Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Содержание сахара в мелассе. Оптимизация режима кристаллизации сахарозы на последнем продукте
.pdf
При нормальной работе кристаллизационной установки дол-
жен быть получен насыщенный сахаром межкристальный раствор при температуре центрифугирования утфеля. Состояние
насыщения межкристального раствора достигается подогревом
утфеля перед центрифугированием.
Температура утфеля при центрифугировании может коле-
баться в пределах 30–50
°С. Очень важно, чтобы содержание су-
хих веществ в отделяемом межкристальном растворе (мелассе)
на центрифуге соответствовало температуре его насыщения.
Только в этом случае можно получить достаточно истощенную
мелассу, имеющую «нормальную» чистоту.
Исходя из данных табл. 15, составлена табл. 22, в которой при-
ведены нормы содержания сухих веществ межкристального раствора перед центрифугированием при различных температурах.
Табл. 22 служит для определения нормальной температуры
утфеля последней кристаллизации в зависимости от содержания
сухих веществ (СВ) межкристального раствора перед центрифугированием.
Анализ данных табл. 22 показывает, что с понижением тем-
пературы содержание сухих веществ межкристального раствора
перед центрифугированием должно уменьшаться, так как вязкость раствора при этом повышается. При более высоких температурах содержание сухих веществ межкристального раствора
перед центрифугированием может быть выше.
Для снижения истинного перенасыщения, повышенной вяз-
кости межкристального раствора при глубоком, до температуры
28–35 °С, охлаждении, перед центрифугированием необходим
подогрев утфеля на 5–7 °С. В таких условиях межкристальный
раствор становится насыщенным, вязкость понижается на 25–30 %.
При этом утфель будет готов к центрифугированию, а межкристальный раствор по своему составу не будет отличаться от состава «нормальной» мелассы.
Разбавление утфеля водой перед центрифугированием также
способствует снижению его вязкости и улучшению процесса.
Но при добавлении воды сложно добиться равномерного перемешивания утфеля из-за большой разницы в удельном весе воды
81
Таблица 22.
Содержание
сухих веще ств
в межкристал ь-
ном раст воре,
%
Температура
утфеля, °С
Содержание
сухих веще ств
в межкристал ь-
ном раст воре,
%
Температура
утфеля, °С
Содержание
сухих веще ств
в межкристал ь-
ном раст воре,
%
81,0 27,5 83,2 38,5 85,4 49,5
81,1 28,0 83,3 39,0 85,5 50,0
81,2 28,5 83,4 39,5 85,6 50,5
81,3 29,0 83,5 40,0 85,7 51,0
81,4 29,5 83,6 40,5 85,8 51,5
81,5 30,0 83,7 41,0 85,9 52,0
81,6 30,5 83,8 41,5 86,0 52,5
81,7 31,0 83,9 42,0 86,1 53,0
81,8 31,5 84,0 42,5 86,2 53,5
81,9 32,0 84,1 43,0 86,3 54,0
82,0 32,5 84,2 43,5 86,4 54,5
82,1 33,0 84,3 44,0 86,5 55,0
82,2 33,5 84,4 44,5 86,6 55,5
82,3 34,0 84,5 45,0 86,7 56,0
82,4 34,5 84,6 45,5 86,8 56,5
82,5 35,0 84,7 46,0 86,9 57,0
82,6 35,5 84,8 46,5 87,0 57,5
82,7 36,0 84,9 47,0 87,1 58,0
82,8 36,5 85,0 47,5 87,2 58,5
82,9 37,0 85,1 48,0 8 7, 3 59,0
83,0 37,5 85,2 48,5 87,4 59,5
83,1 38,0 85,3 49,0 87,5 60,0
Температура
утфеля, °С
и утфеля. Вода находится на поверхности и даже при длительном перемешивании с утфелем не образует однородной массы.
При водной раскачке перед центрифугированием трудно разбавить утфель, не растворяя до некоторой степени кристаллы сахара. Следовательно, практиковать разбавление утфеля водой
перед центрифугированием для снижения его вязкости нельзя,
так как при этом будет происходить в некоторой степени процесс растворения кристаллов сахара, что приведет к повышению содержания сахара в мелассе.
