Установка для электрохимической модификации крахмала

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТАНОВКА ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ МОДИФИКАЦИИ КРАХМАЛА(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный аграрный технический университет(72) Авторы Будека Юрий Фдорович Литвяк Владимир ВладимировичРебенок Евгений ВикторовичБренч Андрей Александрович(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный аграрный технический университет(57) Установка для электрохимической модификации крахмала, содержащая емкость для приготовления крахмальной суспензии, снабженную мешалкой, трубопроводами для подачи в нее крахмала, воды и катализатора, соединенную трубопроводом с задвижкой со сборником анолита с мешалкой и холодильником, емкость для приготовления водного раствора солей, снабженную мешалкой, трубопроводами для подачи соли, воды и катализатора, соединенную посредством трубы с задвижкой со сборником католита, электролитическую камеру, разделенную ионообменной мембраной на камеру анолита и камеру католита, насосы и задвижки, отличающаяся тем, что ось мешалки сборника анолита не совпадает с его осью, а внутри сборника анолита вертикально установлен холодильник вблизи стенки камеры, в которой дополнительно установлен датчик температуры, соединенный с устройством управления регулированием расхода охлаждающей воды, который 74222011.08.30 одним концом соединен с трубопроводом подачи охлаждающей воды, а другим - с холодильником, сборник анолита посредством труб с задвижками соединен с верхом анолитной камеры, дополнительно снабженной датчиком , соединенным с устройством управления напряжением, которое связано с источником постоянного тока, соединенным с анодом и катодом при этом нижняя часть анолитной камеры трубой через задвижку и насос соединена с нижней частью сборника анолита, а емкость для приготовления водного раствора солей трубой с задвижкой соединена с дополнительно установленной емкостью накопления свежеприготовленного раствора соли, которая трубой с задвижкой через насос-дозатор соединена с нижней частью католитной камеры, верх которой соединен трубой со сборником отработанного католита, снабженным в нижней части трубой с задвижкой. Полезная модель относится к химической и пищевой технологии, в частности к крахмало-паточной и пищеконцентратной. Модифицированный крахмал используется в пищевой, текстильной и других отраслях промышленности. Полезная модель позволит создать эффективную, надежную в эксплуатации, энерго- и ресурсосберегающую установку для электрохимической модификации крахмала, которую можно использовать в технологиях, требующих разделения и раздельной обработки продуктов, образующихся в анодной и катодной камерах элетролизера, а также обеспечить автоматическое поддержание заданной температуры процесса и величиныв различных технологических режимах с одновременным достижением снижения расхода воды и реагентов. Известны установки, в которых крахмал окисляют химическим путем с помощью различных окислителей (кислородом воздуха, пероксидом водорода и др.). Общий недостаток таких установок - сложность конструкции и управления, а также трудности получения продукта высокой чистоты. Известно также устройство 1 - аналог, содержащее электролизную камеру, в которой анодное и катодное пространство разделены пористой мембраной. Устройство снабжено свинцовыми электродами. Недостатками этого устройства являются невозможность контролясуспензии, возможность смешения анолита и католита, а также наличие свинцовых электродов, что приводит к загрязнению продукта и не позволяет использовать его в пищевой промышленности. Указанные недостатки частично устранены в установке 2, принятой за прототип,предусматривающей наличие емкости для приготовления крахмальной суспензии, электролизной камеры, в которой анодное и катодное пространство разделены ионообменной мембраной, графитового анода и катода из нержавеющей стали, сборника католита, сборника анолита и емкости для приготовления водного раствора солей. Емкость для приготовления крахмальной суспензии соединена трубопроводом со сборником анолита, который соединен трубой с насосом и далее с верхней частью анодного пространства элетролизной камеры, нижняя часть анодного пространства соединена трубой с насосом и далее со сборником анолита, снабженным водяной рубашкой для охлаждения анолита и трубопроводом для подачи реагента для поддержания , а емкость для приготовления водного раствора солей соединена трубой со сборником католита, который трубой через насос соединен с