4 Оборудование для фильтрования сахарных растворов

Жидкие продукты сахарного производства, представляющие собой суспензии, т.е. смесь жидкости и твердых частиц, неоднократно подвергаются фильтрованию для удаления твердых частиц. Фильтруют сок I сатурации с содержанием около 5% твердых частиц, сок II сатурации - с содержанием 0,5 % твердых частиц, сульфитированный сок, сиропы свеклосахарного и рафинадного производств.

Фильтры, применяемые в сахарном производстве, можно классифицировать по следующим основным характеристикам:

по характеру работы – периодического действия (фильтр-прессы, дисковые, тарельчатые фильтры) и непрерывного действия (вакуум-фильтры).

по способу создания разности давлений – под действием гидростатического давления столба суспензии (листовые, мешочные фильтры), под действием вакуум-насосов (вакуум-фильтры), под действием насосов (фильтр – прессы, дисковые и другие фильтры)

по взаимному направлению действия силы тяжести и движения фильтрата – перпендикулярное (фильтр-прессы, дисковые фильтры), совпадающее (фильтры с горизонтальными дисками), противоположное (вакуум-фильтр).

Кроме того, фильтры могут классифицироваться по конструктивным особенностям: форме и расположению перегородки, способу удаления осадка, наличию или отсутствию устройств для промывки, обезвоживанию и сушки осадка – и по другим признакам.

В качестве фильтровальной перегородки применяется ткань, керамика, металлические сита, а в качестве вспомогательного фильтровального материала – специальные наполнители (кизельгур, перлит и т.д.).

Для сахарной промышленности характерно использование разнообразных фильтров – вакуум-фильтров, дисковых, тарельчатых, мешочных и т.д.

Фильтры под давлением вида ФД.

Для контрольного фильтрования сока I сатурации (при вакуум- фильтровальной установке с отстойником), фильтрования сока II сатурации и сиропов применяют фильтр-прессы. Они обладают низкими эксплуатационными показателями и требуют больших затрат фильтровальной ткани и рабочей силы при тяжелых условиях работы.

Вместо фильтр-прессов широкое распространение нашли периодически действующие дисковые фильтры типа ФД, работающие под избыточным давлением, создаваемым насосом. В этих фильтрах направления действия силы тяжести и движения фильтрата взаимно перпендикулярны. По сравнению с фильтр – прессами дисковые фильтры улучшают условия труда, уменьшают затраты рабочей силы, снижают расход фильтровальной ткани, дают прозрачный , свободный от мути фильтрат, не требующий контрольного фильтрования.

Промышленность выпускает три типоразмера дисковых фильтров: ФД-80 и ФД-100 для фильтрования соков и ФД-150 для фильтрования сиропов. Отличаются они конструктивно друг от друга лишь некоторыми узлами.

Дисковой фильтр ФД-100 (рис. 2) представляет собой цилиндрический горизонтальный корпус, внутри которого в подшипниках, смазываемых масленкой, вращается полый вал с насаженными на нем 24 дисками. Вал с дисками вращается от электродвигателя через редуктор и червячную передачу.

Активная длительность основного фильтрования сока I сатурации продолжается около 2,5 ч. После пропуска 40-50 м³ сока поступление его в фильтр прекращают. Оставшиеся примерно 3 м³ сока перед обессахариванием осадка вытесняют из фильтра сжатым воздухом и возвращают в сборник, откуда нефильтрованный сок подается в фильтр.

Вначале обессахаривание осадка ведут промоем, полученным в предыдущем цикле фильтрования. Выходящий из фильтра промой направляют в сборник фильтровального сока. Затем обессахаривание осадка производят аммиачной водой в количестве 7 – 7,5 м³. Часть этого промоя (3-3,5 м³) предназначается для начальной фазы промывки осадка в другом фильтре, а часть направляется в известковое отделение для гашения извести.

