CC BY
25
ВЫВОДЫ
1. Результаты исследований показывают, что для обеспечения длительной и надежной эксплуатации колонных аппаратов при условии изготовления их из обычных конструкционных материалов, необходимо величину припуска на износ для лопастей и контрлопастей, трубовала и корпуса задавать пропорционально изменению скорости износа данных элементов по высоте аппарата. Абсолютные значения и характер изменения скоростей износа элементов приведены в данной работе.
2. С целью уменьшения интенсивности электро-
химической коррозии целесообразно применять материалы с меньшим электродным потенциалом, например, нержавеющие стали 08X13, 08Х17Т,
12Х18Н10Т, двухслойную сталь СтЗ-12Х18Н10Т.
3. Перспективным является также дальнейшее совершенствование формы транспортных лопастей, снижающее сопротивление их движению и уменьшающее скорость абразивного износа.
ЛИТЕРАТУРА
1. Пушанко Н. Н., Серегин А. А. О долговечности транспортных систем колонных диффузионных аппаратов.— Пищ. пром-сть, Научн.-производ. сб., 1981— № 2,— С. 42—44.
2. Я в о р В. А., Г и ш е л ь м а н М. М., Ковинская С. В., Р о м е н с к и й Н. П., Исследование износостойкости конструкционных материалов в диффузионных аппаратах непрерывного действия. Пищ. пром-сть, Научн.-производ. сб.,—1980.— № 1,— С. 39—42.
Кафедра технологического
оборудования пищевых производств Поступила 13.11.89
664.123.4.033
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ЭКСТРАГИРОВАНИЯ САХАРА В СЕКЦИОННЫХ АППАРАТАХ С ПРОМЕЖУТОЧНЫМ ОТЖИМОМ СЫРЬЯ
А. В. ЛЫСИКОВ, Ю. А. ЗАЯЦ, В. М. ЛЫСЯНСКИЙ
Киевский ордена Трудового Красного Знамени технологический институт пищевой промышленности
К экстракторам свеклосахарного производства предъявляется ряд требований, без удовлетворения которых не может быть достигнута высокая эффективность протекания процесса извлечения сахара из свекловичного сырья. Это, во-первых, полная и быстрая тепловая обработка свекловичной стружки. Далее можно назвать возможность обеспечения одинакового времени пребывания частиц независимо от производительности аппарата, строгий противоток, сочетающийся с активным гидродинамическим режимом контакта фаз, малая чувствительность к качеству подготовки сырья и др.
Из существующих экстракторов наилучшим образом этим требованиям удовлетворяют секционные экстракторы, например, ротационные.
Однако практика показала, что в ротационных аппаратах после разделения фаз в секции происходит унос части жидкости со стружкой в следующую секцию [1]. Для сока этот унос является рециркуляцией, т. е. нарушением противотока.
Представляется целесообразным поэтому применение промежуточного отжима твердой фазы при ее перегрузке из секции в секцию.
Авторами были проведены исследования процесса экстрагирования сахара в секционных аппаратах с промежуточным отжимом сырья.
В основу исследования была положена математическая модель процесса экстрагирования, разработанная В. М. Лысянским на основе решения краевой задачи при граничных условиях 3-го рода для неограниченного цилиндра, которым аппроксимировалась форма частиц [2].
Для определения коэффициентов модели были созданы два секционных экстрактора с промежуточным отжимом сырья. Один из них представляет собой 9-секционную противоточную пилотную установку с промежуточным отжимом после каждой секции. Для нее были проведены исследования по определению времени пребывания твердой фазы в аппарате с помощью введения индикатора и кине-
тика процесса экстрагирования при работе с отжимом и без него.
Секционирование позволяет .с достаточной точностью переносить результаты лабораторных исследований на полупромышленные и промышленные установки. Это было проверено на втором аппарате, который имел всего одну секцию диаметром 3 м. Для этого аппарата была исследована кинетика экстрагирования при трех режимах: без отжима, с отжимом от 0,003 до 0,005 МП а и при перемешивании свекловичного сырья, погруженного в жидкость.
Величины коэффициентов диффузии определялись по известной методике с помощью виброплатформы [3].
Обработка экспериментальных данных велась с применением ПЭВМ «Искра-1030».
Установлено, что эффективность процесса экстрагирования свекловичной стружки при постоянном контакте фаз (перемешивание) выше, чем при циклическом взаимодействии. Это объясняется сокращением времени контакта фаз при тепловой обработке в циклическом процессе. Однако применение промежуточного отжима с усилием более
0,003 МПа после каждого цикла контакта фаз повышает эффективность процесса (рис. 1). Причем в наибольшей мере это сказывается после того, как будет закончена тепловая обработка стружки, т. е. произойдет денатурация белков протоплазмы клеток и снижение модуля упругости частиц свеклы. Поэтому, по нашему мнению, целесообразно проводить процесс в две ступени. На первой осуществлялась бы тепловая обработка свекловичного сырья, а на второй применялся бы промежуточный отжим при перегрузке сырья в селекционном аппарате.
Нарушение структуры частиц свеклы при работе с отжимом приводит также к увеличению коэффициента диффузии сахара в свекловичной ткани (рис. 2)
Рис. 1. Изменение степени извлечения сахара из стружки с течением времени: 1 — режим с отжимом; 2 — режим при перемешивании; 3 — режим без отжима (Со — начальная концентрация сахара в стружке; С — текущая концентрация сахара в стружке; С' — текущая концентрация сахара в соке; х — временной симплекс).
Рис. 2. Изменение коэффициента диффузии сахара в свекловичной ткани при проведении процесса 1 — с отжимом; 2 — при перемешивании; 3 — без отжима
Моделирование на ПЭВМ показало, что сокращение времени пребывания твердой фазы на ступени экстракции (в секции) с 4 до 3 мин позволяет повысить интенсивность процесса на 10% при тех же габаритах аппарата. Это достигается за счет увеличения числа секций при уменьшении их длины.
Изменение потерь сахара в жоме: 1 — с отжимом; 2 — при перемешивании; 3 — без отжима в зависимости от числа секций показано на рис. 3. При
работе с промежуточным отжимом потери будут минимальными.
ВЫВОДЫ
1. Наибольшая эффективность процесса экстрагирования из всех изученных режимов достигается при работе с промежуточным отжимом, усилие которого больше 0,003 МПа.
2. Представляется целесообразным рекомендовать использовать вышеупомянутый экстрактор с промежуточным отжимом для переработки свекловичного боя и хвостиков в силу его малой чувствительности к качеству сырья и способности перерабатывать частицы твердой фазы с малыми размерами (менее 20 мм).
3. Нужно предусмотреть две ступени, причем в первой проводить тепловую обработку, а во второй применять промежуточный отжим свекловичного сырья. В этом случае ожидается сокращение времени процесса на 10% по сравнению с работой без отжима для достижения одних и тех же потерь в жоме.
ЛИТЕРАТУРА
1. Дронов С. Ф. Динамическая теория извлечения сахара из свеклы диффузионным способом.— М.: Пищепромиздат, 1952.— С. 97.
2. Аксельруд Г. А., Лысянский В М. Экстрагирование (система твердое тело — жидкость).—Л.: Химия, 1974 — 256 с.
3. Лысянский В. М. Процесс экстракции сахара из свеклы. Теория и расчет.— М.: Пищ. пром-сть, 1973.— 224 с.
Кафедра технологического оборудования пищевых
производств Поступила 30.11.89
