Уваривание утфеля I кристаллизации
30-05-2017, 09:34
Поступающей в продуктовое отделение сульфитированный сироп с клеровкой, содержащий около 60 % сухих веществ, сгущается в вакуум-аппарате до содержания 92—92,5 % сухих веществ. При этом из него выпаривается 12—16 % воды к массе переработанной свеклы. Утфели уваривают в периодически действующих вертикальных вакуум-аппаратах (рис. 62) вместимостью 40, 60, 80 т.
Полный цикл уваривания утфеля состоит из четырех основных этапов.
Сгущение сиропа до заводки кристаллов. Сначала в вакуум-аппарате через вентиль предварительного разрежения создается остаточное давление 0,060—0,067 МПа, а затем открывают основной воздушный вентиль для создания более низкого остаточного давления (до 0,020 МПа). Одновременно с открытием вентиля предварительного разрежения через вентиль 1 (см. рис. 62) начинают набирать сироп с клеровкой. Как только аппарат заполнится на 1/3 высоты паровой камеры 3, частично (на один оборот) открывают паровой вентиль и начинают прогревать камеру. Когда уровень сиропа достигнет такой высоты, при которой он в состоянии кипения будет покрывать всю площадь поверхности паровой камеры, паровой вентиль открывают полностью и при остаточном давлении около 0,020 МПа проводят сгущение сиропа выпариванием. В таких условиях сироп кипит при температуре 67—70 °С, что дает возможность иметь достаточно высокую полезную разность температур между греющим паром и кипящим сиропом и проводить сгущение с небольшими потерями сахарозы от разложения.
При кипении увариваемая масса сиропа поднимается вверх по кипятильным трубам вакуум-аппарата, а опускается вниз по циркуляционной трубе 6 и кольцевому пространству между греющей камерой и корпусом 2 аппарата, находясь постоянно в движении. Образующийся утфельный пар, проходя через сепаратор 5, освобождается от капель и отсасывается вакуум-насосом в барометрический конденсатор.
При сгущении сиропа до 80—82 % СВ, что соответствует коэффициенту пересыщения 1,2—1,3, температура кипения при неизменном разрежении повышается до 73—75 °С, что связано с увеличением содержания сухих веществ. Степень пересыщения и готовность раствора для заводки кристаллов определяют по подвижности увариваемого сиропа, скорости стекания брызг по зрительному стеклу, интенсивности подъема пузырьков пара, а также по электропроводности увариваемой массы, которая повышается по мере увеличения содержания сухих веществ и вязкости.
На величину электропроводности оказывает влияние доброкачественность раствора и температура.
Заводка кристаллов сахара. При коэффициенте пересыщения 1,2—1,3, когда раствор находится в неустойчивом состоянии, момент для заводки кристаллов наиболее благоприятен. Перед этим температуру сиропа немного повышают (прикрыванием воздушного вентиля) и через пробный кран 7 вводят затравку в виде тонкоизмельченной сахарной пудры, просеянной через шелковое сито (из расчета 50—100 г на 40 т утфеля). Затравка вызывает немедленное образование новых кристаллов, кроме тех кристаллов, которые в ней содержатся. Это называется заводкой кристаллов. После ввода сахарной пудры через 0,5—1 мин отбирают пробы сиропа на стеклянную пластинку и наблюдают за числом образовавшихся кристаллов. Для получения кристаллов среднего размера (около 3000 штук в 1 г сахара-песка) нужно, чтобы и а 1 мм длины стекла размещалось 5—6 кристаллов.
Своевременная заводка кристаллов и своевременное прекращение их образования имеют важное значение для процесса уваривания и качества готового утфеля. Чем больше центров кристаллизации образуется в момент заводки, тем меньше будут размеры кристаллов сахара, и наоборот. Утфель с крупными кристаллами легче центрифугируется и пробеливается, но дольше уваривается, в нем больше выпадает «муки».
Как только в увариваемой массе после ввода затравки появится достаточное количество зародышей, в вакуум-аппарат подкачивают некоторое количество сиропа для снижения коэффициента пересыщения до 1,08—1,10, т. е. для создания условий, когда новые кристаллы не образуются, а растут уже имеющиеся. Подкачка сиропа в это время называется закрепительной, так как кристаллы быстро растут (закрепляются). Сироп на закрепительные подкачки берут небольшими порциями и вводят так, чтобы не разбавить межкристальный раствор и не растворить образовавшихся кристаллов. Дальнейшее наращиванне кристаллов проводят при остаточном давлении не выше 0,02 МПа и температуре не более 75°С.
