Самостійна робота № 5
ТЕХНОЛОГІЯ І ОБЛАДНАННЯ ДЛЯ НАСИЧЕННЯ ВОДИ ДВООКСИДОМ ВУГЛЕЦЮ
1.Ціль заняття
Ознайомитися з устаткування для деаерації, сатурації води і готових напоїв.
В результаті вивчення даної роботи студент повинен
Знати:
- принцип дії технологічного обладнання для насичення вуглекислим газом.
Вміти:
Вибрати обладнання для деаерації, сатурації води чи готових напоїв.
2. Самостійна підготовка до заняття
за підручниками та методичними вказівками вивчити теоретичний матеріал до даної роботи.
3. Питання для самоперевірки
3.1 Яке устаткування використовується для насичення води двооксидом вуглецю?
3.2 Наведіть машинно-апаратурна схему сатуратора АСМ.
3.3 Наведіть принцип дії сатуратора АСМ.
3.4 Наведіть машинно-апаратурну схему сатуратора АСК-1.
3.5 Опишіть улаштування і принцип дії сатуратора АСК-1.
3.6. З якою метою використовуються установки для насичення готових напоїв двооксидом вуглецю?
3.7 Опишіть улаштування і принцип дії установки для готування газованих напоїв типу РЗ-ВНС-2.
3.8 Наведіть принципову схему установки для готування газованих напоїв типу РЗ-ВНС-2.
3.9 Опишіть улаштування і принцип дії установки для готування газованих напоїв типу Б2-ВРР/6.
3.10 Наведіть принципову схему установки для готування газованих напоїв типу Б2-ВРР/6.
4. Теоретичне обґрунтування
У нашій країні для деаерації і насичення двооксидом вуглецю води, не змішаної з купажним сиропом, виготовляються автоматичні
установки-сатуратори Е6-АССМ, АСМ, АСК-1, РЗ-ВСВ і ін. Усі сатуратори аналогічні по конструкції і принципу дії і розрізняються тільки продуктивністю і габаритами.
Деталі устаткування, що стикаються з продуктом, виготовляються з нержавіючої чи сталі покриваються спеціальними антикорозійними покриттями.
Насичена двооксидом вуглецю вода із сатураційної установки подається на розливну машину, на якій наливається в пляшки, заповнені дозою купажного сиропу. Наповнені пляшки закорковуються й у машині-змішувачі кілька разів перевертаються для змішування сиропу з водою.
4.1 Сатуратор АСМ призначений для безупинного насичення питної води двооксидом вуглецю. Деаерація води в сатураторі здійснюється двома способами:
спочатку з деаератора за допомогою водоструминного насоса відкачується частина повітря до розрідження 0,05 МПа, а далі повітря частково віддаляється вже із сатураційної колонки шляхом зниження парціального тиску при витистисканні повітря двооксидом вуглецю.
Машинно-апаратурна схема сатуратора АСМ показана на рис.12. Всі апарати і комунікаційні вузли в установці змонтовані на одній плиті і забезпечені приладами контролю й автоматики.
Деаератор 7 являє собою циліндричну ємність зі сферичним днищем і кришкою. У верхній її частині розміщений власне деаератор, усередині якого розташований поплавковий регулятор рівня води 2 із золотником 5 і сферичні тарілки 3, по яких стікає тонким шаром вода, що піддається деаерації. За допомогою водоструминного ежектора 11 у деаераторі створюється розрідження і відсмоктування деякої кількості повітря, що виділяється з води.
Водоструминний ежектор 11 працює в такий спосіб. У нижній частині деаератора розташована допоміжна ємність, наповнена технічною водою, що за допомогою насоса 25 подається в ежектор 11, куди засмоктується повітря з деаератора і суміш повітря з технічною водою повертається назад у допоміжну судину, і так цикл повторюється безупинно.
Вода після деаерації насосом 22 перекачується в сатураційну колонку 6, що представляє собою рознімну посередині циліндрична ємність. Сатураційна колонка також розділена на дві частин: верхню, у якій відбувається насичення води двооксидом вуглецю, і нижню, що є збірником води, насиченої СО2.
Вода нагнітається в сатураційну колонку насосом 22 через форсунки 27 і конічний відбивач 20, рівномірно розприскується по поверхні решітки 19.
Рис. 12. Машинно-апаратурна схема сатуратора АСМ
1 - деаератор; 2 - поплавковий регулятор рівня води; 3 - сферичні тарілки; 4 - вакуумметр; 5 - золотник; 6 - сатураційна колонка; 7 - манометр; 8 - запобіжний клапан; 9, 10 - покажчики рівня; ІІ - ежектор; 12 - штуцер; 13 - труба; 14, 15 - датчики; 16 - водяний затвор; 17 - вентиль; 18 - керамічні кільця; 19 - решітка; 20 - відбивач; 21- форсунки; 22 - насос; 23, 24 - електродвигун; 25-насос
Далі вода стікає тонким шаром по поверхні керамічних кілець 18, що заповнили об’єм верхньої частини сатураційної колонки. Двооксид вуглецю подається по трубі 13, барботує крізь шар води і заповнює газовий простір сатураційної колонки. Вода, що надходить у сатураційну колонку, розприскується форсунками 27 і, стікаючи тонким шаром по керамічних кільцях, здобуває велику поверхню контакту з двооксидом вуглецю, при температурі 5-6°С інтенсивно насичується газом.
