Проект установки оборудования для приготовления рафинадных сиропов

                                   Содержание 

1. Введение
2. Технико-экономическое обоснование
3. Устройство и принципы работы
4. Техническая характеристика
5. Расчеты
6. Основные правила эксплуатации
1. Инструкция по основным правилам эксплуатации
2. Монтаж и ремонт
3. Охрана труда
4. Охрана окружающей среды
7. Список  использованной  литературы
8. Приложения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Введение

В России сахарная промышленность начала развиваться с начала XVIII века. Первый сахаро-рафинадный завод, использовавший привозной тростниковый сахар-сырец, был пущен в Петербурге в 1719 году. Производство сахара из сахарной свёклы началось в России и Германии в  начале XIX века. Первый сахаро-рафинадный завод, производивший продукцию в промышленных масштабах, был создан в 1801 году в селе Алябьеве Тульской губернии компаньонами Бланкеннагелем и Есиповым. Сахарная промышленность России отличалась высоким уровнем развития производства, основные предприятия были сконцентрированы во владении нескольких крупных кампаний. Перед 1-й мировой войной Россия производила большие объемы свекловичного сахара, занимая 2-е место в мире (после Германии). В продажу поступает сахар-песок и сахар-рафинад различных наименований, а также рафинадная пудра. Сахар-песок выпускают обычный (мелкокристаллический), который имеет белый цвет с блеском, сладкий вкус, и рафинированный,- который получают путем дополнительной очистки (рафинации) сахарного сиропа или перекристаллизации, включая адсорбцию примесей сахара-песка обычного. В отличие от обычного сахара-песка кристаллы рафинированного сахара-песка имеют ярко выраженные грани и блестящие плоскости. В зависимости от их размера этот сахар-песок делят на мелкий (от 0,2 до 0,8 мм), средний (от 0,5 до 1,2), крупный (от 1,0 до 2,5) и особо крупный (от 2,0 до 4,0 мм). Цвет белее, чем у сахара-песка обычного, допускается голубоватый оттенок.

 

 

 

 

     Сахар-рафинад вырабатывают в следующем ассортименте:

прессованный колотый и прессованный в кубиках - получают прессованием сахара-песка в бруски, которые высушивают и раскалывают, на кусочки в виде параллелепипеда по 5,5, 7,5 или 15 г с толщиной кусочка 11 и 22 мм, а также в виде кубиков по 4,8 г;

прессованный колотый со свойствами литого - готовят прессованием под большим давлением кристаллов сахара-песка с повышенной влажностью (3-3,5%) в виде кусочков формы параллелепипеда такой же массы и толщины, как у прессованного колотого;

прессованный быстрорастворимый - вырабатывают на автоматах прессованием сахара-песка в отдельные кусочки правильной формы по 5,5 и 5,9 г, которые укладывают в пачки по 500 и 1000 г, этот сахар имеет небольшую прочность и быстро растворяется в воде;

прессованный в мелкой фасовке (дорожный) - выпускают отдельными кусочками до 7,5 г или сдвоенными - по 15 г, которые завертывают в подвертку и этикетку, этот сахар достаточно прочный; литой колотый сахар-рафинад - отличается большой прочностью, выпускают кусками неправильной формы массой не менее 5 и не более 60 г.

     Рафинадная пудра представляет собой измельченные кристаллы сахара размером не более 5 мм. Готовится она из крошки (кусочки менее 5 г), которая образуется в сахарорафинадном производстве.                

                                      Сахар-рафинад

     Сахар-рафинад - продукт, состоящий из кристаллической дополнительно очищенной (рафинированной) сахарозы, выпускаемой в виде кусков и кристаллов. Цель рафинации сахара-песка или тростникового сахара-сырца заключается в том, чтобы в результате последовательного выполнения технологических операций максимально удалить примеси и получить практически чистую сахарозу. По действующему стандарту содержание примесей в сахаре-рафинаде - не более 0,1%. Рафинация - это отделение сахарозы от несахаров путем ее кристаллизации в растворах.

2. Технико-экономическое  обоснование

       Основной характеристикой любого аппарата является его производительность, т.е. количество перерабатываемого сырья или напряжение аппарата, выражается производительностью аппарата, отнесённый к основной величине, характеризующей его работу.

        Производительность  аппарата можно повысить заменой  периодических процессов непрерывного, проведением их с более высокими  скоростями, применение новых технологических  процессов с использованием там где это возможно.

