отличающееся тем, что в качестве последнего используют вибрационную насадку, содержащую полую штангу, укрепленную на ней тарелку с конусообразными отверстиями, обращенными меньшими основаниями вниз, впускной обратный клапан, размещенный внутри штанги в ее нижней части, и запорный вентиль, установленный на отводном патрубке в его верхней части.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к крахмалопаточной промышленности.

Известен способ получения крахмальной патоки, предусматривающий введение в кипящий раствор серной кислоты при интенсивном перемешивании подкисленной серной кислотой водной суспензии, последующее кипячение образовавшегося растворимого крахмала, упаривание патоки и нейтрализацию серной кислоты [1]

Перемешивание раствора осуществляют путем барботирования через него пара.

Известно устройство для осуществления способа, включающее варочный котел, снабженный технологическими патрубками, и установленное в нем средство перемешивания, представляющее собой кольцевой барботер, сообщенный с паропроводом через вентиль [1]

Недостаток способа и устройства заключается в том, что при разбалансировке требуемых значений параметров процесса гидролиза и количества поступающей суспензии крахмала снижается интенсивность образования крахмальной патоки. Увеличенный расход пара, позволяющий исключить образование нерастворимых сгустков клейстерообразного крахмала, приводит к интенсивному пенообразованию, влекущему за собой выплескивание пены с раствором из варочного котла.

Эти же трудности возникают и в процессе нейтрализации серной кислоты.

Кроме того, после окончания технологического процесса следует откачивать крахмальную патоку из варочного котла, что требует дополнительного оборудования, а в малотоннажном производстве значительных затрат ручного труда.

Цель изобретения ускорение процесса получения крахмальной патоки, повышение производительности и упрощение эксплуатации устройства.

Для этого в предлагаемом способе получения крахмальной патоки, предусматривающем введение в кипящий раствор серной кислоты при интенсивном перемешивании подкисленной серной кислотой водной суспензии, последующее кипячение образовавшегося растворимого крахмала, упаривание патоки и нейтрализацию серной кислоты, перемешивание осуществляют путем вибрационного воздействия на раствор с интенсивностью от 0,8 до 1,2 кВт/м².

Нейтрализацию серной кислоты следует осуществлять окисью кальция и/или гидратом окиси кальция.

В устройстве для осуществления способа, включающем варочный котел и установленное в нем средство перемешивания, в качестве последнего используют вибрационную насадку, содержащую полую штангу, укрепленную на ней тарелку с конусообразными отверстиями, обращенными меньшими основаниями вниз, впускной обратный клапан, размещенный внутри штанги в ее нижней части, и запорный вентиль, установленный на отводном патрубке в ее верхней части.

Способ получения крахмальной патоки заключается в следующем.

Готовят водную суспензию крахмала, подкисленную серной кислотой, затем ее вводят в кипящий раствор серной кислоты при интенсивном перемешивании, которое осуществляют путем вибрационного воздействия на раствор с интенсивностью от 0,8 до 1,2 кВт/м² для обеспечения турбулентного перемешивания раствора в варочном котле со скоростью циркуляции порядка 1 м/с. Установлено, что такое условие выполняется при интенсивности вибрационного воздействия не менее 0,8 кВт/м².

Значительное увеличение интенсивности вибрации, не приводя к существенному улучшению технологических показателей, вызывает неоправданное повышение энергозатрат и при достижении величины интенсивности вибрации более 1,2 кВт/м² приводит к образованию на поверхности раствора стоячих волн и его разбрызгиванию.

При указанной выше интенсивности перемешивания пенообразование при заваривании резко уменьшается, причем образующая пена концентрируется в центре варочного котла и ее выплескивание не наблюдается, что объясняется частичным растворением газообразных продуктов реакции в растворе кислоты и дроблением пузырьков под действием вибрации на более мелкие, которые легче разрушаются при взаимодействии с циркулирующим раствором.

