СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ УТФЕЛЯ ПЕРВОЙ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ В ФИЛЬТРУЮЩЕЙ ЦЕНТРИФУГЕ ПЕРИОДИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ Российский патент 2024 года по МПК C13B30/06 

Изобретение относится к сахарной промышленности, а именно к разделению утфеля первой кристаллизации в центрифугах периодического действия.

Известен способ центрифугирования утфеля первой кристаллизации, где для четкого деления оттеков (первого и второго) применяют специальные устройства, называемые сегрегаторами. Однако, используемые в современных центрифугах методы сегрегации столь несовершенны, что их применение не исключает возможность смешения первого и второго оттеков в процессе их отделения [Четкое деление оттеков при центрифугировании утфелей / Н.А. Люсый, И.И. Сильванюк, Л.Г. Скуина и др. // Сахарная промышленность. - 1995. -№1. - С. 13-14]. Сегрегатор, например, для центрифуг марки ФПН-125-1Л-2, устанавливают в нижней части их кожуха. Он состоит из трубчатого колена, лотка и пневмоцилиндра. Отделяемые в поле действия центробежных сил первый и второй оттеки из закожушного пространства центрифуг через колено и лоток поступают в соответствующие сборники. Лоток сегрегатора поворачивается с помощью штока пневмоцилиндром. Учитывая то, что качество утфеля непостоянно, обеспечить четкое разделение оттеков и исключить их смешивание при использовании подобных конструкций сегрегаторов практически невозможно. Известно, что по этой же причине до 25-30% первого оттека может попадать во второй, и наоборот. Все это отрицательно влияет на выход сахара, технологию его получения и качественные показатели.

Известен способ разделения утфеля первой кристаллизации, предусматривающий подачу его в ротор фильтрующей центрифуги периодического действия, снабженной установленным в нижней ее части корпуса сегрегатором для разделения первого и второго оттеков, 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 центрифуги. Расход горячей воды на промывание кристаллов сахара по данному способу составляет 3,0-3,5% к массе утфеля, а переключение сегрегатора осуществляют через 10-15 секунд от начала промывания кристаллов сахара [Сапронов А.Р. Технология сахарного производства. -М.: Колос, 1998. - С. 307, 311].

Недостатком данного способа является повышенный расход промывной воды, на практике достигающий более 7% к массе утфеля. Все это способствует увеличению количества образуемых оттеков и продуктов их последующих перекристаллизаций. Повышенный расход промывной воды обусловлен отсутствием контроля за отделяемым первым оттеком. Так, если операция промывания кристаллов сахара начинается до завершения отделения первого оттека из порового пространства слоя его кристаллов, то для полного вытеснения из него межкристального раствора в виде первого оттека потребуется дополнительное количество промывной воды и общий ее расход на промывание кристаллов сахара возрастает. При этом увеличится не только масса второго оттека, но и снизится выход сахара из ротора центрифуги. Если начало промывания кристаллов задерживается, то воздух проникает в поровое пространство слоя кристаллов сахара и пленка оттека на их поверхности быстро подсыхает. В этом случае также возрастет расход промывной воды. Однако улучшить качество кристаллов сахара не всегда удается в полной мере, что обусловлено условием их подсыхания. Кроме того, способ предусматривает большой диапазон по времени переключения сегрегатора (в пределах 10-15 секунд), что приводит к смешиванию образуемых оттеков и ухудшению качества второго оттека.

К наиболее близким относится способ центробежного разделения утфеля первой кристаллизации, предусматривающий его подачу в ротор центрифуги, отделение первого оттека от кристаллов сахара под действием центробежной силы, удаление его из кожуха центрифуги, промывание кристаллов сахара горячей водой с отделением второго оттека, его удаление из кожуха центрифуги и измерение механического воздействия первого и второго оттеков на чувствительный элемент пневмосилового преобразователя устройства контроля за их отделением. Основным отличием является то, что с целью улучшения разделения первого и второго оттеков утфеля и повышения качества второго оттека, при достижении механическим воздействием первого и второго оттеков на чувствительный элемент устройства величины в диапазоне 0,035-0,025 МПа осуществляют удаление остатков этих оттеков с внутренней поверхности кожуха центрифуги и внешней поверхности ротора. Причем промывную воду подают по касательной в направлении вращения ротора центрифуги. При этом расход горячей воды на удаление остатков первого оттека составляет 0,6-1,0% к массе утфеля, а на удаление остатков второго оттека воды требуется в количестве 0,2-0,4% к массе утфеля [SU 1611936 A1,C13F 1/10].

Основным недостатком способа разделения утфеля первой кристаллизации является недостаточно полная температурная проработка условий реализации этого процесса в роторе центрифуги. Это также касается проблем кондиционирования в слое кристаллов сахара после насыщения воды паром в отдельном сборнике.

