Технологическая линия производства картофельного крахмала производительностью 20 тонн

Устройство и принцип действия машинно-аппаратурной схемы линии производства картофельного крахмала. В настоящее время на предприятиях осуществляют внедрение новой технологической схемы производства картофельного крахмала с использованием гидроциклонных установок (рис. 2.1.2).

Рис. 2.1.2 Машинно-аппаратурная схема линии производства картофельного крахмала.

Крахмал содержится внутри клеток картофеля в виде крах­мальных зерен. Чтобы извлечь его, необходимо вскрыть клеточ­ные стенки. При работе разделение картофельной кашки производят на гидроциклонах с получением очищенной суспензии крахмала и смеси мезги с картофельным соком. Отмытый картофель измельчают на терочных маши­нах «1» для получения картофельной кашки. Кашку насосом «2» перекачивают на второе измельчение к теркам «3». Крахмал, освобожденный из разорванных клеток, называют свободным, крахмал, оставшийся в неразорванных клетках, - свя­занным. Производительность терочных машин от 0,7 до 6т карто­феля в час. Эффективность работы картофелетерочной машины зависит от окружной скорости барабана. Терочные машины с ок­ружной скоростью около 50 м/с обеспечивают высокий коэффи­циент измельчения картофеля.

К = А * 100 / (А + В),

где А - содержание свободного крахмала в кашке, %; В – содержание связанного крахмала в              кашке, %.

На современных предприятиях коэффициент измельчения дос­тигает 85...95%, в том числе 79...85% при первом измельчении и 6...10% при повторном измельчении (перетир). При первом из­мельчении картофеля используют пилки с высотой зубьев 1,5...1,7 мм, при повторном измельчении картофельной кашки - пилки с высотой зубьев 1,0 мм.

После второго измельчения кашку насосом «4» перекачивают через самоочищающийся фильтр «5» в сборник – накопитель «6». В этом сборнике происходит смешивание кашки с густым крахмальным сходом, поступающим с обескрахмаливающих гидроциклонов «15», включающую «9» ступеней мультициклонов для выделения мезги и промывки крахмала.

Густой крахмальный сход с предпоследней ступени мультициклонов направляют в сборник «9», куда через фильтр «8» подают свежую воду, предназначенную для промывки крахмала. Для контрольной очистки крахмала от мезги суспензию из сборника «9» насосом «10» направляют на рафинировальное сито «11». Мезгу (надситовый продукт) возвращают в производство на второе измельчение, а суспензию собирают в сборнике «12». Из последнего насосом «13» суспензию через песковый гидроциклон «14» подают на  последнюю ступень  гидроциклонной установки.

В результате обработки получают суспензию крахмала концентрацией 37...40%, содержание  в ней мезги составляет 0,01 ..0,02% (к сухим веществам), растворимых  веществ до 0,05 %.

Жидкие сходы с первой и второй ступени гидроциклонной установки содержат мезгу, крахмал, их жидкая фаза представлена в основном картофельным соком. Обескрахмаливание смеси мезги и картофельного сока осуществляют на трехступенчатой установке «16». После обескрахмаливания смесь содержит сухих веществ 7...9%, свободного крахмала 2,1...9 г/л. Содержание сухих веществ в жидкой фазе 4...5%. при переработке 1 т картофеля получают около 1 т смеси и картофельного сока. Ее используют для скармливания скоту.

2.2. Описание машины, аппарата или установки, используемых в составе технологической линии.

Рассмотрим последнюю стадию технологического процесса – промывку крахмала более подробно.

В крахмальном молоке после рафинирования еще содержится небольшое количество растворимых веществ клеточного сока, остатки тонкой мезги и другие загрязнения. Для получения крах­мала высокого качества необходимо удалить почти все примеси. С этой целью производится промывание крахмала.

Рис. 2.2.1 Размывной чан.

Простейшим и безотказно действующим аппаратом для промывания крахмала является размывной чан (рис. 2.2.1). Обычно он изготовляется из кирпича, изнутри и снаружи покрытого тщательно загла­женным слоем цемента высокого качества. Вмести­мость чанов 7 - 15 м3. Высота внутренней части не должна быть более 1,5 м. Дно чана имеет уклон в сто­рону спускного отверстия, снабженного специальной задвижкой, позволяющей снимать грязевой слои, осев­ший над чистым крахмалом. У этого отверстия в полу имеются две бетонные канавки. По одной из них через трубу сифона 5 спускается промывная вода после отстаивания крахмала. По другой канавке 6 после отстаивания спускают верхний слой крахма­ла с примесями (грязевой слой) через отверстия 1 винтовой задвижки 4. Величину и высоту отверстия можно изменять, поднимая и опуская шибер 2 с помощью винта и маховичка 3.