82
Эффективность работы варочно-кристаллизационного отделения сахарного завода в значительной мере зависит от степени истощения мелассы. Снижение потерь сахара в мелассе,
составляющих примерно 2/3 суммарной величины потерь в производстве, важный резерв увеличения выхода сахара. Потери
сахара в мелассе зависят от многих факторов: чистоты, качественного и количественного состава несахаров, параметров
утфеля перед центрифугированием и температуры центрифугирования. Определяющий фактор при истощении мелассы –
ее чистота. Важнейшие параметры, определяющие степень ее
истощения – чистота и концентрация сухих веществ «нормальной» мелассы.
Режим кристаллизации сахарозы должен разрабатываться
применительно к заводским условиям, т. е. должны учитываться
возможная температура охлаждения утфеля в кристаллизационной установке, допускаемое содержание кристаллов в утфеле
после охлаждения, свойства и состав несахаров свеклы, влияющих на величину «нормальной» чистоты мелассы.
Достижение минимального содержания сахара в мелассе
возможно только при выдерживании оптимальных параметров
утфеля последней кристаллизации, которые должны находиться
расчетным методом с учетом чистоты сиропа и заданного (предполагаемого) общего эффекта кристаллизации в варочно-кристаллизационном отделении. При расчетах необходимо учитывать влияние пропарки, с которой в утфель попадает 0,5–1,0 %
воды к массе утфеля. Считают, что после пропарки вакуум-аппарата концентрация сухих веществ утфеля уменьшается на 1 %.
Вследствие этого концентрация сухих веществ сваренного утфеля должна быть на 1% выше.
Для максимального извлечения сахара из межкристального
раствора необходимо для каждого завода установить:
до какой минимальной температуры возможно охладить утфель в кристаллизаторах;
83
с каким содержанием кристаллов имеется возможность нормально охлаждать утфель (принимают на основании наблюдений и опыта работы);
чистоту «нормальной» мелассы;
допустимую чистоту утфеля последней кристаллизации;
оптимальное содержание сухих веществ утфеля последней
кристаллизации;
оптимальную температуру центрифугирования утфеля последней кристаллизации при переработке свеклы данного технологического качества.
При определении параметров утфеля последней кристаллизации исходят из параметров «нормальной» мелассы.
Чистота утфеля последней кристаллизации перед охлаждением и после охлаждения перед центрифугированием должна
быть одинаковой. Утфель перед охлаждением отличается от утфеля перед центрифугированием толькоменьшим содержанием
в нем кристаллов сахарозы.
Основными показателями утфеля последней кристаллизации являются: содержание сухих веществ, обусловливающее
его вязкость, чистота мелассы, а также допустимая чистота утфеля, выше которой в нем образуется большое количество кристаллов, резко повышающих вязкость, в результате чего приходится раньше времени прекращать кристаллизацию. Эти показатели определяют следующим образом.
Для каждого завода принимают на основании наблюдений
и опыта работы оптимальное содержание кристаллов в утфеле
в конце кристаллизации и устанавливают, до какой минимальной температуры возможно его охлаждение в кристаллизационной установке.
В конце процесса уваривания в вакуум-аппарате поддерживают оптимальную чистоту утфеля, не превышающую допустимой чистоты, приведенной в табл. 9, которая дана в зависимости
от чистоты «нормальной» мелассы и оптимального содержания
кристаллов в утфеле. Оптимальная чистота при уваривании утфеля в вакуум-аппарате устанавливается по средней чистоте маточного утфеля и оттеков, направляемых на его уваривание.
84
Далее утфель последней кристаллизации уваривают в ва-
куум-аппарате до содержания сухих веществ 94–94,5 %. В конце уваривания в отобранной пробе утфеля в производственной лаборатории определяют содержание сухих веществ. По
табл. 18 в зависимости от данной температуры охлаждения утфеля и допустимого содержания кристаллов находят конечное
содержание сухих веществ утфеля последней кристаллизации,
которое должно быть в конце процесса кристаллизации охлаждением.
