СИНХРОННО-СМЕСИТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ КОНСТРУКЦИИ НПО ПБП

Отечественная машиностроительная промышленность в настоя­щее время освоила производство синхронно-смесительных устано­вок РЗ-ВНС-1 и РЗ-ВНС-2 производительностью 3 и 6 тыс. л/ч.

Основные узлы установки (рис. 74): основание 1, колонка де­аэрации 2, колонка насыщения 3, накопительная колонка 4, насос-дозатор 5, насос подачи деаэрированной воды в колонку
насыщения 6, бачок для сиропа 7, смесительный бачок 8, пульт управления 9, эжектор 10, трубопроводы.

Установка работает следующим образом: фильтрованная, ис­правленная и охлажденная питьевая вода подается в колонку де­аэрации 2, представляющую собой цилиндрический сосуд с ко­ническими тарелками, в днище которого вмонтирован трубопро­вод, проходящий внутри колонки. В начале трубопровода установлен магнитный вентиль. Благодаря разрежению, создавае­мому в колонке деаэрации с помощью вихревого насоса ВК 1/16 и водоструйного эжектора 10, в колонку засасывается вода и, растекаясь тонким слоем по поверхности тарелок, осво­бождается от значительной части содержащегося в ней воздуха. Выделившийся воздух отсасывается эжектором. За уровнем по­ступающей воды следят три датчика. Деаэрированная вода собирается в нижней части колонки деаэрации, откуда забирается насосом 6 и подается в колонку насыщения 3, представляющую собой цилиндрический сосуд, в котором смонтированы сливной кран, три датчика, манометр, предохранительный клапан и тру­бопроводы.

В струйной насадке происходит насыщение воды диоксидом уг­лерода при давлении 0,6—0,8 МПа, затем вода поступает в ниж­нюю часть колонки насыщения. Насыщенная вода отбирается через штуцер, расположенный в нижней части колонки, насосом-дозатором 5, имеющим два гидроцилиндра. В один из них поступает насыщенная вода (/=6°С, р = 0,6 МПа), а в другой из бачка 7 — сироп (У = 8°С, р = 0,1 МПа). В заданных количествах вода и сироп насосом подаются в смеситель 8. Готовый напиток посту­пает в накопительную колонку 4, где поддерживается рабочее давление до 0,6 МПа. За уровнем напитка в накопительной колон­ке следят 2 датчика. Из накопительной колонки напиток подает­ся в резервуар разливочной машины.

Рис. 74. Синхронно-смесительная установка РЗ-ВНС-1

Рабочее давление в установке зависит от конструкции карбо-охладителя или насадки для насыщения воды диоксидом углеро­да. Следует учесть, что содержание в воде солей снижает раст­воримость С02 в воде, поэтому вода перед насыщением должна быть умягчена до оптимального содержания солей.

Процесс насыщения воды диоксидом углерода состоит в том, что С02 в замкнутом пространстве абсорбируется водой. Абсорб­ция протекает одновременно с десорбцией. В определенный мо­мент времени при насыщении воды С02 наступает равновесие между содержанием его в растворе и над ним. При этом в едини­цу времени в воде растворяется столько С02, сколько выделяется из раствора. Количественное распределение С02 между газовой и жидкой фазой находится в прямой зависимости от давления и температуры. По закону Генри, отношение растворенного в газо­вой фазе диоксида углерода и концентрации его в жидкости при постоянной температуре есть величина постоянная

Эта зависимость может нарушаться в том случае, если С02 при растворении вступает в химическое взаимодействие с раство­рителем или если растворение происходит при давлении, превы­шающем 0,4 МПа.

Процесс насыщения воды диоксидом углерода необходимо ве­сти при пониженной температуре, так как в экзотермических про­цессах с понижением температуры значение коэффициента К уменьшается. С повышением давления растворимость С02 увели­чивается, так как, по закону Дальтона, парциальное давление вещества в газовой фазе пропорционально концентрации его в этой фазе, т. е., если давление возрастает, то увеличивается и парциальное давление, что приводит к увеличению концентрации С02 в газовой фазе, и, как следствие, к повышению концентрации его в жидкой фазе.

Растворимость С02 в жидкости выражается коэффициентом абсорбции Бунзена а, который вычисляется по уравнению

Таким образом, присутствие в воде воздуха снижает степень растворимости в ней С02. По закону Дальтона, газ какой-либо газовой смеси растворяется в воде под давлением только данного газа соответственно его объемному содержанию в смеси и парци­альному давлению.

Скорость растворения С02 весьма существенно сказывается на степени насыщения воды. Медленное повышение рабочего дав­ления в колонке насыщения позволяет увеличить степень насыще­ния воды С02, а главное — увеличивает в растворе прочность его молекулярной связи с водой. Быстрое насыщение влечет за собой и быстрое перенасыщение раствора до пределов, не соответствую­щих условиям его растворимости. В этом случае излишек С02 быстро выделяется из раствора и вода дегазируется. Продолжи­тельность насыщения воды диоксидом углерода имеет также существенное значение для его растворимости. Часто ошибочно считают, что более продолжительное газирование увеличивает степень насыщения раствора. На самом же деле наибольшее насыщение раствора диоксидом углерода даже в условиях его свобод­ой диффузии, по данным Пятигорского бальнеологического института, происходит в первые 60 мин (до 0,4% мае), дальнейшее насыщение дает очень незначительные результаты. Поэтому в производственных условиях продолжительное насыщение воды С02 верх оптимального времени практически не оправдано.

Зависимость насыщения воды С02 от времени диффузии при постоянных температуре и давлении иллюстрируется графиком (рис. 75).

В производственных условиях следует избегать излишних перекачек воды или напитков, насыщенных С02, и применять коммуникации большой протяженности для передачи газированной оды от места насыщения до разливочной машины, перекачек с большим напором и большой скоростью, так как это приводит к дегазации напитков. Дегазация происходит также в момент от­рыва колокольчика наполнителя от горлышка бутылки после на­лива и до момента укупоривания при соприкосновении жидкости, насыщенной С02, с какой-либо отрицательно заряженной жидко­стью. Особенно быстро дегазируется жидкость при перепадах ее давления. Так, при снижении давления в пределах 0,1—0,15 МПа жидкость теряет до 20% мае. растворенного в ней С02, а при снижении давления до 0,3—0,4 МПа потери достигают 60% мае. (рис. 76).

Практикой установлено, что наименьшие потери С02 достига­ются при перекачках жидкости, насыщенной со скоростью, не превышающей 1 л/с.

Следует отметить, что насыщение воды диоксидом углерода зависит также и от площади поверхности контакта жидкости с С02: чем больше контактирующая поверхность газируемой жид­кости, тем больше степень ее насыщения. Это обстоятельство ис­пользуется при разработке конструкций сатураторов для обеспечения давления, при котором перекачивается эта жидкость, обеспечения интенсивного распыления газируемой воды до состояния мельчайших пылинок и брызг или даже тумана.

Рис. 75. Зависимость степени на­сыщения воды С02 от продолжи­тельности диффузии при постоян­ных температуре и давлении.

Рис. 76. Зависимость потерь С02 при перекачке насыщенной жид­кости от