установка для аффинации сахара-сырца

Формула изобретения

Установка для аффинации сахара-сырца, включающая инерционную центрифугу для разделения аффинационного утфеля, содержащую корпус со сборниками аффинированного сахара-сырца и аффинирующей жидкости, установленный на приводном валу конусообразный ротор с перфорированной обечайкой и днищем и средство для приготовления аффинационного утфеля, отличающаяся тем, что она снабжена устройством для нагрева и увлажнения паром сахара-сырца, установленным над ротором центрифуги, а средство для приготовления аффинационного утфеля размещено над днищем ротора и представляет собой сплошную обечайку, прикрепленную к его перфорированной обечайке и образующую зону смешивания аффинирующей жидкости с нагретым и увлажненным сахаром-сырцом, при этом центрифуга снабжена устройством для циркуляции аффинирующей жидкости из ее сборника в указанную зону, состоящим из концентрично расположенных стаканов, внутренний из которых прикреплен к днищу ротора, а наружный установлен неподвижно, причем в днищах последнего и ротора выполнены отверстия для протока аффинирующей жидкости.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сахарной промышленности, а именно к оборудованию для аффинации желтых сахаров, преимущественно сахара-сырца.

В настоящее время широкое распространение получил процесс аффинации сахара-сырца как в сахарорафинадном производстве, так и при производстве белого сахара-песка.

Аффинация является важной операцией при переработке промежуточных желтых сахаров свеклосахарного производства. Процесс аффинации в типовых схемах состоит из двух операций: приготовление аффинационного утфеля и центрифугирование с пробелкой. Выход сахара-аффинада составляет 70 - 85% (Сапронов А.Р., Жушман А.И., Лосева В.А. Общая технология сахара и сахаристых веществ. М.: Пищевая промышленность, 1979, с. 275).

Аффинация в мешалках проводится в течение 10-20 минут в зависимости от качества поступающего сахара, при перемешивании происходит истирание части кристаллов, термическое разложение сахарозы, что снижает выход аффинада. Для ее осуществления требуется дополнительно центрифуги, мешалки, насосы.

Более рационально аффинировать сахар-сырец или желтые промежуточные сахара непосредственно в центрифугах.

Известна установка для аффинации /пробеливания/ желтого сахара (DE, N 1567286, C 13 F 1/12, 10.07.75 г.), в состав которой входит коническая центрифуга непрерывного действия, система трубопроводов для возврата части оттека, насос, подогреватель и система подачи пара. Часть оттека, полученного в процессе аффинации, направляют насосом в теплообменник и затем возвращают в центрифугу в качестве аффинирующего. В случае необходимости возвращаемый оттек нагревают и/или разжижают острым паром.

Недостатками этой установки являются:

- отсутствие предварительной подготовки сахара-сырца к аффинации, что затрудняет растворение паточной пленки на поверхности кристаллов и увеличивает время, необходимое для процесса аффинации;

- принудительная система циркуляции оттека, требующая дополнительного оборудования /трубопроводы, насос, подогреватель/;

- неравномерная подача оттека, так как высокая вязкость способствует образованию отложений в трубопроводах.

Наиболее близким техническим решением является установка для аффинации (Fr, N 2473551, C 13 F 1/06, 17.07.81 г.), включающая инерционную центрифугу для разделения аффинационного утфеля, содержащую корпус со сборниками аффинированного сахара и аффинирующей жидкости, установленные на приводном валу два конусообразных ротора с перфорированной обечайкой и днищем, средство для приготовления аффинационного утфеля, расположенное между роторами центрифуги, а также систему трубопроводов для постоянного подвода аффинирующей жидкости и отвода оттеков после 2-х кратного центрифугирования. Средство для приготовления аффинационного утфеля представляет собой неподвижный или вращающийся с малой скоростью кожух в виде кольца с загнутыми краями и лопатками на внутренней поверхности. Первый ротор служит для предварительного разделения утфеля, после чего кристаллический сахар попадает в средство для приготовления аффинационного утфеля, куда постоянно подается аффинационная жидкость, затем аффинационный утфель фугуется на втором роторе.

К недостаткам этой установки следует отнести:

- необходимость дополнительного оборудования для приготовления и непрерывной подачи аффинирующей жидкости, а также для отвода и хранения большого количества аффинационного оттека для последующей переработки. Это приводит к дополнительным потерям сахара при дальнейшей перекристаллизации, к повышенному расходу воды и энергии;

- установка предназначена для центрифугирования готовых промежуточных утфелей с одновременной аффинацией полученного желтого сахара и отделением аффинационного оттека. Для обработки в ней кристаллического сахара-сырца требуется дополнительно мешалка и сборник, что увеличивает время аффинации и приводит к потерям сахара от разложения.