Оскільки весь простір сатураційної колонки заповнено двооксидом вуглецю, парціальний тиск у ньому мізерний, що сприяє виділенню з води розчиненого в ній повітря. Повітря, що виділяється з води, легше двооксиду вуглецю, тому він збирається у верхній частині колонки і через регульований вентиль 17 і водяний затвор 16 викидається в атмосферу.
За допомогою датчиків 14 і 15, встановлених у нижній частині сатураційної колонки, регулюється рівень газованої води в колонку, так, наприклад, при зниженні рівня води до датчика 14 включається електродвигун 23 насоса 22, що нагнітає воду в колонку, а при підйомі рівня до датчика 15 електродвигун зупиняється. У днище колонки встановлений штуцер 72 з вентилем для відбору газованої води.
Спостереження і контроль за роботою установки здійснюються за допомогою наступних приладів: на деаераторі вакуумметром 4 і покажчиком рівня 9, а на сатураційній колонці манометром 7, запобіжним клапаном 8 і покажчиком рівня 10. Продуктивність сатуратора АСМ 1500 л/год.
4.2 Сатуратор АСК-1 відрізняється від сатуратора АСМ тим, що деаерація води відбувається винятково за рахунок зниження парціального тиску повітря без вакуумування. Сатураційна установка АСК-1 (рис. 13) складається з наступного основного устаткування: деаераційної колонки 12, сатураційної колонки 11, поршневого двоциліндрового насоса 20, шафи з пусковою апаратурою.
Деаератор 12 являє собою циліндричну ємність, що складається з трьох частин, між якими розташовуються розділові конуси.
Кожен розділовий конус складається з діафрагми 17, похилої трубки 14, лійки 18 і тарілки 15. На кришці сатуратора мається клапан 10 для відводу суміші повітря і двооксиду вуглецю до диференціального клапана насоса 20.
Сатуратор 11 являє собою циліндричну ємність, усередині якого умонтована вертикальна труба з ґратчастими дисками 3. Угорі сатураційна колонка заповнена насадкою 6 з керамічних кілець і призначена для насичення води двооксидом вуглецю. Нижня частина колонки є збірником насиченої двооксидом вуглецю води. Колонка забезпечена збірником 7 суміші повітря і двооксиду вуглецю, манометром 8, запобіжним клапаном 5, редукційним клапаном 4 для двооксиду вуглецю, покажчиком рівня води 22, електричними датчиками рівня води 19, патрубками 1 для подачі води в сатуратор, штуцером 2 для відбору газованої води і штуцером 9 для відводу газової суміші.
Профільтрована й охолоджена до температури 4-7°С вода подається в сатуратор поршневим насосом 20 через водоструминний насос 21, що відсмоктує надлишок двооксиду вуглецю із сатураційної колонки 11 і подає її разом з водою в деаераційну колонку 12. У деаераційній колонці вода рухається знизу нагору, причому СО2, що не встиг розчинитися у воді, прагне заповнити простір під діафрагмою 17. Але оскільки в цьому просторі кількість повітря незначна, то його парціальний тиск над водою теж незначний, тому повітря, що виділяється з води, прагне заповнити цей газовий простір. В міру заповнення газовою сумішшю простору під діафрагмою 17 рівень води починає знижуватися і, коли досягне нижнього кінця похилої трубки 14, газова суміш проскакує у верхню частину деаераційної колонки, проходить до діафрагмового клапана 16 і далі в атмосферу.
Рис. 13. Машинно-апаратурна схема сатуратора АСК-1
1 - патрубок для подачі води в сатуратор; 2 - штуцер для відбору газованої води; 3 - ґратчасті диски; 4 - редукційний клапан; 5 - запобіжний клапан; 6 - насадка; 7- збірник газоповітряної суміші; 8 - манометр; 9 - штуцер для відводу газової суміші; 10 - клапан; 11 - сатураційна колонка; 12 - деаератор; 13 - зворотний клапан; 14 - похила трубка;15 - тарілки; 16 - діафрагмовий клапан; 17 - діафрагма; 18 - лійка;19 - датчик рівня; 20 - насос; 21 - водоструминний насос; 22 – покажчик рівня
На сатурацію вода з деаераційної колонки нагнітається по трубопроводу зі зворотним клапаном 13 у нижню частину сатураційної колонки. У сатураційній колонці вода проходить крізь отвори ґратчастих дисків 3, інтенсивно перемішується із СО2 і поступово його розчиняє. Піднімаючи нагору по центральній трубі, вода переливається через металеву сітку вниз на керамічні кільця насадки 6, додатково насичуючи СО2.
Насичена СО2 вода збирається в нижній частині сатураційної колонки, відкіля через штуцер 2 направляється на розливну машину.
Рівень газованої води в сатураційній колонці регулюється електричним датчиком 19. Двооксид вуглецю подається в сатураційну колонку через редукційний клапан 4, що знижує тиск газу до 0,6 МПа.
Газоповітряна суміш, що утвориться в обох колонках, скидається в атмосферу через діафрагмовий насос 20. Продуктивність сатуратора АСК-1 3000 л/год.