Выявление разумной схемы совместной переработки сахарной свеклы и сахара-сырца

Карбонизация и бикарбонизация в схеме известково-углекислотной очистки.

Схема с использованием карбонизации, бикарбонизации и «мгновенной сатурацией», является разработкой кафедры технологии сахаристых продуктов Кубанского Государственного Технологического университета. Данная схема включает проведение частичной карбонизации дефекованного сока (снижение щелочности на 0,1-0,2%), мгновенную сатурацию (рН 9,0-9,5), сатурирование смеси в заводском котле до оптимального рН и бикарбонизацию (рН 7,5 - 7,8) 5-7 кратного рециркулята на смешивание с частично карбонизированным соком в сборнике смесителе мгновенной сатурации. Смешивание дефекованного сока с бикарбонизированным - это по существу мгновенная сатурация, при которой можно ожидать максимального адсорбционного эффекта. Образующийся нерастворимый карбонат кальция ( Са(НСО3)2+Са(ОН)2=2СаСО3 +Н2О ) по существу не имеет времени для кристаллизации с образованием микрокристаллического ядра и потому откладывается на поверхности всех частиц, имеющихся в смеси дефекованного и бикарбонизированного сока. При этом образуется большая адсорбционная поверхность, на которой в условиях щелочной среды и закрепляются как первичные ацидокарбонаты, как и их начальные конгламераты. Образующийся новый СаСО3 будет также откладываться на поверхности существующих частиц, закрепляя таким образом осажденные на них несахара.

Бикарбонизация сока после основной дефекации полностью устраняет недостатки классической схемы известково - углекислотной очистки (ИУО):

- доводит реакции осаждения малоростворимых солей кальция до конца, освобождая от этой работы адсорбцию карбонатом кальция и обеспечивая безнакипную работу теплообменной аппаратуры;

- бикарбонизация хорошо сочетается с адсорбционной очисткой при низких значениях рН;

-бикарбонизация является мощным средством повышения седиментационных - фильтрационных свойств осадка очищаемых растворов.

Прирост доброкачественности за счет бикарбонизации и мгновенной сатурации составляет 1,5-2% выше по сравнению с классической схемой ИУО.

Немаловажным обстоятельством является то, что включение частичной карбонизации и бикарбонизации в существующую схему очистки не требуется ее кардинальной переделки. Необходимые предварительный карбонизатор и бикарбонизатор достаточно компактны и легко монтируются у соответствующих заводских сатруторов, причем их эксплуатация не требует дополнительной рабочей силы. Все эти факторы способствуют дополнительному снижению себестоимости готовой продукции [4, 8, 6].

1.3.4 Способы совместной переработки сахарнй свеклы и сахара-сырца

Переработка сахара-сырца совместно со свеклой - один из путей повышения эффективности сахарного производства: за счет снижения тепло- и энергозатарт, более эффективного использования оборудования и ряда других факторов. Такой способ переработки различного сырья может быть особенно эффективен при использовании свеклы пониженного технологического качества, недостаточном количестве перерабатываемой свеклы, что вынуждает завод работать с пониженной производственной мощностью или же при избыточной мощности продуктового отделения. Известны следующие способы совместной переработки свеклы и сырца:

1) Сульфитирование неочищенной клеровки сахара-сырца совместно со свекловичным сиропом, последующая фильтрация смеси и направление ее на уваривание утфеля 1 кристаллизации.Недостаток этого способа состоит в том, что в нем не происходит удаление несахаров сахара-сырца и все они остаются в смешанном сиропе, а это ухудшает его качество и вследствие этого получить белый сахар затруднительно.

2) Совместная аффинация желтого сахара III продукта и тростникового сахара-сырца.

Данный способ требует наличие достаточного количества аффинационных центрифуг, дополнительного оборудования для подачи сырца. Поскольку при аффинации происходит удаление только части несахаров, а именно, содержащихся в пленке на поверхности кристаллов сырца, то и в этом способе они удаляются лишь частично. Несахара, содержащиеся же внутри кристаллов, при этом не удаляются. В связи с тем, что среди этих несахаров большую часть составляют ВМС, которые интенсивно включаются в кристаллы сахара, то и этот способ не гарантирует получение сахара-песка хорошего качества [7].

