Способ центрифугирования утфеля Советский патент 1992 года по МПК C13F1/10 

Изобретение относится к технологии сахаристых веществ, а именно к центрифугированию утфелей, например, сахара-сырца, аффинационной массы, II, III и других окрашенных продуктов.

Известен способ центрифугирования утфеля II продукта, заключающийся в том, что после раскачки утфель II продукта поступает не центрифуги для отделения межкристальной патоки от кристаллов сахара при температуре 40°С. Для этого утфель II продукта загружают в ротор центрифуги, отделяют кормовую межкристальную патоку при максимальных оборотах ротора центрифуги и желтый сахар пробеливают водой, нагретой дл температуры 50°С, т.е. на 10°С выше температуры утфеля, поступающего в центрифугу. Расход воды составляет 1-1,25% по весу утфеля.

Для более четкого разделения оттеков применяется пропарка, благодаря которой облегчается выгрузка желтого сахара. Желтый сахар поступает на аффинацию и затем аффинациокная масса внось поступает в центрифуги. После отхода аффинационного оттека сахар в центрифугах промывают водой, нагретой до температуры 60-65°С при расходе воды около 1% по весу утфеля,

При переработке оттеков зеленой патоки на уваривание утфеля II продукта желтый сахар промывают водой в количестве 1 % по весуутфелл, нагретой до 70°С. т.е. на5-10°С больше температуры утфеля, поступающего на центрифугирование.

Сваренный из белой патоки, второй зеленной патоки и общего опека от аффинации желтого сахара III продукта утфель подвергается центрифугированию с получением желтого или бурого сахара и кормовой патоки. Желтый иля бурый сахар аффинируют при температуре 85°С и направляют на центрифуги II продукта. Получают желтый сахар и аффинационный оттек. Желтый сахар III продукта после аффинации вместе с желтым сахаром II продукта направляют в клеровочные котлы.

Имеются и другие варианты переработки различных оттеков, но при переработке их в желтый сахар с применением центрифугирования применяется проминка и обязательно с температурой воды на 5-10°С

(Л

Ч

о

00

о

N N

выше температуры утфелей, поступающих на центрифугирование.

Вытеснение оттеков межкристальной жидкости водой сопровождается растворением, смывом и удалением вместе с оттеками значительного количества сахара, что является причиной потерь продукта при центрифугировании. -Кроме того, при растворении сахара проявляется отрицательный тепловой эффект, приводящий к понижению температуры оттеков и повышению вязкости, что ухудшает условия центрифугирования,

Целью изобретения является повышение выхода сахара при центрифугировании утфелей.

Поставленная цель достигается тем, что для пробеливания используют раствор, содержание сахара в котором 45-58%, с температурой на 5-10°С выше температуры утфеля, поступающего на центрифугирование, при этом пробеливание ведут при оборотах ротора центрифуги, определяемых по формуле X (0,7-1,0)NMax. где X - искомое число оборотов ротора центрифуги при пробелке;

NMSKC - максимальное число оборотов ротора центрифуги.

Способ осуществляют следующим образом.

Утфель заружают в ротор центрифуги, отделяют межкристальный раствор и пробеливают сахаросодержащим раствором. Для пробеливания используют сахарсодержа- щий раствор с содержанием сахара 45-58%, имеющий температуру на 5-10°С выше температуры утфелей, при этом пробеливание ведут при числе оборотов ротора, которое определяется по формуле:

Х (0.7-1.OjNvaKc

При пробелке утфеля I продукта кристалл смочен водным раствором сахара и загрязняющих примесей. Причем загрязняющих примесей в таком растворе содержится минимальное количество, так как утфель I продукта получают из наиболее чистых исходных веществ (сироп, белая патока и др.). Это количество загрязняющих примесей с поверхности кристалла смывается весьма быстро, не оказывая практического влияния на кинетику процесов тепло- и массообме- на, приводящих в конечном итоге к засушиванию.