После этого подают воду в сопловое устройство и в течении 6-9 мин смывают осадок с дисков. Периодически по мере необходимости производят регенерацию ткани 2-3% - ным раствором соляной кислоты в течении 2-3 ч. Полный цикл работы фильтра (без регенерации кислотой) составляет около 3 часов.

При фильтровании сока II сатурации и контрольном фильтровании сока I сатурации, осветленного в отстойниках, можно работать без осахаривания осадка. В этом случае подвод воды к фильтру не нужен, а смыв осадка осуществляется фильтровальным соком. Осадок при этом направляется на предварительную дефекацию или же на вакуум-фильтры.

Как было сказано, для фильтрования сиропа применяются дисковые фильтры ФД-150, у которых в отличие от фильтра ФД-100 отсутствует сопловый аппарат и шнек для отвода осадка.

Техническая характеристика дисковых фильтров типа ФД

	ФД-80	ФД-100	ФД-150
Площадь поверхности фильтрования, м²	80	100	150
Техническая норма производительности по свекле, т в сут При основном фильтровании сока I сатурации При контрольном фильтровании сока I сатурации При фильтровании сока II сатурации При фильтровании сиропа	320 480 660 -	400 600 800 -	- - - 1000
Максимальное рабочее давление в фильтре, МПа(кгс/см²)	0,2	0,3	0,2
Мощность электродвигателя вала с дисками, кВт	4	4	4
Мощность электродвигателя шнека, кВт	1,5	2,2	-
Масса, т	7,5	12,2	8,6

Для фильтрования продуктов сахарного производства (кроме основного фильтрования сока I сатурации) применяются также тарельчатые фильтры с центробежной выгрузкой осадка. Разность давлений в них создается за счет действия насосов, а направление действия силы тяжести и движения фильтрата совпадают. На многих заводах для фильтрования соков и сиропов, в том числе и рафинадных, применяют патронные фильтры, а они аналогичны дисковым.

Рисунок 2. Дисковой фильтр ФД - 100

1 – труба; 2 – конический кронштейн; 3 – фильтрующий диск; 4 – трубка, отводящая сок из контрольного элемента; 5 коллекторная труба; 6 – люки; 7 – трубовал; 8 – днище; 9 – сальниковое уплотнение; 10 – червячная передача; 11 – привод лопастной мешалки; 12 – лопастная мешалка; 13 – вырезы; 14 – стойка; 15 – вентиль; 16 – рама; 17 – штуцер; 18 – привод трубовала; 19 – центральная труба; 20 – фильтрующий элемент; 21 – желоб; 22 – зажимы; 23 – сопловое устройство; 24 – корпус; 25 – сборник; 26 – скользящие опоры; 27 – отводная трубка; 28 – приемник; 29 – вытяжная труба.

Фильтр – пресс ФПАКМ.

Отечественная машиностроительная промышленность выпускает автоматизированные камерные фильтр-прессы с механизированным зажимом плит ФПАКМ , для фильтрования тонкодисперсных суспензий на предприятиях химической промышленности. Поверхность фильтрования составляет 2,5; 5; 10 и 25 м² (рис. 3).

Фильтр-пресс состоит из горизонтально расположенных друг над другом фильтрующих плит , расстояние между которыми составляет 23...30 мм С обеих сторон плит установлены направляющие. Между плитами через ролики протянута бесконечная лента фильтрующей ткани, натяжение которой осуществляется натяжным устройством Для образования отдельных камер в пазах рам установлены резиновые шланги. Уплотнение в камерах осуществляется при подаче жидкости в шланги под давлением 0.8 1.0 МПа.

Для отделения фильтрата от шлама и отвода его из отдельных камер пресса камеры перекрыты опорными щелевидными плитами под которыми установлены поддоны 7 для сбора и отвода фильтрата. Осадок удаляется из фильтрующей ткани ножами. Регенерация ткани производится в регенерационной камере.

