Способы центрифугирования утфелей Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

сталлизации сахарозы в 3-4 раза из раствора с СВ 79,5%, Ч 80% при г 60°С.

2. Максимальная скорость кристаллизации достигается при вибрационной скорости течения межкристального раствора, равной 0,15 м/с (частота колебаний 3 Гц), что говорит об эффективности фильтрации раствора через вибрирующий слой кристаллов сахарозы.

ЛИТЕРАТУРА

1. Игнатенков А.Л., Лобода П.П. Перенос дисперсной твердой фазы в массообменных аппаратах с вибрирующими устройствами / / Респ. межвед. науч.-техн. сб. ’Пищевая пром-сть”. — Вып. 27. — 1981. — С. 85-86.

2. Лобода П.П., Игнатенков А.Л. Особенности противоточ-ного массообмена между твердой фазой и жидкостью в поле низкочастотных колебаний / / Изв. вузов. Пищевая технология. — 1983. — № 6. С. 107-110.

3. Игнатенков А.Л., Лобода П.П. Эффективность продольного перемешивания твердой фазы в массообменных аппаратах с колеблющимися устройствами / / Сахарная пром-сть. — 1986. — № 7. — С. 23-25.

4. Шестов А.Г., Петров С.М. Оценка величины пограничных слоев на кристаллах сахарозы и лактозы при йнфра-звуковых воздействиях / / Изв. вузов. Пищевая технология. — 1995. — Л? 3-4. — С. 46-48.

5. Шестов А.Г., Петров С.М., Тужилкин В.И. Математическая модель массообмена при кристаллизации сахарозы в инфразвуковом поле // Сахарная пром-сть. — 1994. — № 6. — С. 25-27.

6. Герасименко А.А. Кристаллизация сахара. — Киев: Паукова думка, 1965. — 216 с.

7. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. — М., 1960. — 466 с.

8. Жужиков В.А. Фильтрование. — М.: Химия, 1980. — 400 с.

Кафедра технологии сахаристых веществ

Поступила 24.02.2000 г.

где

664.1

СПОСОБЫ ЦЕНТРИФУГИРОВАНИЯ УТФЕЛЕЙ

где

Г.М. ЧУДАКОВ

Северо-Кавказский научно-исследовательский институт сахарной свеклы и сахара

Разделение утфеля на кристаллический сахар и вязкий межкристальный раствор осуществляют в роторе фильтрующих центрифуг периодического и непрерывного действия. Оптимальным режимом работы центрифуг в условиях установившегося движения тепловых и массовых потоков считается такой технологически обоснованный режим, при котором получается сахар заданного качества, с минимальными потерями в оттеках, при максимальной производительности и минимальных энергозатратах.

Для получения сахара заданного качества в процессе центрифугирования применяют промывку кристаллов сахара горячей водой или клерсом.

Наиболее прогрессивным способом разделения утфелей последнего продукта считается центрифугирование с промывкой кристаллов желтого сахара аффинирующими насыщенными растворами меньшей вязкости и разделение полученных оттеков по чистоте [1]. Он, однако, не нашел широкого применения, так как выпускаемые центрифуги не комплектуются устройствами для четкого деления оттеков.

В настоящее время на многих сахарных заводах применяются способы раскачки утфеля последнего продукта перед центрифугированием для снятия пересыщения. Горячая вода подается в количестве 1,0-1,2% под слой утфеля прерывисто в нескольких точках по длине кристаллизатора или через пористые пластины. Режим подготовки утфеля к центрифугированию рекомендован и может быть использован для работы на центрифугах непрерывного действия.

Применяется также способ с пропариванием. Как правило, он комбинируется с другими вариантами и служит для стабилизации тепловлажностного режима работы центрифуг.

Для центрифуг непрерывного действия рекомендуется также способ промывки кристаллов струей горячей воды температурой 65~70°С в количестве до 2,5% к массе утфеля. Вода должна

подаваться в ооласть, находящуюся на ускорительной чаше ротора перед струей утфеля за 50-80 мм. При такой схеме подачи воды улучшается качество желтого сахара при незначительном повышении чистоты оттеков.

Повысить эффективность разделения путем снижения вязкости межкристального раствора утфеля позволяет способ с использованием нагретого оттека, который заключается в следующем [2]. Часть отцентрифугированного оттека нагревают до 80-95°С и подают в центральную зону ускорительной чаши ротора. Нагретый оттек и утфель смешиваются в поле действия центробежных сил. При этом происходит выравнивание температуры смеси, снижение вязкости и более полное выделение оттека.

Так как время пребывания утфеля при повышенной температуре мало, то растворение кристаллов сахара незначительное.