верхней частью катодной камеры, нижняя 2 74222011.08.30 часть которой с помощью трубы через насос соединена с верхней частью сборника католита. Недостатки установки по прототипу не обеспечивает возможность контроля и регулирования температуры ианолита, снабжена неэффективной системой охлаждения раствора в сборнике анолита, который при остановке насоса самопроизвольно опорожняется, свежеприготовленный раствор соли для катодной камеры смешивается с отработанным католитом в сборнике католита. Общими с заявляемой полезной моделью являются следующие признаки прототипа емкость для приготовления крахмальной суспензии, электролизная камера, электроды графитовый анод и катод из нержавеющей стали, ионообменная мембрана, сборник католита, сборник анолита, запорная арматура (задвижки) и насосы. Задачей полезной модели является создание надежной, эффективной и удобной в эксплуатации установки для электрохимической модификации крахмала с возможностью контроля и регулирования температуры ианолита и возможностью снижения расходов реагентов для приготовления католита. Это достигается тем, что установка для электрохимической модификации крахмала,содержащая емкость для приготовления крахмальной суспензии, снабженную мешалкой,трубопроводами для подачи в нее крахмала, воды и катализатора, соединенную трубопроводом с задвижкой со сборником анолита с мешалкой и холодильником, емкость для приготовления водного раствора солей, снабженную мешалкой, трубопроводами для подачи соли, воды и катализатора, соединенную посредством трубы с задвижкой со сборником католита, электролитическую камеру, разделенную ионообменной мембраной на камеру анолита и камеру католита, насосы и задвижки, отличается тем, что ось мешалки сборника анолита не совпадает с его осью, а внутри сборника анолита вертикально установлен холодильник вблизи стенки камеры, в которой дополнительно установлен датчик температуры, соединенный с устройством управления регулированием расхода охлаждающей воды, который одним концом соединен с трубопроводом подачи охлаждающей воды, а другим - с холодильником, сборник анолита посредством труб с задвижками соединен с верхом анолитной камеры, дополнительно снабженной датчиком , соединенным с устройством управления напряжением, которое связано с источником постоянного тока,соединенным с анодом и катодом при этом нижняя часть анолитной камеры трубой через задвижку и насос соединена с нижней частью сборника анолита, а емкость для приготовления водного раствора солей трубой с задвижкой соединена с дополнительно установленной емкостью накопления свежеприготовленного раствора соли, которая трубой с задвижкой через насос-дозатор соединена с нижней частью католитной камеры, верх которой соединен трубой со сборником отработанного католита, снабженным в нижней части трубой с задвижкой. Технический результат заключается в автоматическом контролировании и регулировании температуры ианолита, повышении эффективности охлаждения анолита,предотвращении самопроизвольного опорожнения сборника анолита, недопущении смешения свежеприготовленного раствора соли с отработанным католитом путем разделения емкостей систем приготовления и подачи раствора соли в катодную камеру и сбора отработанного католита. Сущность полезной модели состоит в том, что установка для электрохимической модификации крахмала содержит емкость для приготовления крахмальной суспензии, снабженную мешалкой, трубопроводами для подачи в нее крахмала, воды и катализатора и соединенную трубопроводом со сборником анолита с мешалкой, ось которой не совпадает с вертикальной осью сборника анолита, внутри которого расположен холодильник,например, в виде змеевика из теплопроводного материала, смещенный к стенке корпуса сборника, холодильник через регулятор расхода соединен с источником охлаждающей воды, а в объеме сборника анолита установлен датчик температуры, электрически связан 3 74222011.08.30 ный с устройством регулирования температуры, которое управляет регулятором расхода охлаждающей воды, сборник анолита трубами с расположенными на них задвижками связан с насосом и далее с верхней частью камеры анолита электролизной камеры, нижняя часть которой трубой через задвижку и насос соединена с нижней частью сборника анолита, а камера анолита снабжена известным датчиком , который электрически соединен с устройством управления напряжением на электролизной камере, присоединенной к источнику постоянного тока, а емкость для приготовления водного раствора солей снабжена мешалкой, трубопроводами для подачи соли, воды и катализатора и соединена