Наращивание кристаллов сахара. На этой стадии главной задачей является наращивание уже имеющихся кристаллов без образования новых. Для этого необходимы систематическая подача свежего сиропа в аппарат, поддержание определенного коэффициента пересыщения в межкристальном растворе, энергичная циркуляция утфеля и достаточная площадь поверхности кристаллизации.
Зарождающиеся в этот период кристаллы («мука») растворяются при увеличенной подкачке сиропа. Сироп лучше подкачивать в вакуум-аппарат как можно чаще или непрерывно, сбалансировав подкачку с выпариванием воды таким образом, чтобы коэффициент пересыщения в начале уваривания утфеля был 1,08—1,10, а в конце, когда доброкачественность межкристального раствора снизится, — 1,10—1,12. Подкачиваемый сироп предварительно нагревают в сборнике примерно на 5 °С выше температуры кипения утфеля. Поэтому при поступлении в вакуум-аппарат он вскипает, а это способствует быстрому смешиванию его с массой утфеля и предотвращает образование мелких кристаллов. Контроль за подкачками ведется по показаниям кондуктометра в сочетании с визуальными наблюдениями.
По мере увеличения массы кристаллов межкристальный раствор обессахаривается, и к концу уваривания доброкачественность его снижается с 91—93 до 82—84 %.
Окончательное сгущение (отварка) и спуск утфеля. После того как в вакуум-аппарат поступила последняя порция сиропа, начинается окончательное сгущение утфеля. При этом масса кристаллов увеличивается до 54—56 % к массе утфеля. Сгущение утфеля более 92,5 % СВ нецелесообразно, так как густой утфель очень медленно сгущается и плохо центрифугируется. К концу уваривания температура его не должна превышать 75 °С.
Перед спуском утфеля отключают систему разрежения и подачу пара, открывают вентиль 4 (см. рис. 62), соединяющий вакуум-аппарат с атмосферой, и спускной клапан 8. Для равномерного спуска утфеля в вакуум-аппарате поддерживается небольшое остаточное давление (0,080—0,087 МПа). При спуске в холодную приемную утфелемешалку температура утфеля снижается и а 5—6 °С, что соответствует увеличению коэффициента пересыщения межкристального раствора на 0,06—0,08, при этом появляется опасность выпадения «муки». Поэтому во время спуска утфель опрыскивают горячей водой (температура 75 °С), что снижает коэффициент пересыщения до 1,03—1,06. Обычно на это расходуется около 0,5 % воды к массе утфеля.
При опрыскивании утфеля водой происходит растворение мелких кристаллов и повышается доброкачественность межкристального раствора, но это делает утфель более подвижным, свободным от «муки» и ускоряет его центрифугирование почти в 2 раза.
После опорожнения вакуум-аппарат пропаривают для растворения остатков утфеля. Образовавшийся сироп направляют в ту же утфелемешалку, куда спущен утфель I.
Примерная длительность отдельных операций при уваривании утфеля I из смеси сиропа с клеровкой доброкачественностью 92 % (в мин):
При низкой доброкачественности сиропа с клеровкой или нарушении технологического режима, выражающемся в резких колебаниях разрежения и температуры в вакуум-аппаратах, возможны сильное пенение утфельной массы и переброс ее в вакуум-конденсационную установку. Для улавливания перебросов и капель, уносимых с утфельным паром, после вакуум-аппаратов устанавливается групповая ловушка вместимостью 0,8— 1 м3 на 100 т свеклы, перерабатываемой в сутки.
Выгруженный из вакуум-аппарата утфель центрифугируется сразу же после выгрузки («иагорячо»).
Хорошо сваренный утфель I представляет собой рассыпчатую массу без комков, с равномерными- кристаллами сахара. Комочек такого утфеля, опущенный в холодную воду, не застывает в виде эластичного шарика, а рассыпается на отдельные кристаллы. На чистом стекле утфель оставляет прозрачный слой межкристального раствора. Если этот слой мутный, то в утфеле есть мелкие кристаллы «мука». При ополаскивании пробы утфеля на стекле водой межкристальный раствор смывается, а кристаллы остаются. Такой утфель легко центрифугируется.
Примерный состав утфеля I, сваренного из сиропа доброкачественностью 92,2 %, характеризуется следующими показателями:
Содержание кристаллов (К) в утфеле определяется по уравнению
Например, для приведенного выше состава утфеля содержание кристаллов будет
В утфеле I содержание кристаллов не должно превышать 56 %, так как с повышением кристаллической массы он становится чрезвычайно вязким и малоподвижным, при этом спуск, перемешивание утфеля в утфелемешалках и центрифугирование затруднительны.
Высокое содержание кристаллов в утфеле препятствует глубокому истощению межкристального раствора и является причиной прекращения кристаллизации сахарозы в утфеле I при доброкачественности межкристального раствора 84—85%.
