Кристализационое отделение
Кристаллизация сахара - завершающий этап в его производстве. Здесь выделяют практически чистую сахарозу из многокомпонентной смеси, которой является сироп.
В сокоочистительном отделении из диффузионного сока удаляется около 1/3 несахаров, остальные несахара вместе с сахарозой поступают в продуктовое отделение, где большая часть сахарозы выкристаллизовывается в виде сахара-песка, а несахара остаются в межкристальном растворе.
Выход сахара на 75% зависит от потерь сахара в мелассе. Потери в продуктовом отделении определяют технико-экономические показатели завода. Качество сахара прямо связано с потерями его в мелассе. Задачей оптимизации технологического процесса является выбор между глубоким истощением мелассы и качеством песка.
Задача получения сахара стандартного качества решается с помощью многоступенчатой кристаллизации, при этом потери будут минимальны.
Наибольшее распространение получили двухступенчатая и трехступенчатая схемы продуктового отделения. Для получения сахара хорошего качества используют гибкие схемы, предусматривающие оперативное перераспределение потоков в соответствии с ситуацией на заводе.
Рациональная технологическая схема продуктового отделения должна иметь столько ступеней кристаллизации, чтобы суммарный эффект кристаллизации составлял 30-33%, а коэффициент завода составлял бы 80% при среднем качестве свеклы.
В достоинство трехпродуктовой схемы можно включить более высокий выход (37%) и высокое качество получаемого товарного продукта. От прочих схем она отличается прямоточностью, существует один рециркуляционный контур - возврат клеровки.
Исходным сырьем для продуктового отделения является сульфитированная смесь сиропа с клеровкой сахаров II кристаллизации и сахара-аффинада III кристаллизации с чистотой не менее 92%.
Из этой смеси в вакуум-аппаратах I продукта уваривают утфель I кристаллизации до массовой доли сухих веществ 92.5%, при этом содержание кристаллов в утфеле составляет 55%.
Уваривание осуществляют в вакуум-аппаратах периодического действия, поэтому после уваривания утфель выгружается в буферную промежуточную емкость приемной мешалки. После выгрузки аппарат пропаривается экстра-паром I корпуса выпарной установки и пропарка направляется в клеровочную мешалку. Если пропарка проводится ретурным паром, то ее можно направлять в приемную мешалку, где при смешивании с утфелем растворяется около 2-3% кристаллов.
Утфель центрифугируют нагорячо (t=70-75оC), при этом рекомендуется использовать центрифуги с фактором разделения 1000. При фуговке отделяем 2 оттека.На первой стадии выделяется "зеленая" патока I, которая направляется в сборник под центрифугой и перекачивается в сборник перед вакуум-аппаратами, для создания запаса зеленой патоки для уваривания утфеля II.
По окончании отделения зеленой патоки в ротор центрифуги подается горячая артезианская вода в количестве 3.0-3,5% по массе сахара, проводится пробелка сахара и выделяется II оттек утфеля I кристаллизации, который направляется в сборник под центрифугами, а затем перекачивается в сборник перед вакуум-аппаратами, где создается запас для уваривания утфеля II.
Разность доброкачественности оттеков должна быть 5-7 единиц.
Выгруженный из центрифуг сахар-песок транспортируют для высушивания, охлаждения, отделения ферромагнитных примесей, комков сахара и пудры. Затем он поступает в бункеры, откуда в склад бестарного хранения или на упаковку.
Уловленную циклонами сахарную пыль, а также комочки сахара с виброконвейера и из сушильного барабана растворяют в очищенном соке и подают в клеровочные мешалки.
Белая и зеленая патоки используются для уваривания утфеля II (промежуточного) продукта. В процессе уваривания в начале в вакуум-аппарат забирается белая патока и в конце зеленая _ патока. Утфель II продукта уваривают до массовой доли сухих веществ 93-94%, при этом содержание кристаллов в утфеле достигает 45%. Используют вакуум-аппараты периодического действия. После уваривания утфель выгружают в приемную мешалку. Вакуум-аппараты пропаривают экстра-паром I корпуса, пропарку направляют в приемную мешалку, Из приемной мешалки утфель II кристаллизации нагорячо (70-75оС) направляют на центрифугирование. Для этого рекомендуется использовать центрифуги непрерывного действия с коническим ротором, снабженным сегрегатором. Центрифугирование может проводиться с пробеливанием или без него. В любом случае после пробеливания оба отека соединяются в одном сборнике под центрифугами, а затем перекачиваются в сборник перед вакуум-аппаратами, для создания запаса для уваривания утфеля III продукта.
