Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ УТФЕЛЯ I КРИСТАЛЛИЗАЦИИ В СИЛОВОМ ЦЕНТРОБЕЖНОМ ПОЛЕ

Изобретение относится к производству сахара, а именно к процессу разделения утфеля первой кристаллизации в фильтрующих центрифугах периодического действия.

Известен способ разделения утфеля первой кристаллизации, предусматривающий подачу его в ротор фильтрующей центрифуги периодического действия, снабженной устройством контроля времени отделения оттеков, содержащего чувствительный элемент, связанный с пневмосиловым преобразователем, измерение в процессе разделения утфеля давления отделяемых оттеков на чувствительный элемент, соединенный с пневмосиловым преобразователем, предназначенным для непрерывного преобразования усилия, воспринимаемого чувствительным элементом, в стандартный выходной сигнал в диапазоне 0,02-0,10 МПа и подачу его через электроконтактный манометр в блок управления работой центрифуги, промывание кристаллов сахара горячей водой с отделением образующегося при этом второго оттека и доведение белого сахара перед выгрузкой из центрифуги до влажности 0,8-1,5% к его массе [Оптимизация работы автоматизированных центрифуг на утфеле I кристаллизации / В.Г. Андреев, А.А. Славянский, А.Р. Сапронов и др. // Сахарная промышленность. - 1986. - №8. - С. 30-33].

Недостатком данного способа является уменьшение выхода кристаллов сахара в процессе центрифугирования вследствие их растворения горячей водой в силовом центробежном поле.

Наиболее близким к предлагаемому является способ, предусматривающий подачу утфеля в ротор фильтрующей центрифуги периодического действия, снабженной устройством контроля момента отделения оттека, содержащего чувствительный элемент, связанный с пневмосиловым преобразователем. В процессе разделения утфеля с помощью устройства промывают кристаллы сахара и доводят их до влажности 0,8-1,5% к их массе перед выгрузкой из ротора центрифуги. Перед подачей утфеля в ротор центрифуги его выдерживают в утфелемешалке до достижения температуры 68-72°С. Промывание кристаллов сахара проводят последовательно в два этапа, сначала разбавленным до 72-76% сухих веществ сахарсодержащим раствором, а затем горячей водой. Промывание сахарсодержащим раствором начинают при достижении давления на чувствительный элемент в диапазоне 0,09 - 0,10 МПа. Расход сахарсодержащего раствора составляет 1,5-2,5%, а горячей воды - 1,2-1,8% к массе утфеля, причем в промывную воду добавляют перекись водорода в количестве 0,004 - 0,008% к массе сахара [RU 2264472 C1, C13F1/08. Способ разделения утфеля первой кристаллизации / Славянский А.А., Ильина В.В., Штерман B.C. - Опубл. 20.11.2005 Бюл. №32].

Недостатком данного способа является повышенная растворимость кристаллов сахара в центробежном силовом поле. Кроме того возможно засахаривание подвижных элементов устройства контроля отделяемых оттеков, что снижает чувствительность и точность работы данного устройства и приводит к уменьшению выхода и снижению качества кристаллов сахара.

Технический результат изобретения заключается в увеличении выхода сахара из центрифуги при снижении расхода воды на промывание его кристаллов, а так же повышение чувствительности и точности работы устройства контроля за отделением оттеков, что способствует достижению технического результата изобретения.

Этот результат обеспечивается тем, что в предложенном способе разделения утфеля первой кристаллизации, предусматривающем подачу его в ротор фильтрующей центрифуги периодического действия, снабженной устройством контроля момента отделения оттеков, содержащего чувствительный элемент, связанный с пневмосиловым преобразователем, измерение отделяемых оттеков на чувствительный элемент, промывание кристаллов сахара и их доведение перед выгрузкой из центрифуг до 0,8-1,5% к их массе. Причем утфель перед подачей в утфелемешалку предварительно сгущают до содержания в нем 93,5-93,8% сухих веществ и в утфелемешалке его раскачивают первым оттеком до 91,0-91,5% сухих веществ, а перед подачей в ротор центрифуги доводят его температуру до 68-72°С, процесс разделения утфеля в силовом центробежном поле проводят с устройством для фиксирования момента отделения межкристального раствора от кристаллов сахара, которое содержит корпус и установленную в нем пластину, контактирующую с потоком отделяемого межкристального раствора и связанную с блоком управления работой центрифуг, пластина установлена в корпусе с возможностью ее возвратно-поступательного движения по горизонтали под действием ударной силы отделяемого межкристального раствора, при перемещении пластины, выполняющей роль чувствительного элемента, она воздействует на пружину, вызывая ее сжатие и размыкает контакт на контактирующем устройстве, в момент окончания отделения межкристального раствора от кристаллов сахара его ударное действие на пластину сводится к нулю и она возвращается в исходное положение, замыкает контакт контактирующего устройства, включая при этом через блок управления последующие операции цикла центрифугирования, промывание кристаллов проводят в два этапа, сначала сахарсодержащим раствором, концентрацией 70-75% сухих веществ из расчета 1,5-2,5% к массе утфеля и температурой 68-72°С, а затем горячей водой температурой 80-85°С при ее расходе 0,16-0,26% к массе утфеля в секунду.

