Технічне переоснащення сокоочисного відділення

Вступ

Україна належить до традиційно цукрових держав світу, що зумовлюється досить сприятливими грунтово-кліматичними та економічними умовами для розвитку буряківництва й виробництва  цукру.

Літня спека в липні-серпні, яка відбувається майже щороку, становить перед науковцями та виробниками цукрових буряків проблему корекції технології їх вирощування саме з урахуванням таких погодних умов, особливо в зонах нестійкого та недостатнього зволоження.

У результаті роботи цукрової галузі України за 2010 рік площа посіву цукрових буряків становила 502,9 тис. га, а площа до збирання – 492 тис. га, урожайність цукрових буряків у середньому по Україні склала 278,3 ц/га.

Загальний обсяг за весь сезон склав – 13,37 млн. тонн цукрових буряків з цукристістю у середньому 15,30%, з них перероблено 13,03 млн. тонн (втрати склали 0,34 млн. тонн), з яких вироблено 1546 тис. тонн цукру білого (квота «А»).

Вихід цукру в цілому по Україні від початку виробництва  склав 11,86% проти 13,72% 2009 року.

Загальна кількість  цукрових заводів, що подали заявки на квоту 78. через відсутність сировини 7 цукрових заводів, яким виділена квота «А», в сезон 2010 року не працювали. Проте після тимчасової перерви з переробки цукрових буряків і виробництва цукру та у зв’язку зі зміною власників у 2010 році відновили свою виробничу діяльність 7 цукрових заводів.

На сьогоднішній день ще спостерігається негативна динаміка галузі по основним її показникам, проте  слід відзначити ряд позитивних моментів у порівнянні з 2009 роком: протягом року збільшилась кількість цукрових

 

 

 

 

заводів, площа посіву та валовий збір цукрових буряків, що вплинуло

на збільшення виробництва цукру на 279 тис. тонн.

Для стабілізації цінової  ситуації у період сезонного підвищення попиту на цукор на внутрішньому ринку  необхідно забезпечити своєчасне ввезення в Україну цукру-сирцю з тростини в межах тарифної квоти на 2011 рік. [1]

 

Крім суттєвого  покращення технологічної якості цукрових буряків, застосування сучасної технології переробки, оптимізації технологічних  регламентів, впровадження ефективного обладнання, механізації та автоматизації процесів із застосуванням комп’ютерної техніки, найбільш важливими напрямами поліпшення якості білого цукру є наступні:

 орієнтація на постійне покращення якості продукції як один із пріоритетних напрямів діяльності цукрового заводу, що забезпечує його конкурентні переваги на ринку;

 підвищення уваги до рівня професійної підготовки інженерно-технічних працівників і спеціалістів, операторів на усіх ділянках виробництва цукру. [2]

Погіршення  якості сировини, що надходить на цукрові заводи України в останні роки, є причиною низької чистоти дифузійного та очищеного соку, збільшення витрат вапна, труднощів при фільтруванні соків і сиропу, високої забарвленості продуктів.

Особливою проблемою  сучасного виробництва цукру є використання гібридів цукрових буряків вітчизняної та зарубіжної селекції, причому частка зарубіжних сягає вже 70%. Ці коренеплоди мають низьку стійкість до ураження фітопатогенними мікроорганізмами, не можуть зберігатись і важко перероблюються, зумовлюють зниження виходу цукру та збільшують його вміст у мелясі.

Низька якість сировини і підвищений вміст нецукрів в дифузійному соку призводить до труднощів і зниження ефективності проведення попередньої дефекації: спостерігається недостатня коагуляція ВМС і висока ступінь гідратації осаду після попереднього вапнування, на І –й сатурації формується осад з низькими седиментаційно-фільтраційними властивостями, збільшується навантаження на станцію фільтрування. [3]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Опис технологічної схеми та аналіз роботи станції до технічного переоснащення

Очищення дифузійного  соку від нецукрів ¾ одна з найважливіших стадій технологічного процесу, яка значною мірою визначає ефективність всього виробництва, вихід і якість білого цукру, витрати природних ресурсів ¾ вапняку і твердого палива.