      Для уменьшения массы аппарата выбирают такую форму его, при которой отношение к боковой поверхности его объёма было бы минимальным, такое отношение имеют аппараты шаровой формы, а для аппаратов цилиндрической формы с плоским днищем.

       Необходимо стремится к тому чтобы машина имела автоматическое управление, когда регулирование и поддержание оптимального режима работы осуществляется от специальных программных регуляторов. Процесс автоматизации должен завершаться внедрением автоматизированной системы управления технологическим процессом и подключением её к высшим уровням автоматизированным систем управления.

       Машины и аппараты  должны соответствовать требованиям  техники безопасности: иметь гладкую  и обтекаемую форму, что в  значительной степени облегчает  соблюдение требований производственной  санитарии. Возникающий  при  работе шум машины не должен  превышать допустимой нормы.

     Машины должны иметь  простое устройство, обладать небольшой  массой и размерами. Выполнение  этого требования облегчает работу.

 

 

 

3.Устройство и принцип  работы

В рафинадном сиропе, приготовленном на белой клеровке, содержится сравнительно много посторонних механических примесей, для отделения которых  применяют фильтр - прессы и патронные  фильтры ПФ-20. После механического  фильтрования в рафинадных и продуктовых сиропах содержатся красящие вещества и растворенные соли. Утфели, сваренные из таких сиропов, характеризуются повышенной цветностью, что затрудняет получение кристаллов сахара рафинадного достоинства, поэтому в рафинадном производстве применяют вещества, способные в той или иной степени обесцвечивать растворы и поглощать растворенные в них соли. К таким веществам относятся сорбенты, основные из которых – костяной активированный  и гранулированный угли.

Применение костяного и гранулированного углей для обесцвечивания сиропов  связано с использованием громоздкого  оборудования и сложного процесса восстановления их адсорбционной способности.  Кроме  того, эффект обесцвечивания сиропов костяным углем не превышает 30…45%.

Для эффектного обесцвечивания сиропов  применяют иониты. Эффект обесцвечивания ионитами достигает 85…90%. Процесс регенерации ионитов прост, и эксплутационные расходы при работе с ними меньше, чем при работе с костяным и гранулированным углями. В настоящее время ионообменные установки широко распространены на рафинадных заводах.

На некоторых свеклосахарных заводах  с рафинадным отделением применяют  глубокую очистку диффузионного  сока при помощи искусственно приготовленных ионитов. Этот способ позволяет получить совершенно бесцветный  диффузионный сок чистотой  99 единиц. При этом из сока удаляется до 88 % несахаров. Ионитную очистку сока и клеровки используют главным образом в  тех случаях, когда необходимо получить сразу сахар рафинадного достоинства.

Полную деионизацию сока редко применяют в сахарном производстве в связи с ее повышенной стоимостью. Чаще выбирают  более простой способ применения ионитов для умягчения сока. При этом работают только с катионитом в натриевом цикле. Очищенный сок перед выпариванием пропускают через слой катионита, который удаляет из него соли кальция. Сок становится менее жестким, и поверхность нагрева выпарного аппарата мало загорает. Считают, что стоимость установки для умягчения сока окупается в результате улучшения работы выпарной установки и связанной с этим экономией топлива.

                               Клеровочные аппараты

Сироп и клерс готовят в роспускном отделении завода, которое располагается  вблизи сахарного склада или в  корпусе завода. Основное оборудование этого отделения  - клеровочные аппараты.

В сахарорафинадном  производстве применяют клеровочные аппараты периодического и непрерывного действия. К аппаратам периодического действия обычно относят мешалки с лопастными и турбинными перемешивающими устройствами и клеровочный аппарат системы  Фуровича, а к аппаратам непрерывного действия – аппараты конструкции А. А. Полищука и аппараты системы ВНИИЭКИПродмаш.

К процессу клеровки предъявляют следующие  требования: он должен протекать максимально  быстро, получаемые растворы должны иметь  заданные концентрацию сухих веществ  и температуру.

Поскольку процесс приготовления  клерса и сиропа  непрерывный, то при применении клеровочных аппаратов  периодического действия их необходимо устанавливать по нескольку штук в одну технологическую линию.

 

 

Клеровочный аппарат непрерывного действия системы ВНИИЭКИПродмаш

Вертикальный пятисекционный с якорной мешалкой и автоматическим управлением (рис 1.) аппарат предназначен для основной клеровки – роспуска белого сахара – песка.