При центрифугировании и промывке сахара сырца, II, III и других окрашенных продуктов картина несколько иная. Кристаллы этих продуктов смочены раствором сахара с большим количеством загрязняющих веществ, придающих кристаллу окраску, так как каждый последующий продукт получают из все более загрязненных минеральными солями, несахарами и др. патокообразователями утфелей.

С одной стороны, переработка этих утфелей осуществляется при более низких температурах, чем утфель I продукта, что обуславливает высокую вязкость межкристальных оттеков. С другой стороны, достаточно высокое (в количественном отношении) содержание загрязняющих веществ в пленке, экранирующей кристалл сахара - все это приводит к тому, что

промывающей жидкости требуется время на разрушение этой экранирующей пленки. Сахар, несмотря на промывку, выходит из центрифуги окрашенным. Это означает, что непосредственный контакт и обмен между

молекулами сахара, находящимися в растворе и в кристаллической массе сильно затруднен, что значительно уменьшает вероятность заслушивания массы на сите центрифуги за время цикла ее центрифугирования от загрузки до выгрузки. Это в свою очередь приводит к тому, что уравнение для количества оборотов ротора центрифуги при пробелке клерсом утфеля I продукта имеет вид /1/:

X

М02 /9 IN max / е0,7 Nmax

Может не полностью соблюдаться при промывке всех окрашенных продуктов. И чем больше загрязнена патокообразовате- лями поверхность сахара, тем быстрее X стремится к Nmax и в пределе X будет равен Nniax

Следовательно, при достаточном загрязнении поверхности кристалла патокообразователями X Nmax. Поэтому X

(0,7-1,0)Nmax

где: X - искомое число оборотов ротора центрифуги при пробелке клерсом;

Nmax максимальное число оборотов

ротора центрифуги.

Известно, что процесс центрифугирования протекает по схеме: по мере оттока межкристальной жидкости к дренирующему ситу ее место в порах занимает воздух. Когда полностью жидкая фаза из пор отошла и начался третий период центробежной фильтрации - механическая сушка слоя кристаллов, центрифуга работает, прокачивая воздух окружающей среды через слой кристаллов и осушая его. При этом расход воздуха пропорционален N max.

Следовательно, число оборотов ротора определяет количество осущающего воздуха, проходящего сквозь осадок. В данном

случае например, при переработке утфелей II и III продуктов их нужно поддерживать на уровне Nmax. При этом засушивания продуктов не произойдет.

Иными словами, все последующие продукты, кроме утфелп 1 продукта, можно про- мывать клерсом без уменьшения оборотов ротора центрифуги или сокращения времени пробелки.

Это значит, что при поступлении на центрифугу 1 тутфелл будет израсходование на аффинацию 10-12,5 уг воды, в которой при температуре 50°С растворится сахарозы при 50°С 2,614 частей, т.е. в 10 кг воды растворится 2,614 х 10 26,14 кг сахара.

Растворение такого количества сахара приводит к понижению температуры (отрицательный тепловой эффект растворения) системы, что приводит не только к повышению вязкости межкристальных оттеков, но и к потере тепла.

Так, вязкость оттека при 50°С 100 спз, а при 40°С 122 спз. Чтобы избежать этого температура пробеливающего раствора должна быть на 5-10°С выше температуры утфеля. Причем, не следует опасаться рас- творимости сахара, т.к. аффинация осуществляется также раствором сахара. Все же вязкость выходящего из центрифуги аффинирующего раствора будет понижена за счет того, что вязкость раствора при одной и той же концентрации растворенного вещества будет ниже там, где выше температура;

вязкость раствора при 50°С 5,02 спз

при55°С 4,5-спз

Кроме того, в системе (центрифуга - осадок - оттеки) также происходит постоянное снижение температуры за счет контакта с окружающей средой, причем разность температур достигает 25-30°С (утфель - 50°С, окружающая среда 25°С), а период центрифугирования, например, I продукта, составляет примерно 7-9 мин. Все эти потери в тепловом балансе центрифуги учтены в результате чего температура процесса на протяжении всего периода цикла от загрузки центрифуги и до ее выгрузки постоянна. Таким образом, предложенная температура аффинирующего раствора стабилизирует тепловой режим центрифуги, что весьма важно для процесса центрифугирования.

