СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ УТФЕЛЯ ПЕРВОЙ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ Российский патент 2024 года по МПК C13B30/10 

Изобретение относится к сахарному производству, а именно к разделению утфеля первой кристаллизации в фильтрующих центрифугах периодического действия.

Известен способ разделения утфеля первой кристаллизации, предусматривающий подачу его в ротор фильтрующей центрифуги периодического действия, снабженной установленным в нижней части ее корпуса сегрегатором для разделения первого и второго оттеков и работающим в режиме типового центрифугирования, устройством контроля момента отделения первого оттека, содержащим чувствительный элемент, связанный с пневмосиловым преобразователем, измерение в процессе разделения утфеля давлений первого оттека на чувствительный элемент, соединенный с пневмосиловым преобразователем, предназначенным для непрерывного преобразования усилия, воспринимаемого чувствительным элементом, в стандартный сигнал в диапазоне 0,02-0,10 МПа и подачи его через электроконтактный манометр в блок управления работой центрифугой, 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 способа является повышенный расход промывной воды в виду отсутствия четких требований по ее регулированию в зависимости от качества центрифугируемого утфеля и его температуры. Это приводит к дополнительному растворению кристаллов и уменьшению выхода сахара из центрифуги, увеличению общей массы оттеков, потерь сахара и расхода пара при их последующей переработке. Кроме того, переключение сегрегатора в типовом режиме центрифугирования, то есть через 10-15 секунд с момента отделения первого оттека, приводит к технологически неоправданным условиям смешивания первого и второго оттеков, что также способствует возрастанию потерь сахара в производстве.

Наиболее близким к предлагаемому является способ разделения утфеля первой кристаллизации предусматривающий загрузку утфеля в ротор фильтрующей центрифуги периодического действия, разделение его в поле действия центробежных сил с отделением от кристаллов сахара первого оттека, подачу первого оттека на чувствительный элемент, соединенный с пневмосиловым преобразователем устройства контроля времени отделения первого оттека, который установлен в пространстве между кожухом и ротором центрифуги, и на внутреннюю поверхность кожуха, откуда первый оттек стекает вниз и удаляется из центрифуги при помощи сегрегатора в сборник первого оттека; промывание кристаллов сахара горячей водой с отделением образующегося при этом второго оттека и доведение влажности кристаллов сахара в центробежном силовом поле до 0,8-1,5% к его массе, причем перед подачей утфеля в ротор его выдерживают в утфелемешалке до достижения температуры 68-72°С и доводят в нем содержание сухих веществ в диапазоне 91,0-91,5%, раскачивая его первым оттеком, в который предварительно добавляют моноглицерид дистиллированный из расчета 0,03-0,06%) к массе утфеля, при этом промывание кристаллов сахара начинают при достижении давления на чувствительный элемент первого оттека, равного 0,09-0,10 МПа, и проводят его в два этапа последовательно, сначала разбавленным до 72-76% сухих веществ первым оттеком, обогащенным ранее моноглицеридом дистиллированным, температурой 76-80°С из расчета 1,7-2,7% к массе утфеля, а затем горячей водой температурой 80-85°С из расчета 0,5-1,5% к массе утфеля [Патент RU 2771067 С1].

Недостатком данного способа является повышенный расход и увеличенная температура нагрева первого оттека в виду обогащения его моноглицеридом дистиллированным, который используют для первого этапа промывания кристаллов сахара. Все это приводит к дополнительному растворению кристаллов сахара, уменьшению выхода сахара из центрифуги, увеличению общей массы оттеков и увеличению затрат по времени на данный этап производства.

Технический результат изобретения заключается в увеличении выхода сахара из центрифуги, уменьшении расхода промывной воды при улучшении качественных показателей кристаллов сахара, а также более четкое разделение первого и второго оттеков утфеля первой кристаллизации.