Желтый сахар II шнеком направляют в клеровочную мешалку, где растворяют сульфитированным соком II сатурации или сиропом.
Клеровка с массовой долей сухих веществ 65-72% направляется в сборник сиропа после выпарной установки, где смешивается с сиропом и направляется на сульфитацию, а затем используется для уваривания утфеля I.
Из белой и зеленой патоки II уваривают утфель III кристаллизации в вакуум-аппаратах периодического действия до значения массовой доли СВ=94-96%, при этом содержание кристаллов в утфеле 35-37%. Дальнейшее сгущение и кристаллизация в вакумм-аппаратах невозможна, т.к. вязкость утфеля становится чрезмерно высокой, но межкристальный раствор утфеля в вакуум-аппаратах недостаточно истощен. Чистота раствора составляет 65-67%. Из него еще можно выделить сахарозу. Истощение раствора считается нормальным, когда чистота его уменьшается до 55-58%. т.е. для дальнейшего истощения необходимо провести второй этап кристаллизации утфеля III методом охлаждения - для этого утфель выгружают в приемную мешалку утфеля III.
Вакуум-аппараты пропаривают экстра-паром I корпуса выпарки, пропарка направляется в приемную мешалку и перемешивается с утфелем. Из приемной мешалки утфель направляют в батарею кристаллизаторов с вращающейся поверхностью охлаждения, при движении по кристаллизатору температура утфеля уменьшается с 70оС до 35оС. За счет уменьшения растворимости сахароза выделяется из раствора на поверхности кристаллизатора, за счет этого чистота межкристалльного раствора уменьшается примерно на 10 единиц (от 65 до 55%), а содержание кристаллов в утфеле повышается от 35-37% до 44-48%. Из последнего кристаллизатора утфель непрерывно подается _ в утфелераспределеитель с вращающейся поверхностью теплообмена. В утфелераспределителе осуществляется подготовка утфеля III продукта к центрифугированию методом подогрева, раскачки при подогреве с 30-35 до 40-45оС, при раскачке температура постоянна.
Разделение утфеля III кристаллизации осуществляется в центрифугах периодического действия с фактором разделения 1500 или центрифугах непрерывного действия с двумя коническими роторами, при этом в первом роторе выделяется меласса, во тором проводится аффинация желтого сахара. При переходе желтого сахара с первого ротора на слой желтого сахара подается аффинирующий раствор: зеленая патока I, разбавленная до массовой доли сухих веществ 75% и подогретая до t=80оC. Со второго ротора отводится аффинационный оттек, который собирается в сборник под центрифугой и перекачивается в сборник перед вакуум-аппаратами. Из сборника перед вакуум-аппаратом отбирается на уваривание утфеля III на последние подкачки.
При использовании центрифуг периодического действия в центрифуге выделяется меласса, желтый сахар выгружается в аффинационную мешалку, куда подается аффинирующий раствор (разбавленная зеленая патока I в количестве 60% по массе желтого сахара). В мешалке желтый сахар 10 минут перемешивается с аффинирующим раствором и насосом подается на центрифугирование. Рекомендуется использовать центрифуги непрерывного действия с коническим ротором. При центрифугировании выделяется один аффинационный оттек. Желтый сахар III выгружается и шнеком подается в клеровочную мешалку, где растворяется с желтым сахаром II сульфитированным соком II сатурации или сиропом.
Меласса - отход производства, взвешивается и направляется в мелассохранилище.
При изменении качества перерабатываемой заводом свеклы необходимо производить соответствующую корректировку трехкристаллизационной схемы:
а) при переработке свеклы с полученным сиропов из ВУ доброкачественностью 91-92% часть первого оттека утфеля I направляют на уваривание утфеля III кристаллизации;
б) при получении сиропа с Дб=90% переходят на работу по двухкристаллизационной схеме.