Грязевой слой, имеющий цвет, резко отличный от совершенно белого цвета чистого крахмала, осторожно полностью смывают с крахмала минимальным количеством воды и направляют в подземный сборник. Затем на крахмал наливают чистую воду и, осторожно опуская лопасти работающей мешалки, взмучивают его.

Размывные чаны наполняют крахмальным молоком концентра­цией около 18° СА, но не полностью, чтобы оно не переливалось через край во время работы мешалки. После тщательного переме­шивания поднимают лопасти мешалки и дают крахмалу осесть, на что требуется 7—8 ч. Затем спускают промывную воду, смывают грязевой слой, подают в чан чистую воду и вновь разводят крах­мал до получения крахмального молока и повторяют процессы от­стаивания и смывания грязевого слоя. Такое двукратное промывание позволяет получать сырой крахмал хорошего качества. Иногда применяют и трехкратное промывание, гарантирующее высокое качество крахмала.

Чистый крахмал вновь разводят водой до получения густого крахмального молока (концентрацией 35° СА и выше) и подают на склад или   на обезвоживающие центрифуги.

Преимущества промывных ча­нов: простота устройства, деше­визна и надежность действия при хорошем уходе. Недостатки: периодичность работы и малая производительность при большой занимаемой производственной площади, получение грязевого слоя, требующего дополнитель­ной обработки (задержка крахмала в ловушках отстойного типа).

В настоящее время на многих заводах промывание крахмала произво­дится на гидроциклонах, представляющих собой батарею микрогидроциклонов. Принцип действия этих аппаратов (рис. 2.2.2) очень прост. Элементы микрогидроциклона состоят из двух ча­стей: цилиндрической 3 и кониче­ской 2. Разделяемая суспензия через сопло 5 вводится тангенциально в цилиндрическую часть гидроциклона под давлением 0,35 - 0,40 МПа, где начинает вращаться под действием развиваемой центробежной силы. При этом крахмальная суспензия разделяется. Основная часть твердой фазы постепенно продвигается к вершине конуса, откуда крахмальные зерна в виде сгущенного молока выводятся через отверстие 1 (сгущенный сход). Жидкий сход (часть воды, мезга и самые мел­кие крахмальные зерна) сосредоточивается около воздушного столба оси вращения и выводится через насадку и отверстие 4 в центре цилиндрической части  (крышки)  гидроциклона.

Рис. 2.2.2 Схема устройства микроциклона

Габаритные размеры микрогидроциклонов зависят от размера частиц разделяемой суспензии.

В картофелекрахмальном производстве обычно применяют микрогидроциклоны с внутренним диаметром цилиндрической части 20, иногда 30 мм. Высота конуса при диаметре цилиндрической ча­сти 20 мм равна 92 мм, угол конуса—около 12°. Входное сопло у микрогидроциклонов для станций СГ-4М1 и СГ-5 делают круглым диаметром 3,3 мм. В верхние и нижние отверстия мнкрогидроциклонов вставляют насадки (дюзы) с калиброванными отверстиями, диаметр которых зависит от назначения гидроциклонов и качества крахмального молока.

Дюзы жидкого схода обычно имеют диаметр 6 мм, сгущенно­го 3 - 4 мм.

Обработка крахмального молока на гидроциклонах произво­дится последовательно 3 - 4 раза. Сгущенный сход после первой обработки разбавляют и направляют на вторую обработку, после второй обработки разбавляют чистой водой и направляют на тре­тью. После 3 – 4 кратной обработки в сгущенном сходе почти не остается ни взвешенных, ни растворимых примесей к крахмалу.

Жидкий сход после третьей обработки в гидроциклонах направ­ляют на разбавление сгущенного схода после первой обработки перед поступлением на вторую.

Жидкие сходы после первой и второй обработки объединяют в сборнике, откуда подают в осадительные центрифуги, специаль­ные гидроциклоны или другие аппараты для отмывания мелких зерен крахмала.

Образующийся осадок обрабатывают отдельно и получают крахмал низших сортов, который может быть использован, напри­мер, для производства патоки.

Осадок можно также подвергнуть дополнительной обработке на ситах и центрифугах с возвратом полученного очищенного крахма­ла на основную технологическую линию. Однако при этом способе качество вырабатываемого крахмала может ухудшиться.

Фактор разделения при обработке на гидроциклонах значитель­но выше, чем при обработке в осадительных центрифугах.

В связи с небольшими размерами входных и выходных отвер­стий, которые не должны засоряться во время работы, крахмаль­ное молоко, поступающее в гидроциклоны, тщательно рафинируют. В нем не должно содержаться никаких примесей размером более 0,5 мм по наибольшему диаметру. Перед гидроциклонами устанав­ливают не менее двух работающих попеременно контрольных фильтров с плетеной сеткой, имеющей отверстия размером 1*I мм. Кроме того, отдельный фильтр предусматривают для по­ступающей воды.