Способ осуществляется следующим образом

Утфель первой кристаллизации в конце уваривания в вакуум-аппарате сгущают до содержания в нем 93,5 - 93,8% сухих веществ, спускают из вакуум-аппарата в утфелемешалку перед центрифугированием и раскачивают его первым оттеком до содержания в нем 91,0-91,5% сухих веществ, а перед подачей в центрифугу температуру его доводят до 68-72°С.

Сгущение утфеля первой кристаллизации до содержания в нем 93,5-93,8% сухих веществ с последующим его раскачиванием в приемной утфелемешалке первым оттеком до 91,0-91,5% сухих веществ позволяет повысить выход кристаллического белого сахара и улучшить его разделение в центробежном силовом поле. При сгущении утфеля в вакуум-аппарате до содержания в нем сухих веществ более 93,8%, как и при сгущении до более низкого содержания сухих веществ чем 93,5% ухудшаются возможности достижения технического результата изобретения. При запредельных значениях утфеля по содержанию сухих веществ в диапазоне 91,0-91,5% также ухудшаются условия его разделения в центрифуге, увеличивается растворение кристаллов сахара и время центрифугирования. Требования к температуре утфеля при его разделении в интервале в диапазоне 68-72°С объясняются тем, что в этом интервале температур обеспечивается его минимальная вязкость, что позволяет улучшить условия отделения межкристального раствора от кристаллов сахара при снижении расхода промывных агентов. Устройство для контроля отделяемых оттеков работает следующим образом [RU 2182526 C1, 7 В04В 11/02, C13F 1/06 Центрифуга для разделения./ Славянский А.А., Андреев В.Г., Рудаков Ю.И. - Опубл. 20.05.2002 Бюл. №14]. Сразу после загрузки центрифуги утфелем начинается отделение из кристаллов сахара межкристального раствора, поток которого через перфорированную поверхность вращающегося ротора воздействует на чувствительный элемент-пластину для фиксирования момента окончания его отделения, связанную с блоком управления работой центрифуги. В момент окончания отделения межкристального раствора от кристаллов сахара его ударное воздействие на чувствительный элемент устройства сводится к нулю, контакт замыкается и через блок управления работой центрифуг включается в работу последующие операции цикла центрифугирования.

Использование такого устройства позволяет исключить возможность засахаривания его подвижных частей, что повышает надежность устройства, при этом исключается влияние воздушного потока.

Кроме того конструкция устройства исключает необходимость преобразования ударной силы отделяемого межкристального раствора в стандартный выходной сигнал для блока управления центрифугой, что не требует применения дорогостоящих приборов и элементов автоматики и значительно удешевляет его использование. Предлагаемый способ предусматривает промывание кристаллов в два этапа, сначала сахарсодержащим раствором, концентрацией 70-75% сухих веществ из расчета 1,5-2,5% и температурой 68-72°С, а затем горячей водой температурой 80-85°С при ее расходе 0,16-0,26% к массе утфеля в секунду. Использование устройства для контроля отделяемых оттеков позволяет начинать промывание кристаллов при минимальном содержании на их поверхности межкристального раствора и тем самым значительно сократить расход промывных агентов. Кроме того минимальная растворимость кристаллов сахара достигается за счет их промывания в два этапа - сначала сахарсодержащим раствором и лишь затем горячей водой. Использование с этой целью сахарсодержащего раствора позволяет сократить расход промывной воды из расчета 0,16-0,26% к массе утфеля в секунду. Выбор сахарсодержащего раствора концентрацией 70-75% сухих веществ установлен экспериментальным путем. При содержании сухих веществ в сахарсодержащем растворе менее 70% возрастает растворимость кристаллов и снижается выход сахара из центрифуги, а при повышении содержания сухих веществ более 75% ухудшаются условия удаления пленки межкристального раствора и качества кристаллов белого сахара. Пределы по расходу на промывание кристаллов сахарсодержащего раствора установлены экспериментально в диапазоне 1,5-2,5% к массе утфеля. При запредельных показателях по расходу сахарсодержащего раствора и горячей воды достижение технического результата изобретения ухудшается. Запредельные показатели по температурному режиму промывания кристаллов сахара, также приводят к снижению выхода кристаллов сахара и увеличению продолжительности цикла центрифугирования.