Этот результат достигается тем, что предлагаемый способ разделения утфеля первой кристаллизации, предусматривает загрузку утфеля в ротор фильтрующей центрифуги периодического действия, разделение его в поле действия центробежных сил с отделением от кристаллов сахара первого оттека, подачу первого оттека на чувствительный элемент, соединенный с пневмосиловым преобразователем устройства контроля времени отделения первого оттека, который установлен в пространстве между кожухом и ротором центрифуги, и на внутреннюю поверхность кожуха, откуда первый оттек стекает вниз и удаляется из центрифуги при помощи сегрегатора в сборник первого оттека, промывание кристаллов сахара горячей водой с отделением образующегося при этом второго оттека и доведением влажности кристаллов сахара в центробежном силовом поле до 0,8-1,5% к его массе, причем утфель из вакуум-аппарата подают в приемную утфелемешалку, где его перед центрифугированием раскачивают первым оттеком до содержания 91,0-91,5% сухих веществ, при этом первый оттек предварительно разбавляют горячей водой, температурой 75-85°С до 78-80% сухих веществ, добавляют перекись водорода из расчета 0,005-0,015% к его массе и пропускают через кавитатор со скоростью 12-15 м/с и доводят до температуры 68-72°С перед подачей в центрифугу, промывание кристаллов начинают при достижении давления на чувствительный элемент первого оттека, равного 0,09 -0,10 МПа и проводят его в два этапа последовательно, сначала разбавленным до 72-76% сухих веществ первым оттеком нагретым до 68-72°С из расчета 1,5-2,0% к массе утфеля, а затем горячей водой до температуры 80-85°С в количестве 0,5-1,5% к массе утфеля.

Способ осуществляется следующим образом.

После спуска из вакуум-аппарата утфель первой кристаллизации раскачивают в утфелемешалке первым оттеком до 91,0-91,5% сухих веществ, при этом первый оттек предварительно разбавляют горячей водой, температурой 75-85°С до 78-80% сухих веществ. Данные диапазоны определены экспериментальным путем и при их запредельных значениях ухудшаются условия обеспечения технического результата изобретения.

В первый оттек добавляют перекись водорода из расчета 0,005-0,015% к его массе. Использование перекиси водорода позволяет более полно удалить несахара с поверхности кристаллов сахара, кроме того она является нетоксичным реагентом, не оказывает вредного воздействия на экологическое состояние сахара и ей свойственны отбеливающие свойства. Все это позволяет получать сахар с улучшенными качественными показателями, которые хорошо сохраняются в процессе его хранения.

Затем оттект пропускают через кавитатор со скоростью 12-15 м/с и доводят до температуры 68-72°С перед подачей в центрифугу периодического действия.

Обработка первого оттека с использованием кавитационных технологий позволяет значительно снизить риск образования вторичных центров кристаллизации. При этом оптимальные условия кавитационной обработки оттека достигаются при скорости его пропускания 10-15 м/с.При этой скорости подачи поток закручивается и за лопастями СК-крыльчатки образуются суперкаверны, хвостовая пульсирующая часть которых генерирует кавитационные пузырьки. При схлопывании этих пузырьков в условиях разрежения-сжатия среды образуются сверхскоростные кумулятивные струйки, которые воздействуют на микрокристаллы сахара или на их фазовые образования и разрушают до полного растворения [Немчин А.Ф. Опыт применения суперкаветирующих аппаратов в сахарной промышленности ЦНИИТЭИ Пищепром. Пищевая промышленность. Серия 23. Сахарная промышленность. Обзорная информация. Выпуск 1. - М., 1986. - С. 1-24].

Пропускание оттека со скоростью менее 10 м/с не позволяет в полной мере обеспечить оптимальные условия его кавитационной обработки, а при скорости более 15 м/с усиливается пенообразование, что ухудшает технологические условия его использования. При этом возрастают удельные затраты энергии на образование кавитационных пузырьков.

Утфель разделяется в поле действия центробежных сил с отделением от кристаллов сахара первого оттека. Отделяемый при этом оттек отбрасывается на чувствительный элемент, соединенный с пневмосиловым преобразователем устройства контроля времени отделения первого оттека, который установлен в пространстве между кожухом и ротором центрифуги, и на внутреннюю поверхность кожуха, откуда первый оттек стекает вниз и удаляется из центрифуги при помощи сегрегатора в сборник первого оттека.

Для фиксирования момента отделения оттеков центрифуга снабжена чувствительным элементом, воспринимающим механическое воздействие оттеков и пневмосиловым преобразователем для трансформации механического воздействия в стандартный выходной сигнал (для работы центрифуг по «гибкой» программе цикла). Этот сигнал поступает в блок управления центрифуги, который и регулирует ее работу в оптимальном режиме в зависимости от качества исходного утфеля [Славянский А.А., Гольденберг С.П., Мойсеяк М.Б. Повышение выхода и качества сахара в продуктовом отделении сахарного завода: Методическое пособие.-Москва: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет пищевых производств", 2009. - 172 с.].