Техническим результатом изобретения является более четкое качественное разделение между собой по их чистоте первого и второго оттеков в процессе центрифугирования утфеля первой кристаллизации.

Этот результат достигается тем, что при спуске утфеля из вакуум-аппарата в приемную утфелемешалку его температуру повышают на 5-7°С, при подготовке утфеля к загрузке в ротор центрифуги его раскачивают первым оттеком, разбавленным до 82,5-83,5% сухих веществ, до содержания в нем 91,0-91,7% сухих веществ, выдерживая температуру утфеля в зоне оптимальной вязкости 66-72°С, в период его центробежного разделения и достижения механического воздействия первого и второго оттеков на чувствительный элемент этого устройства в диапазоне 0,035-0,020 МПа проводят удаление их остатков с внутренней поверхности кожуха центрифуги путем распыления горячей воды через форсунки при величине давления в них в диапазоне 0,3-0,4 МПа и температуре воды 80-95°С, а затем распыляют на внешнюю поверхность ротора центрифуги по касательной в направлении его вращения, при этом расход промывной воды на удаление остатков первого оттека составляет 0,8-1,2% к массе утфеля, а количество горячей промывной воды для удаления остатков второго оттека после промывания сахара равняется 0,4-0,6% к массе утфеля, причем используемую с этой целью воду для промывания сахара в отдельном сборнике предварительно насыщают паром при температуре 130-140°С, при этом для улучшения разделения первого и второго оттеков разницу по величине их чистоты выдерживают в диапазоне 0,5-0,7%.

Предлагаемый способ разделения утфеля первой кристаллизации осуществляется следующим образом.

По завершении процесса уваривания утфеля в вакуум-аппарате перед его спуском в приемную утфелемешалку температуру утфеля повышают на 5-7°С, что позволяет исключить повторное образование в нем новых центров, ввиду более низкой температуры в приемной утфелемешалке. При запредельных значениях температуры спускаемого утфеля из аппарата, то есть менее 5°С или более 7°С достижение технического результата изобретения ухудшается.

В приемной утфелемешалке утфель при подготовке к загрузке в ротор центрифуги раскачивают первым оттеком, предварительно разбавленным до 82,5-83,5% сухих веществ и доводят содержание сухих веществ в нем 91,0-91,7%. При этом температуру утфеля выдерживают в зоне его оптимальной вязкости, то есть в диапазоне 66-72°С.

Использование первого оттека для раскачивания в приемной утфелемешалке утфеля позволяет исключить применение для этих целей водных раскачек, а значит улучшить условия повышения выхода кристаллов сахара из центрифуги, а также снизить потери сахара в продуктовом отделении.

Проведенные опыты в этом направлении показали, что при содержании в утфеле 91,0-91,7% сухих веществ, как и температуры минимальной вязкости, то есть в диапазоне 66-72°С, условия процесса центрифугирования более эффективны по сравнению с известным способом (прототипом).

Процесс разделения утфеля начинается с отделения первого оттека от кристаллов сахара под действием центробежной силы. Отделяемый первый оттек отбрасывается ротором на внутреннюю поверхность кожуха центрифуги, стекает вниз и удаляется из центрифуги. Одновременно с этим в процессе отделения первого оттека измеряют его механическое воздействие на чувствительный элемент пневмосилового преобразователя устройства контроля за отделением оттеков. Пневмосиловой преобразователь преобразует механическое воздействие отделяемого первого оттека в стандартный выходной сигнал, который через электроконтактный манометр подается в блок управления работой центрифуги. В момент окончания отделения первого оттека при достижении его механического воздействия на чувствительный элемент в диапазоне 0,035-0,020 МПа начинают подачу горячей воды через форсунки на внешнюю поверхность ротора по касательной к направлению его вращения. Разгоняемые ротором капли горячей воды центробежной силой отбрасываются на внутреннюю поверхность кожуха, где под их механическим воздействием происходит удаление остатков первого оттека. Горячую воду подают под давлением 0,3-0,4 МПа, а ее расход составляет 0,8-1,2% к массе утфеля. При этом капли воды воздействуют на чувствительный элемент пневмосилового преобразователя и их механическое воздействие сначала возрастает от 0,02 до 0,1 МПа, а затем уменьшается с 0,1 до 0,02 МПа. В момент, когда механическое воздействие горячей воды на чувствительный элемент уменьшается до 0,02 МПа, начинают промывание кристаллов сахара водой с температурой 80-95°С через форсунки под давлением 0,3-0,4 МПа. Расход промывной воды определяют в зависимости от цветности сахара и по типовой технологии он составляет 2,0-3,5% к массе утфеля. При промывании кристаллов сахара отбирают второй оттек. В момент, когда механическое воздействие второго оттека на чувствительный элемент пневмосилового преобразователя понижается до 0,035-0,020 МПа, начинают подачу горячей воды через форсунки на внешнюю поверхность ротора по касательной в направлении его вращения. Под воздействием капель горячей воды происходит очистка внутренней поверхности кожуха от остатков второго оттека. Горячую воду подают с температурой 80-95°С под давлением 0,3-0,4 МПа, а ее расход составляет 0,4-0,6% к массе утфеля, что достаточно для очистки внутренней поверхности кожуха центрифуги.