Однако, превышение температуры раствора на 5-10°С выше температуры утфеля также само по себе не может обеспечить увеличения выхода сахара на стадии цент- рифугирования.

Выход сахара повышается за счет устранения его потерь при растворении в пробеливающей жидкости, а также за счет

улучшения условий центрифугирования утфеля. При аффинации или пробелинании механическую работу выполняет не центрифуга, а поступательное пробеливающей жицкс.-. и п пер.о ,.) лической массы. И чем больше эта работа, тем меньше требуется пробеливающей жидкости для получения продукта одного и того же качества.

Чем больше плотность аффинирующего раствора и скорость центрифугирования, тем большую работу он выполняет по о«ист- ке кристаллический поверхности Иргдепом являются возможности центрифу и текучесть жидкой фазы. Таким образом, применение сахарсодержащего раствора улучшает условия очистки поверхности в результате аффинации на центрифуге, способствует снижению расхода аффинирующего раствора и сводит до минимума или ликвидирует растворимость кристаллического вещества при аффинации. Все это повышает выход сахара и улучшает условия центрифугирования, но в пределах указанных температур и оборотов ротора. В данном случае допустимы обороты 1,ONmax по сравнению с а с. N 1409663, в котором установлено 0,7 Nmax.

Если же осуществлять аффинацию саха- росодержащим раствором ниже или выше указанных пределов температуры, то кроме явления засушивания или увеличения растворения кристаллическою вещества ухудшаются условия центрифугирования из-за нарушения теплового баланса центрифуги.

Следует заметить, что концентрация сахара в аффинирующем растворе и его температура действуют при аффинации в одном направлении. Повышение содержания сахара в аффинирующем растворе равносильно повышению температуры, ибо как повышение содержания сахара, так и повышение температуры приводит к уменьшению содержания воды в аффинирующем растворе. что в свою очередь приводит к засушиванию продукта.

В то же время, накопление несахаров в утфере равносильно увеличению содержания воды или понижению температуры. Вот почему эти параметры тесно упязаны.

Таким образом, увеличения выхода сахара можно достичь при аффинации сахар- содержащем раствором, имеющим температуру на 5-10°С ВЫИ.Р температуры поступающего на центрифугу утфепя и при числа оборотов роторг (0 7-1,пу„ , г,

Чтобп увеличить выход продукта, нужно ликвидировать или снизить р ;теоримость продукта при аффинации. Чтобы не уменьшить скорость процесса и полностью использовать возможности центрифуги следует выдерживать указанную температуру и чиспо оборотов ротора.

Пример 1. Утфель II продукта делят на 3 равные части и загружают в ротор центрифуги при температуре 40°С. Отделение межкристального оттека ведут при 700 , Аффинацию сахара осуществляют при тех же оборотах ротора 45% сахарсодержащим раствором с температурой 50°С. Расход аффинирующего раствора составляет 80кг/Г. Затем определяют выход сахара в % от загруженного в центрифугу,

Вторую часть этого же утфеля центрифугируют и аффинируют при числе оборотов ротора 800 мин . Третью часть утфеля центрифугируют и аффинируют при 800 мин . Затем в пробах также определяют выход сахара.

Аффинация 45%-ным раствором с температурой 50°С с ростом числа оборотов не приводит к засушиванию. Такая закономерность наблюдается и при концентрации са- харосодержащего раствора в пределах 50-58% и температуре в пределах 50-60°С. Чем выше концентрация сахарозы в аффинирующем растворе (в пределах 45-58%), тем больше выход сахара от загруженного s центрифугу. Так, при 45%-ном аффинирующем растворе выход продукта находится в пределах 90,3-94,6%, а при 58%-ном этот показатель составляет 92,3-95,7%. Иными словами, чем выше концентрация сахарозы и аффинирующем растворе, тем меньше в нем растворяется сахарозы. Важную роль в этом процессе играет теп л о вой .бал а не центрифуги.

