Способ центрифугирования утфеля

 

Область применения: в сахарной промышленности , а именно при центрифугировании утфеля. Сущность изобретения: для повышения выхода сахара при центрифугировании для пробеливания используют сахзросодоржащий раствор с содержанием сахара 45-58%, имеющий температуру на 5-10°С выше температуры утфеля, при атом пробеливание ведут при числе оборотов ротора , которое определяют по формуле X (0,7-1,0)Ммгкс, где Nmax-максимальное число оборотов ротора центрифуги.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (s1)s С 13 F 1/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMY (;ВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4647498/13 (22) 07.02.89 (46) 15.10.92. Бюл. N. 38 (71) Днепродзержинский индустриальный институт им.М. И. Арсеничева (72) Б. Ф. Войтковский (56) Авторское свидетельство СССР

ЬЬ 1409663, кл. M 13 F 1/10, 1988, (54) СПОСОБ ЦЕНТРИФУГИРОВАНИЯ УТФЕЛЕЙ

Изобретение относится к технологии сахаристых веществ, а именно к центрифугированию утфелей, например,; сахара-сырца. аффинационной массы, И, Ш и других окрашенных продуктов.

Известен способ центрифугирования утфеля И продукта, заключающийся в том, что после раскачки утфель II продукта поступает не. центрифуги для отделения межкристальной патоки от кристаллов сахара при температуре 40 С. Для этого утфель II продукта загружают в ротор центрифуги, отделяют кормовую межкристальную патоку при. максимальных оборотах ротора центрифуги и желтый .сахар пробеливают водой, нагретой дл температуры 50 С, т.е. на 100С выше температуры утфеля, поступающего в центрифугу. Расход воды составляет 1-1,25 по весу утфел я.

Для более четкого разделения оттеков применяется пропарка, благодаря которой облегчается выгрузка желтого сахара. Желтый сахар поступает на аффинацию и затем аффинационная масса внось поступает в центрифуги. После отхода аффинационного оттека сахар в центрифугах промывают во(57) Область применения: в сахарной промышленности, а именно при центрифугировании утфеля, Сущность изобретения; для повышения выхода сахара при центрифугировании для пробеливания используют сахаросодаржащий раствор с содержанием сахара 45-58, имеющий температуру на

5-100С выше температуры утфеля, при этом пробеливание ведут при числе оборотов ротора, которое определяют по формуле

Х = (0,7-1,0)ймвкс, где Nmax — ìàêñèìàëüíîå число оборотов ротора центрифуги. дой, нагретой до температуры 60-65 С при расходе воды около 1% по весу утфеля, При переработке оттеков зеленой пато- у ки на уваривание утфеля II продукта желтый сахар промывают водой в количестве 1% по весу утфеля, нагретой до 70 С. т.е. на 5-100С больше температуры утфеля, поступающего на центрифугирование.

Сваренный из белой патоки, второй зе- . д ленной патоки и общего опека от аффинации желтого сахара III продукта утфель подвергается центрифугированию с получением желтого или бурого сахара и кормовои

СО патоки. Желтый или бурый сахар аффиниру- О ют при температуре 85 С и направляют на Фь центрифуги И продукта. Получают желтый .(Ъ, сахар и аффинациснныи оттек. Желтыи саxap Ill продукта после аффинацн1и вместе с желтым сахаром II продукта направляют в

Ь клеровочные котлы.

Имеются и другие варианты переработки различных оттеков, но при переработке их в желтый сахар с применением центрифугирования применяется промь;вка и обязательно с температурой воды на 5-10 С

1768644 выше температуры утфелей, поступающих на центрифугирование, Вытеснение оттеков межкристальной жидкости водой сопровождается растворением, смывом и удалением вместе с оттеками значительного количества сахара, что является причиной потерь продукта при центрифугировании.--Кроме того, при растворении сахара проявляется отрицательный тепловой эффект, приводящий к понижению температуры оттеков и повышению вязкости, что ухудшает условия центрифугирования, Целью изобретения является повышение выхода сахара при центрифугировании утфелей.

Поставленная цел ь достигается тем, что для пробеливания используют раствор, содержание сахара в котором 45-58, с температурой на 5-10 С выше температуры утфеля, поступающего на центрифугирование, при этом пробеливание ведут при оборотах ротора центрифуги, определяемых по формуле X = (0,7 1,0)Идрак. где X — искомое число оборотов ротора центрифуги при пробелке;

NMaxc — максимальное число оборотов ротора центрифуги, Способ осуществляют следующим образом.