Удаление остатков первого и второго оттеков с внутренней поверхности кожуха центрифуги необходимо для устранения их смешивания, а значит улучшения условий их разделения. Это достигается за счет подачи на внешнюю поверхность ротора горячей воды, которая разгоняется ротором и отбрасывается им на внутреннюю поверхность кожуха центрифуги. При этом используется энергия вращающегося ротора, который разгоняет капли воды и с большой центробежной силой отбрасывает их на внутреннюю поверхность кожуха, оказывая при этом механическое воздействие на удаление остатков оттека. Эффект механического воздействия капель горячей воды на внутреннюю поверхность кожуха усиливается за счет подачи воды по касательной в направлении вращения ротора центрифуги.

Подача горячей воды в момент окончания отделения первого и второго оттеков при достижении механического воздействия на чувствительный элемент пневмосилового преобразователя устройства контроля за их отделением в диапазоне 0,035-0,020 МПа необходима для обеспечения оптимальных условий разделения оттеков и повышения качества второго оттека. Если горячую воду подавать, когда механическое воздействие оттеков на чувствительный элемент более 0,035 МПа, то это ухудшает отделение из слоя кристаллов сахара на ситовой поверхности ротора межкристального раствора, приводит к растворению части его в горячей воде, а значит ухудшается очистка внутренней поверхности кожуха от его остатков. При подаче горячей воды, когда механическое воздействие этих оттеков на чувствительный элемент менее 0,020 МПа, то возможен временный разрыв в воздействии на чувствительный элемент пневмосилового преобразователя, что может быть причиной ухудшения эффективности операций цикла центрифугирования. Кроме того, возможен проход воздуха между кристаллами, что приводит к охлаждению и подсушке пленки на кристаллах сахара и в местах их соприкосновения, как и на внутренней поверхности кожуха центрифуги. В этих условиях ухудшается разделение первого и второго оттеков и возможно понижение качества сахара. Поэтому возможно увеличение расхода горячей воды, а значит возрастание потерь сахара в производстве.

Расход горячей воды, подаваемой на внешнюю поверхность ротора в момент окончания отделения первого и второго оттеков, соответственно в пределах 0,8-1,2 и 0,4-0,6% к массе утфеля, необходим для удаления остатков оттеков с внутренней поверхности кожуха центрифуги. В том случае, когда расход горячей воды в момент окончания отделения первого оттека составляет менее 0,8% и соответственно меньше 0,4% к массе утфеля в момент отделения второго оттека, увеличивается разбавление этих оттеков, а энергозатраты на последующее выпаривание из них воды возрастают. При превышении этих количеств более 1,2 и 0,6% потери сахара в производстве также возрастают.

Первый и второй оттеки отбирают и отводят из центрифуги в отдельные сборники с помощью сегрегатора, а сахар выгружают из центрифуги в конце цикла центрифугирования и направляют в сушильное отделение.

Пример. Утфель первой кристаллизации с СВ=92,5% подают в ротор центрифуги и начинают отделение первого оттека. Одновременно с этим фиксируют с помощью устройства контроля за отделением оттеков механическое воздействие первого оттека на чувствительный элемент пневмосилового преобразователя. В момент окончания отделения первого оттека, при достижении его механического воздействия 0,035 МПа, начинают подачу горячей воды с температурой 80 С под давлением 0,35 МПа на внешнюю поверхность ротора по касательной в направлении его вращения.

Расход горячей воды составляет 1,0% к массе утфеля. В момент снижения механического воздействия капель горячей воды на чувствительный элемент до 0,02 МПа начинают промывание кристаллов сахара. Для промывания кристаллов используют горячую воду с температурой 80°С, которую подают под давлением 0,35 МПа в количестве 3,0% к массе утфеля. При промывании кристаллов сахара отбирают второй оттек. В момент, когда его механическое воздействие на чувствительный элемент достигнет 0,035 МПа, начинают подачу горячей воды с температурой 80°С под давлением 0,35 МПа на внешнюю поверхность ротора по касательной в направлении его вращения. Ее расход составляет 0,5% к массе утфеля. Первый и второй оттеки отбирают из центрифуги с помощью сегрегатора, а сахар выгружают из нее в конце цикла центрифугирования.