На Кашперівському цукровому  заводі діє схема очищення дифузійного  соку, яка передбачає такі стадії:

• попереднє вапнування (гаряча);
• основне ванування;
• І карбонізація;
• Фільтрування соку І карбонізації;
• Вапнування соку перед ІІ карбонізацією;
• ІІ карбонізація;
• Відстовання соку ІІ карбонізації;
• Фільтрування;
• Випарвання;
• Фільтрування.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Опис сокоочисного відділення:

Очищення соку від мезги.

  Дифузійний сік очищають від мезги на ротаційних мезгоуловлювачах. Вміст мезги в очищеному соку не повинен перевищувати 1,0 г/л. Відділену мезгу направляють на стрічковий транспортер жому.

Ротаційний мезгоуловлювач повинен бути обладнаний плетеними ситами з розміром отворів не більше 1,0 х 1,0 мм.

Регенерацію сит ротаційних мезгоуловлювачів виконують щітковим регенератором і парою тиском не менше 0,3 мПа.

Загорівщі сита очищають щіткою при одночасному впливі 5% розчину каустичної соди. Під час очищення одної з мезгоуловлювачів вмикають другу. Санітарну обробку ротаційних мезгоуловлювачів проводять періодично, промиванням їх гарячою водою і дезінфекцією формаліном (1 раз на зміну).

Після мезгоуловлювачів дифузійний сік  надходить у збірник диф. соку, звідки самопливом йде на пароконденсаційний кавітатор, куди подається суспензія соку ІІ карбонізації та пар з випарної установки. 

Після кавітатора сік  за допомогою насосів надходить  на підігрівачі, де нагрівається до температури 90 - 95°. Нагрітий сік йде на попереднє вапнування.

 

Попереднє вапнування

   Метою попереднього вапнування є: максимальна коагуляція речовин колоїдної дисперсії, отримання щільного компактного осаду стійкого до дії високої лужності на основній дефекації, що забезпечує гарні фільтраційні показники соку I карбонізації.

Попереднє вапнування на заводі – прогресивне гаряче у  апараті для вапнування ПР¾2,5 реконструйованого. Тип апарата: вертикальний, корисний об'єм становить 17,6 м3.

 

 

Хімічні реакції, що мають  місце під час проведення процесів:

1. Нейтралізація вільних кислот Са²⁺
2. Реакції обміну. У соку є К-ві та Nа-єві солі з аніонами кислот, що з Са утворюють малорозчинні сполуки. КОН і NаОН внаслідок реакції обміну є джерелом натуральної лужності.
3. Реакції взаємодії пектинових речовинн та білків з вапном.

 

Параметри технологічного процесу попереднього вапнування:

1. Температура¾ менше 85-90° С.

2. Тривалість процесу ¾ 10 хв.

3. Кількість рециркуляціх

   а) сік І карбонізації  - 15-35% (

   б) суспензія  ІІ карбонізації – 10-20%

4.  рН соку ¾ 10,8-11,2.

5. Швидкість відстоювання ¾ 2,5-3,0 см/хв.

6. Номінальне значення рН по  по секціям:

І – 7,8

ІІ – 8,8

ІІІ – 9,5

ІV – 10,2

V – 11,0

Допустиме відхилення рН ± 0,2

 

Вапняне молоко подають  із мішалки через дозатор в останню зону апарата, в кількості ¾ 0,25-0,3% СаО до маси буряків. Завдяки надходженню вапняного молока в останню зону преддефекатора забезпечується рівномірне нарощування рН соку по секціям.

Технологічний режим процесу попереднього вапнування уточнює головний технолог і в залежності від якості дифузійного соку вносять в нього необхідні зміни. Нарощування рН по секціям лабораторія контролює не менше 2-х разів за зміну.

Під час роботи апрата попереднього вапнування сатуратчик оперативно контролює надходження дифузійного соку, вапняного молока і повернення, а також значення рН соку на вході і виході, температуру соку, роботу електроприводів, рівні у збірниках.

