ЭлБиб

Молочнохозяйственный вестник, №3 (15), III кв. 2014

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

В кристаллизаторе с циклическими температурными режимами работы про-

цесс кристаллизации протекает в двух вертикальных колонках, в которых происхо-

дит периодически сменяющийся нагрев и охлаждение кристаллизата. Циклический

температурный режим позволяет интенсифицировать процесс кристаллизации и

одновременно осуществлять концентрацию кристаллизата. Охлаждение и нагре-

вание колонок производится с помощью холодного и горячего воздуха, а также

горячей и холодной воды. Для одновременного получения горячего и холодного

воздуха применяется вихревое устройство Ранка-Хильша. Проведенные ранее рас-

четы и эксперименты показали, что одно воздушное охлаждение и нагревание не

позволяет достаточно быстро сконцентрировать кристаллизат до требуемых для

нормального процесса кристаллизации 50-ти процентного содержания сухих ве-

ществ [1–4]. При этом процесс кристаллизации продолжается 24 часа, а содержа-

ние сухих веществ в кристаллизате повышается с 45–50 % до 55–57 %.

Целью работы является анализ возможности интенсификации процесса кри-

сталлизации и обеспечения замены дорогостоящего и энергоемкого вакуум-вы-

паривания исходной сыворотки на мембранное концентрирование с последующей

концентрацией ее в кристаллизаторе. Для интенсификации процессов концентри-

рования сыворотки и кристаллизации одновременно с воздушным циклическим на-

гревом и охлаждением колонок кристаллизатора предусмотрено дополнительное

их водяное охлаждение и нагревание.

Принцип действия аппарата заключается в следующем. В одну колонку сквозь

слой кристаллизата по касательной к внутренней стенке аппарата барботируется

холодный воздух, в другую – горячий. Кроме того, для интенсификации процессов

охлаждения и нагревания колонок горячая колонка дополнительно обогревается

горячей водой, а холодная – холодной. По истечении половины цикла срабатывает

временная программа и, благодаря средствам автоматизации, происходит смена

подачи воздуха и воды. Холодный воздух и соответственно, холодная вода пере-

брасываются в нагретую за первый период цикла колонку, а горячий воздух и го-

рячая вода – в охлажденную. При этом холодная колонка начинает нагреваться, а

горячая – охлаждаться

Устройство аппарата включает две колонки, внутри которых расположены бар-

ботеры, представляющие собой перфорированные цилиндрические вставки, через

которые подается горячий воздух с температурой 60

С и холодный воздух с темпе-

ратурой 0

С. Отверстия в барбатере располагаются по касательной к внутренней

поверхности колонки. Такая конструкция барбатера позволяет придавать враща-

тельное движение как барботируемому воздуху, так и продукту внутри колонки. В

результате интенсифицируется теплопередача между воздухом и кристаллизатом.

Горячий и холодный воздух получается при прохождении воздуха с комнатной тем-

пературой через вихревую трубу Ранка-Хильша. Заполнение аппарата осущест-

вляется через верхние крышки. Готовые кристаллы удаляются из колонок через

специальные штуцера. Одновременно с воздухом в рубашку каждой колонки пода-

ется горячая или ледяная вода. В рубашке имеется направляющая винтовая пере-

городка, благодаря которой, вода циркулирует, закручиваясь в противоположную

сторону от вращения продукта в колонке.

Для анализа возможности интенсификации процесса кристаллизации и обе-

спечения замены дорогостоящего и энергоемкого вакуум-выпаривания исходной

сыворотки на мембранное концентрирование с последующей концентрацией ее в

кристаллизаторе были проведены расчеты, позволяющие проанализировать изме-

Электронная Научная СельскоХозяйственная Библ отека