Предлагаемым изобретением решается задача по снижению потерь сахара в результате разложения. Техническим результатом является увеличение выхода аффинированного кристаллического сахара и улучшение его качества.

Для получения такого технического результата предлагаемая установка для аффинации сахара-сырца включает инерционную центрифугу для разделения аффинационного утфеля, содержащую корпус со сборниками аффинированного сахара-сырца и аффинирующей жидкости, установленный на приводном валу конусообразный ротор с перфорированной обечайкой и днищем, а также средство для приготовления аффинационного утфеля, расположенное над днищем ротора, кроме того установка снабжена устройством для нагрева и увлажнения паром сахара-сырца, установленным над ротором центрифуги, а средство для приготовления аффинационного утфеля, размещенное над днищем ротора, представляет собой сплошную обечайку, прикрепленную к перфорированной обечайке ротора и образующую зону смешивания аффинирующей жидкости с нагретым и увлажненным сахаром-сырцом, при этом центрифуга снабжена устройством для циркуляции аффинирующей жидкости из ее сборника в указанную зону, состоящим из концентрично расположенных стаканов, внутренний из которых прикреплен к днищу ротора, а наружный - установлен неподвижно, причем в днищах последнего и ротора выполнены отверстия для протока аффинирующей жидкости.

На чертеже изображен продольный разрез установки для аффинации сахара-сырца.

Установка для аффинации сахара-сырца содержит устройство для нагрева и увлажнения паром кристаллов сахара-сырца, которое может быть выполнено различными способами. Один из вариантов этого устройства показан на чертеже. Оно состоит из приемного бункера 1, шнека 2 для подачи сахара, перфорированного вращающегося барабана 3, паровых форсунок 4 внутри барабана и скребка для удаления налипшего на барабан сахара /на чертеже не показан/.

Установка для аффинации сахара-сырца также содержит инерционную центрифугу 5, в корпусе которой находятся сборники 6 и 7 для аффинированного сахара-сырца и аффинирующей жидкости. На приводном валу 8 установлен конусообразный ротор 9 с перфорированной обечайкой 10 и средство для приготовления аффинационного утфеля, представляющее собой сплошную обечайку 11 в виде усеченного конуса, расширяющегося кверху, и днище 12, которое одновременно является днищем ротора. В днище 12 выполнены отверстия 13 для протока аффинирующей жидкости. Сплошная обечайка 11, прикрепленная к перфорированной обечайке 10, вместе с днищем 12 образуют зону смешивания аффинирующей жидкости с нагретым и увлажненным сахаром-сырцом. Кроме того, центрифуга снабжена устройством для циркуляции аффинирующей жидкости из ее сборника 7 в указанную зону, которое состоит из концентрично расположенных стаканов 14, 15 и 16. Внутренний стакан 14 прикреплен к днищу ротора, а наружный - 15 и центральный - 16 установлены неподвижно под ротором центрифуги, причем в днищах последних выполнены отверстия 17 для протока аффинирующей жидкости.

Для предотвращения попадания аффинирующей жидкости в подшипники 18 приводного вала 8 установлен защитный стакан 19, высота которого превышает уровень аффинирующей жидкости в сборнике 7. Уровень в сборнике 7 может изменяться с помощью патрубка 20, высота которого регулируется в зависимости от технологических требований.

Наружный стакана 15 снабжен патрубком 21 для слива жидкости при аварийных остановках центрифуги. Сборник 7 так же снабжен патрубком 22 для окончательного слива жидкости при плановой остановки центрифуги.

Над перфорированной обечайкой 10 установлена форсунка 23 с возможностью перемещения вдоль образующей для пробелки паром кристаллов после фуговки. Над уровнем аффинирующей жидкости в сборнике 7 установлены паровые форсунки 24 для поддержания постоянной температуры оттека, поступающего в сборник.

Установка для аффинации сахара-сырца работает следующим образом.

Сухой сахар-сырец поступает через бункер 1 на шнек 2, который разбивая комки, обеспечивает равномерную подачу сахара на вращающийся перфорированный барабан 3. На перфорированную поверхность барабана изнутри через форсунки 4 подается пар, который увлажняет и нагревает кристаллы сахара до 50 - 60^oC, размягчая паточную пленку на поверхности кристаллов. Подача пара, например, через шнек или приемный бункер привела бы к залипанию лопастей шнека и других труднодоступных мест, время контакта кристаллов с паром увеличится, что приведет к растворению части кристаллов, в результате чего возрастет трение между валом и корпусом, подача сахара на барабан станет неравномерной. С поверхности барабана налипший сахар счищается скребком и падает в ротор 9 центрифуги 5.