3) Способ, основанный на добавлении клеровки сахара-сырца к диффузионному соку или в котел основной дефекации с последующей известково-углекислотной очисткой.

Данный способ нерационален, так как в дальнейшем резко увеличивается цветность продуктов и снижается качество белого сахара.

4) Способ совместной переработки свеклы и сахара-сырца с добавлением клеровки сахара-сырца в котел II сатурации.

Способ предусматривает введение в котел аппарата II сатурации клеровки сахара-сырца в количестве не более 2% к массе перерабатываемой свеклы. Этот способ дал хорошие результаты, однако стремление увеличить количество клеруемого сахара-сырца привело к повышению цветности продуктов и ухудшению качества белого сахара.

5) Очистка клеровки сахара-сырца на отдельной параллельной со свекловичной линией с подачей очищенной клеровки вместе со свекловичным сиропом на сульфитацию.

Очистка клеровки сахара-сырца при совместной переработке со свеклой по этому способу проводится на отдельной линии, состоящей из дефекатора и сатуратора. Очищенная профильтрованная клеровка сырца затем вместе с сиропом сульфитируется. Данный способ позволяет увеличить количество перерабатываемого сахара-сырца до 3-5% к массе свеклы.

6) Совместная известково-углекислотная очистка клеровки тростникового сахара-сырца и фильтрованного сока 1 сатурации в условиях 2 сатурации (Бугаенко И.Ф., Дешевая И.Ю.) данный способ предусматривает введение клеровки сахара-сырца в котел аппарата дефекации перед 2 сатурации. Добавление сырца на дефекацию перед 2 сатурацией увеличивает СВ раствора, что снижает время пребывания его в 1 корпусе ВУ и уменьшает потери сахарозы здесь, тем самым компенсируя увеличение потерь в последующих корпусах, им делает суммарные щелочно-термические потери сахарозы на ВУ с добавлением сырца и без сырца одинаковыми. Сироп, полученный по предложенному способу, содержит больше красящих веществ с меньшей молекулярной массой, практически полностью удаляемых в результате очистки, и больше меланоидинообразований, чем сироп, полученный без добавления сырца [11] .

1.4 Выбранные мероприятия для решения поставленной задачи. Описание технологической схемы реконструируемого завода

Опираясь на изученный материал, в данном курсовом проекте были внедрены следующие мероприятия:

- отделения осадка до основной дефекации;

- активация суспензии возвращаемой на ППД при помощи пред-дефекованного сока;

- использование частичной карбонизации и глубокого пересатури-рования;

-получение осадка кормового достоинства;

- выбор оптимального соотношения свекла: сахар-сырец;

- разработка рациональной схемы совместной переработки свеклы и сахара-сырца.

Сырой сок после отделения пульпы стекает в сборник, откуда насосом подаётся на пластинчатые теплообменники, а затем в преддефекатор фирмы «Putsch»,работающий по принципу «Бригель- Мюллер». Диффузионный сок с t=45-60?С из сборника насосами подается в первую секцию преддефекатора. В последнюю секцию вводят известковое молоко в количестве (0,2--0,3% СаО к массе свеклы), обеспечивающим выход преддефекованного сока с рН=10,8--11,2. Одновременно в первую секцию аппарата возвращается вся сгущенная суспензия сока II сатурации, а во вторую и третью секции аппарата - часть (50%) суспензии сока I сатурации. Возвращаемая суспензия активируется небольшим количеством преддефекованного сока, что способствует образованию осадка с хорошими седиментационно-фильтрационными свойствами. Продолжительность преддефекации составляет 25--30 минут.

Преддефекованный сок подвергается пересатурированию до рН=7,4--7,8 в бикарбонизаторе, после чего направляется в отстойник, для отделения осадка. Сгущенная суспензия осадка подается на вакуум-фильтр, а осветленный сок и фильтрат из вакуум-фильтра направляют в сборник осветленного сока. Со сборника сок насосом подают в аппарат холодной дефекации, где он обрабатывается известью в количестве 0,9-1,0% СаО к массе сока. Целью и назначением холодной ступени дефекации является повышение растворимости извести в соке. Чем ниже температура сока, тем больше в нем растворено извести, а чем выше концентрация извести в соке, тем менее окрашенными получаются продукты разложения РВ и сам сок, а чем ниже цветность сока, тем легче получить из него белый сахар-песок.

