способ разделения утфеля первой кристаллизации

Формула изобретения

Способ разделения утфеля первой кристаллизации, предусматривающий подачу его в ротор фильтрующей центрифуги периодического действия, снабженной устройством контроля момента отделения оттеков, содержащего чувствительный элемент, связанный с пневмосиловым преобразователем, измерение в процессе разделения утфеля давления отделяемых оттеков на чувствительный элемент, промывание кристаллов сахара и их последующую сушку до влажности 0,8-1,5% к их массе перед выгрузкой из ротора центрифуги, отличающийся тем, что перед подачей утфеля в ротор его выдерживают в утфелемешалке до достижения температуры 68-72°С, промывку кристаллов сахара проводят последовательно в два этапа, сначала разбавленным до 72-76% сухих веществ сахарсодержащим раствором, а затем горячей водой, причем промывку сахарсодержащим раствором начинают при достижении давления на чувствительный элемент, равного 0,09-0,10 МПа, а горячую воду подают, когда давление на него снижается до 0,02-0,03 МПа, при этом расход сахарсодержащего раствора составляет 1,5-2,5%, а воды 1,2-1,6% к массе утфеля, причем в промывную воду добавляют перекись водорода в количестве 0,004 -0,008% к массе сахара.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к производству сахара, а именно к процессу разделения утфеля первой кристаллизации в фильтрующих центрифугах периодического действия.

Известен способ разделения утфеля первой кристаллизации, предусматривающий подачу его из приемной утфелемешалки в ротор фильтрующей центрифуги периодического действия, промывание кристаллов сахара сначала разбавленным до 70-74% сухих веществ и нагретым до 80-85°С вторым оттеком утфеля первой кристаллизации, а затем горячей водой. При этом в зависимости от качества центрифугируемых продуктов расход второго оттека утфеля первой кристаллизации составляет около 2%, а воды - 1,5-2,0% к массе утфеля. После выгрузки из центрифуг содержание влаги в кристаллах сахара-песка составляет около 1,5% по их массе [Сапронов А.Р. Технология сахарного производства. - М.: Колос, 1998. - 495 с. (С.303-313)].

Недостатком данного способа является отсутствие четкого контроля за подготовкой утфеля к центрифугированию, отделением оттеков и началом промывки кристаллов в зависимости от качества разделяемых в центрифуге утфелей. Особенно это касается таких операций цикла центрифугирования, как отделение межкристального раствора и промывание кристаллов сахара-песка ввиду того, что современные фильтрующие центрифуги периодического действия не имеют соответствующих устройств для проведения этих операций в зависимости от качества утфеля в автоматическом режиме. Все это отрицательно отражается на качестве и выходе сахара-песка из центрифуг первой ступени кристаллизации.

Наиболее близким к предлагаемому является способ разделения утфеля первой кристаллизации, предусматривающий подачу его в ротор фильтрующей центрифуги периодического действия, снабженной устройством контроля времени отделения оттеков, содержащего чувствительный элемент, связанный с пневмосиловым преобразователем, измерение в процессе разделения утфеля давления отделяемых оттеков на чувствительный элемент, соединенный с пневмосиловым преобразователем, предназначенным для непрерывного преобразования усилия, воспринимаемого чувствительным элементом, в стандартный выходной сигнал в диапазоне 0,02-0,10 МПа и подачи его через электроконтактный манометр в блок управления работой центрифуги, промывание кристаллов сахара горячей водой с отделением образующегося при этом второго оттека, сушку кристаллов сахара до влажности 0,8-1,5% к его массе перед выгрузкой из ротора центрифуги [Оптимизация работы автоматизированных центрифуг на утфеле I кристаллизации / В.Г.Андреев, А.А.Славянский, А.Р.Сапронов и др. // Сахарная промышленность. - 1986. - №8. - С.30-33].

Недостатком данного способа является уменьшение выхода сахара в процессе центрифугирования вследствие растворения горячей водой значительного количества кристаллов при их промывании в поле действия центробежных сил.