Учитывая тот факт, что максимальные обороты ротора центрифуги при центрифугировании утфелей сахара сырца, аффина- ционной массы и последней кристаллизации не приводят к засушиванию дальнейший процесс центрифугирования вели в соответствующей последовательности.

Пример 2. Ротор центрифуги загружают утфелем II продукта при температуре 40°С, отделяя оттеки при максимальном числе оборотов ротора {Nmax 1000 ). Полученный сахар перед аффинацией делят на три равные части.

Первую часть сахара аффинируют при максимальных оборотах ротора сахарсодержащим раствором с концентрацией 45% при температуре 50°С,

Вторую часть сахара аффинируют также при числе оборотов ротора Nmax, но сахаро- содержащим раствором с концентрацией 55% и температуре 60°С.

Третью часть сахара аффинируют аналогично, но используют в качестве аффинирующего раствор сахара с концентрацией 50% при температуре 70°С.

После выгрузки во всех пробах определяют выход сахара при центрифугировании. При таком центрифугировании с повышением температуры аффинирующего раствора от 50 до 70°С и при числе оборотов

0 ротора Nmax выход сахара с ростом концентрации сахаросодержащего раствора от 45 до 55% растет от 94,6 до 97,3%.

При повышении концентрации сахара в аффинирующем растворе до 58% или повы5 шении температуры процесса до 70°С начинают появляться первые признаки засушивания, особенно, при совместном воздействии этих факторов на процесс. Поэтому с повышением температуры процесса

0 концентрация аффинирующего раствора должна снижаться.

Данные поримеров указывают на удовлетворительные свойства растворов сахара как промывочной жидкости при температу5 ре 70°С и максимальных оборотах ротора центрифуги, Однако, в случае высоких концентраций СВ 55-58% при оборотах ротора равных 1000 об/мин м выше имеет место засушивание, а при 850 об/мин слабое схва0 тывание. Поэтому в случае проведения центрифугирования окрашенных продуктов при высоких температурах и промывке растворами с высоким содержанием СВ целесообразно промывку проводить при

5 оборотах ротора центрифуги, описываемых уравнением:

- уГ-ТГЖР 706мин 1 2

Х Vf.,2 /г N max /л

Заметим, что снижение концентрации раствора сахара до содержания СВ-45% по сравнению с прототипом обусловлено температурой центрифугирования утфеля, например, II продукта - 40°С и который

промывается при температуре 50°С. Это объясняется тем, что концентрация раствора сахара на промывку и температура промывки кристаллической массы на сите центрифуг величины взаимно обуслзвливающие одна другую. Следовательно, в зависимости оттого: какой окрашенный продукт перерабатывается на центрифуге, например, утфель И продукта при температуре 40°С или аффинационная масса при температуре 70°С, количество оборотов ротора центрифуги при промывке раствором сахара должно изменяться в пределах:

X-(0,7-1,0)Nmax

9 176864410

Использование предлагаемого способаповышения выхода сахара, для пробеливапозволяет увеличить выход сахара за счеткия используют сахаросодержащий раствор

устранения его растворения и многократ-с содержанием сахара 45-58%, имеющий

ной циркуляции в системе, повысить произ-температуру на 5-10°С выше температуры

водительность центрифуг и снизить их5 утфеля, при этом пробеливание ведут при

машинное время.числе оборотов ротора, которое определяют

Формула изобретенияпо формуле:

Способ центрифугирования утфеля,

включающий загрузку его в ротор центрифу-X - (0,7-1,0)Ммжс,

ги, отделение межкристального раствора и10

пробеливание сахаросодержащим раство где Ымакс максимальное число оборотов

ром, отличающийся тем, что, с цельюротора центрифуги.

Область применения: в сахарной промышленности, а именно при центрифугировании утфеля. Сущность изобретения: для повышения выхода сахара при центрифугировании для пробеливания используют са- хзросодоржащий раствор с содержанием сахара 45-58%, имеющий температуру на 5-10°С выше температуры утфеля, при атом пробеливание ведут при числе оборотов ротора, которое определяют по формуле X (0,7-1,0)Ммгкс, где Nmax-максимальное число оборотов ротора центрифуги.