Утфель заружают в ротор центрифуги, отделяют межкристальный раствор и пробеливают сахаросодержащим раствором, Для пробеливания используют сахарсодержащий раствор с содержанием сахара 45-58%, имеющий температуру на 5-10 С выше температуры утфелей, при этом пробеливание ведут при числе оборотов ротора, которое определяется по формуле;

X = (0,7-1,0)Имакс

При пробелке утфеля i продукта кристалл смочен водным раствором сахара и загрязняющих примесей. Причем загрязняющих примесей в таком растворе содержится минимальное количество, так как утфель

I продукта получают из наиболее чистых исходных веществ (сироп, белая патока и др.).

Это количество загрязняющих примесей с поверхности кристалла смывается весьма быстро, не оказывая практического влияния на кинетику процесов тепло- и массообмена, приводящих в конечном итоге к засушиванию.

При центрифугировании и промывке сахара сырца, И,.ill и других окрашенных продуктов картина несколько иная. Кристаллы этих продуктов смочены раствором сахара с большим количеством загрязняющих веществ, придающих кристаллу окраску, так как каждый последующий продукт получают из все более загрязненных минеральными солями, несахарами и др, патокообразова5 телями утфелей.

С одной стороны, переработка этих утфелей осуществляется при более низких температурах, чем утфель продукта, что обуславливает высокую. вязкость межкри10 стальных оттеков. С другой стороны, достаточно высокое (в количественном отношении) содержание загрязняющих веществ в пленке, экранирующей кристалл сахара — все это приводит к тому, что

15 промывающей жидкости требуется время на разрушение этой экранирующей пленки.

Сахар, несмотря на промывку, выходит из центрифуги окрашенным. Это означает, что непосредственный контакт и обмен между

20 молекулами сахара, находящимися в растворе и в кристаллической массе сильно затруднен. что значительно уменьшает вероятность заслушивания массы на сите центрифуги за время цикла ее центрифуги25 равания от загрузки до выгрузки. Это в свою очередь приводит к тому, что уравнение для количества оборотов ротора центрифуги при пробелке клерсом утфеля 1 продукта имеет вид /1/:

X q> 2 = 07Nm х

Может не полностью соблюдаться при промывке всех окрашенных продуктов. И

35 чем больше загрязнена патокообразователями поверхность сахара. тем быстрее X стремится к Nm» и в пределе Х будет равен

Nmax

Следовательно, при достаточном за40 грязнении поверхности кристалла патокообразователями Х = Nmax. Поэтому Х = (0,7-1,0)Nmax где: X — искомое число оборотов ротора центрифуги при пробелке клерсом;

Nmax — максимальное число оборотов

45 ротора центрифуги.

Известно, что процесс центрифугирования протекает по схеме: по мере оттока межкристальной жидкости кдренирующему ситу ее место в порах занимает воздух. Ког50 да полностью жидкая фаза из пор отошла и начался третий период центробежной фильтрации - механическая сушка слоя кристаллов, центрифуга работает, прокачивая воздух окружающей среды через слой кри55 сталлов и осушая его, Пои этом расход воздуха пропорционален Й max.

Следовательно, число оборотов ротора определяет количество осущающего воздуха, проходящего сквозь осадок. В данном

1768644

10

55 случае например, при переработке утфелей

II и 1И продуктов их нужно поддерживать на уровне Nmq><, При этом засушивания продуктов не произойдет.

Иными словами, все последующие продукты, кроме утфеля 1 продукта, можно промывать клерсом беэ уменьшения оборотов ротора центрифуги или сокращения времени пробелки.

Это значит, что при поступлении на центрифугу 1 т утфеля будет израсходован но на аффинацию 10-12,5 уг воды, в которой при температуре 50 С растворится сахарозы при 50 С 2,614 частей, т.е, в IO кг воды растворится 2,614 х 10 = 26, I4 кг сахара.

