Определение расхода извести на очистку диффузионного сока

24-05-2017, 09:34

Количество извести, добавляемой в процессе очистки диффузионного сока, - важнейший параметр очистки диффузионного сока. От этой величины зависят выход и качество готовой продукции, а также процесс фильтрации.
Определение необходимого количества извести на очистку в зависимости от качества сока. Снижение расхода извести при очистке диффузионного сока является одной из актуальнейших задач сахарной промышленности. Рациональный расход извести на очистку зависит от качества перерабатываемой свеклы, применяемой схемы очистки и используемого для отделения осадка фильтрационного оборудования.
Известно, что при известково-углекислотной очистке диффузионного сока, даже при сверхчрезмерном расходе извести нельзя полностью удалить несахара сока. Экспериментально доказано, что при известково-углекислотной очистке удаляются только определенные несахара, а величина максимального эффекта очистки - 40% от общего их количества.
Попытки получения математической зависимости удаления несахаров карбонатом кальция от общего их количества в виде уравнения изотермы адсорбции не были успешными, так как изотерма выражает зависимость массы адсорбированного вещества от оставшейся той его части в растворе, способной к удалению с помощью СаСО3, а не всего количества несахара, которое включает и неудаляемый несахар.
Нами было показано, что адсорбция несахаров СаСО3 описывается уравнением Фрейндлиха в том случае, если расчет производить по количеству удаляемого несахара.
Уравнение в этом случае имеет вид:
Определение расхода извести на очистку диффузионного сока

Это уравнение позволяет определить расход извести на очистку, исходя из количества несахаров в диффузионном соке, т. е. в зависимости от его качества.
Для проведения расчетов по этому уравнению вначале определяют количество несахаров, которое может быть удалено из диффузионного сока, соответствующее максимальному эффекту очистки, равному 40%. Например, в диффузионном соке содержится 2,08% несахара (НС). Максимальное количество удаленного несахара будет равно:

При заданном эффекте очистки, например 35%, в процессе очистки будет удалено НСуд:

Соответственно в растворе остаются еще удаляемые несахара:

Поскольку величина 0,728 представляет собой х, а 0,104 - С, то подставив их в уравнение (6) и решив его, получим значение m, т. е. расход извести на очистку.
Определение и контроль количества извести на предварительную дефекацию. Прогрессивная предварительная дефекация (ППД) является важнейшим элементом схемы известково-углекислотной очистки диффузионного сока. От правильности ее проведения зависят фильтрационные свойства сока I сатурации и качественные показатели очищенного сока.
Эффективность ППД в значительной степени зависит от количества извести, добавляемой на очистку. Согласно литературным данным, количество извести на ППД колеблется от 0,17 до 0,54% к массе свеклы. Такое колебание может быть обусловлено рядом причин, одна из которых - неточный подсчет этой величины. Определение последней проводится на основании величины щелочности преддефекованного сока. Однако эта величина зависит от ряда факторов, таких как количество возврата и его щелочность, величина откачки, активность известкового молока. В этой связи в работе были проведены исследования по выяснению влияния количества возврата, его щелочности и величины откачки на щелочность преддефекованного сока.
Определение и контроль количества извести, добавляемой на ППД, с учетом возвратов. Количество добавляемой извести на прогрессивную предварительную дефекацию (ППД) должно составлять 0,2...0,35% к массе свеклы. Оно зависит от количества и видов возврата, количества известкового молока. При этом количество добавляемой извести на ППД в виде известкового молока должно быть таким, чтобы весь СаО находился в растворенном виде. По данным П.М. Силина, при температуре 50°С растворимость извести в диффузионном соке составляет 0,3...0,35%.
Если же на ППД добавлять количество извести, превышающее 0,35%, то в системе наряду с Са++ + 20Н- будут находиться нерастворившиеся частички Са(ОН)2. Эти частички имеют положительный заряд и будут взаимодействовать с отрицательно заряженными молекулами ВМС. В этом случае нерастворившиеся частички Са(ОН)2 будут представлять собой своего рода «центры кристаллизации» для выпадающих в осадок ВМС, частички Са(ОН)2 будут как бы «экранированы» (инкрустированы) ВМС, что затруднит их последующее сатурирование, и они останутся в осадке.
Одной из важнейших задач ППД является укрупнение осадка, что достигается применением частиц осадка СаСО3 (возврата). Оптимальное количество одного или двух видов возврата - это такое его количество, которое обеспечивает оптимальное содержание обшей извести в преддефекованном соке (0,8...1,2% СаО), необходимое для эффективной работы ППД.
Его величину рассчитывают на основе данных о расходе извести на ППД, основную дефекацию и о суммарном количестве извести на очистку в зависимости от качества свеклы.
Следовательно, цель такого расчета состоит в определении количества того или иного вида возврата в зависимости от качества перерабатываемой свеклы и, соответственно, качества получаемого диффузионного сока.
На ППД возможны три варианта возвратов:
• нефильтрованный сок I сатурации;
• сгущенная суспензия сока I сатурации;
• сгущенная суспензия сока II сатурации + нефильтрованный сок I сатурации.
Вариант I. Определение количества возврата нефильтрованного сока I сатурации рассчитывалось по уравнению:

где Вн.с - количество возвращаемого нефильтрованного сока I сатурации, % к массе свеклы;
А - откачка сока, % к массе свеклы;.
qппд - количество СаО, добавляемой на ППД, % к массе свеклы; Щп.с - щелочность преддефекованного сока по метилоранжу (МОР) или смешанному индикатору, СаО/100 см3;
Щн.с, - щелочность нефильтрованного сока I сатурации по МОР либо смешанному индикатору, % объемн. или СаО/100см3;
dп.с, dд.с, dн.с - плотность соответственно преддефекованного, диффузионного и нефильтрованного сока I сатурации.
Анализ полученных данных влияния количества возврата нефильтрованного сока I сатурации и его щелочности (по МОР) на щелочность преддефекованного сока показывает, что количество возврата оказывает наибольшее влияние.
Вариант II. Определение количества сгущенной суспензии сока I сатурации.
Расчет производится, как и в варианте I, но вместо Щн.с берется Щс.с - щелочность сгущенной суспензии сока I сатурации.
При значении Щс.с = 10,8 СаО/100см3 и остальных значениях, как и в варианте I, получим величину возврата сгущенной суспензии сока I сатурации Вс.с = 9,5 % к массе свеклы.
Вариант III. Определение количества сгущенной суспензии сока II сатурации плюс нефильтрованного сока I сатурации.
Расчеты показывают, что одного количества сгущенной суспензии сока II сатурации при расходе извести на дефекацию перед II сатурацией в количестве даже 0,3% СаО к массе свеклы недоста-
точно для получения преддефекованного сока с общим содержанием извести 0,8 % объемн. СаО. Поэтому на преддефекацию необходимо возвращать еще часть нефильтрованного сока I сатурации, или сгущенной суспензии сока I сатурации, или сгущенной суспензии сока II сатурации.
Количество нефильтрованного сока I сатурации в этом случае рассчитывается по уравнению:

Вышеизложенные примеры расчетов относятся к свекле хорошего качества. Естественно, с изменением качества перерабатываемой свеклы и получаемого диффузионного сока они будут меняться.
Предложенные здесь уравнения позволяют определить количество отдельных видов возвратов в зависимости от качества перерабатываемой свеклы при установлении режима очистки диффузионного сока. Контроль же за фактическим количеством возврата осуществляется по методике, изложенной ниже.
Для проведения ППД количество извести должно составлять 0,2...0,3% СаО к массе свеклы. Ориентировочным показателем расхода извести на ППД может служить величина щелочности по фенолфталеину (ФФТ) преддефекованного сока. Однако она зависит от количества возврата. С учетом этого фактора и должен проводиться контроль извести на ППД.
Количество добавляемой на ППД извести находят на основании баланса щелочности, исходя из данных заводской лаборатории по уравнению:

где qппд - количество СаО, % к массе свеклы; А - откачка сока, % к массе свеклы; В - возврат на ППД, % к массе свеклы;
dдс, dв, dпс - соответственно плотность диффузионного сока, возврата, преддефекованного сока, г/см3;
Щдс, Щв, Щпс - соответственно щелочность диффузионного сока, возврата, преддефекованного сока, % СаО по ФФТ.
При одинаковом расходе извести на ППД с увеличением возврата щелочность преддефекованного сока снижается.
Определение и контроль количества извести на основную дефекацию. На дефекации расходуется примерно % всей извести, предназначенной для очистки диффузионного сока.
Оптимальное количество извести, расходуемое на дефекацию, находится как разница между общим количеством ее на очистку и расходом на ППД и дефекацию перед II сатурацией.
Следует иметь в виду, что колебание расхода извести на дефекацию влияет не только на качество очистки сока, но и на проведение сатурации.
Расход и контроль извести на дефекацию перед II сатурацией. Для улучшения качественных показателей и фильтрационной способности сока II сатурации перед II сатурацией проводят дефекацию с добавлением на нее 0,3...0,5% СаО или извести непосредственно в аппарат II сатурации.
Контроль расхода извести на II сатурацию осуществляют на основании определения щелочности фильтрованного сока I сатурации по фенолфталеину и общего содержания извести (в пересчете на СаО) в нефильтрованном соке II сатурации по смешанному оранжевому индикатору.
Анализ показывает, что при более точных расчетах количеств расходуемой извести на преддефекацию и на очистку в целом, мы имеем и более точное значение извести, расходуемое на основную дефекацию.
Оптимальное, экономически целесообразное количество извести зависит от качества диффузионного сока, его чистоты.