Технический результат изобретения заключается в увеличении выхода сахара из центрифуг, уменьшении расхода воды на промывание его кристаллов с одновременным улучшением качественных показателей сахара-песка.

Этот результат достигается тем, что в предложенном способе разделения утфеля первой кристаллизации, предусматривающем подачу его в ротор фильтрующей центрифуги периодического действия, снабженной устройством контроля времени отделения оттеков, содержащего чувствительный элемент, связанный с пневмосиловым преобразователем, измерение в процессе разделения утфеля давления отделяемых оттеков на чувствительный элемент, промывание кристаллов сахара и их последующее подсушивание до влажности 0,8-1,5% к их массе перед выгрузкой из ротора центрифуги. При этом перед подачей утфеля в ротор его выдерживают в утфелемешалке до достижения температуры 68-72°С, промывание кристаллов сахара проводят последовательно в два этапа, сначала разбавленным до 72-76% сухих веществ сахарсодержащим раствором, а затем горячей водой. Промывание сахарсодержащим раствором начинают при достижении давления на чувствительный элемент в пределах 0,09-0,10 МПа, а горячую воду подают, когда давление на него снижается до 0,02-0,03 МПа, при этом расход сахарсодержащего раствора составляет 1,5-2,5%, а горячей воды - 1,2-1.8% к массе утфеля. Причем в промывную воду добавляют перекись водорода в количестве 0,004-0,008% к массе сахара.

Предложенный способ разделения утфеля первой кристаллизации поясняется чертежом, на котором схематично изображена установка для его реализации.

Способ осуществляется следующим образом. После спуска из вакуум-аппарата утфель I кристаллизации выдерживают в приемной утфелемешалке 1 до достижения им температуры 68-72°С перед подачей на центрифугирование. В этом диапазоне температур утфель имеет минимальную вязкость, что обеспечивает лучшие условия отделения межкристального раствора и соответственно расход промывных агентов. При этом уменьшаются растворение кристаллов сахара и масса образуемых оттеков. Для условий, когда температура утфеля менее 68°С или более 72°С, этот результат ухудшается.

Из приемной утфелемешалки утфель температурой 68-72°С подают в ротор 2, размещенный в кожухе 3 центрифуги, до образования им заданной толщины слоя на фильтрующей поверхности ротора и начинают разделение утфеля в поле действия центробежных сил с отделением межкристального раствора от кристаллов сахара в виде первого оттека. Отделяемый при этом первый оттек отбрасывается ротором на чувствительный элемент 4, соединенный с пневмосиловым преобразователем 5, устройства контроля времени отделения основной массы оттеков, закрепленный в пространстве между кожухом и ротором центрифуги, на внутреннюю поверхность кожуха 3, откуда стекает в нижнюю часть кожуха и удаляется из центрифуги специальным устройством в сборник 6. Давление, оказываемое отделяемым оттеком на чувствительный элемент 4, преобразуется пневмосиловым преобразователем 5 в стандартный выходной сигнал, изменяющийся по мере его отделения в диапазоне от 0,02 до 0,10 МПа и поступающий через электроконтактный манометр 7 в блок управления 8 работой центрифуги.

В момент отделения основной массы межкристального раствора и достижения величины его давления на чувствительный элемент 4 в пределах 0,09-0,10 МПа начинают промывать кристаллы сахара сначала разбавленным в сборнике 9 горячей водой до 72-76% сухих веществ сахарсодержащим раствором (второй оттек утфеля первой кристаллизации, клеровка сахаров последних продуктов и др.). Его подают на слой кристаллов сахара через форсунки 10 под давлением 0,4-0,6 МПа при температуре 80-95°С из сборника 9 насосом 11.