Далее сок насосом подается до t = 85 - 880С и поступает в аппарат горячей дефекации. Длительность процесса составляет 7 - 12 минут.

Из аппарата горячей дефекации сок самотеком поступает в карбонизатор, где частично( на 20-30 % СаО к массе сока) снижается щелочность, т.е. до щ = 0,6 - 0,7 %СаО.

Карбонизированный сок самотеком направляется в сатуратор, где смешивается с 3 - 5 кратным количеством пересатурированного до pH 7,0 - 7,5 сарурационного сока и сатурируется до pH, соответствующему минимальному содержанию солей кальция (рН=8,8-9,2). При смешении частично карбонизированного и пересатурированного сока разнозаряженные ацидокарбонаты гидроксикальция, образующийся при карбонизации, и карбонат гидроксикальция легко связываются друг с другом, образуя конгломераты. Этот процесс агрегатирования не требует образования СаСО3 и не связан с десорбцией. При большой кратности рециркуляции конгломераты увеличиваются в размерах, создавая условия для легкой фильтрации. Эффективность процесса тем выше, чем быстрее он осуществляется. Смешивание карбонизированного с бикарбонизированным соком приводит к мгновенной сатурации, при которой достигается максимальный адсорбционный эффект. Образующийся СаСО3 не имеет времени для кристаллизации и откладывается на поверхности всех частиц, при этом образуется большая адсорбционная поверхность.

3--5 частей отсатурированного сока отбирается на бикарбонизатор, а одна часть из сатуратора через контрольный ящик поступает в сборник, откуда насосом качается на подогреватель, при этом температура продукта на выходе из него составляет 80 - 850С. Далее сок поступает в сборник нефильтрованного сока и далее насосом подается в фильтры-сгустители TF. Часть суспензии (50%) с TF направляется на фильтр-прессы, а остальная суспензия подается на преддефекацию. Фильтрованный сок I сатурации направляется в сборник, после чего насосом направляется через 3 последовательно нагревающих теплообменника, где нагревается до температуры 126 градусов, а затем в первый корпус выпарной станции.

После третьего корпуса выпарной станции сироп c СВ=50--55% поступает в сборник, туда же подается клеровка сахара-сырца с СВ=55--60%. Сахар-сырец со склада поступает в клеровочную мешалку, где клеруется сатурированным соком, подогретым до t=90°C и рН=8,5. Полученная смесь насосом качается на теплообменник, где охлаждается t=85-870С. Далее смесь направляется на дефекацию, куда дается известковое молоко в количестве 0,5% СаО к массе свеклы, длительность процесса дефекации составляет 5 минут.

Затем дефекованный сироп самотеком поступает в карбонизатор, где на 20-30% снижается щелочность, и перетекает в сатуратор, где смешивается с 3 - 5 кратным количеством пересатурированного до pH 7,0 - 7,5 сиропа и отгазовывается до pH 9,0 - 9,2, соответствующему минимальному количеству Са-солей. 3-5 кратное количество сиропа к массе основного потока пересатурируется и рециркулирует в сатуратор, а оставшийся сироп нагревается до t = 85 - 900С и поступает на фильтры-сгустители TF. Суспензия с фильтров насосом подается в 1-ю и 2-ю зону преддефекатора, а фильтрованный сироп в сборник фильтрованного сиропа и далее через теплообменник, где подогревается до t=85--90°C, в 4 корпус выпарной станции. Полученный сироп направляют в сборник сиропа после МВУ, далее насосом на сульфитацию и затем на патронные фильтры. Очищенный сироп самотеком подается в сборник сиропа, затем насосом на напорный сборник перед вакуум-аппаратами.

2. Расчетная часть

2.1 Расчет количества и состава продуктов

2.1.1 Расчет количества и состава продуктов отделения очистки

Расход активной извести на преддефекацию (, % к массе свеклы) рассчитывается по формуле 1.