При кипячении образовавшегося растворимого крахмала достигается турбулизация пограничного слоя раствора на поверхности нагревателя в варочном котле при изготовлении крахмальной патоки. Теплообмен возрастает примерно на порядок, что позволяет существенно увеличить скорость подачи суспензии крахмала в варочный котел и тем самым значительно сократить время заваривания, а также исключить подгорание патоки и осаждение на поверхности нагревателя и днища котла нерастворимого осадка (вместо дорогой и дефицитной меди может использоваться любой материал, устойчивый к действию разбавленной серной кислоты).

В результате высокой эффективности тепломассообмена значительно упрощается операция заваривания, так как скорость подачи суспензии крахмала может быть выбрана постоянной, что объясняется особенностями вибрационного поля в растворе, интенсивность которого практически не изменяется при разных уровнях раствора, а зависит от мощности вибратора, определяемой по известным методикам в зависимости от требуемой интенсивности вибрации.

Паточный раствор упаривают до заданного содержания сухих веществ и производят нейтрализацию серной кислоты.

Продолжительность процесса снижается в несколько раз, если в качестве основания при нейтрализации серной кислоты используют вещество, не дающее газообразных продуктов реакции. Оптимальным в данном случае является окись кальция или гидрат окиси кальция. В этом случае при нейтрализации выделяется практически нерастворимый осадок гипса, но газообразные продукты реакции отсутствуют. Поэтому при нейтрализации в раствор может быть сразу введено все потребное количество окиси кальция, а время, требуемое для нейтрализации, не превышает времени перемешивания раствора.

Таким образом предлагаемый способ позволяет ускорить процесс получения патоки при существенном снижении пенообразования.

На чертеж схематично изображено предлагаемое устройство, продольный разрез.

Устройство для получения крахмальной патоки включает варочный котел 1 и установленное в нем средство перемешивания, в качестве которого используют вибрационную насадку, содержащую полую штангу 2, укрепленную на ней тарелку 3 с конусообразными отверстиями 4, обращенными меньшими основаниями вниз, впускной обратный клапан 5, размещенный внутри штанги в ее нижней части, и запорный вентиль 6, установленный на отводном патрубке 7 в ее верхней части.

Устройство работает следующим образом.

В варочный котел 1 заливается раствор серной кислоты и доводится до кипения (нагревательные элементы на чертеже не показаны). После чего приводится в действие вибрационная насадка, которая создает вибрационное перемешивание раствора с интенсивностью вибрации от 0,8 до 1,2 кВт/м². Затем в котел 1 подается подкисленная серной кислотой водная суспензия крахмала. Происходит заваривание крахмала с последующим кипячением образовавшегося растворимого крахмала.

После нейтрализации серной кислоты и упаривания патоки открывают запорный вентиль 6 и осуществляют откачку готового продукта. Это обусловлено тем, что при движении в сторону днища котла 1 обратный клапан 5 закрывает доступ патоке внутрь полости штанги 2, а при движении его вверх входное отверстие в нижней части штанги открывается и патока поступает внутрь штанги.

Вибрационная насадка функционирует во время всего процесса изготовления крахмальной патоки, обеспечивая перемешивание раствора внутри котла 1. Это обусловлено тем, что из-за разницы гидравлических сопротивлений при диффузорном и конфузорном истечении раствора через конические отверстия 4 при вибрации тарелки 3 между ее поверхностями возникает перепад давлений (при истечении жидкости через сужающееся отверстие гидравлическое сопротивление выше, чем при истечении жидкости через расширяющееся отверстие), который приводит к возникновению циркуляции раствора и наряду с вибрационным полем обеспечивает его интенсивное перемешивание.

Особенностью устройства для изготовления крахмальной патоки является то, что наряду с созданием вибрационного воздействия, вибрационная насадка, содержащая полую штангу, на которой закреплена тарелка с коническими отверстиями, ориентиpованными вершинами конусов вниз, выполняет функцию насоса, перекачивающего готовый продукт.

Конструкция предлагаемого устройства обеспечивает большую производительность, чем известного, и кроме того упрощает его обслуживание.