Конструкции кристаллизаторов. 
Процессы и аппараты пищевых производств

Кристаллизаторы с охлаждением раствора.

Простейшие кристаллизаторы периодического действия с охлаждением раствора представляют собой цилиндрические вертикальные аппараты с охлаждающими змеевиками (или рубашками) и механическими мешалками для перемешивания раствора. Недостатком таких кристаллизаторов является низкая скорость процесса кристаллизации, обусловленная малой величиной коэффициента теплопередачи в связи с инкрустацией теплообменной поверхности охлаждающего элемента выделяющимися кристаллами. С целью интенсификации процесса кристаллизации и предотвращения инкрустации поверхности охлаждающего элемента аппарат снабжен источником тока, соединенным с охлаждающим элементом одним полюсом и с сосудом с мешалкой — другим (рис. 13.5) [23].

Рис. 13.5. Устройство для кристаллизации:

1 — цилиндрический сосуд; 2 — мешалка; 3 — трубчатый змеевик; 4 — кронштейн; 5 — фланцевое соединение; 6 — изоляционная прокладка; 7—токоподводы; 8 — змеевик [23].

Секционный кристаллизатор.

С целью интенсификации процесса кристаллизации был разработан кристаллизатор, включающий корпус, секционный по высоте наклонными перегородками с перемешивающим устройством в каждой секции, характеризующийся тем, что в нижней секции установлены две аксиальные цилиндрические перегородки, разделенные горизонтальной перфорированной тарелкой, размещенной выше перемешивающего устройства, а между перегородками и корпусом установлены вертикальные перфорированные пластины (рис. 13.6).

Рис. 13.6. Секционный кристаллизатор:

1 — корпус; 2 — наклонные перегородки; 3 — перемешивающие устройства; 4 — патрубок для подачи кристаллизата; 5,6 — цилиндрические перегородки; 7 — перфорированная тарелка; 8 — перфорированные пластины; 9 — эмульсионная камера; 10 — отстойная камера; 11 — патрубок для вывода охлаждающего средства; 12 — кольцевой желоб; 13 — скребки; 14 — форсунка; 15 — мешалка [23].

Благодаря такой конструкции исключаются образование монолитных структур кристаллизуемого продукта и предотвращается попадание кристаллов в охлаждающую жидкость.

С целью увеличения времени пребывания раствора в установке аппараты с охлаждением раствора часто соединяют последовательно — располагают каскадом. В этих кристаллизаторах отмечается сложность передачи кристаллизата из секции в секцию. Чтобы исключить этот недостаток, был разработан каскадный кристаллизатор непрерывного действия, отличающийся тем, что днища емкостей выполнены наклонными и соединены нижние части емкостей патрубками так, что патрубки и днища образуют единый наклонный желоб (рис. 13.7) Это упрощает конструкцию и повышает эффективность его работы.

Рис. 13.7. Каскадный кристаллизатор непрерывного действия:

• 7 — корпус; 2 — патрубок для ввода суспензии; 3 — патрубок для вывода суспензии;
• 4 — охлаждающие элементы; 5 — мешалка; б — охлаждающая рубашка [23]

В настоящее время нашли широкое применение вакуум-кристаллизаторы. Современные промышленные вакуум-кристаллизаторы оборудуют системами автоматического регулирования конденсационных установок.

Вакуум-аппарат для кристаллизации сахарсодержащего раствора представляет собой вертикальный цилиндрический корпус, снабженный технологическими патрубками, встроенную в него греющую камеру с центральным циркуляционным каналом, перекрытым на входе перегородкой с соплами (рис. 13.8).

Аппарат снабжен виброперемешивающим устройством для циркуляции кристалломассы, состоящим из штока и укрепленного на нем перфорированного дискового толкателя с соплами.

Применение вакуум-кристаллизаторов с принудительной циркуляцией позволяет получать более крупные и равномерные кристаллы.

С целью повышения качества готового продукта разработана конструкция кристаллизатора, состоящего из цилиндрического корпуса с центрально укрепленной мешалкой, патрубками для входа и выхода продукта и системы охлаждения (рис. 13.9).

