Технология переработки свеклы с подробным описанием процесса испарения воды из диффузионного сока

Технолог схема11.dwg

Технологія переробки буряків з детальним описом техпроцесу випаровування води з дифузійного соку.doc

Міністерство освіти і науки України
Луцький державний технічний університет
«Технології виробництва харчової та переробної промисловості»
«Технологія переробки буряків з детальним описом техпроцесу випаровування води з дифузійного соку»
Виконав: ст. гр. АВ-52
Виробництво цукру за своєю основою є фізико-хімічним процесом. Сахарозу добувають з клітин корення дифузією після чого завдяки хімічним і теплофізичним впливом цукор відокремлюється від нецукрів і перетворюється в чистий кристалічний продукт.
Процес переробки цукрових буряків на заводі поділяється на такі етапи:
- подача коренів на завод;
- подрібнення коренів на стружку;
- вироблення соку на дифузійних установках;
- згущення соку за допомогою випарювання;
- уварювання сиропу до кристалізації цукру;
- відокремлення кристалів цукру від патоки і відбілювання цукру на центрифугах;
- упакування цукру в мішки.
Найважливішу функцію у процесі переробки буряків займає випарна станція. Від її роботи залежить продуктивність заводу витрата палива втрати сахарози якість товарного цукру.
Багатокорпусні випарні установки які застосовуються на цукрових заводах класифікуються по числу корпусів випаровування на трьох- чотирьох- і п’яти-корпусні. У наш час широко застосовується на цукрових заводах теплова схема з чотирьох-корпусною випарною установкою й концентратором.
Випарні установки в цей час компонують із випарних апаратів із природною циркуляцією соку що мають номінальну площу поверхні нагрівання 500 600 800 1000 1500 2360 3000 м2
Опис технології процесу випаровування води з дифузійного соку.
Щоб отримати сік для випаровування потрібно його отримати заздалегідь. Коренеплоди цукрового буряка що отримують від господарств по шляху транспортування на завод з кагатів: миють відокремлюють легкі важкі та феромагнітні домішки хвостики і бурякосуміш. Зваживши буряк подають на різку де відрізають від нього тонкі смужки. Бурякову стружку далі подають в дифузори де вона обезцукрюється методом протетичної дифузії. Після дифузії стружку відтискають і транспортують в жомосховище.
Дифузійний сік що був отриманий таким чином очищають від піску мезги і направляють на хімічну очистку.
Сік нагрівають в багатоходових підігрівниках до температури 88-90 °С і подають в апарат попередньої дефекації де він змішується з нефільтрованим соком. Під дією вапна в соці проходить нейтралізація кислот і коагуляція колоїдів. Загальна витрата вапна під час процесу преддефекації 025-03 % СаО до маси буряка.
з преддефекатора сік переливається в апарат основної дефекації де змішується з вапняним молоком біля 25 % СаО до маси буряка. Під час основної дефекації проходять реакції розкладу нецукрів і осадження аніонів кислот що утворюють з Са2+ нерозчинні солі.
В апараті сатурації дефекований сік насичують СО2 при цьому вільне вапно перетворюється в СаСОз на поверхні якого адсорбуються розчинні нецукри а рН - соку знижується з 12 - 125 до 108 - 112. На першій сатурації не все вапно перетворюються в СаСОз а залишають 008-01% його в соці щоб не допустити розчинення вже осаджених не цукрів. з апарату сатурації частину соку повертають на преддефекацію а решту підігрівають до 90 °С і розділяють в багатоярусному гравітаційному відстійникому або листовому фільтрі-згущувачі на дві частини:
-освітлену фазу (75-80 %)
-згущену суспензію (25-20 %)
Зі згущеної суспензії на вакуум – фільтрі відфільтровують залишки соку промивають осад водою і відкидають як відхід виробництва а фільтрат і освітлену фазу з'єднують разом фільтрують і нагрівають до кипіння додають біля 025 % СаО до маси буряка і подають в апарат II сатурації де сік насичують СО2 до рН 93-95.
Після другої сатурації сік фільтрують і сульфітують до рН 85-9 сірчаним ангідридом; біля 45 % сульфітованого соку відправляють на розчинення (клерування) жовтих цукрів а решту соку нагрівають до 125-130°С і подають на випарну станцію. Сік після очищення має бути чистотою 89-93 %. Якщо цей сік згущувати до перенасиченого стану випарюванням води можна виділити чисту сахарозу кристалізацією.
