Результат интеллектуальной деятельности: Способ разделения утфеля первой кристаллизации в фильтрующей центрифуге периодического действия

Изобретение относится к сахарному производству, а именно к разделению утфеля первой кристаллизации в центрифугах периодического действия.

Известен способ разделения утфеля первой кристаллизации, предусматривающий подачу его в ротор фильтрующей центрифуги периодического действия, снабженной установленным в нижней части ее корпуса сегрегатором для разделения первого и второго оттеков и работающим в режиме типового центрифугирования, устройством контроля момента отделения первого оттека, содержащим чувствительный элемент, связанный с пневмосиловым преобразователем, измерение в процессе разделения утфеля давлений первого оттека на чувствительный элемент, соединенный с пневмосиловым преобразователем, предназначенным для непрерывного преобразования усилия, воспринимаемого чувствительным элементом, в стандартный сигнал в диапазоне 0,02-0,10 МПа и подачи его через электроконтактный манометр в блок управления работой центрифугой, промывание кристаллов сахара горячей водой с отделением образующегося при этом второго оттека, сушку кристаллов сахара до влажности 0,8-1,5% к его массе перед выгрузкой из ротора центрифуги [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 способа является повышенный расход промывной воды в виду отсутствия четких требований по ее регулированию в зависимости от качества центрифугируемого утфеля и его температуры. Это приводит к дополнительному растворению кристаллов и уменьшению выхода сахара из центрифуги, увеличению общей массы оттеков, потерь сахара и расхода пара при их последующей переработке. Кроме того, переключение сегрегатора в типовом режиме центрифугирования, то есть через 10-15 секунд с момента отделения первого оттека, приводит к технологически неоправданным условиям смешивания первого и второго оттеков, что также способствует возрастанию потерь сахара в производстве.

Наиболее близким к предлагаемому является способ разделения утфеля первой кристаллизации предусматривающий выпаривание утфеля в утфелемешалке до температуры 68-72°С и затем подачу его в ротор центрифуги периодического действия, снабженную установленным в нижней части ее корпуса сегрегатором для разделения первого и второго оттека и устройством контроля момента отделения первого оттека. Последнее содержит чувствительный элемент, связанный с пневмосиловым преобразователем. В процессе разделения утфеля измеряют давление первого оттека на чувствительный элемент и при достижении его в пределах 0,09-0,10 МПа начинают промывание в течение времени, равного времени отделения первого оттека в секунду [RU2227810 C1, 7 C13 F1/08. Способ разделения утфеля первой кристаллизации / В.Г. Андреев, А.А. Славянский, А.Р. Сапронов и др. - Опубл. 27.04.2004 Бюл. №12].

Недостатком способа является отсутствие четких требований по подготовке утфеля первой кристаллизации к центрифугированию, его разделению в центробежном силовом поле, расходу промывной воды и повышению качества сахара.

Технический результат изобретения заключается в увеличении выхода сахара из центрифуги, уменьшении расхода промывной воды при улучшении качественных показателей кристаллов сахара, а также более четкое разделение первого и второго оттеков утфеля первой кристаллизации.

Этот результат достигается тем, что в предлагаемом способе разделения утфеля первой кристаллизации предусматривающим подачу его в ротор фильтрующей центрифуги периодического действия, снабженной установленным в нижней части ее корпуса сегрегатором для разделения первого и второго оттеков, устройством контроля момента отделения первого оттека, содержащего чувствительный элемент, промывание кристаллов сахара горячей водой с отделением образующегося при этом второго оттека и доведение влажности кристаллов сахара в центробежном силовом поле до 0,8-1,5% к его массе, а перед подачей утфеля в ротор его выдерживают в утфелемешалке до достижения температуры 68-72°С и доводят в нем содержание сухих веществ в диапазоне 91,0-91,5% раскачивая его первым оттеком, в который предварительно добавляют моноглицерид дистиллированный из расчета 0,03-0,06% к массе утфеля, при этом промывание кристаллов сахара начинают при достижении давления на чувствительный элемент первого оттека, равного 0,09-0,10 МПа и проводят его в два этапа последовательно, сначала разбавленным до 72-76% сухих веществ первым оттеком, обогащенным ранее моноглицеридом дистиллированным, температурой 76-80°С из расчета 1,7- 2,7% к массе утфеля, а затем горячей водой температурой 80-85°С из расчета 0,5-1,5% к массе утфеля.

Способ осуществляется следующим образом.

После спуска из вакуум-аппарата утфель первой кристаллизации выдерживают в приемной утфелемешалке до достижения температуры 68-72°С перед подачей в ротор центрифуги и доводят в нем содержание сухих веществ в диапазоне 91,0-91,5% раскачивая его первым оттеком обогащенным моноглицеридом дистиллированным из расчета 0,03-0,06% к массе утфеля. Центрифугирование утфеля в интервале этих температур обеспечивает минимальную вязкость его межкристального раствора, что также усиливается содержанием сухих веществ в утфеле в диапазоне 91,0-91,5% и добавлением в первый оттек для раскачивания утфеля моноглицерида дистиллированного из расчета 0,03-0,06% к массе утфеля.

