сатуратор для обработки дефекованного сока сатурационным газом

Формула изобретения

Сатуратор для обработки дефекованного сока сатурационным газом, включающий вертикальный цилиндрический корпус с днищем, установленную соосно с корпусом цилиндрическую обечайку меньшего диаметра с образованием внутренней и наружной секции сатурации, устройство для диспергирования сатурационного газа в соке и патрубки отвода отсатурированного сока и отработанного газа, отличающийся тем, что устройство для диспергирования газа в соке содержит инжекторы, одни из которых служат для подачи смеси сатурационного газа и дефекованного сока во внутреннюю секцию корпуса, а другие - для подачи в наружную секцию смеси свежего и рециркулируемого сатурационного газа и рециркулируемого сока и подключены к соответствующим коллекторам, при этом над внутренней секцией установлен конусный зонт для отвода сатурационного газа, соединенный трубопроводом с коллектором рециркулируемого газа.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к массообменным аппаратам в системе газ-жидкость и может быть использовано для обработки дефекованного сока сатурационным газом в сахарной промышленности.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является сатуратор для обработки дефекованного сока сатурационным газом (авт.св. СССР N 591510, кл. C 13 D 3/04, 1978), включающий вертикальный цилиндрический корпус с днищем, расположенный внутри корпуса стакан, к нижнему торцу которого прикреплен конус, установленный большим основанием на днище корпуса с образованием внутренней и наружной секций сатурации, барботеры сатурационного газа, струйный насос для подвода дефекованного сока и организации его рециркуляции, патрубки для отвода отсатурированного сока и отработанного газа и контрольный ящик.

Недостатками известного сатуратора является неравномерность распределения сатурационного газа в объеме обрабатываемого сока, неэффективное диспергирование сатурационного газа барботерами. Большие продолжительность процесса и диаметр пузырьков сатурационного газа приводят к образованию крупнозернистого кристаллического осадка с относительно низким эффектом адсорбционной очистки. Рециркуляция сока, осуществляемая струйным насосом, приводит к смешиванию соков разной степени обработки и снижению эффекта очистки.

Задачей изобретения является получение максимального эффекта адсорбции несахаров и образование осадка с необходимыми фильтрационными и седиментационными свойствами.

Технический результат изобретения заключается в повышении эффекта очистки сока и увеличении коэффициента использования диоксида углерода сатурационного газа.

Этот результат достигается тем, что в сатураторе для обработки дефекованного сока сатурационным газом, включающем вертикальный цилиндрический корпус с днищем, установленную соосно с корпусом цилиндрическую обечайку меньшего диаметра с образованием внутренней и наружной секций сатурации, устройство для диспергирования сатурационного газа в соке и патрубки отвода отсатурированного сока и отработанного газа, устройство для диспергирования газа в соке содержит инжекторы, одни из которых служат для подачи смеси сатурационного газа и дефекованного сока во внутреннюю секцию корпуса, а другие - для подачи в наружную секцию смеси сжатого и рециркулируемого сатурационного газа и рециркулируемого сока и подключены к соответствующим коллекторам, при этом над внутренней секцией установлен конусный зонт для отвода сатурационного газа, соединенный трубопроводом с коллектором рециркулируемого газа.

На основании исследований, проведенных по источникам патентной и научно-технической литературы, можно сделать вывод о том, что совокупность существенных признаков является новой и позволяет повысить эффект адсорбционной очистки сока и увеличить коэффициент использования диоксида углерода сатурационного газа.

Технических решений, свойства которых совпадали бы со свойствами заявляемого, не обнаружено.

Изобретение иллюстрируется чертежом, на котором изображен продольный разрез сатуратора для обработки дефекованного сока сатурационным газом.