Корпус 7 аппарата состоит из отдельных царг – секций. Секции аппарата отделены друг от друга днищами 23. Внутри аппарата в каждой секции на составном валу 4 при помощи разъемных муфт 10 закреплены четыре лопастные якорные мешалки 13. В секции I установлена специальная якорная мешалка 20, способствующая удалению нерастворимых примесей в лоток  21.Для лучшего перемешивания клеруемой  массы в секциях аппарата на днищах закреплены рассекатели 9. Якорный вал приводится во вращательное движение от электродвигателя 1 через редуктор 2.

Уровень сиропа в секциях аппарата контролируют при помощи смотровых стекол  22. Вентили 6 служат для спуска сиропа в необходимых случаях и по окончании работы. Для отбора проб из аппарата предусмотрены краны 14. Ревизию аппарата производят через люки 16 и 17. Для подогрева содержимого аппарата в первой секции установлен паровой барботер 5.

Сахар – песок, горячая вода и промой, автоматически дозируются в секцию I аппарата. Якорная мешалка и пар, поступающий через барботер, интенсивно перемешивают сахар – песок  и жидкость, что способствует хорошему растворению сахара. Затем сироп и часть нерастворенного сахара через лоток 21 поступают на шпагатоуловитель системы ВНИИЭКИПродмаш. Сироп, очищенный от нерастворимых  посторонних  примесей, поступает в секцию II аппарата по трубе 19. Далее смесь движется в аппарате сверху вниз последовательно по всем секциям. Для этого в верхней части корпуса каждой секции сделаны отверстия, через которые сироп поступает в карманы 8, а затем через отверстия, расположенные  внизу корпуса каждой секции, в следующую секцию. Из последней секции выходит сироп заданной плотности ( концентрации) и температуры.

Эксплуатация клеровочных аппаратов данного типа показала, что в процессе клеровки также эффективно отделяются шпагат и плавающие примеси. Тяжелые примеси накапливаются в секции I, и поэтому мешалки часто выходят из строя. Для предотвращения поломок применяют ловушки тяжелых примесей, которыми доукомплектовываются клеровочные аппараты

 

 

Очистка сиропов при помощи адсорбентов

В рафинадных и продуктовых  сиропах после механического фильтрования содержатся красящие вещества и растворенные соли, снижающие качество готового продукта.

Для обесцвечивания сиропов и удаления из них растворенных солей применяют обесцвечивающие адсорбенты, к которым относятся костяной и гранулированный  активированные угли.

Костяной уголь получают из костей крупных домашних животных путем их дробления, вываривания в воде или экстрагирования  и прокаливания без доступа воздуха при температуре 700˚С в течение 8…12 ч. После прокаливания кости охлаждают и измельчают до получения частиц размером 5…15 мм.

В последние годы в качестве адсорбента для очистки сиропов все чаще применяют гранулированные активные угли марок АГС-3, АГС-4М и АГС-5. Их изготовляют из каменного угля и смолы методом парогазовой активации. Размеры частиц такого адсорбента 1…3 мм, насыпная плотность – 0,43…0,45 г/л. Применение гранулированных активных углей обеспечивает высокую эффективность осветления сиропов. Для  рафинадных сиропов она составляет 30…60 , для продуктовых – 50…65 %.

Адсорбирующая способность костяного и гранулированного углей одна из самых больших, что объясняется развитой поверхностью адсорбции. Активная поверхность 1 г костяного угля составляет 100…125 м ², гранулированного – около 1000 м ².

Использование гранулированного угля вместо костяного на существующем оборудовании сахарных заводов снизило расход сорбента в 3…4 раза, улучшило обесцвечивание сиропов и, следовательно, привело к экономии средств на адсорбционной очистке сиропов.

Применение аппаратуры периодического действия при осветлении сиропов и регенерировании костяного угля имеет существенные недостатки, к которым относятся: большие трудовые затраты при обслуживании оборудования, его громоздкость, большая производственная площадь отделения для осветления сиропа и регенерирования угля.

Схема непрерывной очистки сиропа и регенерации угля:

1 – насос; 2 – подогреватель; 3 – адсорбционная колонна; 4 – бункер; 5 – транспортер; 6 – бункер; 7 – вибросито; 8, 10, 16 – вакуум - установки; 9, 11 – колонки; 12 – бункер; 13 – эжектор; 14 – насос; 15 – гидроциклон; 17 – бункер; 18 – вибрационный  питатель; 19 – печь; 20 – насос; 21 – бункер- охладитель; 22 – эжектор; 23 – бункер