В сахарном производстве уваривание утфелей и центрифугирование осуществляются периодически, остальные процессы идут непрерывно.
Полный цикл уваривания утфеля состоит из четырех основных этапов.
Сгущение сиропа до заводки кристаллов. Сначала в вакуум-аппарате через вентиль предварительного разрежения создается остаточное давление 0,060—0,067 МПа, а затем открывают основной воздушный вентиль для создания более низкого остаточного давления (до 0,020 МПа). Одновременно с открытием вентиля предварительного разрежения через вентиль 1 (см. рис. 62) начинают набирать сироп с клеровкой. Как только аппарат заполнится на 1/3 высоты паровой камеры 3, частично (на один оборот) открывают паровой вентиль и начинают прогревать камеру. Когда уровень сиропа достигнет такой высоты, при которой он в состоянии кипения будет покрывать всю площадь поверхности паровой камеры, паровой вентиль открывают полностью и при остаточном давлении около 0,020 МПа проводят сгущение сиропа выпариванием. В таких условиях сироп кипит при температуре 67—70 °С, что дает возможность иметь достаточно высокую полезную разность температур между греющим паром и кипящим сиропом и проводить сгущение с небольшими потерями сахарозы от разложения.
При кипении увариваемая масса сиропа поднимается вверх по кипятильным трубам вакуум-аппарата, а опускается вниз по циркуляционной трубе 6 и кольцевому пространству между греющей камерой и корпусом 2 аппарата, находясь постоянно в движении. Образующийся утфельный пар, проходя через сепаратор 5, освобождается от капель и отсасывается вакуум-насосом в барометрический конденсатор.
При сгущении сиропа до 80—82 % СВ, что соответствует коэффициенту пересыщения 1,2—1,3, температура кипения при неизменном разрежении повышается до 73—75 °С, что связано с увеличением содержания сухих веществ. Степень пересыщения и готовность раствора для заводки кристаллов определяют по подвижности увариваемого сиропа, скорости стекания брызг по зрительному стеклу, интенсивности подъема пузырьков пара, а также по электропроводности увариваемой массы, которая повышается по мере увеличения содержания сухих веществ и вязкости.
На величину электропроводности оказывает влияние доброкачественность раствора и температура.
Заводка кристаллов сахара. При коэффициенте пересыщения 1,2—1,3, когда раствор находится в неустойчивом состоянии, момент для заводки кристаллов наиболее благоприятен. Перед этим температуру сиропа немного повышают (прикрыванием воздушного вентиля) и через пробный кран 7 вводят затравку в виде тонкоизмельченной сахарной пудры, просеянной через шелковое сито (из расчета 50—100 г на 40 т утфеля). Затравка вызывает немедленное образование новых кристаллов, кроме тех кристаллов, которые в ней содержатся. Это называется заводкой кристаллов. После ввода сахарной пудры через 0,5—1 мин отбирают пробы сиропа на стеклянную пластинку и наблюдают за числом образовавшихся кристаллов. Для получения кристаллов среднего размера (около 3000 штук в 1 г сахара-песка) нужно, чтобы и а 1 мм длины стекла размещалось 5—6 кристаллов.
Своевременная заводка кристаллов и своевременное прекращение их образования имеют важное значение для процесса уваривания и качества готового утфеля. Чем больше центров кристаллизации образуется в момент заводки, тем меньше будут размеры кристаллов сахара, и наоборот. Утфель с крупными кристаллами легче центрифугируется и пробеливается, но дольше уваривается, в нем больше выпадает «муки».
Как только в увариваемой массе после ввода затравки появится достаточное количество зародышей, в вакуум-аппарат подкачивают некоторое количество сиропа для снижения коэффициента пересыщения до 1,08—1,10, т. е. для создания условий, когда новые кристаллы не образуются, а растут уже имеющиеся. Подкачка сиропа в это время называется закрепительной, так как кристаллы быстро растут (закрепляются). Сироп на закрепительные подкачки берут небольшими порциями и вводят так, чтобы не разбавить межкристальный раствор и не растворить образовавшихся кристаллов. Дальнейшее наращиванне кристаллов проводят при остаточном давлении не выше 0,02 МПа и температуре не более 75°С.
Наращивание кристаллов сахара. На этой стадии главной задачей является наращивание уже имеющихся кристаллов без образования новых. Для этого необходимы систематическая подача свежего сиропа в аппарат, поддержание определенного коэффициента пересыщения в межкристальном растворе, энергичная циркуляция утфеля и достаточная площадь поверхности кристаллизации.