Производительность одного микрогидроциклона указанных ра­нее размеров сравнительно невелика - около 0,5м3 крахмального молока концентрацией 6 - 7° СА в час. Поэтому применяют муль­тициклоны - батареи гидроциклонов, включающих большое количество параллельно работающих микрогидроциклонов.

Основная деталь мультициклона - коллектор, состоящий из двух массивных плит, скрепленных анкерными болтами. В плитах имеются совпадающие отверстия, в которые вставляют микрогидроциклоны, плотно закрепляя их специальными гайками. Пакет, вставленный в корпус мультициклона, крепится специальными винтами. Крахмальная суспензия под давлением поступает в кол­лектор, проходит между плитами и попадает внутрь микрогидроциклонов через входные сопла в их цилиндрической части. После разделения сгущенный сход выходит с одной стороны помещенного в цилиндрический корпус коллектора, а жидкий - через цент­ральные отверстия в микрогидроциклонах с другой стороны.

Таким образом, под давлением находится лишь внутренняя часть коллектора (между плитами), куда и поступает крахмаль­ное молоко.

Рис. 2.2.3 Станция гидроциклонов марки СГ-4М1

На рис. 2.2.3 изображена схема станции гидроциклонов СГ-4М1. Насос 1 через фильтр 5 подает исходную крахмальную суспензию на песковый гидроциклон 3 марки ГП-100. Очищенная от песка крахмальная суспензия насосом подается на первый гидроциклон 4, откуда сгущенный сход насосом подается на второй гидроцик­лон, затем на третий, из которого по трубе 6 выходит очищенная крахмальная суспензия. Вода через фильтр 7 подается на сгу­щенный сход со второго гидроциклона, разбавляя его перед по­ступлением в третий гидроциклон. Жидкий сход с третьего гидро­циклона подается по трубе 5 на разбавление сгущенного схода с первого гидроциклона перед поступлением его на второй (прин­цип противотока). Жидкий сход с первого и второго гидроциклона собирается в камере 8 и направляется в осадителъную цент­рифугу для сгущения.

Вся станция скомпонована на раме и имеет площадку для об­служивания. Производительность станции по крахмальному молоку концентрацией 6 - 8° СА 24 м3/ч; установочная мощность 52 кВт; концентрация конечного продук­та 37 - 38° СА.

Гидроциклоны хорошо рабо­тают при условии тщательного рафинирования поступающего крахмального молока и постоян­ного (без колебаний) давления крахмального молока перед вхо­дом в каждый мультициклон.

При остановке станции гидро­циклонов на длительный срок всю систему гидроциклонов осво­бождают от крахмального моло­ка. Герметичность системы гидро­циклонной установки создает хо­рошие санитарно-гигиенические условия работы. Остановка, пуск и регулирование установки гидро­циклонов осуществляются до­вольно просто. Для удобства экс­плуатации необходимо иметь за­пасные коллекторы к каждому гидроциклону. Тогда в случае забивки сопел у значительного количества микрогидроциклонов можно в течение нескольких минут заменить коллектор запасным и, не задерживая работы завода, приступить к очистке и промы­ванию забитых отверстий микрогидроциклонов в вынутом коллек­торе

При хорошем регулировании станция гидроциклонов может обеспечить высокое качество получаемого крахмала при неболь­шом удельном расходе электроэнергии и непрерывности процесса. Гидроциклоны занимают небольшую производственную площадь, и технологический процесс промывания крахмала протекает в них быстро. Эксплуатационные расходы на обслуживание гидроцикло­нов, включающие и стоимость электроэнергии, ремонта и замены деталей, невысоки. При обработке жидкого схода после первого и второго гидроциклона на осадительной центрифуге ZW-02 со­держание крахмала в промывной воде не превышает 0,2 - 0,3 г/л, а количество мезги после третьего гидроциклона составляет 0,05% в пересчете на сухое вещество рафинированного крахмального молока.

Сгущенный сход с осадительной центрифуги ZW-02 подают на первое рафинировальное сито, а жидкий сход с добавлением диок­сида серы может быть использован для промывания крупной мезги.

Раздел 3. Расчет материального баланса

на единицу продукции.

Расчет материального баланса является важнейшим этапом проектирования.

На основании материального баланса рассчитываются:

      Оборудование, необходимое для выполнения производственного плана (количество и производительность);

      Потребность предприятия в сырье, полуфабрикатах и вспомогательных материалах;

      Определяется эффективность использования оборудования;