Растворение такого количества сахара приводит к понижению температуры (отрицательный тепловой эффект растворения) системы, что приводит не только к повышению вязкости межкристальных оттекав, но и к потере тепла, Так, вязкость on ека при 50 С = 100 спз, а при 40 С = 122 спз. Чтобы избежать этого температура пробеливающего раствора должна быть на 5-10 С выше температуры утфеля. Причем, не следует опасаться растворимости сахара, т.к, аффинация осуществляется также раствором сахара, Все же вязкость выходящего из центрифуги аффинирующего раствора будет панижена за счет того, что вязкость раствора при одной и той же концентрации раствареннога вещества будет ниже там, где выше температура, вязкость раствора при 50 С = 5,02 спз при 55 С = 4,5спэ

Кроме того, в системе (центрифуга— осадок — оттеки) также и роисходит постоя н.* ное снижение температуры за счет контакта с окружа>ащей средой, причем разность температур достигает 25-30 С (утфель—

50ОС, окружающая среда 25 C), а период центрифугиравания, например, II продукта, составляет примерно 7-9 мин. Все эти потери в тепловом балансе центрифуги учтены в результате чего температура процесса на протяжении всего периода цикла ат загрузки центрифуги и до ее выгрузки постоянна.

Таким образом, предложенная температура аффиниру>ащего раствора стабилизирует тепловой режим центрифуги, что весьма важно для процесса центрифугирования, Однако, превышение температуры раствора на 5-10 С выше температуры утфеля также само по себе не может обеспечить увеличения выхода сахара на стадии центрифугирования.

Выход сахара повышается эа счет устранения его потерь при растворении в пробеливающей жидкости. а также эа счет улучшения условий центрифугирования утфеля. При аффинации или пробеливании механическую работу выполняет не центрифуга, а поступательное движ >»,е прабеливающей жьдк>зс; . в »ор,»: .рь; -.а >лическай массы. И чем больше этв работа, тем меньше требуется пробеливающей жидкости для получения продукта одного и того же качества.

Чем больше плотность аффинирующега раствора и скорость центрифугирования, тем большую работу QH выполняет па очистке кристаллическ и поверх»ос1и. >1ределом являются возможности центрифу> и текучесть жидкой фазы. Таким образом, применение сахарсодержащего раствора улучшает условия очистки поверхности в результате аффинации на центрифуге, способствует снижению расхода аффинирующего раствора и сводит до минимума или ликвидирует растворимость кристаллического вещества при аффинации.

Все это повышает выход сахара и улучшает условия центрифугирования, но в пределах указанных температур и оборотов ротора. В данном случае допустимы обороть> 1,0Nmay по сравнению с а.с, ¹ 1409663, в котором установле»а 0,7 N»>ay, Если же осуществлять аффинаци>о сахаросодержащим раствором»иже или выше укаэанных пределов температуры, та кроме явления засушива»ия или увеличения ðàñтворения кристаллического вещества ухудшаются условия центрифугирования из-эа нарушения теплового баланса це»трифуги, Следует заметить, чта концентрация сахара в аффинирующем растворе и его температура действу>от при аффинации в одном направлении. Повышение содержания сахара в аффинирующем растворе рав»осильно повышени>о темп "ðàòóðû, ибо как повышение содержания сахара, так и повышение температуры приводит к уме»ьше»ин содержания воды в аффиниру>още>и растворе, что в свою очередь приводит к эасушиванию и родукта.

В то же время, накопление»есахаров в утфере равносильна увеличе»и>а содержания воды или понижению температуры. Вот почему эти параметры тесно увязаны.

Таким образам, увеличения выхода сахара можно достичь при аффинации сахарсодержащем раствором, имеющим температуру на 5-10 С вь>ше температуры поступа>ащего на центрифугу утфеля и при числе оборотов ротора (0,.-1,ИЫ,-„; .

Чтобы увеличить выход продукта, нужно ликвидировать или снизить ра Tpoðèìocòü продукта при аффинаци",. Чтзбы не уменьшить скорость процесса vl полностью ис40

X = (0,7" 1,0)Nmax пользовать возможности центрифуги следует выдерживать указанную температуру и число оборотов ротора.

Пример 1, Утфель ii продукта делят нэ 3 равные части и загружают в ротор центрифуги при температуре 40 С, Отделение межкристального оттека ведут при 700 мин, Аффинацию сахара осуществляют при тех же оборотах ротора 45/ сахарсодержащим раствором с температурой 50 С. Расход аффинирующего раствора составляет 80кг/Г.

Затем определяют выход сахара в, от загруженного в центрифугу.

Вторую часть этого >ке утфеля центрифугируют и аффинируют при числе оборотов ротора 800 мин, Третью эсть утфеля центрифугируют и аффинируют при 800 мин . Затем в пробах также определяют выход сахара.

