Непрерывная варка и кристаллизация сахара. Теоретические и экспериментальные разработки - Гулый И.С.
Скачать (прямая ссылка):
Сущность принятой структурной схемы состоит в том, что циркулирующий поток сахарного раствора сгущается в обычном циркуляционном выпарном аппарате или в рабочей камере по типу вакуум-аппарата периодического действия, а затем сгущенный раствор непрерывным потоком попадает в камеру КГ, где за счет созданного более глубокого разрежения происходит самоиспарение воды и обеспечивается необходимая вероятность кристаллообразования.
.На стадии проведения расчетов и предварительной разработки конструкции элементов ВАНД предусматривали [294]:
1) непрерывность потока без специальных транспортирующих устройств;
2) возможность ультразвукового воздействия на сгущенный раствор, поступающий в зону кристаллообразования;
3) возможность монтажа КГ к КЦ и КРК ВАНД любой системы, а также к сгустителю в виде обычного вакуум-аппарата периодического действия и к существующей вакуумной системе;
4) стабилизацию, контроль и регулирование основных режимных параметров и получение статистических данных, характеризующих работу установки.
Схема экспериментально-промышленной установки с приборами автоматизации для исследования КГ ВАНД показана на рис. VI—1.
Основной целью исследований являлась проверка возможности непрерывной генерации кристаллов, выявление режимных параметров и особенностей кристаллообразования в промышленных условиях. Сгущение в КЦ происходило при абсолютном давлении 0,035—0,037 МПа, а кристаллообразование в КГ — при 0,019—0,024 МПа.
Конструкция КГ обеспечивала полный прямоток, а также исключала засахаривание рабочих каналов. Стабилизация перепада давления (АЯ) не представляла затруднений. Однако АН можно было изменять только в определенном диапазоне. Реально возможная величина АН оказалась в пределах 0,012—
0,013 МПа. При таком ДЯ для достижения достаточной величины вероятности образования ц. к. сгущение раствора в КЦ требовалось проводить до 17= 1,1-=- 1,2. Это зачастую приводило к образованию кристаллов в КЦ, которые затем росли, смешивались со свежим сиропом и поступали в КГ, вследствие чего из него выходил молодой утфель с очень неравномерными кристаллами.
Рис. VI—1. Схема экспериментально-промышленной установки для исследования КГ ВАНД по структурной схеме варианта II:
J — концентратор (КЦ); //— кристаллогенератор (КГ); III — камера роста кристаллов (КРК) (ВАНД сист. Данильцева); IV — вакуумная система завода; V — ультразвуковой генератор (УЗГ-10).
При достижении сгущаемым раствором П ^ 1,1 наступали срывы генерации зародышей, а при П ^ 1,0 образования ц. к. в камере КГ не происходило. В этом состоит основной недостаток КГ по этому варианту.
Ультразвуковое облучение интенсивностью до 4 Вт/см2 способствовало тому, что в КЦ было достаточно сгущать раствор до Я = 1,0. Однако в условиях сахарного завода обеспечить длительную непрерывную работу УЗГ не представляется возможным. В связи с этим пришли к выводу, что затраты на его эксплуатацию не оправдываются достигаемым эффектом интенсификации кристаллообразования.
Микроскопический анализ пробы молодого утфеля из КГ показал, что преобладающий размер кристаллов находится в диапазоне 0,05—0,15 мм, а количество Л^кг=7-109-^-
26-109 шт./см3 (294]. Анализ утфеля из вакуум-аппарата периодического действ,ия, работающего в тех же условиях, сделанный перед первой подкачкой показал, что в нем преобладают кристаллы размером 0,1—0,2 мм, а NKr = 1 • 109 — 3-109 шт./см3, т. е. были получены сопоставимые результаты.
Межкристальный раствор молодого утфеля в КГ имел концентрацию СВ на 3—5% выше, чем в аппарате периодического действия перед 1-й подкачкой. Отсюда следует, что Ткг < тл, вследствие чего образование ц. к. в опускном рукаве КГ не заканчивалось [294].
В результате исследований КГ ВАНД по схеме варианта II экспериментально подтверждена принципиальная возможность непрерывной генерации кристаллов в производственных растворах путем создания условий самоиспарения воды в 1-м потоке. Установлено, что для устойчивого непрерывного режима генерации кристаллов необходимо совершенствование узлов КЦ и КГ. Проведенные испытания показали необходимость более глубокого изучения аппаратуры и процесса непрерывной варки в производственных условиях на специальной полупромышленной модели ВАНД.
2. КОНСТРУКТИВНОЕ ОФОРМЛЕНИЕ ПОЛУПРОМЫШЛЕННОЙ МОДЕЛИ ВАНД
Полупромышленная модель создана совместно с ИКХХВ АН УССР на базе теоретических и лабораторных исследований и предназначалась для исследования способа варки и разработанных конструктивных решений элементов и узлов ВАНД, исследования условий «непрерывной и устойчивой генерации кристаллов, испытания и проверки разработанных способов и схем автоматического управления процессом непрерывной варки, накопления данных для разработки конструкции и системы автоматизации опытно-промышленного ВАНД.
В соответствии с расчетом модель ВАНД выполнена по структурной схеме варианта III и состоит из KU, КГ и КРК- Для решения поставленной задачи секционировать КРК не требовалось. Это позволило создать простую и надежную конструкцию модели и успешно выполнить поставленные задачи.