Сатуратор для обработки дефекованного сока сатурационным газом содержит вертикальный цилиндрический корпус 1, расширенный в верхней части и имеющий днище 2, установленную соосно с корпусом цилиндрическую обечайку меньшего диаметра 3 с образованием внутренней секции быстрой сатурации 4 и наружной секции 5. К нижней части внутренней секции под углом 0 - 30^o к горизонту прикреплены инжекторы 6 для подачи смеси дефекованного сока и сатурационного газа во внутреннюю секцию, соединенные с кольцевыми коллекторами подвода сока 7 и газа 8. К средней части наружной секции также прикреплены инжекторы 6 для подачи смеси свежего и рециркулируемого сатурационного газа и рециркулируемого сока, подключенные к коллекторам подвода рециркулирующего сока 9 и рециркулирующего газа 10. К газовому коллектору подсоединен трубопровод подвода сатурационного газа. К нижней части наружной секции присоединяется патрубок отвода сока 11, соединенный с контрольным ящиком 12. Над внутренней секцией установлен конусный зонт 13, соединенный трубопроводом 14 с газовым коллектором 10. Трубопровод 14 снабжен газовым вентилем 15 для регулирования смешивания рециркулирующего и сатурационного газа. В верхней расширенной части корпуса установлены отраженный зонт 16, паровой барботер 17 и сепаратор капель 18. В днищах внутренней и наружной секций расположены патрубки 19 и 20 для удаления осадка.

Контрольный ящик снабжен трубопроводом 21 с регулирующим вентилем 22, который подсоединен к насосу 23 подачи рециркулирующего сока в коллектор 9, а также снабжен патрубком 24 отвода отсатурированного сока.

Сатуратор работает следующим образом.

Дефекованный сок под избыточным давлением подается из коллектора 7 в инжекторы 6. Сатурационный газ инжектируется из кольцевого коллектора 8 в приемную камеру инжектора. В камере смешения происходит интенсивное перемешивание газовой и жидкой фаз. Двухфазный поток поступает в нижнюю часть внутренней секции 4, обеспечивая эффективное диспергирование газовой фазы и закручивание обработанного сока. При этом осуществляется процесс быстрой сатурации в прямотоке при высокой начальной щелочности. В условиях высокой турбулизации двухфазного потока обеспечиваются максимальная поверхность межфазного контакта и ее непрерывное обновление, достигается высокая скорость массопередачи, увеличиваются коэффициент использования диоксида углерода и скорость сатурации. В результате увеличивается эффект адсорбции несахаров поверхностью мелкокристаллического карбоната кальция.

Сатурационный сок из внутренней секции сливается через верхнюю кромку обечайки 3 и заполняет наружную секцию 5, где заканчивается процесс сатурации. В случае необходимости осуществления рециркуляции отсатурированный сок из контрольного ящика 12 по трубопроводу 21 подается в насос 23, который нагнетает сок под избыточным давлением в коллектор 9 и затем в инжекторы 6 подачи сока в наружную секцию 5. Количество рециркулируемого сока регулируется вентилем 22 в зависимости от щелочности отсатурированного сока. Отработанный сатурированный газ забирается из конусного зонта 13 и по трубопроводу 14 подается в газовый коллектор 10 с целью повторного использования газа. Степень рециркуляции обработанного газа задается величиной открытия газового вентиля 15.

Посредством рециркуляции сока, а также подачи смеси свежего и рециркулированного отсатурированного газа в инжекторе наружной секции поддерживается оптимальная щелочность выходящего из аппарата отсатурированного сока.

Отсатурированный сок отбирается из внешней секции 5 по патрубку 11 и отводится через контрольный ящик 12 по патрубку 24. Отработанный сатурационный газ и пар поднимается в верхнюю часть аппарата и после отделения капель сока отражательным зонтом 16 через сепаратор 18 удаляется в атмосферу. Пеногашение осуществляется подачей пара через барботер 17.

Использование предлагаемого сатуратора с диспергирующим газораспределительным устройством в виде инжекторов дает возможность по сравнению с прототипом:

- повысить эффект адсорбционной очистки сока за счет образования мелкодисперсного осадка карбоната кальция с большой поверхностью адсорбции в результате быстрого проведения сатурации;

- увеличить коэффициент использования диоксида углерода сатурационного газа за счет максимального дробления сатурационного газа на мелкие пузырьки, создания максимальной поверхности межфазного контакта инжекторами и интенсивного перемешивания сока в аппарате;

- улучшить фильтрационные свойства сатурационного осадка, так как коллоидные гели (белки, пектиновые вещества) полнее адсорбируются на большей поверхности мелкокристаллического осадка и меньше препятствуют фильтрации;

- понизить цветность отгазованного сока и содержания в нем растворимых солей кальция за счет интенсивной адсорбции несахаров на развитой поверхности осадка карбоната кальция;

- сократить время нахождения дефекованного сока до 2 - 2,5 мин вместо 10 мин, что позволяет значительно уменьшить габаритные размеры сатуратора и его металлоемкость.