Определение режима охлаждения утфеля последнего продукта
24-05-2017, 10:13
Выбор оптимальных параметров в процессе охлаждения утфеля имеет важное значение для снижения содержания сахара в мелассе. Важнейшими параметрами при кристаллизации утфеля последнего продукта в мешалках-кристаллизаторах являются продолжительность процесса и скорость охлаждения.
Продолжительность процесса охлаждения обусловлена производительностью батареи мешалок-кристаллизаторов. Для мешалок-кристаллизаторов, применяемых на сахарных заводах РФ, продолжительность охлаждения утфеля последнего продукта составляет ~30 часов.
Относительно же скорости охлаждения утфеля в «Инструкции по ведению технологического процесса сахарного производства» нет четких рекомендаций.
Имеющиеся в литературе данные по этому вопросу неоднозначны - отдельные авторы рекомендуют различные режимы.
Это может быть в значительной степени обусловлено тем, что при решении этого вопроса использовались несколько отличающиеся подходы.
В работе сделана попытка решения конкретизации параметров охлаждения утфеля последнего продукта при кристаллизации его в мешалках-кристаллизаторах.
При решении этого вопроса в работе был использован новый подход, базирующийся на двух основных положениях:
• количестве сахара, которое может выкристаллизоваться в данном интервале температур вследствие различной его растворимости в этом интервале температур;
• равном времени пребывания утфеля в отдельных мешалках-кристаллизаторах.
Основываясь на этих положениях, можно затем определить оптимальные параметры процесса кристаллизации утфеля при охлаждении.
Основополагающим моментом при кристаллизации сахара из утфеля последнего продукта при охлаждении является температура.
Величина температуры определяет растворимость сахарозы (для нечистых растворов с учетом величины коэффициента насыщения). Поэтому в данном интервале может выкристаллизоваться только строго определенное количество сахара. Последнее можно легко рассчитать на основании параметров утфеля, поступающего в батарею мешалок-кристаллизаторов.
На основании этого количества сахара можно затем определить ряд других важных параметров (изменение размера кристаллов, их поверхность, величину коэффициента пересыщения, скорость охлаждения и т. д.) процесса кристаллизации.
При определении указанных выше параметров исходили из параметров утфеля последнего продукта перед его центрифугированием: СВ, Ч, СХ, содержания кристаллов, размеров кристаллов и температуры.
Согласно «Инструкции по ведению технологического процесса сахарного производства», размер кристаллов в утфеле последнего продукта должен быть 0,25...0,35 мм, температура 40°С, содержание кристаллов 40...44%.
Основываясь на этих положениях в работе, разработана методика определения параметров утфеля последнего продукта в процессе его охлаждения.
Разработанная методика определения параметров утфеля в процессе его кристаллизации при охлаждении утфеля в мешалках-кристаллизаторах включает следующие этапы:
1. Определение теоретически возможного количества выкристаллизовываемого сахара для данного состава утфеля в данном интервале температур.
2. Определение размера кристаллов и их поверхности на входе и выходе утфеля из каждой мешалки-кристаллизатора.
3. Определение скорости кристаллизации и скорости охлаждения в каждой мешалке-кристаллизаторе.
Данная методика позволяет определить параметры охлаждаемого утфеля в батарее, состоящей из различного числа мешалок-кристаллизаторов с заданными параметрами центрифугируемого утфеля.
Ниже приведена методика расчета параметров утфеля последнего продукта в процессе его охлаждения в батарее, состоящей из пяти мешалок-кристаллизаторов, и продолжительностью кристаллизации утфеля в течение 30 ч.
Параметры утфеля перед центрифугированием:
• СВу = 90,8%;
• Чу = 76,6%;
• СХу = 69,6%;
• A = 2,30.
Параметры межкристального раствора (мелассы):
• СВм = 83,5%;
• СХм = 46,0%;
• Чм = 55,0%;
• А = 2,30;
• Кн = 0,4091 + 0,3372А (при А = 2,30 Кн = 1,1880). Количество кристаллов в утфеле 44%, средний размер кристаллов сахара 0,35 мм, tу = 40°С.
