Влияние температуры центрифугирования утфеля

24-05-2017, 10:23

Снижение потерь сахара в мелассе является важным резервом увеличения выхода сахара, так эти потери составляют примерно 70% от суммарной величины ее в производстве. Потери сахара в мелассе зависят от многих факторов: ее чистоты, качественного и количественного состава ее несахаров, параметров утфеля перед центрифугированием и температуры его центрифугирования.
Определяющим фактором при истощении мелассы является величина ее чистоты. Так, снижение чистоты мелассы на единицу позволяет увеличить выход сахара примерно на 0,1% к массе свеклы.
При прочих равных условиях величина чистоты мелассы зависит от концентрации сухих веществ и температуры центрифугирования.
Обязательным условием обеспечения минимальных потерь сахара в мелассе при ее истощении должно быть то, что она должна быть насыщенным раствором. Однако растворимость сахарозы определяется в присутствии несахаров, т. е. в нечистых сахарных растворах. При этом растворимость в нечистых сахарных растворах зависит от качественного и количественного состава несахаров, значительно отличается от растворимости ее в чистой воде. Влияние несахаров на растворимость сахарозы выражается величиной коэффициента насыщения (Кн). В настоящее время установлено, что величина Кн при одинаковой концентрации несахара не зависит от температуры и в интервале концентраций несахара в воде А = 1,1...1,5 имеет линейный характер и может быть представлена в виде уравнения прямой:
Влияние температуры центрифугирования утфеля

где m и b - постоянные, зависящие от качественного и количественного состава несахаров меласс.
Использование этой зависимости позволяет решить ряд задач по оптимизации процесса истощения мелассы и тем самым снижению потерь сахара в ней.
Известно, что эта прямая не зависит от температуры. На этом свойстве основан предложенный М.И. Даишевым графический метод определения величины чистоты насыщенной мелассы в зависимости от температуры.
Зная эту зависимость, можно также рассчитать влияние различных факторов на параметры насыщенной мелассы и соответственно потери сахара в ней.
Исходя из того, что на 1 кг воды в насыщенном растворе приходится А кг несахара и (Ht0 • Кн) кг сахара (Ht0 - растворимость чистой сахарозы в воде приданной температуре), суммарная масса раствора равна (Ht0 • Кн + А +1) кг, и соответственно:

Использование табличной величины Нt0 ограничивает возможности расчетов и не позволяет разработать соответствующие программы для ПК.
Для определения величины растворимости сахарозы в чистой воде для интервала температур 30...80°С в работе использовано уравнение

Подставив в уравнение (30) выражение (31), получим формулу, позволяющую проанализировать влияние отдельных факторов на величину чистоты мелассы:

На основании приведенных выше формул и формул определения содержания сухих веществ нормальной мелассы П.М. Силиным была разработана программа (для ПК) определения величины чистоты малассы, различного ее качественного и количественного состава, несахаров, различной концентрации сухих веществ и зависимости от температуры центрифугирования утфеля последней кристаллизации.
Температура центрифугирования утфеля последней кристаллизации является одним из важнейших факторов, влияющих на качество получаемого желтого сахара последней кристаллизации, чистоту мелассы и концентрацию ее сухих веществ. В мировой практике центрифугирование утфеля последней кристаллизации проводят при температуре 35...50°С.
Для минимизации потерь сахара в мелассе обязательным условием при центрифугировании утфеля последней кристаллизации является отделение насыщенного раствора мелассы.
П.М. Силиным введена еще и величина сухих веществ нормальной мелассы, соответствующая величине ее вязкости, обеспечивающей паспортную производительность центрифуг. Однако в настоящее время установление величины сухих веществ нормальной мелассы по вязкости не проводится, так как это довольно длительный процесс. Для оперативного заводского контроля вполне достаточно определения величины СВн по уравнению П.М. Силина.
Величина сухих веществ отделяемой при центрифугировании мелассы при прочих равных условиях существенным образом зависит от качества утфеля последней кристаллизации (его гранулометрического состава и содержания кристаллов в нем), разделяющей способности применяемых центрифуг.
При решении задачи минимизации потерь сахара в мелассе и качества желтого сахара на практике приходится решать ее как компромиссный вариант в зависимости от важности решаемой задачи (качества получаемого сахара или потерь в мелассе). Решение этой задачи возможно путем выбора соответствующей температуры центрифугирования.
При выборе температуры центрифугирования должно быть соблюдено условие, что отделяемая меласса должна быть насыщенным раствором. Разработанная программа позволяет решить эту задачу и установить, какая должна быть величина чистоты насыщенной мелассы при данной концентрации сухих веществ отделяемой мелассы при данной температуре центрифугирования, что важно для контроля производства.
Рассчитанные с помощью этой программы величины чистоты насыщенной мелассы с различными значениями СВ при различной температуре центрифугирования для меласс с отличающимися значениями m и b приведены в табл. 45. В этих же таблицах приведены и значения чистоты нормальной мелассы, рассчитанные по этой же программе, что позволяет установить отклонения от нормальных потерь.
Анализ полученных данных показывает, что на величину чистоты нормальной мелассы и насыщенных меласс существенное влияние оказывает качественный состав несахаров мелассы, характеризуемый величинами m и b. При этом с увеличением величины m растет и чистота мелассы. Это обусловлено тем, что с увеличением значения m растет величина отношения содержания золы в общем количестве несахара, а вследствие этого увеличивается и величина мелассообразовательного коэффициента мелассы.
Из полученных данных также следует, что величину т мелассы можно рассматривать как показатель, обуславливающий величину чистоты нормальной мелассы в зависимости от температуры центрифугирования.
Так, для мелассы с значением т равным 0,23, величина чистоты нормальной мелассы практически не изменяется с повышением температуры центрифугирования. То есть для меласс такого состава центрифугирование утфеля последней кристаллизации можно проводить при температуре 45...50°С, обеспечивая получение желтого сахара более высокого качества.
Для меласс со значением т примерно в два раза большим, т. е. 0,445, величина чистоты мелассы с повышением температуры на каждые 5?С возрастает примерно на 0,5 ед., а при m = 0,690 это увеличение уже составляет 0,8 ед.
В производственных условиях, в силу ряда причин, не всегда возможно отделять мелассу с СВ, соответствующим величине нормальной мелассы. Однако и в этих случаях важно, чтобы отделяемая меласса была насыщенным раствором. Приведенные в табл. 45 данные показывают, что изменение чистоты насыщенной мелассы с изменением температуры зависит от качественного и количественного состава несахаров, т. е. значений m и b.
Программа позволяет оперативно получить необходимые данные и на основании их контролировать процесс кристаллизации утфеля последней кристаллизации с целью минимизации потерь сахара в мелассе.