Аффинация 45%-ным раствором с температурой 50 С с ростом числа оборотов не приводит к засушиванию. Такая закономерность наблюдается и при концентрации сахэросодержащего раствора в пределах

50-58% и температуре в пределах 50-60 С.

Чем выше концентрация сахэрозы в аффинирующем растворе (в пределах 45-58%}, тем больше выход сахара от загруженного в центрифугу. Так, при 457,-ном аффинирующем растворе выход продукта находится в пределах 90,3-94,67, а при 58%-ном этот показатель составляеr 92,3-95,77;. Иными словами, чем выше концентрация сахароэы и аффинирующем растворе, тем меньше в нем растворяется сахэрозы. Важную роль в этом процессе играет тепловой баланс центрифуги.

Учитывая тот факт, что максимальные обороты ротора центрифуги при центрифугировании утфелей сахара сырца, аффинационной массы и последней кристаллизации не приводят к эасушиванию дальнейший процесс центрифугирования вели в соответствующей последовательности.

Пример 2, Ротор центрифуги загружают утфелем ll продукта при температуре 40 С, отделяя оттеки при максимальном числе оборотов ротора (Nmax = 1000 мин ). Полученный сахар перед аффинацией делят на три равные части.

Первую часть сахара аффинируют при максимальных оборотах ротора сахарсодержащим раствором с концентрацией 457, при температуре 50 >С

Вторую часть сахара аффинируют также при числе оборотов ротора Nmax, но сахаро содержащим раствором с концентрацией

55% и температуре 60 С.

Третью часть сахара аффинируют аналогично, но используют в качестве аффинирующего раствор сахара с концентрацией

50/ при температуре 70 С.

После выгрузки во всех пробах определяют выход сахара при центрифугировании, При таком центрифугировании с повышением температуры аффинирующего раствора от 50 до 70 С и при числе оборотов ротора Nmax выход сахара с ростом концентрации сахаросодержащего раствора от 45 до 55ь растет от 94,6 до 97,3,.

При повышении концентрации сахара в аффинирующем растворе до 58;4 или повышении температуры процесса до 700С начинают появляться первые признаки засушивания, особенно, при совместном воздействии этих факторов на процесс. Поэтому с повышением температуры процесса концентрация аффинирующего раствора должна снижаться.

Данные поримеров указывают на удовлетворительные свойства растворов сахара как промывочной жидкости при температуре 70 С и максимальных оборотах ротора центрифуги, Однако, в случае высоких концентраций СВ 55-58Я, при оборотах ротора равных 1000 об/мин и выше имеет место засушивание, а при 850 об/мин слабое схватывание. Поэтому в случае проведения центрифугирования окрашенных продуктов при высоких температурах и промывке растворами с высоким содер>канием СВ целесообразно промывку проводить при оборотах ротора центрифуги, описываемых уравнением:

X= ч 2 2 =1ГТ0 10 =70бмин1

max 2

Заметим, что снижение концентрации раствора сахара до содержания СВ-45;4 по сравнению с прототипом обусловлено температурой центрифугирования утфеля, например, li продукта — 40 С и который промывается при температуре 50 С, Это объясняется тем, что концентрация раствора сахара на промывку и температура промывки кристаллической массы на сите центрифуг величины взаимно обуславливающие одна другую. Следовательно, в зависимости от того: какой окрашенный продукт перерабатывается на центрифуге, например, утфель II продукта при температуре

40 С или аффинэционная масса при температуре 70"С, количество оборотов ротора центрифуги при промывке раствором сахара должно изменяться в пределах:

1768644

Составитель А. Гаврилова

Редактор С. Патрушева Техред M.Mîðãåíòàë Корректор С. Патрушева

Заказ 3622 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Использование предлагаемого способа позволяет увеличить выход сахара за счет устранения его растворения и многократной циркуляции в системе, повысить производительность центрифуг и снизить их машинное время.

Формула изобретения

Способ центрифугирования утфеля, включающий загрузку его в ротор центрифуги, отделение межкристального раствора и пробеливание сахаросодержащим раствором, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода сахара, для пробеливания используют сахаросодержащий раствор с содержанием сахара 45-58, имеющий температуру на 5-10 С выше температуры

5 утфеля, при.этом пробеливание ведут при числе оборотов ротора, которое определяют по формуле:

Х (0,7-1,0)йивкс, 10 где Янека - максимальное число оборотов ротора центрифуги.