Аппарат имеет шнек с направляющей трубой, установленным на валу якорной мешалки, на внутренней поверхности цилиндрического корпуса выполнены спиральные канавки, а нижняя часть имеет кольцевой желоб с отводящими патрубками. Указанная цель достигается перемешиванием компонентов с одновременным охлаждением и отводом готового продукта. В процессе перемешивания осуществляется центробежная классификация кристаллов с выделением крупных кристаллов,.

Рис. 13.8. Схема вакуум-кристаллизатора для сахара:

7 — корпус; 2 — греющая камера; 3 — циркуляционный канал; 4 — вибрационное перемешивающее устройство; 5 — шток; б — полый толкатель; 7,8 — торцевые поверхности; 9 — отверстие; 10 — боковая поверхность толкателя; 11 — конические сопла; 12, 13 — основания сопел; 14 — перегородка; 15 — отверстия; 16 — конические сопла; 17 — вибропривод; 18 — патрубок подачи пара; 79 — патрубок подачи раствора; 20— 22 — патрубки отвода кристаллизатора, конденсата, вторичного пара соответственно [23].

Рис. 13.9. Кристаллизатор:

1 — корпус; 2 — патрубок для ввода продукта; 3 — патрубок для выхода продукта; 4 — патрубок для вывода остатков продукта; 5 — вал; 6 — якорная мешалка; 7 — кольцо; 8 — стойки; 9 — направляющая труба; 10 — шнек; 7 7 — кольцевой желоб; 72 — спиральные канавки [23] которые направляются на рекристаллизацию после отвода готового продукта.

Особенностью кристаллизации лактозы в сгущенном молоке с сахаром является необходимость получения мелких равномерных кристаллов размером не более 10—15 мкм. В настоящее время кристаллизация сгущенного молока с сахаром осуществляется в вакуум-охладителях или емкостных аппаратах с рубашкой.

Для ускорения процесса и улучшения качества продукта был предложен способ получения сгущенного молока с сахаром, предусматривающий двухступенчатое охлаждение продукта непрерывно в потоке. Все процессы протекают при интенсивном механическом перемешивании.

С разработкой метода непрерывной варки сгущенного молока с сахаром возникла необходимость в создании поточного процесса кристаллизации лактозы. Этот способ охлаждения сгущенного молока с сахаром в потоке реализуется в пластинчатом аппарате и позволяет за счет интенсификации процесса кристаллизации лактозы получить готовый продукт высокого качества Схема пластинчатого охладителякристаллизатора представлена на рис. 13.10 [23].

Установка работает следующим образом: после вакуум-выпарного аппарата сгущенное молоко с сахаром температурой 55—60°С поступает в приемный бак 1, откуда насосом 2 подается в первую секцию пластинчатого скребкового охладителя 3, где охлаждается до температуры массовой кристаллизации лактозы. Далее продукт поступает в дисковый обработник 4 роторно-пульсационного типа, состоящий из набора подвижных и неподвижных дисков, проходя в зазоре между которыми продукт подвергается интенсивному механическому воздействию.

Перед подачей в дисковый обработник, в поток продукта через струйный смеситель 5 насосом-дозатором 6 из бачка для приготовления затравки 7 впрыскивается взвесь пудры лактозы в расплавленном жире. В струйном смесителе происходит дополнительное дробление впрыскиваемой жидкости проходящей через смеситель потоком продукта, и да;

Рис. 13.10. Схема поточной кристаллизации лактозы при производстве сгущенного молока с сахаром

лее капельки взвеси дробятся и равномерно врабатываются в продукт. Это обеспечивает равномерное распределение затравки по всему объему. Причем ввиду того, что привод дискового обработника снабжен частотным преобразователем, можно менять интенсивность механической обработки, влияя таким образом на размер кристаллов.

Далее продукт поступает во вторую секцию теплообменника, где охлаждается до конечной температуры, и перед подачей на фасовку вывешивается в буферной емкости 8 [23].