VI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2014

К производственным растворам, используемым в технологии кристаллизационного отделения, относятся сок, сироп, клеровки, межкристальные растворы утфелей и меласса. Сок, сироп и оттеки являются разбавленными растворами, межкристальный раствор – на разных стадиях кристаллизации может находиться в насыщенном или перенасыщенном состоянии. При этом параметры перенасыщения определяются через параметры насыщенного состояния. Для понимания и управления процессами кристаллизационного отделения необходимо рассмотреть растворимость сахарозы в производственном насыщенном растворе.

Основным показателем является растворимость Н₁ [кг сахарозы / кг воды]

(1)

, поэтому СВ > Сх.

Так как на растворимость оказывают влияние каждый из пятидесяти несахаров, входящих в состав производственных растворов, то в отличие от Н₀ - растворимости сахарозы в воде, растворимость H₁ не является физико-химической константой.

Для определенных сахарных заводов и для разных периодов сезона производства растворимость меняется, т.к. изменяется количество и состав несахаров очищенного сока. На величину Н₁ оказывают влияние как несахара - растворители, так и несахара - растворенные вещества. Несахара - растворители замещают часть нейтральной воды, делая ее активной и растворимость H₁ увеличивается. Несахара - растворенные вещества – наоборот снижают растворимость.

В насыщенном состоянии при оптимальном технологическом режиме производства должна находиться меласса при центрифугировании утфеля III продукта. Важнейшей задачей производства является снижение содержания сахара Сх_н в мелассе. В начале производственного сезона очищенный сок и меласса содержат главным образом несахара -растворители, которые увеличивают H₁, при этом концентрация сахарозы в мелассе Сх_н будет повышенной. В конце сезона, при переработке хранившейся свеклы, содержание редуцирующих веществ в ней сильно возрастает и уже большее количество несахаров - растворенных веществ (редуцирующих веществ) доходит до продуктового отделения. В это время растворимость уменьшается, и чистота мелассы снижается.

Пользоваться понятием растворимости Н₁ неудобно, так как , поэтому для производственного использования введено понятие коэффициента насыщения:

(2)

Коэффициент насыщения – это величина, показывающая во сколько раз растворимость сахарозы в данном производственном насыщенном растворе, отличается от растворимости в воде. Коэффициент насыщения зависит от чистоты раствора или содержания несахаров. Так как на величину растворимости Н₁ оказывают влияние два растворителя – вода и несахар, то для практического использования коэффициент насыщения рассматривается как соотношение несхар : вода в производственном растворе.

(3)где (4

Рис. 1. Зависимость коэффициента насыщения от соотношения несахар:вода

Для свеклосахарного производства графическую зависимость коэффициента насыщения от соотношения несахар : вода N (рис. 1) целесообразно разделить на три зоны кристаллизации в соответствии с изменением чистоты утфелей I, II и III кристаллизаций.

N = 0, чистота равна 100 %, граница I-II соответствует чистоте 90-93 %; граница II и III – чистоте 80-85 %. Диапазон I-III соответствуют трем кристаллизациям или утфелям I, II, III продуктов.

Вывод: разделив график изменения коэффициента насыщения на три области, находят среднее значение коэффициента насыщения для утфелей I, II и III продукта:

для утфеля I

для утфеля II

для утфеля III

Таким образом, при управлении процессом I и II кристаллизации растворимость рассчитывается так же, как для водно-сахарного раствора, эта величина всегда известна. Для утфелей I и II разработан программный комплекс по управлению процессом уваривания. Корректировка системы управления проводится наиболее просто, так как все параметры межкристального раствора на разных стадиях уваривания легко рассчитываются. Для утфеля III растворимость

Для III ступени растворимость зависит от чистоты межкристального раствора и в начале уваривания равна чистоте общего оттека утфеля II - 75-79 %, коэффициент насыщения при этом равен 1. К концу процесса уваривания в вакуум-аппарате чистота снижается до 62-63 %, и коэффициент насыщения возрастает до 1,1. В кристаллизаторах-охладителях при охлаждении утфеля III чистота снижается с 62 до 55-57 %, а коэффициент насыщения растет до 1,2-1,25. Таким образом, управление кристаллизацией утфеля III продукта более сложное, чем I и II, в программу управления приходится вводить переменное значение коэффициента насыщения, если чистота утфеля III начинает меняться.

Код для цитирования: Скопировать