Цель работы — обоснование возможности промывки кристаллов сахара нагретым оттеком и выявление между ними количественных соотношений, обеспечивающих наилучшие фильтрующие свойства центрифуги. Предполагается, что нагретый оттек, попадающий в центрифугу, мгновенно смешивается с утфелем, образуя разбавленный утфель с пониженной вязкостью межкристального раствора.

Согласно закону Дарси, скорость фильтрации через осадок определяется выражением

С, = KJ>fh

(1)

где

К-— коэффициент фильтрации;

Р — потери давления на фильтрующей перегородке;

/гс — толщина слоя осадка.

Для центрифуг непрерывного действия под Ас можно понимать эквивалентную толщину слоя осадка, равную по сопротивлению слою сахара и фильтрующей основы.

Известно, что

= К.<?/у,

К,

(2)

где К — коэффициент пропорциональности;

й — средний диаметр кристаллов сахара;

где

где

где

За: ра от

где

юдоль-к аппа-іарная

ранич-

инфра-

рсноло-

.

емати-сарозы 194. -

і: Нау-

:ротив-180. —

664.1

[тель-

0 мм. ество

[ЄНИИ

1 сни-гфеля ■о отпасть

80-

їьной

пива-

;этом

меси,

іение

[ШЄН-

шлов

про-р вы-Ї0ШЄ-Ьщие )агре-

ІЄННО

нный

ьного

іации

(1)

ощей

ОД

слоя зра и

(2)

ости;

саха-

V — кинематическая вязкость межкристального раствора.

Поскольку для заданной конструкции центрифуги величина Р постоянная, то из (1) и (2) получаем

С, = /к I, (3)

где К., = К{Р.

В отцентрифугированном сахаре содержание межкристального раствора должно быть ограничено. Для этого примем

е = ом/ас, (4)

где £ — отношение массового расхода меж-

кристального раствора, содержащегося в сахаре на выходе из центрифуги, к массовому расходу сахара Ос-

Для режима работы центрифуги без промывки справедливо соотношение

£, = 0-0,-070,, (5)

где Е[ — заданное отношение, характеризу-

ющее качество отцентрифугиро-ванного сахара;

" 0 — массовый расход утфеля, подаваемого в центрифугу; й — массовый расход оттека.

При использовании нагретого оттека уравнение материального баланса принимает вид

£2 = 0 - 0С + (и - б,) / Ос, (6)

где б, — весь оттек, прошедший через филь-

трующую основу.

Использование нагретого оттека будет иметь смысл лишь в том случае, если

Е2 - £1> (7)

поэтому условием его применимости является £, - е2 > 0. (8)

С учетом (5) и (6) получаем целевую функцию

У = о, “ и - й - тах > 0.

(9)

Для конкретной конструкции центрифуги ее фильтрующая способность вычисляется

и = (10)

или с.,учетом (3) !Ь

в = ЭК^2'/ ку0 V; ' (11)

где 5 — площадь фильтрующей основы;

— кинематическая вязкость межкристального раствора при температуре утфеля без промывки.

При использовании нагретого оттека через фильтрующую основу пройдет

в1 = БК/2 / V, (12)

где V — кинематическая вязкость межкри-

стального раствора, полученного путем смешивания утфеля с нагретым оттеком.

Зависимость вязкости межкристального раствора от температуры имеет вид [1]

у. = А • 10т, (13)

где А и В — постоянные коэффициенты;

Т — температура межкристального раствора утфеля.

Температуру межкристального раствора можно найти как среднюю при перемешивании утфеля и нагретого раствора

Т = СиУТи + су0Ту ДсуО + суО, (14) где Су, — удельная теплоемкость нагретого оттека и утфеля;

Ть, Тч — температура нагретого оттека и утфеля.

Выражение для целевой функции (9) имеет вид

й1

У = К.РБ—

в(сци + с д.

10'

А.

с,,иТп + с С? Т

и и \ V V

Ю" г:

А

А

и.( 15)

Приравняв к нулю первую производную от У но и, получаем уравнение, позволяющее в каждом конкретном случае найти оптимальное количество промывной жидкости, обеспечивающее наилучшие фильтрующие свойства центрифуги.

ZC.PS-

10 Суит и + с.уоуту в\сус,,С}у(Т1, - гу)] =

(сииТи + с^Х)2

(16)

Практически найти количество промывной жид-кости^ II, обеспечивающее наилучшие технико-экономические показатели центрифуги, затруднительно, поскольку, как правило, неизвестными являются параметры процесса К{, 8, ё2, Ас. Но эту величину можно найти из соотношения К^РБсР/йс; = \]ц для заданного качества отцентрифугирован-ного сахара

У = Оу-Ос(1 +£,)■ (17)

Пусть е1 = 0,1; 0{ = 0,5 0У, тогда

и = 0,45 Оу. (18)

Выражение (16) с учетом (18) принимает вид

0,45

О V,,

V (

А

В{сии + С.Л)

сусМТц ~ Ту) 510 оцитц + о^

- (сиОиТи + сДГ/. (19)

Значения АнВ можно найти путем решения системы двух уравнений, получаемых для двух значений температуры и вязкости, взятых из номограммы вязкости межкристальных растворов. Например, для СВ = 80,5% имеем: Т = 313 К, /и = =4,5 Па-с; Т = 343 К, ц = 2,3 Па-с.