Применение сахарсодержащего раствора позволяет сократить расход промывной воды, а значит, уменьшить количество растворяемого при этом сахара. При содержании сухих веществ в сахарсодержащем растворе менее 72% растворение кристаллов сахара увеличивается, возрастает количество оттеков, а выход сахара из центрифуги уменьшается. В случае превышения содержания сухих веществ более 76% ухудшается промывание кристаллов, что приводит к дополнительному расходу промывной воды и растворению кристаллов сахара. Диапазон по содержанию в сахарсодержащем растворе сухих веществ, равный 72-76%, установлен экспериментальным путем и является оптимальным для данного способа. Отделяемый после промывания кристаллов сахара оттек направляют в сборник второго оттека 12, откуда часть его отбирается в сборник 9 для повторного использования в качестве промывного агента.

При снижении давления на чувствительный элемент сахарсодержащего раствора в пределах 0,02-0,03 МПа начинают промывание кристаллов сахара горячей водой температурой 80-95°С.

Начало промывания кристаллов сначала сахарсодержащим раствором в момент достижения давления отделяемого межкристального раствора в диапазоне 0,09-0,10 МПа, а горячей водой - при его снижении до 0,02-0,03 МПа установлено опытным путем. При этих условиях в слое сахара на фильтрующей поверхности ротора остается минимальное количество остатков оттека, что уменьшает расход промывной воды и сводит растворение кристаллов сахара к минимуму. В тех случаях, когда указанные пределы по величине давления на чувствительный элемент не выдерживаются, результаты по выходу и качеству сахара также ухудшаются. Поэтому, если давление отделяемого оттека на чувствительный элемент перед началом промывания кристаллов сахарсодержащим раствором будет менее 0,09 МПа, а горячей водой - менее 0,02 МПа, количество этих промывных агентов возрастет, что приведет к увеличению массы оттеков и дополнительному растворению сахара в центрифуге. При давлении на чувствительный элемент более 0,10 МПа для сахарсодержащего раствора и свыше 0,03 МПа для горячей воды возможно проникновение в слой сахара холодного воздуха, подсушка пленки на кристаллах сахара, что также потребует дополнительного расхода промывных агентов.

Рекомендуемый расход сахарсодержащего раствора для промывания кристаллов сахара в предлагаемом способе составляет 1,5-2,5%, а горячей воды 1,2-1,6% к массе утфеля. Эти пределы были установлены экспериментально и для данного способа являются оптимальными. При расходе сахарсодержащего раствора менее 1,5% к массе утфеля не удается полностью удалить из порового пространства слоя сахара межкристальный раствор, что требует на эти цели увеличения расхода горячей воды, а при выдерживании расхода горячей воды менее 1,2% к массе утфеля не всегда удается обеспечить требуемое качество сахара-песка. В случае превышения расхода сахарсодержащего раствора более 2,5%, а горячей воды - более 1,6% к массе утфеля, снижается выход сахара из центрифуги и возрастает общая масса оттеков в кристаллизационном отделении.

Предварительно, перед промыванием кристаллов горячей водой в сборник промывной воды 13 добавляют перекись водорода. Использование перекиси водорода позволяет более полно удалять несахара с поверхности кристаллов сахара. Перекись водорода является нетоксичным реагентом и не оказывает вредного воздействия на экологическое состояние сахара. При этом перекиси водорода свойственны высокие отбеливающие свойства. Кроме того, сахар-песок, обработанный в центрифугах перекисью водорода, имеет лучшие качественные показатели, которые хорошо сохраняются в процессе его хранения. Подтверждением этих данных являются не только результаты наших опытов, но и зарубежных исследований в этом направлении [I.D.Mane, S.P.Pachpute, S.P.Phadnis. Effects of hydrogen peroxine traitment on cane syrup/International Sugar lournal. - 1998. - Vol.100. - №1193. - P.210-212].

Добавка в промывную воду перекиси водорода в количестве 0,004-0,008% к массе сахара установлена опытным путем и является оптимальной. При ее величине менее 0,004% не достигается требуемого эффекта по удалению несахаров, а в случае превышения более 0,008% к массе сахара результаты очистки сахара практически не меняются.

После окончания промывания кристаллы сахара подсушивают при вращении ротора около 1000 мин^-1 до 0,8-1,5% к их массе и выгружают из центрифуги при 115 мин^-1.