Технологічний режим попереднього вапнування:

1. Температура соку після підігрівачів – 90-95°
2. Загальний вміст вапна в соці по м/о 1н Н₂SO₄  0,9 – 1,0 % СаО
3. Вміст активного вапна по ф/ф 1н Н₂SO₄  0,1 – 0,25 % СаО
4. рН соку – 10,8-11,0

Основне вапнування

Метою основного вапнування є: максимальний розклад нецукрів, нестійких в лужному середовищі; отримання термостійкого соку з випарної установки; Головною задачею основного вапнування є розклад амідів кислот, солей амонію, редукувальних речовин, омилення жирів, доосадження аніонів кислот, а також утворення надлишку вапна, необхідного для отримання достатньої кількості СаСО₃ на I карбонізації.

Під час основного вапнування досягається  повне розкладання моносахаридів (93-95%), аміди гідролізують лише на 35-45%.

Показником термостійкості соку є приріст його забарвленості  за одиницю часу при витримуванні високих температур

Основне вапнування на заводі проводять в апараті ОД – 2,0 з корисним об’ємом 19,5 м³ (1988 року встановлення) тривалість перебування соку 15 хв. Дозатор вапна на основне вапнування ПРУ – 6 (реконструйований 2001р.)

Вапняне молоко надходить  із мішалки вапняного молока через дозатор у трубопровід попередньо вапнованого соку

Співвідношення “молоко ¾ сік” регулюється в автоматичному режимі і контролюється сатуратчиком на комп’ютері.

 

Технологічний режим основного вапнування:

1. Загальний вміст вапна в соці по м/о 1н Н₂SO₄ – 1,4-1,6% СаО
2. Вміст активного вапна в соці по ф/ф 1н Н₂SO₄   - 1,0-1,2% Сао

 

Порушення в роботі основного вапнування і шляхи їх усунення.

1. Спінювання.

               а) Причиною може бути порушення режиму роботи дифузійної установки, особливо при переробці пошкодженого буряка. Для усунення цього порушення потрібно налагодити роботу дифузійного апарата у відповідності з якістю перероблюваного буряка, виконувати температурний режим.

               б) Також причиною може бути  зміна якості буряка. Для усунення  потрібно уточнити оптимальний  технологічний режим роботи на дифузії, попереднього і основного вапнування (триваліть, лужність, температура).

               в) Порушення  температурного режиму (перегрів чи недогрів соку) може привести до спінювання. Для усунення потрібно вивести роботу підігрівачів на потрібний режим. Застосувати піногасник.

            г) Недостатній діаметр труби, яка відводить вапнований сік в карбонізатор чи нераціональна конструкція переливної кишені апарата старої конструкції. Для усунення потрібно встановити трубопровід відповідного діаметру, змінити конструкцію переливної кишені.

2. Різке коливання лужності вапнованого соку по фенолфталеїну та метилоранжу.

             а) Причиною порушення може бути неритмічна робота заводу, нерівномірність потоків (перерви в надходженні дифузійного соку, вапняного молока чи повернення на попередню дефекацію). Для усунення цього порушення потрібно налагодити  роботу заводу, безперервно і рівномірно подавати дифузійний сік, вапняне молоко і повернення на попереднє вапнування.

          

  б) Зупинка приводу перемішуючого пристрою, обривання вала дефекатора. Для усунення потрібно відремонтувати і запустити в роботу перемішувальний пристрій, регулярно проводити продувку апарата основного вапнування.

І Карбонізація

     

Вапнований сік, що містить коагулят кальцію в розчині і осаді, направляють  на І карбонізацію діоксидом вуглецю. В результаті реакції гідроксид кальцію з СО₂ утворюють кристали СаСО₃,  які випадають в осад. На поверхні новоутвореного позитивно зарядженого карбонату кальцію адсорбуються негативно заряджені нецукри, які знаходяться в розчині: амінокислоти, солі карбонатних кислот, барвні речовини та інше.

 Мета І карбонізації – досягнення максимального ефекту адсорбційного очищення соку при нормальних седиментаційно-фільтрувальних властивостях осаду та високому ступеню використання діоксину вуглецю (СО₂).

Отже, під час І карбонізації вапнованого соку вирішуються такі задачі:

1) нейтралізація СаОН₂

2) очищення соку внаслідок  адсорбції нецукрів на поверхні  часток СаСО₃

3) формування структури  твердої фази в соку після І карбонізації з необхідними седиментаційними та фільтраційними властивостями.