Полный цикл работы фильтра состоит из следующих операций:

• Подача жидкости в шланги и образование камер

• Фильтрование

• Промывка осадка

• Отжатие промытого осадка сжатым воздухом

• Подсушивание промытого осадка сжатым воздухом

• Удаление осадка и регенерация фильтрующей ткани.

Весь процесс фильтрования и вспомогательные операции автоматизированы и осуществляются по заданной программе. Предусмотрено также и дистанционное управление.

Фильтр ФПАКМ пригоден как для фильтрования соков I и II сатураций, так и для осветления сиропа.

Цветность сока I сатурации, полученного на фильтре ФПАКМ, значительно ниже по сравнению с декантатом и в среднем составляет 0,68% к массе осадка. Влажность осадка сока I сатурации около 33%.

Применение фильтра для сока I сатурации позволяет исключить из технологической схемы сахарного производства отстойники, вакуум-фильтры и контрольные фильтры, а также снизить содержание сахара в осадке на 0,7 % к массе осадка.

Низкая влажность осадка, удаляемого из фильтра, создает благоприятное условие для его сушки с целью использования в качестве удобрения.

При использовании перлита возможно фильтрование густых сиропов с содержанием сухих веществ 65…68%. Недостатки фильтров ФПАКМ: они металлоемки и сложны в конструкционном отношении.

Рисунок 3. Фильтр-пресс ФПАКМ

1 – шланг резиновый; 2 – опорная щелевидная плита; 3 – фильтрующая ткань; 4 – нож для съема осадка; 5 – нож подчистки; 6 – камера регенерации; 7 - поддон; 8 – камера для очистки фильтрата; 9 – камера для суспензии.

Давайте теперь рассмотрим новое оборудование для фильтрования сахарных растворов.

Мембранные фильтр-прессы  - это современное высоконадежное многофункциональное фильтровальное оборудование. При создании фильтр-прессов HydroTrend применяются современные конструкционные материалы и прогрессивные технические решения (рис.4). Возможность высокой степени автоматизации на базе промышленных контроллеров в совокупности со вспомогательными системами, позволяет облегчить тяжелый труд обслуживающего персонала и сделать технологический процесс более гибким и управляемым.

Рисунок 4. Мембранный фильтр-пресс

Мембранные фильтр-прессы используются для фильтрации широкого класса суспензий и глубокого обезвоживания осадков в крупнотоннажных и среднетоннажных производствах горно-обогатительной, металлургической, химической, сахарной, крахмало-паточной и пищевой промышленности, а также в коммунальном водноканализационном хозяйстве. Фильтровальные установки на базе фильтр-прессов могут выполнять комплексные задачи.

Основное конструктивное отличие мембранных фильтр-прессов - применение фильтровального пакета из чередующихся фильтровальных плит с отжимными мембранами либо из чередующихся камерных фильтровальных плит и фильтровальных плит с отжимными мембранами. Существенный плюс: мембранные фильтр-прессы позволяют производить отжим осадка мембранами для извлечения дополнительной жидкой фазы из осадка.

Камерные фильтр-прессы  -  это современное высоконадежное многофункциональное фильтровальное оборудование (рис.5). При создании фильтр-прессов HydroTrend применяются современные конструкционные материалы и прогрессивные технические решения. Возможность высокой степени автоматизации на базе промышленных контроллеров в совокупности со вспомогательными системами, позволяет облегчить тяжелый обслуживающего персонала и сделать технологический процесс более гибким и управляемым.

 

 

 

Рисунок 5. Камерный фильтр - пресс

 Камерные фильтр-прессы используются для фильтрации широкого класса суспензий в крупнотоннажных и среднетоннажных производствах горно-обогатительной, металлургической, химической, сахарной, крахмало-паточной и пищевой промышленности, а также в коммунальном водноканализационном хозяйстве. Фильтровальные установки на базе фильтр-прессов могут выполнять комплексные задачи.

Основное конструктивное отличие камерных фильтр-прессов - применение фильтровального пакета из чередующихся камерных фильтровальных плит. Камерные фильтр-прессы являются самым распространенным и надежным фильтровальным оборудованием для фильтрации под давлением.