, (1)

где - откачка диффузионного сока, % к массе свеклы;

10 - количество возвращаемой суспензии, %

- плотность диффузионного сока, т/м3;

- щелочность преддефекованного сока, % СаО. Задаемся = 0,20

Количество инертной примеси (, % к массе свеклы) находится по формуле 2.

(2)

где - активность извести, % СаО. Нормативы = 90 %

Количество активной извести, нейтрализуемой на пересатурации (, % к массе свеклы), рассчитывается по формуле 3.

, (3)

где - щелочность пересатурированного сока, %СаО. Задаемся = 0,001

Содержание инертной примеси (, % к массе свеклы) находится по формуле 4.

(4)

Количество сатурационного газа, общее (, % к массе свеклы) находится по формуле 5.

(5)

Количество осадка на пересатурации ( ,% к массе свеклы), рассчитывается по формуле 6.

, (6)

где - несахар осадка, % к массе свеклы;

- известь, пошедшая на нейтрализацию кислот диффузионного сока, % к массе свеклы.

Несахар осадка находится по формуле 7.

, (7)

где - несахар диффузионного сока, % к массе свеклы;

- несахар очищенного сока, % к массе свеклы.

Несахар диффузионного сока вычисляется по формуле 8.

, (8)

где - сахар диффузионного сока, % к массе свеклы;

- чистота диффузионного сока, % к массе свеклы.

Сахар диффузионного сока рассчитывается по формуле 9.

, (9)

где - сахар стружки, % к массе свеклы;

- сумма учтенных и неучтенных потерь, % к массе свеклы.

Задаемся =14,91 = 0,40.

Задаемся = 87.

Несахар диффузионного сока вычисляется по формуле 8.

Несахар очищенного сока рассчитывается по формуле 10.

, (10)

где - эффект очистки на 1 ступени, % к массе свеклы. Задаемся= 10

Несахар осадка находится по формуле 7.

Осадок, образующийся на 1 ступени, рассчитывается по формуле 6.

Количество извести, пошедшее на нейтрализацию (% к массе свеклы), рассчитывается по формуле 11

(11)

где - кислотность диффузионного сока, принимается равной 0,05. Задаёмся К=0,05

Количество влажного осадка при пересатурировании (,% к массе свеклы), вычисляется по формуле 12.

(12)

Количество суспензии, поступающей на отстаивание, ( ,% к массе свеклы) рассчитывается по формуле 13

, (13)

где - для вакуум-вильтра принимается равным 50.

Количество воды на промывку осадка (,% к массе свеклы) рассчитывается по формуле 14.

(14)

Количество промоев необходимое для гашения извести вычисляется по формуле 15

, (15)

где - количество известкового молока, используемого в процессе очистки, % к массе свеклы.

Количество промоев получаемых с фильтр-прессов вычисляется по формуле 16

(16)

Расход активной извести на основную дефекацию ( ,% к массе свеклы) рассчитывается по формуле 17.

, (17)

где - щелочность дефекованного сока, % СаО. Задаемся = 1,0.

Содержание инертной примеси (, % к массе свеклы) находится по формуле 18.

(18)

Количество активной извести, нейтрализуемой на 1 сатурации ( , % к массе свеклы), рассчитывается по формуле 19.

, (19)

где - щелочность сока 1 сатурации, % СаО. Задаемся = 0,05

Содержание инертной примеси (, % к массе свеклы) находится по формуле 20.

(20)

Количество сатурационного газа, общее (, % к массе свеклы) находится по формуле 21.

(21)

Общее количество осадка на сатурации ( ,% к массе свеклы), рассчитывается по формуле 22.

, (22)

где - несахар осадка, % к массе свеклы.

Несахар осадка находится по формуле 23.

, (23)

где - несахар диффузионного сока, % к массе свеклы;

- несахар очищенного сока, % к массе свеклы.

Несахар очищенного сока рассчитывается по формуле 24.

, (24)

где - общий эффект очистки, % к массе свеклы. Задаемся= 40

Страницы: 1, 2, 3, 4