По найденному в табл. 18 содержанию сухих веществ утфе-
ля последней кристаллизации и определенному в лаборатории
содержанию сухих веществ в пробе утфеля из вакуум-аппарата
(перед его спуском из вакуум-аппарата) находят по табл. 21 количество воды, которое необходимо подать для раскачки данного утфеля, чтобы провести процесс кристаллизации охлаждением в оптимальном режиме. Примерно 60–65 % этого количества
воды необходимо направить в вакуум-аппарат (температура
воды должна быть на 5 °С выше температуры утфеля), а остаток
ее (35–40 %) – в кристаллизационную установку, где утфель будет иметь температуру примерно 50 °С.
При подготовке утфеля последней кристаллизации к центри-
фугированию определяют оптимальную температуру, при которой отделяемый в процессе центрифугирования межкристальный раствор по своему составу не будет отличаться от состава
«нормальной» мелассы. Но определение «нормальной» чистоты
мелассы требует много времени и не всегда возможно в условиях сахарного завода.
В условиях сахарного завода применяют более простой ме-
тод. Для определения необходимой (оптимальной) температуры
подогрева утфеля перед центрифугированием берут пробу утфеля после охлаждения его в кристаллизационной установке, отжимают через сухой холст каплю межкристального раствора
и находят в ней содержание сухих веществ непосредственно
рефрактометром (без разбавления, лучше с помощью призмы
Германчука). По полученной величине содержания сухих ве-
85
ществ межкристального раствора в табл. 22 находят требуемую
температуру подогрева утфеля.
В табл. 22 приведено содержание сухих веществ в межкристальном растворе перед центрифугированием, определяемое
без всякого разбавления (для этого пригоден универсальный
рефрактометр или лабораторный рефрактометр с добавочной
призмой системы Германчука). В этом случае величина содержания сухих веществ всегда меньше на 1,5 единицы величины сухих веществ, определенной методом разбавления 1:1.
Если определение содержания сухих веществ (СВ) в межкристальном растворе перед центрифугированием производят методом разбавления раствора 1:1, то для пользования табл. 22
необходимо из полученной величины содержания сухих веществ вычесть 1,5 единицы процентов СВ. Например, при
определении содержания сухих веществ в межкристальном
растворе перед центрифугированием методом разбавления 1:1
получен результат СВ
= 84,5 %. Тогда содержание сухих ве-
1:1
ществ в межкристальном растворе перед центрифугированием
без разбавления будет равно СВ
= 84,5–1,5 = 83,0 %, и только
мр
эта величина (83,0 %) используется для определения температуры центрифугирования по табл. 22. Находим, что в данном случае утфель перед центрифугированием следует подогреть до
температуры 37,5 °С.
Для оперативного контроля истощения заводской мелассы
определяют величину чистоты нормативной мелассы. Она равна разнице между величинами чистоты сиропа, поступающего
на кристаллизацию в варочно-кристаллизационное отделение,
и эффекта кристаллизации в варочно-кристаллизационном отделении. Чистота нормативной мелассы очень близка или практически равна чистоте «нормальной» мелассы.
Величина эффекта кристаллизации в варочно-кристаллизационном отделении на каждом сахарном заводе своя и колеблется от 31 до 38 %. Она известна технологу. Например, чистота сиропа, поступающего на кристаллизацию в варочно-кристаллизационное отделение, равна 93,5 %, эффект кристаллизации
86
в варочно-кристаллизационном отделении данного завода – 35 %.
Разница 93,5–35 = 58,5. Значит, чистота нормативной мелассы
составит 58,5 %. Таким образом можно оперативно определять
величину нормативной мелассы и вносить соответствующие
коррективы в процессе кристаллизации утфеля последней кристаллизации.
Для достижения минимального содержания сахара в мелассе необходимо:
улучшать качество сахарной свеклы при выращивании;
начинать заготовку свеклы на хранение как можно позже
(обязательно с учетом времени ожидаемого наступления заморозков). Хранение свеклы при высокой температуре и низкой относительной влажности наружного воздуха, интенсивном солнечном облучении приводит к значительному ухудшению технологического качества сырья;
снижать длительность хранения корнеплодов сахарной свеклы, улучшать качество процесса их хранения с целью недопущения образования гнили. Следует понимать, что даже самые
совершенные схемы переработки не могут компенсировать низкие качественные показатели перерабатываемого сырья;
проводить высоко ритмичную переработку сахарной свеклы, своевременно уточняя технологический режим в зависимости от качества сырья, поступающего в переработку;
добиваться увеличения степени удаления несахаров свекловичного сока уже в диффузионном аппарате (применять дополнительные химические реагенты, грамотно вести технологический процесс получения диффузионного сока);
добиваться достижения максимально возможных локальных
эффектов и общего эффекта очистки диффузионного сока путем
интенсификации отдельных ее стадий, с переходом в аппаратурном оформлении к постепенному (ступенчатому) режиму обработки сока в секционированных реакторах непрерывного действия, т. е. к режиму полного вытеснения;
88
грамотно проводить технологические процессы на всех ста-
диях сахарного производства.