Для сопоставления предлагаемого способа с известным (прототипом) определяют чистоту утфеля первой кристаллизации (Ч_утф, %), содержание в нем сухих веществ (СВ_утф, %), выход кристаллов сахара их центрифуги (К, % к массе утфеля), а также качественные показатели белого сахара: цветность (Цв_сах, ед. опт. пл.), содержание золы (Зола, %), редуцирующих веществ (РВ, %).

Помимо этого определяют чистоту утфеля, чистоту первого (Ч_о1) и второго (Ч_о2) оттека.

Пример. Утфель первой кристаллизации в конце уваривания сгущают в вакуум-аппарате до содержания в нем 93,6% сухих веществ, спускают из вакуум-аппарата в приемную утфелемешалку и перед началом его центрифугирования раскачивают первым оттеком до содержания в нем 91,25%о сухих веществ, а перед подачей в ротор центрифуги его температуру доводят до 70°С.

Процесс центрифугирования утфеля первой кристаллизации осуществляют на фильтрующей центрифуге периодического действия тип ФПН-1251Т, оснащенной устройством для контроля отделяемых оттеков [RU 2182526 C1].

Утфель подают в ротор центрифуги при частоте его вращения 230 мин^-1 в количестве 750 кг и начинают разделение утфеля при одновременном увеличении частоты вращения ротора до 980 мин^-1. Установленное на центрифуге устройство фиксирует отделение межкристального раствора и начало промывания кристаллов с передачей этой информации в блок управления центрифугой. Промывание кристаллов сахара проводят в два этапа - сначала сахарсодержащим раствором, концентрацией 72,5% сухих веществ из расчета 1,8% к массе утфеля температурой 70°С, а затем горячей водой температурой 82,5°С из расчета 0,22% к массе утфеля в секунду. После завершения промывания кристаллов сахара их подсушивают при частоте вращения ротора центрифуги 980 мин^-1 до влажности 0,8% к их массе и выгружают из центрифуги при частоте вращения ротора 115 мин^-1.

Результаты эксперимента по примеру для предлагаемого способа: Ч_утф=91,80%; СВ_утф=93,6% (после раскачивания для центрифугирования 91,25%); Ч_о1=83,4%; Ч_о2=88,9%; К=50,4%; Цв_сах=100 ед. опт. пл., Зола=0,021%; РВ=0,028%.

Разделение утфеля первой кристаллизации по известному способу (прототипу).

Утфель первой кристаллизации после выгрузки из вакуум-аппарата по типовой технологии имеет содержание сухих веществ 92,5% и перед подачей в ротор центрифуги его доводят до 70°С. Также как по предлагаемому способу его центрифугируют в центрифуге того же типа ФНП-125 1Т, в начале загружают при частоте вращения ротора 230 мин^-1 в количестве 750 кг, а затем начинают разделение утфеля при одновременном увеличении частоты вращения ротора до 980 мин^-1. Так как центрифуга снабжена устройством для контроля времени отделения оттеков, то в момент освобождения слоя осадка кристаллов сахара от основной массы межкристального раствора в виде первого оттека и достижения величины его давления на чувствительный элемент пневмосилового преобразователя данного устройства, равного 0,095 МПа, начинают промывание кристаллов разбавленным до 74% сухих веществ вторым оттеком утфеля первой кристаллизации температурой 85°С через форсунки под давлением 0,04 МПа из расчета 2,0% к массе утфеля. При снижении давления отделяемого при этом второго оттека до 0,025 МПа начинают промывание кристаллов сахара водой температурой 85°С из расчета ее расхода 1,5% к массе утфеля. Предварительно в промывную воду добавляют 0,006% к массе сахара перекиси водорода. В процессе разделения утфеля вначале отбирают первый оттек, а затем второй оттек и направляют в различные сборники. При этом часть второго оттека разбавляют в отдельном сборнике горячей водой до 74% сухих веществ и используют для промывания кристаллов сахара. После окончания промывания кристаллы подсушивают при частоте вращения ротора 980 мин^-1 во влажности 0,8% к их массе и выгружают из центрифуги при частоте вращения ротора 115 мин^-1.

Результаты эксперимента по известному способу (прототипу): Ч_утф=91,83%; СВ_утф=92,5%; Ч_о1=83,5%; Ч_о2=88,5%; К=49,3%; Цв_сах=104 ед. опт. пл.; Зола = 0,025%; РВ=0,034%.

Таким образом, из экспериментальных данных примера видно, что предложенный способ по сравнению с известным позволяет повысить выход кристаллов сахара из центрифуги на 1,1% к массе утфеля, а также улучшить его качественные показатели. Снижение расхода промывной воды позволяет уменьшить количество оттеков и продуктов их перекристаллизаций, что в свою очередь позволяет снизить потери сахара в кристаллизационном отделении на 0,015 - 0,025%) к массе свеклы.