Эти условия по снижению вязкости утфеля позволяют ускорить отделение первого оттека от кристаллов сахара, способствуют уменьшению толщины его пленки на кристаллах сахара, а значит позволяют снизить расход промывной воды и количество образуемого при этом второго оттека. Указанный в предлагаемом способе диапазон по выдерживанию температуры утфеля перед загрузкой в центрифуги в диапазоне 68-72°С, содержанию сухих веществ в нем 91,0-91,5% и расходу моноглицерида дистиллированного для раскачивания утфеля из расчета 0,03-0,06% к массе утфеля получены экспериментальным путем и при их запредельных значениях ухудшаются условия обеспечения технического результата изобретения.

После предварительной подготовки утфеля к центрифугированию его подают в ротор центрифуги до образования на ситовой его поверхности слоя утфеля требуемой толщины и начинают разделение в поле действия центробежных сил с отделением от кристаллов сахара первого оттека. Отделяемый оттек отбрасывается ротором на чувствительный элемент, соединенный с пневмосиловым преобразователем устройства контроля времени отделения первого оттека, установленный в пространстве между кожухом и ротором центрифуги, и на внутреннюю поверхность кожуха, откуда стекает вниз и удаляется из центрифуги при помощи сегрегатора в сборник первого оттека. Давление, оказываемое отделяемым оттеком на чувствительный элемент, преобразуется пневмосиловым преобразователем в стандартный выходной сигнал, изменяющийся по мере его отделения от 0,02 до 0,10 МПа и поступающий через электроконтактный манометр в блок управления работой центрифуги. В момент отделения основной массы первого оттека и достижения величины его давления на чувствительный элемент пневмосилового преобразователя в пределах 0,09-0,10 МПа начинают промывание кристаллов сахара и проводят его последовательно в два этапа, сначала разбавленным до 72-76% сухих веществ первым оттеком, обогащенным ранее моноглицеридом дистилированным, температурой 76-80°С из расчета 1,7-2,7% к массе утфеля, а затем горячей водой температурой 80-85°С из расчета 0,5-1,5% к массе утфеля.

Начало промывания кристаллов сахара именно в момент достижения величины давления первого оттека на чувствительный элемент в диапазоне 0,09-0,10 МПа установлено экспериментально. При значении величины давления менее 0,09 МПа содержание оттека в слое кристаллов еще может быть более 8-10% от его массы, что затем потребует дополнительного количества промывных агентов для его удаления. В том случае, когда давление первого оттека на чувствительный элемент превысит 0,10 МПа, возможно проникновение более холодного воздуха из закожухного пространства в поровое пространство слоя кристаллов, их охлаждение и подсушка пленки оттеков на их поверхности, что также требует дополнительного расхода промывной воды. Возрастание общего расхода воды на промывание кристаллов понизит выход сахара из центрифуги за счет их растворения, увеличит массу оттеков и потерь сахара в ходе их перекристаллизации.

Промывание кристаллов сахара последовательно в два этапа, т.е. сначала разбавленным до 72-76% сухих веществ, обогащенным моноглицеридом дистиллированным, а затем горячей водой позволяет уменьшить ее количество, а значит повысить выход кристаллического сахара из центрифуги. Подбор технологических параметров для промывающих агентов в предлагаемом способе получен экспериментальным путем. В первую очередь это касается таких технологических параметров, как разбавление первого оттека в диапазоне 72-76% сухих веществ, его расход на промывание из расчета 1,7-2,7% к массе утфеля, расход промывной воды в количестве 0,5-1,5% к массе утфеля и их температурные параметры согласно формулы изобретения получены опытным путем и при их выходе за установленные пределы достижение технического результата изобретения затрудняются. Так, например, при расходе промывной воды более 1,5% к массе утфеля возрастает растворимость кристаллов сахара, а при использовании менее 0,5% промывной воды, возможно получение плохо промытого сахара, что отрицательно скажется на его качестве. Экспериментально также установлено, что при температуре промывной воды менее 80°С не всегда удается полностью удалить пленку оттека с поверхности кристаллов сахара и тем самым улучшить их качественные показатели, а при превышении температуры промывной воды более 85°С возрастает растворимость кристаллов сахара.

Для перераспределения образуемых оттеков сегрегатор переключают на отбор второго оттека через 3-7 секунд от начала промывания кристаллов сахара, откуда он поступает в сборник второго оттека. При переключении сегрегатора на отбор второго оттека менее чем за 3 секунды часть первого оттека может попасть во второй, что ухудшит его качество.

После завершения промывания кристаллов сахара его доводят в поле действия центробежных сил при частоте вращения ротора около 980 мин^-1 до влажности 0,8-1,5% к массе и выгружают из ротора центрифуги.

