устройство для насыщения сахарсодержащего раствора

Формула изобретения

Устройство для насыщения сахарсодержащего раствора, преимущественно мелассы, включающее вертикальный цилиндрический сосуд с теплообменной рубашкой и крышкой, расположенный внутри соосно подвижный полый цилиндр с проницаемыми торцевыми поверхностями, служащий для размещения в нем кристаллов сахара, и вибропривод цилиндра со штоком, отличающееся тем, что полый цилиндр установлен с образованием кольцевого зазора между ним и стенкой сосуда для циркуляции сахарсодержащего раствора, при этом цилиндр выполнен сетчатым, а его верхняя торцевая поверхность представляет собой сетчатую крышку, связанную со штоком вибропривода при помощи траверсы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к приборам для определения чистоты нормальной мелассы и может быть применено в сахарной промышленности при контроле степени истощения мелассы.

Известно устройство для насыщения сахарсодержащего раствора, преимущественно мелассы, включающее вертикальный цилиндрический сосуд с теплообменной рубашкой и крышкой, расположенный снаружи вибропривод со штоком для возможности передачи колебаний внутрь сосуда посредством подвижного дна (Захаров К.П. Прибор для быстрого определения коэффициента насыщения // Сахарная промышленность, 1962, N 10, С. 12-14).

Недостатками этого устройства являются необходимость работы при повышенной температуре 55-70^oC, что не соответствует насыщению мелассы при 40^oC; вибрационное перемешивание всей пробы мелассы с массовой долей кристаллов 55-60% посредством подвижного дна недостаточно эффективно, поскольку колебания в дисперсной системе быстро затухают по мере удаления от источника вибрации; сильный шум при работе и затруднительная подготовка к насыщению следующей пробы мелассы.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к решаемой задаче является устройство для насыщения сахарсодержащего раствора, преимущественно мелассы, включающее вертикальный цилиндрический сосуд с теплообменной рубашкой и крышкой и расположенный внутри сосуда соосно подвижный полый цилиндр с проницаемыми торцевыми поверхностями, представляющий собой поршень, служащий для размещения в нем кристаллов сахара и соединенный со штоком вибропривода (SU 593141, G 01 N 33/02, 15.02.1978).

Недостатком этого устройства является наличие постепенно возрастающего трения между стенками вертикального цилиндрического сосуда и подвижного полого цилиндра (поршня) в результате попадания туда мелассы и потери на трение в сальниках. В устройстве не обеспечена эффективная циркуляция мелассы через малое живое сечение проницаемых торцевых поверхностей, выполненных из перфорированных шайб, между которыми размещено центрифужное сито, полого цилиндра и дополнительного перекрытия части поверхности жестко присоединенными к ним штоками. Также затруднена загрузка и выгрузка кристаллов из полого цилиндра при их замене, отсутствует перемешивание между нижней и верхней частями объема. Работа устройства должна протекать при повышенной температуре 60^oC, что не соответствует насыщению мелассы при 40^oC.

Технический результат изобретения заключается в сокращении длительности процесса насыщения сахарсодержащего раствора.

Этот результат достигается тем, что в устройстве для насыщения сахарсодержащего раствора, преимущественно мелассы, включающем вертикальный цилиндрический сосуд с теплообменной рубашкой и крышкой, расположенный внутри сосуда соосно подвижный полый цилиндр с проницаемыми торцевыми поверхностями, служащий для размещения в нем кристаллов сахара, и вибропривод со штоком, полый цилиндр установлен с образованием кольцевого зазора между ним и стенкой сосуда для циркуляции сахарсодержащего раствора. Цилиндр выполнен сетчатым, а его верхняя торцевая поверхность представляет собой сетчатую крышку, связанную со штоком вибропривода при помощи траверсы.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлен продольный разрез устройства.

Устройство для насыщения сахарсодержащего раствора включает вертикальный цилиндрический сосуд 1 с теплообменной рубашкой 2, снабженной штуцерами для подвода 3 и отвода 4 теплоносителя и крышкой 5. Снаружи сосуда 1 установлен вибропривод 6, имеющий шток 7 для возможности передачи колебаний внутрь сосуда. Внутри цилиндрического сосуда 1 соосно с ним расположен полый цилиндр 8 с проницаемыми торцевыми поверхностями для размещения слоя кристаллов сахара и возможности фильтрации раствора через слой кристаллов. Полый цилиндр 8 выполнен сетчатым, а его верхняя торцевая поверхность - в виде сетчатой крышки 9 и посредством траверсы 10 крепится к штоку 7. Диаметр полого цилиндра 8 меньше диаметра сосуда 1 и установлен с образованием кольцевого зазора между ними для циркуляции сахарсодержащего раствора.