Випарювання соку відбувається в два етапи:
-сік згущують у випарній установці до вмісту сухих речовин
-сік довипарюють у вакуум-апаратах до 925-935% викристалізовуючи при цьому частину сахарози.
Всього із соку випарюється 110-120% води до маси буряка.
Розділення випарювання соку на два етапи зумовлене наступними причинами:
- при згущенні в соці знижується розчинність солей кальцію;
-розкладаються редукційні цукри;
-бікарбонати кальцію перетворюються в карбонати проходять і інші реакції які сприяють утворенню осаду і кольору. Тому до подачі сиропу в вакуум-апарати його потрібно сульфітувати і фільтрувати що можливо тільки при концентрації сухих речовин не більше 70%.
На першому етапі є можливість робити багатократне випарювання соку в багатокорпусних випарних установках в даному випадку - чотирьохкорпусна з концентратором.
Це дає можливість в порівнянні з одноапаратним випарюванням знизити витрату палива на одиницю сировини що переробляється в 24 рази.
Випарна установка являє собою трубчасті теплообмінники що обігріваються водяною парою з більш високою температурою ніж температура кипіння соку тому теплопару через поверхню нагріву передається до соку. Гріюча пара віддає скриту теплоту пароутворення і конденсується у воду. Отримавши теплоту від пари сік нагрівається до кипіння і при випарюванні утворює вторинну пару.
Скрита теплота пароутворення для гріючої і сокової пари приблизно однакова тому один кілограм граючої пари що поступає у випарний апарат буде випарювати із соку 1 кг води при умові що сік завчасно буде нагрітий до температури кипіння. Якщо випарювати сік в одному апараті то це економічно невигідно бо затрачується велика кількість палива. Тому використовується випарна установка з багатократним випарюванням.
Сік поступає в перший корпус що обігрівається ретурною парою де з нього також випаровується частина води і так до останнього корпусу де отримують вже сироп.
Пару що утворилася в першому корпусі направляють на обігрів другого корпусу сокову із другого - на обігрів третього і т.д.
Рух соку і сокових парів здійснюється в результаті зменшення тиску від першого корпусу до останнього що підтримується за допомогою вакуум-насоса і барометричного конденсатора.
Конденсат від гріючих камер випарних апаратів виводиться в конденсатні колонки які встановлені по одній на кожний корпус.
Концентратор соковою парою не підігрівається в ньому в результаті перепаду тисків відбувається самовипарювання сиропу.
При нормальному атмосферному тиску вода кипить при температурі 100 °С а температура кипіння цукрових розчинів залежить від концентрації сухих речовин. У присутності домішок температура кипіння цукрових розчинів росте.
Підвищення температури кипіння цукрових розчинів в порівнянні з температурою кипіння води називається температурною депресією. Ця властивість цукрових розчинів має негативний характер оскільки у випарних апаратах зменшує корисну різницю температур (різниця між температурою гарячої пари і соку що кипить). снує ще поняття гідродинамічного опору і втрат тепла в навколишнє середовище. Величина гідродинамічної депресії на одну ступінь випарювання дорівнює приблизно 1°С.
Випарні апарати компонують із вертикальних трубчатих теплообмінників - випарних апаратів.
Принцип дії чотирьох корпусної випарної установки з концентратором.
Діє вона в такий спосіб. Сульфітований очищений сік перед випарюванням нагрівають у багатоходових підігрівниках 1 під тиском до кипіння й направляють в I корпус випарки де випарюється частина води створюючи вторинну пару. З корпуса сік послідовно проходить II III IV корпуси й концентратор згущуючись до певної щільності.
Ретурний пар подають тільки в парову камеру корпуса а кожен наступний корпус обігрівається вторинною парою попереднього попередньо звільняючись у сепараторах 6 від бризг соку. Концентратор не обігрівається паром у ньому відбувається тільки само-випаровування. При наявності зайвої вторинної пари в IV корпусі за якимись причинами не витраченого на інші технологічні потреби за схемою його можна подати в камеру що гріє концентратора.