Увлажненный и нагретый сахар-сырец попадает на днище 12 средства для приготовления аффинационного утфеля. Туда же через отверстия 13 поступает аффинирующая жидкость с температурой 80-85^oC в состоянии, близком к насыщенному при данной температуре. В зоне смешивания образуется аффинационный утфель, который под действием центробежных сил поднимается по наклонной стенке сплошной обечайки 11 на перфорированную обечайку 10 ротора центрифуги, где происходит отделение кристаллов сахара от аффинационного оттека. Одновременно происходит пробеливание кристаллов паром через форсунку 23, что улучшает доброкачественность аффинированного сахара-сырца. Пробеленный сахар попадает в сборник 6 и выводится из установки для последующей переработки.

Циркуляция аффинирующей жидкости происходит следующим образом. Межкристальный оттек и раствор, полученный после пробелки паром стекают в сборник 7, где происходит нагрев паром через форсунки 24 и дополнительное разбавление полученной аффинирующей жидкости, количество которой регулируется высотой патрубка 20 и количеством пара, подаваемого на форсунки 4, 23, 24. Из сборника 7 аффинирующая жидкость по принципу сообщающихся сосудов попадает через отверстия 17 в стакан 16. Переливаясь через край стакана 16, снабженного фланцем, жидкость попадает на фланец вращающегося стакана 14 и под действием центробежных сил поднимается вверх через отверстия 13 в зону смешивания с сахаром, где образуется аффинационный утфель. Так как пленка на кристаллах сахара уже нагрета и увлажнена паром, то ее замена проходит значительно быстрее по сравнению с неподготовленными кристаллами, следовательно, необходимое для ее замены на более доброкачественную время сокращается и растворение самих кристаллов минимально - не более 8%.

Перед пуском установки для аффинации сахара-сырца начальная порция аффинирующей жидкости готовится в необходимом количестве из сахара-сырца и заливается через патрубок 22 в сборник 7 при работающей центрифуге. В процессе работы установки за счет конденсации пара и незначительного поверхностного растворения /до 8%/ кристаллов вместе с паточной пленкой количество циркулируемой жидкости увеличивается, избыток которой вместе с поступающими из паточной пленки несахарами удаляется через патрубок 20 на дне сборника 7, изменяя высоту которого можно регулировать уровень аффинирующей жидкости в сборнике в зависимости от качестве поступающего на аффинацию сахара-сырца, то есть менять процент кристаллов в аффинационном утфеле. Таким образом, происходит регулирование оптимального содержания сухих веществ и сахара в аффинирующей жидкости.

После окончания работы установки аффинирующая жидкость сливается через патрубок 22. При внеплановой остановке центрифуги аффинирующая жидкость попадает внутрь стакана 15 и удаляется через патрубок 21.

Отличительными от прототипа признаками предлагаемой установки для аффинации сахара-сырца являются:

- наличие устройства для нагрева и увлажнения паром сахара-сырца, установленного над ротором центрифуги;

- выполнение средства для приготовления аффинационного утфеля в виде сплошной обечайки, прикрепленной к перфорированной обечайке ротора, и днища, образующих зону смешивания аффинирующей жидкости с нагретым и увлажненным сахаром-сырцом;

- наличие устройства для циркуляции аффинирующей жидкости из ее сборника в зону смешивания с подготовленными кристаллами, состоящими из концентрично расположенных стаканов, внутренний из которых прикреплен к днищу ротора, а наружный стакан установлен неподвижно, причем в днищах стаканов и ротора выполнены отверстия для протока аффинирующей жидкости.

Благодаря наличию этих признаков выход аффинированного кристаллического сахара-сырца увеличивается до 92%, так как нагрев и увлажнение снижают вязкость пленки на кристаллах, что ускоряет процесс ее замены на более доброкачественную, а кратковременность контакта аффинирующей жидкости и пленки сводит растворение самих кристаллов и термическое разложение сахарозы к минимуму. Важную роль при этом играет постоянное поддержание состояния аффинирующей жидкости, близкого к насыщенному при данной температуре. Постоянную доброкачественность аффинирующей жидкости обеспечивают следующие факторы: циркуляция ее в установке, регулируемая подача пара, минимальное растворение и истирание кристаллов на сите в пределах 8%.

Применение данного устройства для аффинации сахара-сырца позволяет увеличить выход аффинированного кристаллического сахара до 92%, ускорить процесс аффинации, получать аффинированный сахар высокого качества без установки дополнительного оборудования для приготовления и непрерывной подачи аффинирующей жидкости и аффинационного утфеля, без возврата большого количества аффинационного оттека на перекристаллизацию, а также позволяет снизить расход воды и энергии.

Предлагаемая установка применима в сахарном производстве для аффинации сахара-сырца и промежуточных желтых сахаров свеклосахарного производства.