Пример. Утфель первой кристаллизации после выгрузки из вакуум-аппарата выдерживают в утфелемешалке до достижения 70°С. Затем его подают в ротор центрифуги периодического действия ФПН-125 1T при частоте вращения 230 мин^-1 в количестве 750 кг и начинают разделение утфеля при одновременном увеличении частоты вращения ротора до 1000 мин^-1. Так как центрифуга снабжена устройством для контроля времени отделения оттеков, то в момент освобождения слоя осадка кристаллов сахара от основной массы межкристального раствора в виде первого оттека и достижения величины его давления на чувствительный элемент пневмосилового преобразователя данного устройства, равной 0,095 МПа, начинают промывание кристаллов разбавленным до 74% сухих веществ вторым оттеком утфеля первой кристаллизации температурой 85°С через форсунки под давлением 0,04 МПа из расчета 2,0% к массе утфеля. При снижении давления отделяемого при этом второго оттека до 0,025 МПа начинают промывание кристаллов сахара водой температурой 85°С из расчета ее расхода 1,5% к массе утфеля. Предварительно в промывную воду добавляют 0,006% к массе сахара перекиси водорода. В процессе разделения утфеля вначале отбирают первый отек, а затем второй оттек и направляют в различные сборники. При этом часть второго оттека разбавляют в отдельном сборнике горячей водой до 74% сухих веществ и используют для промывания кристаллов сахара. После окончания промывания кристаллы подсушивают при частоте вращения ротора около 1000 мин^-1 до влажности 0,8% к их массе и выгружают из центрифуги при частоте вращения 115 мин^-1.

Для сопоставления предлагаемого способа с известным определяют чистоту утфеля первой кристаллизации (Ч _утф, %), содержание в ней сухих веществ (СВ_утф , %), выход сахара из центрифуги (К, % к массе утфеля), а также качественные показатели сахара-песка: цветность (Цв, усл.ед.), содержание золы (З, %), редуцирующих веществ (РВ, %), гранулометрический состав: средний размер кристаллов (Ср, мм), коэффициент неоднородности (Кн, %).

Результаты: Ч_утф =91,72%; СВ_утф=92,61%; К=49,3%; Цв=0,70 усл.ед.; З=0,02%; РВ=0,03%; Ср=0,76 мм; Кн=26,6%. Расход промывной воды 1,5% к массе утфеля.

Параллельно утфель первой кристаллизации разделяют в центрифуге того же типа ФПН-125 1T по известному способу. Загрузка ротора центрифуги утфелем равняется 750 кг. В момент окончания отделения основной массы первого оттека и достижения его давления на чувствительный элемент пневмосилового преобразователя в пределах 0,095 МПа начинают промывание кристаллов сахара горячей водой температурой 85°С через форсунки под давлением 0,4 МПа. Расход воды устанавливают пробным центрифугированием утфеля сразу после заполнения им приемной утфелемешалки. Так как для центрифугирования одной вари утфеля требуется около 50 мин и температура его по мере выдерживания в утфелемешалке снижается, то расход воды устанавливают несколько завышенным и принимают равным 3,35% к массе утфеля.

После окончания промывания кристаллы сахара подсушивают до влажности 0,8% к его массе при частоте вращения ротора около 1000 мин^-1 и выгружают из центрифуги при 115 мин^-1.

Результаты: Ч _утф=91,73%; СВ_утф=92,59%; К=47,1%; Цв=0,80 усл. ед.; З=0,045%; РВ=0,055%; Ср=0,72 мм; Кн=27,8%. Расход промывной воды 3,35% к массе утфеля.

Таким образом, из приведенных в примере данных видно, что предложенный способ по сравнению с известным позволяет повысить выход сахара из центрифуги на 2,2% к массе утфеля, а также улучшить его качественные показатели. Снижение расхода промывной воды почти в два раза позволяет уменьшить количество оттеков и продуктов их перекристаллизации, что в свою очередь позволяет снизить потери сахара в продуктовом отделении на 0,03-0,035% к массе свеклы.