Результат интеллектуальной деятельности: АППАРАТ ДЛЯ РАФИНАЦИИ РАСТИТЕЛЬНЫХ МАСЕЛ

Изобретение относится к аппаратам, предназначенным для удаления жирных кислот и других сопутствующих веществ из растительных масел реагентами, прежде всего раствором силиката натрия, и может быть использовано на предприятиях масложировой промышленности.

Известен нейтрализатор для растительных масел (см. Руководство по технологии получения и переработки растительных масел и жиров, т.2, под ред. А.Г. Сергеева, Ленинград, 1973 г., стр.46), состоящий из вертикального цилиндрического корпуса и конусного днища, заключенных в паровую рубашку, вертикального полого вала с грабельной мешалкой и системой форсунок для ввода реагентов, шарнирной трубы, соединенной тросом с лебедкой, патрубков для подвода исходного, отвода готового масла и соапстока, а также привода.

Основным недостатком нейтрализатора является то, что при обработке растительных масел раствором силиката натрия после отстаивания масла, получаемый осадок не выгружается самотеком из конусной части аппарата, т.к. угол наклона образующей конусного днища к горизонтальной поверхности составляет 30-45°. В случае обработки масла щелочным раствором после его отстаивания щелочной соапсток при сливе из аппарата выгружается свободно, самотеком, т.к. имеет меньшую вязкость. Кроме этого система трубопроводов с форсунками для ввода реагентов жестко соединена с полым валом грабельной мешалки и снабжена сложным механизмом переключения подачи раствора, что существенно усложняет конструкцию аппарата и его надежность в работе.

Наиболее близким к заявляемой конструкции аппарата относится универсальный нейтрализатор для растительных масел (патент РФ на полезную модель №77277 «Универсальный нейтрализатор для растительных масел» от 21.04.2008 года), состоящий из вертикального цилиндрического корпуса с конусным днищем с углом наклона 70°, что позволяет выгрузку осадка производить самотеком. Внутри аппарата установлен вертикальный вал с грабельной мешалкой, состоящей из соединенных между собой вертикальных и горизонтальных сплошных металлических пластин, системой форсунок для ввода реагентов, шарнирной трубы, связанной тросом с лебедкой, а также снабжен патрубками для подвода исходного и отвода готового масла, осадка и приводом.

Основным недостатком универсального нейтрализатора для растительных масел является достаточно высокая продолжительность перемешивания масла с реагентами, в том числе с раствором силиката натрия (до 60 минут при производительности 16 тонн масла в цикл). При вращении грабельной мешалки, состоящей из смонтированных между собой сплошных вертикальных и горизонтальных пластин, не происходит эффективного перемешивания с разрушением капелек реагента, оседающих в масле, т.к. они в основном обтекают сплошные рабочие поверхности пластин мешалки. Эффективный режим перемешивания можно достичь за счет увеличения частоты вращения грабельной мешалки, но это приводит к эмульгированию масла с водными растворами реагентов, образованию эмульсии, которая не разрушается даже при длительном отстаивании. С другой стороны, применение системы форсунок, обеспечивающих мелкодисперсное распыление реагентов над слоем масла в аппарате, существенно усложняет его эксплуатацию, т.к. требуется дорогостоящая система аспирации для улавливания и очистки воздуха от мелкодисперсных частиц реагента, а также использование средств индивидуальной защиты для обслуживающего персонала.

Задачей изобретения является интенсификация процесса взаимодействия капель реагента с сопутствующими веществами в растительном масле за счет увеличения их межфазной поверхности контакта.

Техническим результатом изобретения является уменьшение продолжительности перемешивания растительного масла с реагентами, т.е. сокращение цикла периодической рафинации, и повышение безопасности в эксплуатации за счет исключения образования мелкодисперсных частиц реагента в воздухе при его распылении.

Сущность технического результата достигается тем, что в аппарате для рафинации растительных масел, состоящем из вертикального цилиндрического корпуса с конусным днищем, внутри которого установлены вертикальный вал с грабельной мешалкой, смонтированной из вертикальных и горизонтальных соединительных пластин, система форсунок для ввода реагентов, шарнирная труба, соединенная тросом с лебедкой, а также привода, патрубков для подвода и отвода исходного, готового масла, реагента и осадка, вертикальные пластины выполнены перфорированными, при этом отбортованы по направлению вращения рабочей стороны грабельной мешалки нижние кромки горизонтальных соединительных пластин и наклонных направляющих, которые установлены на нижних концах вертикальных пластин.