Зарождающиеся в этот период кристаллы («мука») растворяются при увеличенной подкачке сиропа. Сироп лучше подкачивать в вакуум-аппарат как можно чаще или непрерывно, сбалансировав подкачку с выпариванием воды таким образом, чтобы коэффициент пересыщения в начале уваривания утфеля был 1,08—1,10, а в конце, когда доброкачественность межкристального раствора снизится, — 1,10—1,12. Подкачиваемый сироп предварительно нагревают в сборнике примерно на 5 °С выше температуры кипения утфеля. Поэтому при поступлении в вакуум-аппарат он вскипает, а это способствует быстрому смешиванию его с массой утфеля и предотвращает образование мелких кристаллов. Контроль за подкачками ведется по показаниям кондуктометра в сочетании с визуальными наблюдениями.
По мере увеличения массы кристаллов межкристальный раствор обессахаривается, и к концу уваривания доброкачественность его снижается с 91—93 до 82—84 %.
Окончательное сгущение (отварка) и спуск утфеля. После того как в вакуум-аппарат поступила последняя порция сиропа, начинается окончательное сгущение утфеля. При этом масса кристаллов увеличивается до 54—56 % к массе утфеля. Сгущение утфеля более 92,5 % СВ нецелесообразно, так как густой утфель очень медленно сгущается и плохо центрифугируется. К концу уваривания температура его не должна превышать 75 °С.
Перед спуском утфеля отключают систему разрежения и подачу пара, открывают вентиль 4 (см. рис. 62), соединяющий вакуум-аппарат с атмосферой, и спускной клапан 8. Для равномерного спуска утфеля в вакуум-аппарате поддерживается небольшое остаточное давление (0,080—0,087 МПа). При спуске в холодную приемную утфелемешалку температура утфеля снижается и а 5—6 °С, что соответствует увеличению коэффициента пересыщения межкристального раствора на 0,06—0,08, при этом появляется опасность выпадения «муки». Поэтому во время спуска утфель опрыскивают горячей водой (температура 75 °С), что снижает коэффициент пересыщения до 1,03—1,06. Обычно на это расходуется около 0,5 % воды к массе утфеля.
При опрыскивании утфеля водой происходит растворение мелких кристаллов и повышается доброкачественность межкристального раствора, но это делает утфель более подвижным, свободным от «муки» и ускоряет его центрифугирование почти в 2 раза.
После опорожнения вакуум-аппарат пропаривают для растворения остатков утфеля. Образовавшийся сироп направляют в ту же утфелемешалку, куда спущен утфель I.
Примерная длительность отдельных операций при уваривании утфеля I из смеси сиропа с клеровкой доброкачественностью 92 % (в мин):
При низкой доброкачественности сиропа с клеровкой или нарушении технологического режима, выражающемся в резких колебаниях разрежения и температуры в вакуум-аппаратах, возможны сильное пенение утфельной массы и переброс ее в вакуум-конденсационную установку. Для улавливания перебросов и капель, уносимых с утфельным паром, после вакуум-аппаратов устанавливается групповая ловушка вместимостью 0,8— 1 м3 на 100 т свеклы, перерабатываемой в сутки.
Выгруженный из вакуум-аппарата утфель центрифугируется сразу же после выгрузки («иагорячо»).
Хорошо сваренный утфель I представляет собой рассыпчатую массу без комков, с равномерными- кристаллами сахара. Комочек такого утфеля, опущенный в холодную воду, не застывает в виде эластичного шарика, а рассыпается на отдельные кристаллы. На чистом стекле утфель оставляет прозрачный слой межкристального раствора. Если этот слой мутный, то в утфеле есть мелкие кристаллы «мука». При ополаскивании пробы утфеля на стекле водой межкристальный раствор смывается, а кристаллы остаются. Такой утфель легко центрифугируется.
Примерный состав утфеля I, сваренного из сиропа доброкачественностью 92,2 %, характеризуется следующими показателями:
Содержание кристаллов (К) в утфеле определяется по уравнению
Например, для приведенного выше состава утфеля содержание кристаллов будет
К = 100 (86,4 - 69,0) (100 - 69,0) - 56%.
В утфеле I содержание кристаллов не должно превышать 56 %, так как с повышением кристаллической массы он становится чрезвычайно вязким и малоподвижным, при этом спуск, перемешивание утфеля в утфелемешалках и центрифугирование затруднительны.
Высокое содержание кристаллов в утфеле препятствует глубокому истощению межкристального раствора и является причиной прекращения кристаллизации сахарозы в утфеле I при доброкачественности межкристального раствора 84—85%.
В сахарном производстве уваривание утфелей и центрифугирование осуществляются периодически, остальные процессы идут непрерывно.