Определение теоретически возможного количества выкристаллизовываемого сахара в данном интервале температур. Согласно «Инструкции по ведению технологического процесса сахарного производства», обычно рекомендуемый интервал охлаждения в мешалках-кристаллизаторах составляет 5°С.
Для этого интервала и были проведены расчеты. Количество выкристаллизовывающегося сахара в данном интервале температур определялось как разница между количеством кристаллов, по формуле
Рассмотрим на примере для вышеприведенных параметров утфеля:
Количество выкристаллизовываемого сахара при кристаллизации утфеля последнего продукта охлаждением в зависимости от его качества приведено в табл. 41.
Данные табл. 41 свидетельствуют, что в начальной стадии процесса охлаждения количество выкристаллизовываемого сахара больше.
Количество выкристаллизовываемого сахара уменьшается со снижением чистоты утфеля, соответственно мелассы. Это связано с величиной Кн, зависящей от комплекса несахаров и их влияния на растворимость сахарозы.
Изменение размера кристаллов и их поверхности при охлаждении утфеля. Масса кристалла определялась из соотношения
где l - длина кристалла, мм; m - масса кристалла, мм
Утфель перед центрифугированием имеет l = 0,35 мм, m = 0,023 мг.
Количество кристаллов (N в 1 г сахара N = 0,023 • 10в3 = 42 533 штук.
Поверхность 1 г кристаллов F12 = 143 см3.
В 100 г утфеля N100 = 44 • 42533 = 1,871 • 10в6 штук.
При правильном проведении процесса в мешалках-кристаллизаторах количество кристаллов остается постоянным, поскольку процесс кристаллизации должен протекать без растворения и образования новых кристаллов. Параметры желтого сахара, поступающего с утфелем в мешалку № 5. Количество выкристаллизовавшегося сахара в мешалке № 5 (согласно данным табл. 41) - 1,5 кг.
Соответственно, в мешалку № 5 поступает утфель, содержащий 44...42,5 кг, или на 100 г - 42,5 г кристаллов сахара (42,5%).
Масса одного кристалла равна 42,5:1,871 • 10в6 = 0,0227 мг.
Подобным образом были рассчитаны размер и поверхность кристаллов сахара при его кристаллизации в отдельных мешалках-кристаллизаторах. Эти данные приведены в табл. 42.
Продолжительность процесса охлаждения обусловлена производительностью батареи мешалок-кристаллизаторов. Для мешалок-кристаллизаторов, применяемых на сахарных заводах РФ, продолжительность охлаждения утфеля последнего продукта составляет ~30 часов.
Относительно же скорости охлаждения утфеля в «Инструкции по ведению технологического процесса сахарного производства» нет четких рекомендаций.
Имеющиеся в литературе данные по этому вопросу неоднозначны - отдельные авторы рекомендуют различные режимы.
Это может быть в значительной степени обусловлено тем, что при решении этого вопроса использовались несколько отличающиеся подходы.
В работе сделана попытка решения конкретизации параметров охлаждения утфеля последнего продукта при кристаллизации его в мешалках-кристаллизаторах.
При решении этого вопроса в работе был использован новый подход, базирующийся на двух основных положениях:
• количестве сахара, которое может выкристаллизоваться в данном интервале температур вследствие различной его растворимости в этом интервале температур;
• равном времени пребывания утфеля в отдельных мешалках-кристаллизаторах.
Основываясь на этих положениях, можно затем определить оптимальные параметры процесса кристаллизации утфеля при охлаждении.
Основополагающим моментом при кристаллизации сахара из утфеля последнего продукта при охлаждении является температура.
Величина температуры определяет растворимость сахарозы (для нечистых растворов с учетом величины коэффициента насыщения). Поэтому в данном интервале может выкристаллизоваться только строго определенное количество сахара. Последнее можно легко рассчитать на основании параметров утфеля, поступающего в батарею мешалок-кристаллизаторов.
На основании этого количества сахара можно затем определить ряд других важных параметров (изменение размера кристаллов, их поверхность, величину коэффициента пересыщения, скорость охлаждения и т. д.) процесса кристаллизации.