посредством трубы с задвижкой с емкостью для накопления свежеприготовленного раствора соли, которая трубой с задвижкой соединена с насосом, а насос соединен трубой с нижней частью камеры католита, а верхняя ее часть трубой соединена с верхней частью емкости для накопления отработанного католита, нижняя часть которой снабжена трубой с задвижкой для сброса отработанного католита. На фигуре изображена принципиальная технологическая схема установки для электрохимической модификации крахмала. Установка включает емкость для приготовления крахмальной суспензии 1, мешалки 2, 4, 35, емкость для приготовления солей 3, трубопроводы 5, 8, 11, 23, 37, 39, 42, задвижки 6, 9, 12, 24, 29, 30, 31, 40, 41, емкость для накопления свежеприготовленного раствора соли 7, насос-дозатор 10, трубопровод сброса отработанного католита 13, источник постоянного тока 14, электролизную камеру 15, анолитную камеру 16, анод 17, катод 18, католитную камеру 19, устройство управления напряжением 21, датчик 22, устройство управления регулятором расхода охлаждающей воды 25, регулятор расхода охлаждающей воды 26, трубопровод подачи охлаждающей воды 27, насосы 28, 32, сборник анолита 33,датчик температуры 34, холодильник 36, сборник отработанного католита 38. Установка работает следующим образом. Приготовленная в емкости 1, снабженной мешалкой 2, крахмальная суспензия по трубе 23 с задвижкой 24 поступает в сборник анолита 33, который снабжен мешалкой 35, холодильником 36 и датчиком температуры 34. Ось мешалки не совпадает с центральной вертикальной осью сборника 33, а холодильник 36 установлен вблизи стенки сборника 33 на стороне, противоположной установке мешалки 35. Из сборника 33 суспензия крахмала по трубе 37 и через задвижки 30 и 31 насосом 32 перекачивается в верхнюю часть анолитной камеры 16, в которой установлены анод 17 и датчик 22. При этом задвижки 31 и 30 открыты, а задвижка 29 закрыта для предотвращения самопроизвольного истечения крахмальной суспензии из сборника анолита 33. В анолитной камере 16 происходит модификация крахмала. С помощью насоса 28 анолит подают в нижнюю часть сборника анолита 33, что при наличии внутреннего холодильника 36 и смещенной от центра сборника анолита 33 мешалки 35 позволяет эффективно охлаждать нагретый анолит, т.е. повышает энергоэффективность установки в целом и снижает расход воды на охлаждение анолита. Сигнал от датчика температуры 34 поступает на устройство управления регулятором расхода охлаждающей воды 25, который связан с регулятором расхода охлаждающей воды 26, с помощью которого осуществляется регулирование расхода охлаждающей воды в холодильник в соответствии с требуемой температурой внутри сборника анолита 33. В анолитной камере 16 установлен датчик 22, который электрически соединен с устройством управления напряжением 21, которое управляет напряжением постоянного тока, подаваемым от источника постоянного тока 14 на анод 17 и катод 18. При изменениианолита требуемое напряжение на электродах электролизной камеры, обеспечивающее оптимальный режим работы установки, устанавливается автоматически. В катодную камеру 19 раствор солей подают по трубе 8 через задвижку 9 с помощью насоса-дозатора 10 в нижнюю часть из емкости для приготовления водного раствора солей 3, которая снабжена мешалкой 4 и трубопроводами подачи в нее соли, воды и катализатора. Верхняя часть катодной камеры 19 трубой 42 соединена с верхней частью сборника отработанного 4 74222011.08.30 католита 38. Отработанный католит поступает в сборник отработанного католита 38 самотеком, а труба 42 имеет свободный конец без задвижки. Наличие сборника отработанного католита 38, отделенного от емкости для накопления свежеприготовленного раствора соли 7, предотвращает загрязнение последнего отработанным католитом, что повышает эффективность работы заявляемой установки в целом и снижает расход воды на приготовление раствора соли. Отработанный католит по мере надобности сливают из сборника 38 по трубе 11 через задвижку 12 и трубу 13. В результате разработки полезной модели создана эффективная, надежная в эксплуатации, энерго- и ресурсосберегающая установка для электрохимической модификации крахмала, которую можно использовать в технологиях, требующих разделения и раздельной обработки продуктов, образующихся в анодной и катодной камерах элетролизера. При этом обеспечено автоматическое поддержание заданной температуры процесса и величиныв различных технологических режимах. Одновременно достигнуто снижение расхода воды и реагентов. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5