Таким образом, в изобретении обеспечивается высокоэффективный контакт взаимодействующих фаз, во-первых, за счет дробления оседающих капелек реагента с образованием большой межфазной поверхности в масле, что достигается при протекании жидкой фазы через отверстия в вертикальных пластинах вращающейся грабельной мешалки с образованием вихревых потоков с тыльной стороны перфорированных пластин. В этом случае турбулизация жидкой фазы в аппарате достигается без увеличения частоты вращения грабельной мешалки с перфорированными вертикальными пластинами и образования эмульсии. Во-вторых, отбортованные кромки горизонтальных соединительных пластин и наклонных направляющих в направлении вращения рабочей стороны грабельной мешалки создают направленный поток жидкости к верху и тем самым увеличивают эффективность перемешивания оседающих раздробленных капелек реагента с большой межфазной поверхностью, взаимодействующих с удаляемыми веществами из масла. Таким образом, совокупность возникающих гидродинамических эффектов с «процеживанием» жидкой фазы перфорированными пластинами грабельной мешалки и обуславливает уменьшение продолжительности перемешивания - одного из этапов периодической рафинации растительных масел. Поэтому отпадает необходимость проводить мелкодисперсное распыление реагентов над слоем масла, а ввод их осуществлять в струйном режиме.

Таким образом, совокупность указанных признаков в формуле изобретения позволяет достичь желаемый технический результат.

На фиг.1 представлен схематично общий вид аппарата для рафинации растительных масел, на фиг.2 представлен фрагмент грабельной мешалки.

Аппарат для рафинации растительных масел состоит из цилиндрического корпуса 1 с коническим днищем 2. Внутри корпуса 1 установлен вал 3 с грабельной мешалкой 4, смонтированной из вертикальных перфорированных пластин 5 и горизонтальных соединительных пластин 6. Нижняя часть поверхности горизонтальных соединительных пластин 6 имеет отбортованные кромки 7 по направлению вращения рабочей стороны грабельной мешалки 4. Нижние концы вертикальных перфорированных пластин 5 смонтированы с наклонными направляющими 8, у которых отбортованы нижние плоскости 9 в направлении вращения грабельной мешалки 4. Верхний конец вала 3 соединен с приводом 10. Внутри цилиндрического корпуса 1 установлена шарнирная труба 11, нижняя часть которой соединена через шарнир 12 с патрубком 13 для слива отстоявшегося масла. Верхняя часть шарнирной трубы 11 соединена тросом 14 с ручной лебедкой 15. В верхней части цилиндрического корпуса 1 смонтированы форсунки 16 для струйной подачи реагента, закрепленные на распределительном коллекторе 17, соединенном с патрубком 18 для подвода реагентов. Патрубок 19 служит для подачи исходного масла в трубу 20, через которую оно поступает в нижнюю часть цилиндрического корпуса 1. В коническом днище 2 установлен патрубок 21 для слива осадка.

Аппарат для рафинации растительных масел работает следующим образом. Исходное масло через патрубок 19 и трубу 20 закачивают во внутреннюю полость цилиндрического корпуса 1 с коническим днищем 2. После заполнения рабочего объема подают через патрубок 18 и коллектор 17 раствор реагента, который через форсунки 16 в струйном режиме поступает на поверхность слоя масла при вращающейся грабельной мешалке 4. Потоки реагента в виде крупных капель под действием силы тяжести оседают в масле вниз, при этом на их межфазной поверхности происходит хемосорбционное взаимодействие со свободными жирными кислотами и другими сопутствующими веществами в масле. Масло перемешивают грабельной мешалкой 4, закрепленной на валу 3. Вращение вала 3 передается от привода 10. При вращении грабельной мешалки 4 возникают вихревые потоки при протекании жидкости через отверстия вертикальных перфорированных пластин 5, что обеспечивает эффективное перемешивание и смешивание в масле капелек реагента с обновлением их межфазной поверхности. При перемешивании отбортованные кромки 7 на горизонтальных соединительных пластинах 6 создают направленный поток жидкости вверх и тем самым увеличивается эффективность контакта взаимодействия капелек реагента с сопутствующими веществами в масле. В коническом днище 2 высокоэффективное перемешивание выполняют наклонные направляющие 8 с отбортованными нижними плоскостями 9. После завершения процесса перемешивания и ввода всех реагентов привод 10 останавливают и дают отстояться маслу. Соапсток оседает в конусном днище 2. С помощью ручной лебедки 15 через трос 14 регулируют соответственно на шарнире 12 положение шарнирной трубы 11. По мере уменьшения слоя масла в цилиндрическом корпусе 1 опускают и шарнирную трубу 11, обеспечивая непрерывный слив масла через патрубок 13 до верхней поверхности слоя осадка. Через патрубок 21 самотеком выгружают осадок.