Таким чином внаслідок багатократного використання теплоти в чотирьохкамерній випарній установці одним кілограмом пари можна випарити майже 4 кг. води. На практиці частину вторинної пари відбирають на інші технологічні потреби тому випарюють 22-24 кг. пари. Вторинні пари з окремих корпусів випарної установки використані на технологічні потреби - экстрапари – позначаємо буквою Е з індексами I II III й IV за номером корпуса з якого взята пара.
Багаторазове використання теплоти пари можливо лише за умови що температури кипіння соку а отже і тиску в корпусах випарної установки будуть знижуватися від першого до останнього. Для створення різниці тиску корпус обігрівають ретурним паром з надлишковим тискам близько 03МПа й температури 133 °С а останній корпус (концентратор) через каскадні барометричні конденсатори 7 8 і каплеловушку 9 з'єднують із повітряним вакуум-компресором.
В результаті конденсації вторинної пари в барометричних конденсаторах створюється розрідження (650-680 мм рт.ст.) що і забезпечує кипіння в останньому корпусі - концентраторі при температурі 106-93°С.
Розподілення надлишкового тиску гріючої пари і вторинної по корпусах випарної установки та температурний режим приведені в таблиці 1.
Температуру і тиск в проміжних корпусах випарної установки не регулюють вони встановлюються самостійно на визначеному рівні в залежності від співвідношення розмірів поверхні нагріву цих корпусів і паровідбору на технологічні потреби.
У комплекті з випарною установкою працює двоступінчаста вакуум - конденсаційна установка. Вона складається з пред конденсатора 7 основного конденсатора 8 каплеловушки 9 збірника барометричної води 10 і вакуум-компресора.
При згущенні соку відбувається ряд хімічних змін:
-зниження або збільшення рН;
-розклад сахарози і редукційних цукрів;
-утворення фарбувальних речовин;
З випарної установки сироп виходить з підвищеною колірністю мутним від осаду що утворився. Перед кристалізацією його змішують з клероекою жовтого цукру вирівнюючи концентрацію сухих речовин і при температурі 80-85 °С сульфітують до рН 82-85. При цьому сироп насичується сульфітами що гальмує утворення фарбувальних речовин в процесі його подальшої переробки.
Таблиця 1. Температурний режим на випарній станції та конструктивні параметри апаратів
Корисна різниця температур °С
Температура кипіння соку °С
Температурна депресія °С
Температура вторинної пари °С
Тиск вторинної пари МПа
Втрати температури в паропроводах
Площа нагріву апарату м2
Кількість апаратів в корпусі шт
Діаметр нагрівальних труб мм
Довжина нагрівальних труб мм
Діаметр центральної труби м
Розрахунок матеріальних потоків випарної станції
Кількість сиропу після кожного корпусу розраховують за формулою:
де - витрата соку з і-того апарату;
- витрата соку в перший корпус установки.
Кількість випареної води з кожного корпусу розраховують за формулою: [2]
де - кількість випареної води з і-того апарату.
За даними ВАТ вропацукор" маємо такі величини:
Продуктивність заводу
вміст сухих речовин в буряках
концентрація сухих речовин в соці
Концентрація сухих речовин по корпусах випарної установки становить:
Витрати сиропу з кожного корпусу становитимуть:
Кількість випарної води по корпусах:
Кількість тепла необхідну для випарювання води з першого корпусу розраховуємо за формулою:
Дe G- кількість випареної води; - питома теплота пароутворення.
Кількість необхідної пари розрахуємо за формулою:
де СР - ізобарна теплоємкість пари кДжкг К
Т- температура пари в К
Q - тепло необхідне для випарювання 156 тгод води в кДж;
При виконанні даної курсової роботи був розглянутий технологічний процес випарної станції.
Розглянуті основні стадії виробництва а також технологічні машини і агрегати які використовуються у виробництві даного типу. Визначено параметри які регулюються при випаровуванні води з дифузійного соку. А також зроблено розрахунок обладнання випарної станції.
Список використаної літератури
Автоматизация свеклосахарного производства З.С. Волошич Л.П. Макаренко – М.: Пищевая промышленность 1980.
Азрилевич М.Я. Оборудование сахарных заводов – М.: легкая и пищевая промышленность 1982.
Инструкция по технологии процесса свеклосахарного проызводства - .:М пищепром 1969.

Структ схема11.dwg