Анализ кристаллизационных схем

24-05-2017, 10:25

Основной задачей любой кристаллизационной схемы является максимальное извлечение сахара из сиропа с получением сахара-песка требуемого качества при минимальном содержании сахара в мелассе.
При этом следует иметь в виду, что при правильном ведении процесса кристаллизации потери сахара в мелассе не зависят от числа ступеней кристаллизации, а обусловлены качеством перерабатываемого сырья, т. е. качественным и количественным составом несахаров, переходящих в мелассу.
Это означает, что выход мелассы и потери сахара в ней при переработке сиропа одинакового качества при применении различных кристаллизационных схем (без учета потерь от термохимического разложения сахарозы) должны быть одинаковыми.
Известно, что выход мелассы и потери сахара в ней, при прочих равных условиях, зависят от величины ее чистоты, т. е. степени истощения оттека утфеля последней кристаллизации.
Степень истощения межкристального раствора при уваривании утфелей лимитирована содержанием кристаллов в нем. В среднем эта величина составляет примерно 50%, так как при более высоком содержании кристаллов утфель теряет свою подвижность. Утфель с высоким содержанием кристаллов трудно спускать и сложно перемешивать.
Из этого вытекает, что нормальное истощение мелассы, т. е. получение ее с чистотой 58...60% (величина которой зависит от качества перерабатываемого сырья), можно достичь только при определенном числе ступеней кристаллизации.
Число ступеней кристаллизации. При этом количество ступеней уваривания утфелей в кристаллизационной схеме зависит, в первую очередь, от величины чистоты сиропа, которая, в свою очередь, обусловлена главным образом качеством перерабатываемой свеклы.
Считается, что нормальное истощение мелассы при переработке свеклы, дающей сироп с чистотой ниже 92%, можно достичь, применяя две ступени кристаллизации, а если чистота сиропа выше 92%, то необходимо уже три ступени.
В зависимости от числа ступеней уваривания утфелей (ступеней кристаллизации) кристаллизационную схему называют двухступенчатой, трехступенчатой и т. д. В свеклосахарном производстве применяют главным образом двух- и трехступенчатые кристаллизационные схемы, реже - четырехступенчатые.
Недостатком двухступенчатой схемы, несмотря на ее простоту, является то, что при переработке сахарной свеклы нормального качества трудно хорошо истощить мелассу и получить сахар, соответствующий ГОСТ 21-94; так, для нормального истощения мелассы в этом случае приходится возвращать оттеки на себя, что ухудшает качество утфелей, а соответственно и качество сахаров.
Этих недостатков в значительной степени лишена трехкристаллизационная схема. Хотя она сложнее, но зато имеет значительные преимущества. В этом случае утфели II и III могут содержать меньше кристаллов, а за счет этого их вязкость ниже и качество желтых сахаров выше. В этом случае имеется возможность получать хорошо обессахаренную мелассу и сахар более высокого качества, так как качество утфеля I продукта в этом случае выше, поскольку при таком варианте работы нет необходимости возвращать на уваривание утфеля I зеленый оттек. То есть возможности получения сахара более высокого сахара по трехпродуктовой схеме значительно больше, так как здесь, с одной стороны, имеется возможность исключить нежелательный возврат на себя оттеков и, с другой, более рационально распределять материальные потоки, достигая за счет этого, например, улучшения качества желтых сахаров, направляя их затем на уваривание утфеля первого продукта.
В настоящее время известно несколько вариантов трехкристаллизацонной схемы, выбор которых зависит от качества перерабатываемого сырья и требований к качеству получаемого сахара.
В сравнении с трехкристаллизационной схемой, более широкие возможности получения сахара высокого качества имеет четырехкристаллизационная схема.
Применение этой схемы (соответственно, ее вариантов) позволяет получать на свеклосахарном заводе без применения адсорбентов сахар рафинадного достоинства.
Кроме числа ступеней кристаллизации в любой кристаллизационной схеме определяющим моментом являются параметры утфелей первой и последней кристаллизации. Это связано с тем, что от качества утфеля первой ступени кристаллизации зависит качество получаемого сахара, а от параметров утфеля последней ступени кристаллизации - выход и содержание сахара в мелассе.
Согласно «Инструкции по ведению технологического процесса свеклосахарного производства», для получения сахара-песка стандартного качества поступающий на уваривание сироп с клеровкой должен иметь цветность не более 40 усл. ед. Чистота такой смеси должна быть примерно 93%. Поскольку величина чистоты такой смеси при уваривании практически не изменяется, то и сваренный из нее утфель будет иметь практически ту же величину.
Что же касается цветности сваренного утфеля, то она зависит от параметров уваривания, обуславливающих прирост цветности, величина которой составляет примерно 75...100%, что приводит к получению утфеля I с цветностью примерно 80...100 усл. ед.
Основными же параметрами утфеля последней кристаллизации являются его чистота и вязкость. Согласно приведенной выше инструкции, чистота этого утфеля должна быть 76...78%. При большей величине будет получаться недоистощенная меласса, а при меньшей - утфель будет иметь большую вязкость, и его трудно центрифугировать.
Поддержание указанных параметров утфелей первой и последней ступени кристаллизации можно достичь правильным распределением материальных потоков, т. е. соответствующим направлением отдельных продуктов на уваривание утфелей.