Трехкристаллизационные схемы

24-05-2017, 10:58

На свеклосахарных заводах в настоящее время применяется несколько вариантов трехкристаллизационной схемы, отличающихся распределением материальных потоков, использованием желтых сахаров и маточных утфелей в качестве кристаллической основы, применяемых способов пробеливания cахаров.
В качестве базовой схемы всех вариантов можно принять типовую (стандартную) трехкристаллизационную схему. Основываясь на ней, можно выявить особенности вариантов других схем.
Из известных вариантов трехкристаллизационной схемы ниже рассмотрены только те, которые направлены главным образом на улучшение качества выпускаемого сахара.
Типовая трехкристаллизашюнная схема и ее анализ. Данная схема обеспечивает получение сахара-песка стандартного (соответствующего ГОСТ 21-94) и более высокого качества при переработке свеклы нормального качества. Это достигается в схеме повышением чистоты сиропа, возвратом в него желтых сахаров, а в утфель I не возвращается никаких оттеков.
Данная схема хорошо известна, поэтому нет смысла на ней более подробно останавливаться. В целях же сопоставления различных вариантов трехкристаллизационной схемы типовая схема принята в качестве схемы сравнения. Основные критерии данной схемы - количество утфелей, числа перекристаллизации и центрифугирования, потери сахара, по которым проведено сравнение других схем приведены в табл. 50.
Известно, что при работе по трехкристаллизационной схеме нормальное истощение мелассы может быть достигнуто, если чистота утфеля II кристаллизации 80...83% и утфеля III кристаллизации 75...79%.
Из практики известно, что при чистоте ниже 80% утфель II центрифугируется «нагорячо» плохо. Верхний предел величины чистоты утфеля II, равный 83%, обусловлен тем, что при большем значении этой величины, чистота утфеля III будет выше 78%, при которой не будет достигнуто необходимое истощение мелассы.
Нижний предел чистоты утфеля III кристаллизации 75...76% ограничен вязкостью утфеля и способностью к центрифугированию. При значении чистоты утфеля ниже указанной величины его качество будет плохим (мелкие кристаллы сахара и большая его вязкость). Центрифугирование такого утфеля весьма затруднено. Чтобы облегчить центрифугирование, утфель приходится разбавлять водой, что связано с растворением сахара и дополнительными потерями его в мелассе.
В зависимости от качества перерабатываемой свеклы возможны три варианта:
• Чистота 1 оттека утфеля I кристаллизации 80...82%. (Перерабатывается свекла среднего качества.) В этом случае утфель II кристаллизации варится из 1 оттека утфеля I (зеленой патоки), центрифугируется «нагорячо» на один оттек. Оттек 11 утфеля I (белая патока) поступает на уваривание утфеля I продукта.
• Чистота 1 оттека утфеля I ниже 80%. (Перерабатывается свекла пониженного качества.) В этом случае на заводку кристаллов используют оттек 1 утфеля I - белую патоку, количество которой рассчитывают по формуле: белую патоку первого продукта, а затем варят утфель II, используя зеленую патоку первого продукта.
• Чистота 1 оттека выше 82%. В этом случае утфель II варят из зеленой патоки 1 продукта, а для снижения чистоты утфеля в конце уваривания следует подавать часть оттека утфеля II. Анализ типовой трехкристаллизационной схемы показывает, что она дает хорошие результаты при переработке свеклы хорошего качества, когда чистота сиропа с клеровкой составляет 93%.
Эффективность трехпродуктовой схемы значительно повышается при использовании части утфеля II в качестве кристаллической основы для уваривания утфеля III. Именно этот элемент является отличительной особенностью разработанной во ВНИИСПе универсальной 3-х кристаллизационной схемы, позволяющей обеспечить хорошую работу продуктового отделения при различных величинах чистоты сиропа, т. е. при переработке свеклы различного качества.
Универсальная схема с использованием части утфеля II в качестве кристаллической основы утфеля III. Эта схема включает в себя уваривание утфелей трех ступеней кристаллизации. При этом утфель III кристаллизации уваривается при использовании в качестве кристаллической основы части утфеля II кристаллизации.