Эффективность работы кристаллизационного отделения опре-
деляют сравнением чистоты заводской и нормальной меласс. Чем
меньше эта разница, тем лучше проведен процесс кристаллизации и тем меньше содержание сахарозы в мелассе. Для оперативного контроля истощения заводской мелассы сравнивают
чистоту заводской мелассы с величиной чистоты нормативной
мелассы.
Анализ методов кристаллизации утфеля последнего продук-
та показывает, что каждый из известных методов кристаллизации сахарозы отражает условия лишь одного или нескольких заводов. Поэтому бывают случаи, когда на одном заводе метод
кристаллизации сахарозы на последней ее стадии дает положительные результаты, а на другом заводе он будет неприемлем.
В каждом отдельном случае необходимо корректирование процесса кристаллизации и внесение соответствующих изменений.
Следует полностью реализовывать потенциальные возмож-
ности кристаллизационной установки по обессахариванию межкристального раствора утфеля и снижению содержания сахара
в мелассе. Для эффективного управления работой установки необходимы: возможности регулирования производительности
утфельного насоса, хорошее смешивание утфеля с разбавляющей водой, интенсивность перемешивания без растворения кристаллов.
В каждую зону охлаждения кристаллизационной установки
должна поступать охлаждающая вода с разной температурой,
соответствующей температуре утфеля, проходящего через зону
охлаждения. При противоточном охлаждении утфеля большое
значение имеет сохранение оптимального перепада температур
между утфелем и охлаждающей водой, при котором коэффициент перенасыщения межкристального раствора у теплообменной поверхности не должен превышать 1,25. При больших перенасыщениях (К
> 1,3) наблюдается образование новых центров
пер
кристаллизации, т. е. «сыплет мука». Разница температур между
утфелем и охлаждающей водой должна находиться в пределах
89
10 –14 °С, чтоисключает образование новых центров кристалли-
зации и предотвращает потери сахара в виде «муки», не отделяемой от межкристального раствора в центрифугах. Коэффициент перенасыщения межкристального раствора, исключающий
образование «муки», зависит от температуры, содержания сухих веществ и чистоты раствора.
Процесс кристаллизации сахарозы в кристаллизационной
установке регулируют так, чтобы содержание сухих веществ
в межкристальном растворе утфеля перед центрифугированием,
которое характеризует вязкость раствора, было оптимальным.
Оно должно быть не менее 84,5–85,5 % при определении его методом разбавления 1:1.
Необходимо контролировать эффект кристаллизации в кристаллизаторах. Он должен составлять 4–8 едениц чистоты. По
данным ВНИИСПа снижение чистоты мелассы на 1 % дает увеличение выхода сахара на 0,085 %. Легко подсчитать, что при
эффекте кристаллизации 6 единиц чистоты выход сахара повысится на 0,5 % к массе свеклы.
Максимальное истощение межкристального раствора достигается за счет:
упорядоченного непрерывного потока утфеля;
хорошего смешивания утфеля с разбавляющей водой без
растворения кристаллов;
регулируемого теплообмена при охлаждении и глубокого
охлаждения утфеля.
К концу кристаллизации охлаждением содержание кристаллов в утфеле не должно превышать допустимое количество для
эксплуатируемой на заводе кристаллизационной установки. Применение трехкристаллизационной схемы уваривания утфелей
с оптимальной их чистотой позволяет избежать чрезмерного содержания кристаллов сахарозы в утфеле последней кристаллизации.
Необходимо признать, что снижение чистоты межкристального раствора в вакуум-аппарате более важно для сохранения
максимальных положительных конечных результатов, чем кристаллизация сахарозы в кристаллизационной установке.
90
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]