Промывание проводят в два этапа последовательно, сначала разбавленным до 72-76% сухих веществ первым оттеком, нагретым до 68-72°С из расчета 1,5-2,0% к массе утфеля, а затем горячей водой до температуры 80-85°С в количестве 0,5-1,5% к массе утфеля.

После окончания промывания кристаллы сахара подсушиваются в центробежном силовом поле до 0,8-1,5% к его массе.

Для сопоставления предлагаемого способа с известным (прототипом) определяют общее время цикла центрифугирования утфеля (t, мин), его выход из центрифуги (К, % к массе утфеля), а также качественные показатели сахара:(Ц_сах, ед.опт.пл.), мутность (М, физ.ед.), содержание золы (мг/кг) и солей кальция (мг/кг).

Помимо этого, определяют чистоту утфеля, чистоту первого оттека (Ч_o1).

Эксперимент проводили с использованием центрифуги периодического действия марки ФПН 1251 Т.

Пример. Первоначально утфель из вакуум-аппарата подают в приемную утфелемешалку, где его перед центрифугированием раскачивают первым оттеком до содержания 91,0% сухих веществ, при этом первый оттек предварительно разбавляют горячей водой температурой 80°С до 79% сухих веществ и добавляют перекись водорода из расчета 0,010% к его массе. Затем первый оттек пропускают через кавитатор со скоростью 13 м/с и доводят до температуры 70°С перед подачей в центрифугу.

Утфель загружают в ротор фильтрующей центрифуги периодического действия и разделяют его в поле действия центробежных сил с отделением от кристаллов сахара первого оттека.

Так как центрифуга снабжена устройством для контроля отделения первого оттека, то в момент отделения его основной массы и достижения величины давления на чувствительный элемент пневмосилового преобразователя данного устройства, равной 0,09 МПа, начинают разделение утфеля в поле действия центробежных сил с отделением от кристаллов сахара первого оттека. Отделяемый оттек отбрасывается ротором на чувствительный элемент, соединенный с пневмосиловым преобразователем устройства контроля времени отделения первого оттека, установленный в пространстве между кожухом и ротором центрифуги, и на внутреннюю поверхность кожуха, откуда удаляется из центрифуги при помощи сегрегатора в сборник первого оттека.

В момент отделения основной массы первого оттека и достижения величины его давления на чувствительный элемент пневмосилового преобразователя в пределах 0,09-0,10 МПа начинают промывание кристаллов сахара, которое проводят в два этапа последовательно. В ходе первого этапа кристаллы сахара промывают разбавленным до 75% сухих веществ первым оттеком, нагретым до 70°С из расчета 2,0% к массе утфеля. На втором этапе промывание ведут горячей водой до температуры 80°С в количестве 1,0% к массе утфеля.

После промывания влажность кристаллов сахара доводят в центробежном силовом поле до 1,0% к его массе.

Результаты: t=2,8 мин; К=51,3% к массе утфеля; Ц_сах=94 ед.опт.пл.; М=57,5 физ.ед.; содержание золы 217 мг/кг; солей кальция-13,1 мг/кг; Ч₀₁=81,2%.

Параллельно осуществляют разделение утфеля первой кристаллизации по известному способу (прототипу).

Для этого утфель чистотой 90,6% выгружают в приемную утфелемешалку, где его раскачивают первым оттеком Ч_o1=81,0% до 90,25% сухих веществ, при этом первый оттек для этих целей обогащен моноглицеридом дистиллированным из расчета 0,03% к массе утфеля, после этого его загружают в ротор центрифуги марки ФПН 1251 Т при частоте вращения 230 мин"¹ в количестве 750 кг и начинают его разделение при одновременном увеличении частоты ротора до 980 мин"¹. В момент окончания отделения первого оттека и достижения величины его давления на чувствительный элемент пневмосилового преобразователя, равной 0,095 МПа, начинают промывание кристаллов, которое проводят в два этапа последовательно. В ходе первого этапа кристаллы сахара промывают разбавленным до 74% сухих веществ первым оттеком, который получают на основе первого оттека, обогащенного моноглицеридом дистиллированным, причем разбавленный оттек имеет температуру 78°С, а расход составляет 2,0% к массе утфеля, затем после отделения первого оттека кристаллы промывают горячей водой температурой 82,5°С из расчета 1,0% к массе утфеля.