Устройство работает следующим образом.

Через теплообменную рубашку 2 прокачивают теплоноситель и термостатируют сосуд 1 при температуре насыщения исследуемого сахарсодержащего раствора. Например, при исследовании степени насыщения мелассы сосуд 1 термостатируют при температуре 40^oC. Затем сосуд 1 заполняют близким к насыщенному состоянию сахарсодержащим раствором и термостатируют собственно раствор. В полый цилиндр 8, извлеченный из сосуда 1, вносят предварительно подогретую до температуры насыщения фракцию крупных кристаллов сахаристого вещества с размерами кристаллов, превышающими размеры отверстий сетки и сетчатой крышки 9, что исключает выход кристаллов из внутреннего пространства цилиндра 8 при его перемещениях. После его заполнения кристаллами закрывают сетчатую крышку 9, прикрепляют ее к цилиндру и одновременно посредством траверсы 10 к штоку 7. Затем погружают полый цилиндр 8 в сахарсодержащий раствор, закрывают крышку 5 и включают вибропривод 6. Тем самым приводят полый цилиндр 8 в колебательное движение в вертикальном направлении. При его вертикальных колебаниях в растворе происходит принудительная, с поочередным изменением направления течения, фильтрация сахарсодержащего раствора через сетчатую стенку цилиндра, слой кристаллов и сетчатую крышку 9, при этом достигается интенсификация гидродинамической обстановки на межфазной границе "кристалл-раствор". Одновременно осуществляется циркуляция и перемешивание сахарсодержащего раствора во всем объеме сосуда 1 посредством перетекания раствора через осциллирующий слой кристаллов и в кольцевом зазоре между стенками сосуда и цилиндра. Это приводит к ускорению роста кристаллов в цилиндре 8, если исходный сахарсодержащий раствор был перенасыщенным, или ускорению частичного растворения кристаллов, если исходный раствор являлся ненасыщенным. Как в первом, так и во втором случае происходит интенсификация процесса насыщения сахарсодержащего раствора, приводящая к сокращению его длительности.

Вертикальные колебания полого цилиндра 8 в растворе осуществляются до насыщения раствора, которое фиксируется по достижению постоянных значений содержания сухих веществ раствора, определяемых рефрактометрически, или по скорости изменения электрического сопротивления раствора.

По окончании процесса насыщения отключают вибропривод, исследуемый раствор выводят из устройства и анализируют по известной методике.

Вибрационное перемещение кристаллов в сетчатом цилиндре с осуществлением интенсивной фильтрации сахарсодержащего раствора через слой кристаллов по всему поперечному сечению сосуда 1 позволяет резко интенсифицировать процесс насыщения раствора. Известно, что при повышении относительной скорости движения в системе "кристалл-раствор" значительно повышается скорость кристаллизации (растворения) в близких к насыщенному состоянию сахарсодержащих растворах. Принудительная знакопеременная фильтрация раствора через разветвленную сеть каналов, образованных стесненными кристаллами, дополнительно увеличивает скорость течения раствора и интенсивность массопередачи.

Изобретение обеспечивает и интенсификацию процесса насыщения сахарсодержащего раствора за счет значительного увеличения расхода раствора через большее живое сечение полной поверхности полого сетчатого цилиндра; сократить длительность процесса насыщения сахарсодержащего раствора созданием фильтрационного режима течения раствора через вибрирующий слой кристаллов и значительной интенсификацией гидродинамической обстановки на межфазной границе; выровнять концентрацию во всем объеме сахарсодержащего раствора, так как вибрирующий полый цилиндр, установленный с кольцевым зазором, выполняет роль перемешивающего элемента; осуществить насыщение мелассы при необходимой температуре 40^oC и получить более точные технологические показатели насыщенной мелассы и осуществлять быструю подготовку устройства к следующему опыту заменой полого цилиндра.