Целесообразно также применять трехкристаллизационную схему ВНИИСП, которая имеет следующие отличительные особенности:
- утфель III уваривают на кристаллической основе утфеля II из общего оттека утфеля II и аффинационного оттека;
- аффинационный утфель центрифугируют совместно с утфелем II.
При поступлении на уваривание должны выполняться следующие качественные требования к продуктам: сироп в смеси с клеровкой должен содержать не менее 65% массовой доли СВ, быть прозрачным и иметь рН 7.8-8.2, содержание солей Са 0.12-0.5% СаО к массе сиропа, цветность не более 40 усл. ед.
Получаемый сахар-песок должен соответствовать требованиям ГОСТ 21-78.
Эффект кристаллизации утфеля I должен составлять 12-13 ед., утфеля II - 5-7 ед., утфеля III - 10-12 ед. яш1
Технологические параметры процесса кристаллизации.
При уваривании утфелей происходит:
- увеличение цветности в результате разложения редуцирующих веществ, в основном, меланоидинов. В конце уваривания цветность утфеля III увеличивается в несколько раз, а утфеля I и II - в 1.5-2 раза.
- понижение рН, из-за разложения редуцирующих сахаров образуются органические кислоты, способствующие увеличению инверсии.
Отделение сушильное
Целью сушки является удаление поверхностной влаги и обеспечение длительного хранения кристаллического сахара. На сушку направляется сахар с t=60оC после центрифугирования и влажностью 0.8-1.2%.
Общие сведения
Передаваемый для хранения на склады сахар-песок должен отвечать требованиям ГОСТ 21-78.
Влажность и температуру нормируют в зависимости от способа хранения. Для хранения в складах сахара-песка в таре допускается влажность его до 0,14% и температура до 25 °C. Для бестарного хранения влажность не должна превышать 0,04%, а температура - 22 °C.
Технологическая схема сушки и охлаждения сахара-песка включает транспортировку влажного сахара в сушильное отделение, сушку и охлаждение сахара-песка, улавливание железомагнитных примесей, отделение комков сахара на сите, улавливание сахарной пыли (рис. 6.1).
После центрифуг сахар-песок влажностью 0,8 - 1,0% подают виброконвейером (1) в элеватор (2) и далее в сушильно-охладительный аппарат сахара (4).
В сушильной камере аппарат влажный, а в охладительной камере высушенный сахар переводят потоком воздуха в псевдоожиженное состояние. Воздух, нагнетаемый в аппарат вентиляторами (14) и (23) предварительно очищают от механических примесей в приточных камерах (16) и (21). Для герметизации аппарата и создания в нем разрежения в местах загрузки и выгрузки сахара установлены турникеты (3) и (17). Количество подаваемого воздуха регулируют с помощью заслонок (15) и (22). Воздух перед подачей в сушильную камеру подогревают в калориферах (24). Режим работы калориферов регулируют вентилями (20) и (25).
Высоту слоя и время пребывания сахара-песка в сушильной и охладительной камерах регулируют посредством порогов (18) и (19). Отработавший воздух отсасывают из аппарата вентилятором (6) и подают в пылеуловитель (5) для очистки. Высушенный и охлажденный сахар-песок через турникеты поступает на конвейер (13) с магнитным сепаратором (2) и затем на вибрационный комкоотделитель (11), где комки отделяют и направляют в клеровочную мешалку (10), а сахар-песок конвейером (9) подают в бункеры (7) или в силосы. Из бункеров сахар поступает на взвешивающее устройство (8) и упаковку.
Технологические параметры и особенности процессов сушки и охлаждения
1. Влажность сахара, поступающего в сушильные
установки, не более 1,0%
2. Температура сахара, поступающего на сушку, 40 - 50°C
3. Температура высушенного сахара, °C:
для бестарного хранения не выше 22,0
для хранения в таре не выше 25,0
4. Влажность сахара-песка, %:
для бестарного хранения не более 0,04
для хранения в таре не более 0,14
5. Сахар на ощупь должен быть сыпучим, без комков
Желоб виброконвейера, карманы элеватора, приемное и выгрузочные устройства должны быть свободны от налипшего сахара.