При определении указанных выше параметров исходили из параметров утфеля последнего продукта перед его центрифугированием: СВ, Ч, СХ, содержания кристаллов, размеров кристаллов и температуры.
Согласно «Инструкции по ведению технологического процесса сахарного производства», размер кристаллов в утфеле последнего продукта должен быть 0,25...0,35 мм, температура 40°С, содержание кристаллов 40...44%.
Основываясь на этих положениях в работе, разработана методика определения параметров утфеля последнего продукта в процессе его охлаждения.
Разработанная методика определения параметров утфеля в процессе его кристаллизации при охлаждении утфеля в мешалках-кристаллизаторах включает следующие этапы:
1. Определение теоретически возможного количества выкристаллизовываемого сахара для данного состава утфеля в данном интервале температур.
2. Определение размера кристаллов и их поверхности на входе и выходе утфеля из каждой мешалки-кристаллизатора.
3. Определение скорости кристаллизации и скорости охлаждения в каждой мешалке-кристаллизаторе.
Данная методика позволяет определить параметры охлаждаемого утфеля в батарее, состоящей из различного числа мешалок-кристаллизаторов с заданными параметрами центрифугируемого утфеля.
Ниже приведена методика расчета параметров утфеля последнего продукта в процессе его охлаждения в батарее, состоящей из пяти мешалок-кристаллизаторов, и продолжительностью кристаллизации утфеля в течение 30 ч.
Параметры утфеля перед центрифугированием:
• СВу = 90,8%;
• Чу = 76,6%;
• СХу = 69,6%;
• A = 2,30.
Параметры межкристального раствора (мелассы):
• СВм = 83,5%;
• СХм = 46,0%;
• Чм = 55,0%;
• А = 2,30;
• Кн = 0,4091 + 0,3372А (при А = 2,30 Кн = 1,1880). Количество кристаллов в утфеле 44%, средний размер кристаллов сахара 0,35 мм, tу = 40°С.
Определение теоретически возможного количества выкристаллизовываемого сахара в данном интервале температур. Согласно «Инструкции по ведению технологического процесса сахарного производства», обычно рекомендуемый интервал охлаждения в мешалках-кристаллизаторах составляет 5°С.
Для этого интервала и были проведены расчеты. Количество выкристаллизовывающегося сахара в данном интервале температур определялось как разница между количеством кристаллов, по формуле
Рассмотрим на примере для вышеприведенных параметров утфеля:
Количество выкристаллизовываемого сахара при кристаллизации утфеля последнего продукта охлаждением в зависимости от его качества приведено в табл. 41.
Данные табл. 41 свидетельствуют, что в начальной стадии процесса охлаждения количество выкристаллизовываемого сахара больше.
Количество выкристаллизовываемого сахара уменьшается со снижением чистоты утфеля, соответственно мелассы. Это связано с величиной Кн, зависящей от комплекса несахаров и их влияния на растворимость сахарозы.
Изменение размера кристаллов и их поверхности при охлаждении утфеля. Масса кристалла определялась из соотношения
где l - длина кристалла, мм; m - масса кристалла, мм
Утфель перед центрифугированием имеет l = 0,35 мм, m = 0,023 мг.
Количество кристаллов (N в 1 г сахара N = 0,023 • 10в3 = 42 533 штук.
Поверхность 1 г кристаллов F12 = 143 см3.
В 100 г утфеля N100 = 44 • 42533 = 1,871 • 10в6 штук.
При правильном проведении процесса в мешалках-кристаллизаторах количество кристаллов остается постоянным, поскольку процесс кристаллизации должен протекать без растворения и образования новых кристаллов. Параметры желтого сахара, поступающего с утфелем в мешалку № 5. Количество выкристаллизовавшегося сахара в мешалке № 5 (согласно данным табл. 41) - 1,5 кг.
Соответственно, в мешалку № 5 поступает утфель, содержащий 44...42,5 кг, или на 100 г - 42,5 г кристаллов сахара (42,5%).
Масса одного кристалла равна 42,5:1,871 • 10в6 = 0,0227 мг.
Подобным образом были рассчитаны размер и поверхность кристаллов сахара при его кристаллизации в отдельных мешалках-кристаллизаторах. Эти данные приведены в табл. 42.