Заключение.

9 июня в местечке Свобода Курской области прошло одно из ключевых мероприятий X Международного сахарного форума – заседание круглого стола «От свеклы до полки». Здесь своим опытом по селекции семян, выращиванию свеклы, производству и сбыту сахара поделились руководители крупнейших компаний США. Американские гости говорили о 3-D технологиях селекции и отбора семян, о новейших разработках возделывания почвы под посевы, об организации свеклосахарной отрасли в их стране. Отличительной особенностью сахарного производства США является тот факт, что государство совершенно его не субсидирует, отрасль полностью находится в частных руках. Поэтому, во избежание высоких затрат, заводы оснащены современным оборудованием, большое внимание уделяется энергосберегающим технологиям. Тем не менее, всех без исключения участников волнует судьба и развитие сахарной промышленности именно в России. Особенно остро стоит вопрос формирования цен на сахар в текущем году. Андрей Бодин отметил, что уже сейчас на внутреннем рынке страны цены на этот продукт снижены почти на четверть, и в ближайшей перспективе цена будет продолжать падать. С учетом сезонного снижения прогнозируемая стоимость оптовой отпускной цены сахара будет составлять 20-22 руб./кг. Также на форуме обсуждались вопросы внедрения энергосберегающих технологий на сахарном производстве. Выступления в рамках круглого стола вызвали оживленную дискуссию среди участников. Вполне возможно, что те новые технологии и программы, о которых в перспективе говорили вчера, завтра станут реальностью для сахарных заводов России. Несомненно то, что готовясь к вступлению РФ в ВТО, сахарное производство России будет модернизировано в соответствии с передовыми технологии, с учетом всех экологических норм и стандартов. Причем государственная поддержка до 2020 года этой отрасли – гарантирована.

Сахар — практически чистая сахароза (С₁₂Н₂₂О₁₁), обладающая сладким вкусом, легко и полностью усваиваемая организмом, способствующая быстрому восстановлению затраченной энергии. Сахарная промышленность в России выпускает следующие виды сахара:

— сахар-песок — сыпучий пищевой продукт белого цвета (без комков), имеющий сладкий вкус без посторонних привкусов и запахов (с содержанием влаги не более 0,14 %, сахарозы не менее 99,75 %, металлопримесей не более 3 мг на 1 кг сахара, с размерами на более 0,3 мм);

— сахар жидкий — жидкий пищевой продукт светло-желтого цвета, сладкий на вкус, без посторонних привкусов и запахов (с содержанием сахарозы не менее 99,80 % для высшей категории и не менее 99,5 % для первой категории, с содержанием сухих веществ не менее 64 %);

— сахар-рафинад — кусковой прессованный сахар, рафинадный сахар-песок и рафинадная пудра белого цвета, сладкие на вкус, без посторонних привкусов и запахов (с содержанием сахарозы не менее 99,9 %, редуцирующих веществ не более 0,03 %, влаги не более 0,2 %).

Качество сахара-песка регулируется требованиями ГОСТ 21-94.

Библиографический список

1. Гребенюк, С.М. Технологическое оборудование сахарных заводов [Текст]: учебник/ С.М Гребенюк. - М. : КолосС, 2007. -231-275 с.

2. Сапронов, А.Р. Технология сахарного производства [Текст] : учебник/А.Р.Сапронов – М. : КолосС, 1999. – 495 с.

3. Кульнева, Н.Г. Программа учебной практики по технологии отраслевого производства // В. – 2007.

4. .http://foodpromavto.ru/books/avtom_pishch_proiz/avtom_pishch_proiz_151.html – система автоматизации производства сахара

5. http://leyrus.ru/catalog/borudovanie_dlya_saharnoj_promjshlennosti.html - перспективы развития сахарной промышленности

Приложение 1. Схема наклонного диффузионного аппарата.

Приложение 2. Пятикорпусная выпарная установка.

37