Для анализов отбирают первый и второй оттеки утфеля и анализируют их чистоту.

Полученный по предлагаемому способу первый оттек имеет Ч=78,5%, а второй - Ч=84,9%.

Параллельно осуществляют способ разделения утфеля первой кристаллизации по известному способу. Утфель первой кристаллизации с СВ=92,5% подают в ротор центрифуги и начинают отделение первого оттека. Одновременно с этим измеряют механическое воздействие первого оттека на чувствительный элемент пневмосилового преобразователя устройства контроля за отделением оттеков. В момент окончания отделения первого оттека, при достижении его механического воздействия 0,02 МПа, начинают промывание кристаллов горячей водой. Используемая для промывания вода имеет температуру 80°С, подается под давлением 0,35 МПа, а ее расход равен 3,0% к массе утфеля. При промывании кристаллов сахара отбирают второй оттек. Первый и второй оттеки выводятся из центрифуги с помощью сегрегатора, а сахар выгружают из нее в конце цикла центрифугирования и направляют его в сушильное отделение. Для анализов отбирают первый и второй оттеки утфеля и анализируют их чистоту.

Полученный по известному способу первый оттек имеет Ч=79,1%, а второй оттек - Ч=83,6%.

Таким образом, при разделении утфеля первой кристаллизации по предлагаемому способу по сравнению с известным чистота второго оттека возрастает на 1,3%, а в результате улучшения разделения оттеков чистота первого оттека уменьшается на 0,6%.

Изобретение относится к сахарной промышленности. Предложен способ разделения утфеля первой кристаллизации, предусматривающий подачу его в ротор центрифуги, отделение межкристального раствора в виде первого оттека от его кристаллов сахара под действием центробежной силы, промывание кристаллов горячей водой с отделением образуемого при этом второго оттека и измерение механического воздействия отделяемых оттеков чувствительным элементом устройства контроля за их отделением. При спуске утфеля в приемную утфелемешалку его температуру повышают на 5-7°С. При его подготовке к загрузке в ротор центрифуги раскачивают первым оттеком, разбавленным до 82,5-83,5% сухих веществ, до содержания в утфеле 91,0-91,7% сухих веществ, выдерживая его температуру 66-72°С, в период его центробежного разделения и достижения механического воздействия первого и второго оттеков на чувствительный элемент этого устройства в диапазоне 0,035-0,020 МПа проводят удаление их остатков с внутренней поверхности кожуха центрифуги путем распыления горячей воды через форсунки при величине давления в них в диапазоне 0,3-0,4 МПа и температуре воды 80-95°С. Изобретение обеспечивает разделение первого и второго оттеков в процессе центрифугирования утфеля первой кристаллизации.

Способ разделения утфеля первой кристаллизации, предусматривающий подачу его в ротор центрифуги периодического действия, отделение межкристального раствора в виде первого оттека от его кристаллов сахара под действием центробежной силы, промывание кристаллов горячей водой с отделением образуемого при этом второго оттека, направление первого и второго оттеков в отдельные сборники, измерение механического воздействия отделяемых оттеков чувствительным элементом устройства контроля за их отделением с целью регулирования процесса центрифугирования утфеля в центрифуге, отличающийся тем, что при спуске утфеля из вакуум-аппарата в приемную утфелемешалку его температуру повышают на 5-7°С, при его подготовке к загрузке в ротор центрифуги раскачивают первым оттеком, разбавленным до 82,5-83,5% сухих веществ, до содержания в утфеле 91,0-91,7% сухих веществ, выдерживая его температуру в зоне оптимальной вязкости 66-72°С, в период его центробежного разделения и достижения механического воздействия первого и второго оттеков на чувствительный элемент этого устройства в диапазоне 0,035-0,020 МПа проводят удаление их остатков с внутренней поверхности кожуха центрифуги путем распыления горячей воды через форсунки при величине давления в них в диапазоне 0,3-0,4 МПа и температуре воды 80-95°С, а затем ее распыляют на внешнюю поверхность ротора центрифуги по касательной в направлении его вращения, при этом расход промывной воды на удаление остатков первого оттека составляет 0,8-1,2% к массе утфеля, а количество горячей промывной воды для удаления остатков второго оттека, после промывания сахара, равняется 0,4-0,6% к массе утфеля, причем используемую с этой целью для промывания кристаллов сахара воду в отдельном сборнике предварительно насыщают паром при температуре 130-140°С, при этом для улучшения разделения первого и второго оттеков разницу по величине их чистоты выдерживают в диапазоне 0,5-0,7%.