Образуемые в процессе промывания растворы при помощи сегрегатора распределяются по соответствующим сборникам.

Для промывания кристаллов сахара в центрифугах установлены форсунки, работающие под давлением 0,35 МПа.

После промывания кристаллы сахара подсушивают в поле действия центробежных сил при частоте вращения ротора 980 мин^-1 до влажности 0,8% к его массе и выгружают из ротора центрифуги при частоте вращения 115 мин^-1

Результаты: t=3,l мин; К=49,5% к массе утфеля; Цсах=100 ед.опт.пл.; М=60,1 физ.ед.; содержание золы 230 мг/кг; солей кальция-14,2 мг/кг; Ч_щ1=81,0%.

Таким образом, из приведенных в примере данных видно, что предложенный способ по сравнению с известным позволяет повысить выход кристаллов сахара из центрифуги на 1,8% к массе утфеля, уменьшить расход воды на промывание кристаллов сахара. Кроме того, предлагаемый способ обеспечивает более четкое деление первого и второго оттека.

Изобретение относится к сахарной промышленности. Предложен способ разделения утфеля первой кристаллизации, предусматривающий загрузку утфеля в центрифугу, разделение его с отделением от кристаллов сахара первого оттека, подачу первого оттека на чувствительный элемент, соединенный с пневмосиловым преобразователем устройства контроля времени отделения первого оттека, который установлен в пространстве между кожухом и ротором центрифуги, и на внутреннюю поверхность кожуха, откуда первый оттек стекает вниз и удаляется из центрифуги при помощи сегрегатора в сборник первого оттека, промывание кристаллов сахара горячей водой с отделением образующегося при этом второго оттека. Утфель из вакуум-аппарата подают в приемную утфелемешалку, где его перед центрифугированием раскачивают первым оттеком, при этом первый оттек предварительно разбавляют горячей водой, добавляют перекись водорода и пропускают через кавитатор. Промывание кристаллов начинают при достижении давления на чувствительный элемент первого оттека, равного 0,09-0,10 МПа, и проводят его в два этапа последовательно, сначала разбавленным первым оттеком, а затем горячей водой. Изобретение позволяет увеличить выход сахара из центрифуги, а также позволяет повысить его качественные показатели.

Способ разделения утфеля первой кристаллизации, предусматривающий загрузку утфеля в ротор фильтрующей центрифуги периодического действия, разделение его в поле действия центробежных сил с отделением от кристаллов сахара первого оттека, подачу первого оттека на чувствительный элемент, соединенный с пневмосиловым преобразователем устройства контроля времени отделения первого оттека, который установлен в пространстве между кожухом и ротором центрифуги, и на внутреннюю поверхность кожуха, откуда первый оттек стекает вниз и удаляется из центрифуги при помощи сегрегатора в сборник первого оттека, промывание кристаллов сахара горячей водой с отделением образующегося при этом второго оттека и доведением влажности кристаллов сахара в центробежном силовом поле до 0,8-1,5% к его массе, отличающийся тем, что утфель из вакуум-аппарата подают в приемную утфелемешалку, где его перед центрифугированием раскачивают первым оттеком до содержания 91,0-91,5% сухих веществ, при этом первый оттек предварительно разбавляют горячей водой, температурой 75-85°С до 78-80% сухих веществ, добавляют перекись водорода из расчета 0,005-0,015% к его массе, и пропускают через кавитатор со скоростью 12-15 м/с, и доводят до температуры 68-72°С перед подачей в центрифугу, промывание кристаллов начинают при достижении давления на чувствительный элемент первого оттека, равного 0,09-0,10 МПа, и проводят его в два этапа последовательно, сначала разбавленным до 72-76% сухих веществ первым оттеком, нагретым до 68-72°С, из расчета 1,5-2,0% к массе утфеля, а затем горячей водой до температуры 80-85°С в количестве 0,5-1,5% к массе утфеля.