Для вычисления кинематической вязкости получаем выражение

V = ц/р = 5,58-10 17 • 10-4622/Г, м2/с. (20)

Приняв 0 = 1 кг/с, с - 0,43 Дж/(кг-К), с., = =0,62 Дж/(кг'-К), Ту = 323 К, Ти = 363 К, запишем выражение (20) в виде

28650 + 1987

4,319-1018-Ю"Й5;1ё'Тш,8 =

= (225,10 + 138,8)2. (21)

Для каждого конкретного случая коэффициенты будут иметь свои значения.

Поскольку уравнение (21) трансцендентное, то его решение можно найти графически. Значение и, удовлетворяющее равенству (21), равно 2,2 кг на 1 кг утфеля. При этом д2У/ д0<0, т. е. целевая функция принимает максимальные значения.

Описанный способ разделедая .сахарных;утфе-лей последнего продукта внедрен на многих сахарных заводах, среди котор'ых Зе'метчийский,. Гуль-кевичский, Лиепаевский и др. Проводились опытные проверки на центрифугах непрерывного и периодического действия. Утфель.для испытания выбирали мелкокристаллический с вязким межкристальным раствором. За базу сравнения брали способ промывки горячей водой в количестве 2-3% к массе утфеля.

Количество нагретого оттека составляло 10-30% к массе утфеля. При этом температура утфеля' повышалась на 10—15°С, а вязкость межкристального раствора снижалась до 1,4 Па-с]

Испытания подтвердили преимущества предлагаемого способа разделения утфеля последнего продукта по сравнению с промывкой горячей водой. Цветность желтого сахара была ниже на 10-15 ед. Щ^аммера. Разница в чистоте межкристального раствора и оттеков составляла 0,4-0,8 ед. Применение предложенного способа уменьшает разбавление оттеков, сокращает количество вторичных продуктов и потери сахара в оттеках.

Лиепаевский сахарный завод представил отчет по форме 4-НТ о внедрений отписанного способа с экономическим эффектом 85500 р.

ВЫВОДЫ

1. Получены аналитические зависимости, которые позволяют в каждом конкретном случае найти оптимальное количество нагретого оттека, обеспечивающее наилучшие фильтрующие свойства центрифуги. При хорошем перемешивании нагретого оттека и утфеля его можно подавать в центрифугу теоретически в количестве до 220% к массе утфеля.

2. Практические результаты подтверждают улучшение качества центрифугирования при использовании нагретого оттека,

ЛИТЕРАТУРА

1. Силин П.М. Технология сахара. — М.: Пищевая пром-сть,

1967. — 625 с. ,

2. А.с. 540916 СССР, М. Кл C13F 1/06. Способ разделения

: утфелей / B.C. Бурда. Г.М. Чудаков, В.А. Трофимов. —

Опубл. в Б.И. — 1975. — № 12.

Лаборатория кристаллизации ,

Поступила 25.09.200&:г.

637.345:664.135:637.334.7

ВЛИЯНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА ПРЕССОВАНИЯ ■г..''г' ■ НА МЕХАНИЧЕСКУЮ ПРОЧНОСТЬ Лп .ТАБЛЕТОК, МОЛОЧНОГО САХАРА

И.А. ЕВДОКИМОВ, А.Н. СЕРОВ

Северо-Кавказский государственный

технический университет { ?

Создание эффективных бифидогенных таблети-рованных продуктов на основ,е лактозы (мрлочного сахара) и ее производных для лечения и профилактики желудочно-кишечных заболеваний — задача актуальная и в технологическом отношении сложная.

Прессование является завершающей стадией технологии приготовления таблеток, и его условия в значительной мере Определяют их прочностные свойства.

Изучению процесса таблетировамия сыпучих материалов посвящено значительное количество

раоот, в которйх указывается, что из всех параметров процессов прессования на механическую прочность таблеток больше всего влияет усилие прессования: чем оно выше, тем более прочны таблетки [ 1 —3 . Однако, по данным некоторых исследователей [4, 5], при увеличении усилия прессования одновременно снижаются распадаемость и растворимость, появляется расслоение таблеток. Немаловажный фактор —1 повышение износа пресс-инст-румента и деталей роторных таблеточных машин [6]. Поэтому в промышленности необходимы четкие критерии оптимизации режимов прессования, обеспечивающих заданную механическую прочность таблеток.

Нами изучено влияние параметров процесса прессования на механическую прочность таблеток молочного сахара. ,

Рис .1

]