Работа по этой схеме осуществляется следующим образом. Утфель I кристаллизации уваривают из сульфитированной смеси сиропа и клеровок желтого сахара утфеля II и аффинада, полученного при аффинировании желтого сахара утфеля III. Центрифугирование утфеля I проводится «нагорячо» с отбором двух оттеков.
Утфель II уваривают из двух оттеков утфеля I с использованием второго из них на стадии заводки кристаллов. После завершения процесса уваривания утфеля II часть его направляют в пустой, подготовленный к работе, вакуум-аппарат для уваривания утфеля III, а оставшееся количество направляют в утфелемешалку утфеля II.
Количество утфеля II, используемое в качестве кристаллической основы, можно определить расчетным путем.
Для перетяжки части утфеля II продукта на III необходимо соединить наборные коллекторы аппаратов коммуникацией диаметром 150...200 мм с вентилями и подвести пар для пропарки коммуникации после каждой перетяжки утфеля.
Благодаря использованию части утфеля II в качестве кристаллической основы утфеля III исключается стадия заводки кристаллов сахара в вакуум-аппаратах III кристаллизации, которая является длительной, особенно при уваривании утфеля из оттеков низкой чистоты и высокой вязкости.
Наличие кристаллической основы при уваривании утфеля III кристаллизации позволяет улучшить гранулометрический состав утфеля. Размер кристаллов сахара при этом увеличивается примерно в два раза.
Улучшение гранулометрического состава важно с точки зрения повышения эффективности центрифугирования утфеля. Исследованиями ВНИИСПа установлено, что добиться глубокого истощения межкристального раствора утфеля последней кристаллизации значительно проще, чем отделить его, так как он получается очень вязким, а фильтрационные показатели ухудшаются настолько, что центрифугирование такого утфеля связано с значительными трудностями, и станция центрифугирования не обеспечивает необходимой производительности.
Дело в том, что величина коффициента фильтрации утфеля находится в обратной зависимости от вязкости и в прямой - от квадрата размера частиц твердой фазы. Из этого следует, что увеличивая, например, в два раза размер кристаллов сахара, можно в 4 раза повысить вязкость межкристального раствора с сохранением прежних фильтрационных показателей утфеля.
Варьируя количеством увариваемого утфеля II кристаллизации, можно получать утфель III заданной чистоты, исключив тем самым ухудшение его способности к центрифугированию к концу производственного сезона и образованию пробок в продуктовом отделении.
Использование части утфеля II кристаллизации в качестве кристаллической основы утфеля III позволяет сократить длительность уваривания с 10...12 до 7...8 ч, получить более высокий эффект истощения межкристального раствора, улучшить условия центрифугирования, уменьшить потери сахара от разложения и за счет меньшего образования несахаров от разложения сахарозы снизить потери сахара в мелассе.
Для сохранения эффекта кристаллизации в вакуум-аппаратах большое значение имеют раскачки утфелей перед центрифугированием: I продукт - зеленой патокой первого продукта, II продукт - оттеком II продукта.
Для раскачки утфеля III эффективны массированные раскачки, заключающиеся в том, что при спуске утфеля с аппарата необходимо сразу подать все расчетное количество воды, определяемое по формуле:
Трехкристаллизационные схемы

где М - количество оттека;
СВ1 - содержание сухих веществ в межкристальном оттеке спускаемого утфеля; СВ2 - требуемое содержание сухих веществ в мелассе при центрифугировании.
Считается, что при массированных раскачках количество сахара, которое растворится при подаче воды, успеет затем выкристаллизоваться.
Основные критерии оценки эффективности данной кристаллизационной схемы (суммарное количество сваренных утфелей, числа перекристаллизации и центрифугирования, расход пара на уваривание утфелей, потери сахарозы при уваривании утфелей) приведены в табл. 50.