CC BY
28
Научни трудове на Съюза на учените в България - Пловдив Серия В. Техника и технологии, том XIII., Съюз на учените, сесия 5 - 6 ноември 2015 Scientific Works of the Union of Scientists in Bulgaria-Plovdiv, series C. Technics and Technologies, Vol. XIII., Union of Scientists, ISSN 1311-9419, Session 5 - 6 November 2015.
ПИЛОТНА РАЗПРЪСКВАТЕЛНА СУШИЛНЯ ЗА ВИНАСА Тодор Джурков1 , Георги Джурков2 Университет по хранителни технологии, 2Топлинна и сушилна техника ООД, с. Брестник
PILOT PLANT SPRAY DRYER FOR VINASSE Todor Djurkov1, George Djurkov2 University of Food Technologies, 2Heating and Drying Equipment Ltd., v. Brestnik
Abstract
The Vinasse (waste from ethanol production based on molasses) as a drying material has been considered. The main elements of the pilot plant spray dryer have been described. The dryer operating parameters and composition of the liquid product and dried powder have been presented. The pilot plant spray dryer was implemented successfully into operation in Egyptian Sugar and Integrated Industry Company, Cairo, Egypt.
Key words: pilot spray dryer, vinasse drying
ВЪВЕДЕНИЕ
Винасата е отпадък от производството на меласов спирт [2, 3]. Получава се след ферментация на меласата с цел получаване на етилов алкохол и отдестилиране на спирта. При провеждане на ферментацията дрождите използват не повече от 40 - 50 % от сухите вещества на културалната течност. Останалото количество преминава в отпадния продукт
- винасата. Химическият състав на винасата зависи от качеството на меласата и от технологията на преработка в съответния спиртен завод.
Отделената непосредствено след ректификационната колона винаса е с тъмно-кафяв цвят, рН между 4 и 5, температура до 95 - 98 0С и съдържа 7,5 - 10 % сухи вещества и 90
- 92,5% вода. Сухите вещества на винасата съдържат около 67 - 72 % органични и 28 - 33 % неорганични вещества. В състава на органичните вещества около 4 - 6,5 % са лизирали дрожди, а останалите са азотсъдържащи вещества, въглеводороди, аминокиселини, орга-нични киселини и витамини. В състава на неорганичните вещества присъстват множество микроелементи (манган, никел, мед, ванадий, кобалт, барий и др.), което обуславя приложе-нието на винасата като особено подходяща храна за животни. Количеството на отделяната при производството на етанол винаса е около 12- 15 l за всеки литър етанол. Това означава, че изхвърляната от завод за производство на етилов алкохол с производителност 120000 l/d винаса, какъвто е заводът на Egyptian Sugar and Integrated Industry Company, се равнява на отпадната вода изхвърляна от град с 222000 жители.
Физичните и химичните параметри на винасата, произведена от Egyptian Sugar and Integrated Industry Company са представени в Таблица 1 [2].
Таблица 1
Физични и химични параметри на винаса произведена от заводите на Egyptian
Sugar and Integrated Industry Company.
Параметри Означение Стойности
Температура 0С 98 - 105
Цвят Тъмно-кафяв до червено-кафяв
рН 4,5 - 5,2
Плътност kg/m3 1035 - 1050
Химична потребност от кислород (COD) PPm 80000 - 100000
Биологична потребност от кислород (BOD) PPm 45000 - 55000
Общи разтворими вещества (TDS) PPm 65000 - 75000
Пепел % 2 - 3
Общ азот % 0,1 - 0,25
рА % 0,1 - 0,4
K % 0,3 - 0,4
Ca % 0,2 - 0,3
Cl % 0,4 - 0,5
Летливи киселини % 0,15 - 0,25
Химичният състав на концентрираната винаса е представена в Таблица 2. Таблица 2.
Химични параметри на концентрирана винаса произведена от заводите на Egyptian Sugar and Integrated Industry Company [2].
Параметри Означение Стойности
Сухо вещество % 35 - 44
Инвертна захар % 3 - 5
Пепел % 12
Протеини % 3
Na % 0,75
K % 2
Ca % 1,1
Cl2 % 2,16
Преди внедряването на сушилната инсталация за производство на прахообразен продукт винасата е подлагана на концентриране до около 35 - 40 % с.в. и така е реализирана на пазара като храна за животни. Концентрираната винаса няма голяма дълготрайност, трудно се транспортира и изисква използването на големи обеми транспортни съоръжения, поради което за да се удължи срока на съхранение и да се намалят разходите за тронспорт е предложено концентрираната винаса да се суши посредством разпръсквателна сушилня. Характерно за разпръсквателните сушилни е високата интензивност на сушене и малката продължителност на процеса, обусловени от силно развитата междуфазна повърхност, както и от възможността да се прилагат високотемпературни процеси на сушене. Продуктите изсушени в разпръсквателна сушилня са с високо кочество, отлична разтворимост и добре сипещи се показатели.
УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП НА РАБОТА НА СУШИЛНАТА ИНСТАЛАЦИЯ
Основните елементи на пилотната разпръсквателна сушилня [1] са резервоар за течна концентрирана винаса /1/, сушилна камера /5/, дюзово разпръскващо устройство /2/, високо-оборотен диспергиращ диск /4/, електрически нагревател /6/, филтър за входящия въздух /7/, циклон /9/ за разделяне на изсушения продукт от отработения въздух, перисталтична дозираща помпа /10/, касетъчен филтър за окончателно очистване на отработения сушилен агент /11/, вентилатор /12/, бункер за сух продукт /13/, люк с наблюдателно стъкло /3/.
Сушилната инсталация функционира по следния начин: въздухът за сушене се засмуква от околната среда преминава през филтъра /7/, в който се очиства от груб прах и насекоми, подгрява се до около 220 - 250 0С и през специален въздухоразпределител постъпва в горната част на сушилната камера. Диспергирането на течната винаса се осъществява по два начина - чрез високо-оборотен диск /4/ монтиран в центъра на въздухоразпределителя или чрез пневматична дюза /2/ монтирана в конусната част на сушилната камера. Едната от тези две възможности се избира предварително от оператора на съоръжението. Дозирането на определеното количество течен продукт се осъществява посредством перисталтичната помпа /10/. Фино диспергираните капчици продукт се срещат с загретия сушилен агент и в резултат на почти мигновеното подгряване протича междуфазен топло- и масообмен, при който водата се изпарява от капчиците и се поема от отработения сушилен агент. Изсушените частици на продукт се отвеждат в долната част на сушилната камера заедно с отработения въздух и се разделят от него в разтоварващия циклон /9/, като се събират в бункера за сух продукт /13/. Тъй като циклоните имат коефициент на разделяне около 92 - 95 %, окончателното пречистване на сушилния агент от носените в него частици става в касетъчния филтър /11/, който има за задача да задържи около 99,98 % от частиците на сухия материал. Транспортирането на въздуха се реализира от вентилатора /12/, който изхвърля очистения въздух в околната среда. В резултата на топло- и масообменния процес температурата на въздуха в сушилната камера намалява рязко и на изхода от сушилната камера се поддърж около 90 - 95 0С. Автоматичното поддържане на тази температура се реализира чрез промяната на дебита на течния продукт на входа в сушилнята. С помощта на терморегулатор се поддържа и температурата на входящи въздух, като точността на управление е ± 1 К. Управлението на сушилнята се осъществява от таблото /8/, в което са разположени пускателите на двигателя на вентилатора, терморегулатора и защитите на съоръжението от прегряване.
Фиг. 1
ВНЕДРЯВАНЕ И ОБЛАСТ НА ПРИЛОЖЕНИЕ
Пилотната сушилна инсталация е изработена от „Топлинна и сушилна техника" ООД и внедрена в Egyptian Sugar and Integrated Industry Company - Кайро, Египет по поръчка на Отдел „Развитие и внедряване" в последната фирма. При внедряването са проведени експерименти за диспергиране на течния продукт първоначално с високо-обротния диск, а впоследствие и с пневматичната дюза. Установено е, че при диспергиране с диск получения прах е с тъмно-кафяв цвят и по-голяма едрина на частиците. При диспергиране на течността с пневматичната дюза цветът на праха е кафяв до светло-кафяв и едрината на частиците е в рамките на изискуемите от технологията 80 цт. 100
След серия от експерименти се установи оптималния режим на работа на пилотна-та инсталация:
- Производителност по течна концентрирана винаса - 10,5 l/h;
- Температура на входящия в сушилната камера въздух - 2200С;
- Температура на изходящия от сушилната камера въздух - 900С;
- Масов дебит на въздуха за сушене - 330 kg/h.
Химичният състав на получения прахообразен продукт е представен на Таблица 3.
Таблица 3.
Химичен състав на сушената прахообразна винаса.
Параметри Означение Стойности
Влажност % 4,5
Протеини % 13
Обща захар % 10 - 15
Сулфатна пепел % 30
Органични вещества % 75
Органичен въглерод % 44
K % 10 - 15
Mg % 2
Ca % 3,5
Fe % 0,66
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Разработена и внедрена в производство е пилотна разпръсквателна сушилна инсталация за концентрирана винаса. Инсталацията е монтирана в отдел „Развитие и внедряване" на Egyptian Sugar and Integrated Industry Company - Кайро, Египет през 2013 г и се използва за производство на малки количества суха винаса, която се реализира на пазара като храна за животни.
Въз основата на проведените с пилотната сушилня експерименти е разработен проект на промишлена инсталация с производителност 13 t/h концентрирана винаса.
ЛИТЕРАТУРА
1. Фирмена литература на "Топлинна и сушилна техника" ООД с. Брестник. Техническа документация. www.tct.bg.
2. Ibrahim L. Economical Applications of By- Products of Sugar Industry (Molasses & Vinasse). Training Workshop on "Utilization of By-Products and Waste Materials in the Sugar Industry", 2-14 May 2015, Assiut, Egypt.
3. Scull I. and others. Physic-chemical composition of concentrated vinasse for their assessment in animal diets. Cuban Journal of Agricultural Science, Volume 46, Number 4, 2012.