Для сопоставления предлагаемого способа с известным (прототипом) определяют общее время цикла центрифугирования утфеля (t, мин), его выход из центрифуги (К, % к массе утфеля), а также качественные показатели сахара:(Ц_сах ед.опт.пл.), мутность (М, физ.ед.), содержание золы (мг/кг) и солей кальция (мг/кг).

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

Эксперимент проводили с использованием центрифуги периодического действия марки ФПН 1251 Т.

Пример. Разделение утфеля первой кристаллизации по предложенному способу.

Утфель выгружают из вакуум-аппарата в приемную утфелемешалку чистотой 90,6%, где его раскачивают первым оттеком Ч_о1=81,0% до 90,25% сухих веществ, при этом первый оттек для этих целей обогащен моноглицеридом дистиллированным из расчета 0,03% к массе утфеля, после этого его загружают в ротор центрифуги марки ФПН 1251 Т при частоте вращения 230 мин^-1 в количестве 750 кг и начинают его разделение при одновременном увеличении частоты ротора до 980 мин^-1.

Так как центрифуга снабжена устройством для контроля отделения первого оттека, то в момент отделения его основной массы и достижения величины давления на чувствительный элемент пневмосилового преобразователя данного устройства, равной 0,095 МПа, начинают разделение утфеля в поле действия центробежных сил с отделением от кристаллов сахара первого оттека. Отделяемый оттек отбрасывается ротором на чувствительный элемент, соединенный с пневмосиловым преобразователем устройства контроля времени отделения первого оттека, установленный в пространстве между кожухом и ротором центрифуги, и на внутреннюю поверхность кожуха, откуда удаляется из центрифуги при помощи сегрегатора в сборник первого оттека.

Давление, оказываемое отделяемым оттеком на чувствительный элемент, преобразуется пневмосиловым преобразователем в стандартный выходной сигнал, изменяющийся по мере его отделения от 0,02 до 0,10 МПа и поступающий через электроконтактный манометр в блок управления работой центрифуги.

В момент отделения основной массы первого оттека и достижения величины его давления на чувствительный элемент пневмосилового преобразователя в пределах 0,09-0,10 МПа начинают промывание кристаллов сахара, которое проводят в два этапа последовательно. В ходе первого этапа кристаллы сахара промывают разбавленным до 74% сухих веществ первым оттеком, который получают на основе первого оттека, обогащенного моноглицеридом дистиллированным и разбавленным до 74% сухих веществ горячей водой, причем разбавленный оттек имеет температуру 78°С, а расход составляет 2,0% к массе утфеля, затем после отделения первого оттека кристаллы промывают горячей водой температурой 82,5°С из расчета 1,0% к массе утфеля.

Образуемые в процессе промывания растворы при помощи сегрегатора распределяются по соответствующим сборникам.

Для промывания кристаллов сахара в центрифугах установлены форсунки, работающие под давлением 0,35 МПа.

После промывания кристаллы сахара доводят в центробежном силовом поле при частоте вращения ротора около 980 мин^-1 до влажности 0,8% к их массе и выгружают из ротора центрифуги при частоте вращения 115 мин^-1.

Результаты: t=3,1 мин; К=50,5% к массе утфеля; Ц_сах=100 ед.опт.пл.; М=60,1 физ.ед.; содержание золы 230 мг/кг; солей кальция - 14,2 мг/кг; Ч_о1=81,0%.

Параллельно осуществляют разделение утфеля первой кристаллизации по известному способу (прототипу).

Для этого утфель чистотой 91,62% и содержанием в нем сухих веществ 92,56% сразу после выгрузки из вакуум-аппарата загружают в ротор центрифуги периодического действия ФПН-1251Т при частоте его вращения 230 мин^-1 в количестве 750 кг и начинают его разделение при одновременном увеличении частоты вращения ротора до 980 мин^-1. В момент окончания отделения первого оттека и достижения величины его давления на чувствительный элемент пневмосилового преобразователя, равной 0,095 МПа, начинают промывание кристаллов сахара водой температурой 80°С через форсунки под давления 0,35 МПа. При этом промывание кристаллов сахара проводят в течение времени отделения первого оттека, равного 18,5 секунд при расходе промывной воды из расчета 0,20% к массе утфеля в секунду, а переключение сегрегатора осуществляют через 7 секунд от начала промывания кристаллов.

После промывания кристаллы сахара подсушивают в поле действия центробежных сил при частоте вращения ротора 980 мин^-1 до влажности 0,8% к его массе и выгружают из ротора центрифуги при частоте вращения 115 мин^-1.

Результаты: t=3,5; К=48,9% к массе утфеля; Ц_сах=104 ед.опт.пл.; М=60,9 физ. ед.; содержание золы 230,5 мг/кг; солей кальция - 14,89 мг/кг; Ч_о1=83,6%.

Таким образом, из приведенных в примере данных видно, что предложенный способ по сравнению с известным позволяет повысить выход кристаллов сахара из центрифуги на 1,6% к массе утфеля, уменьшить расход воды на промывание кристаллов сахара. Кроме того, предлагаемый способ обеспечивает более четкое деление первого и второго оттека.