CC BY
40
сталлизации сахарозы в 3-4 раза из раствора с СВ 79,5%, Ч 80% при г 60°С.
2. Максимальная скорость кристаллизации достигается при вибрационной скорости течения межкристального раствора, равной 0,15 м/с (частота колебаний 3 Гц), что говорит об эффективности фильтрации раствора через вибрирующий слой кристаллов сахарозы.
ЛИТЕРАТУРА
1. Игнатенков А.Л., Лобода П.П. Перенос дисперсной твердой фазы в массообменных аппаратах с вибрирующими устройствами / / Респ. межвед. науч.-техн. сб. ’Пищевая пром-сть”. — Вып. 27. — 1981. — С. 85-86.
2. Лобода П.П., Игнатенков А.Л. Особенности противоточ-ного массообмена между твердой фазой и жидкостью в поле низкочастотных колебаний / / Изв. вузов. Пищевая технология. — 1983. — № 6. С. 107-110.
3. Игнатенков А.Л., Лобода П.П. Эффективность продольного перемешивания твердой фазы в массообменных аппаратах с колеблющимися устройствами / / Сахарная пром-сть. — 1986. — № 7. — С. 23-25.
4. Шестов А.Г., Петров С.М. Оценка величины пограничных слоев на кристаллах сахарозы и лактозы при йнфра-звуковых воздействиях / / Изв. вузов. Пищевая технология. — 1995. — Л? 3-4. — С. 46-48.
5. Шестов А.Г., Петров С.М., Тужилкин В.И. Математическая модель массообмена при кристаллизации сахарозы в инфразвуковом поле // Сахарная пром-сть. — 1994. — № 6. — С. 25-27.
6. Герасименко А.А. Кристаллизация сахара. — Киев: Паукова думка, 1965. — 216 с.
7. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. — М., 1960. — 466 с.
8. Жужиков В.А. Фильтрование. — М.: Химия, 1980. — 400 с.
Кафедра технологии сахаристых веществ
Поступила 24.02.2000 г.
где
664.1
СПОСОБЫ ЦЕНТРИФУГИРОВАНИЯ УТФЕЛЕЙ
где
Г.М. ЧУДАКОВ
Северо-Кавказский научно-исследовательский институт сахарной свеклы и сахара
Разделение утфеля на кристаллический сахар и вязкий межкристальный раствор осуществляют в роторе фильтрующих центрифуг периодического и непрерывного действия. Оптимальным режимом работы центрифуг в условиях установившегося движения тепловых и массовых потоков считается такой технологически обоснованный режим, при котором получается сахар заданного качества, с минимальными потерями в оттеках, при максимальной производительности и минимальных энергозатратах.
Для получения сахара заданного качества в процессе центрифугирования применяют промывку кристаллов сахара горячей водой или клерсом.
Наиболее прогрессивным способом разделения утфелей последнего продукта считается центрифугирование с промывкой кристаллов желтого сахара аффинирующими насыщенными растворами меньшей вязкости и разделение полученных оттеков по чистоте [1]. Он, однако, не нашел широкого применения, так как выпускаемые центрифуги не комплектуются устройствами для четкого деления оттеков.
В настоящее время на многих сахарных заводах применяются способы раскачки утфеля последнего продукта перед центрифугированием для снятия пересыщения. Горячая вода подается в количестве 1,0-1,2% под слой утфеля прерывисто в нескольких точках по длине кристаллизатора или через пористые пластины. Режим подготовки утфеля к центрифугированию рекомендован и может быть использован для работы на центрифугах непрерывного действия.
Применяется также способ с пропариванием. Как правило, он комбинируется с другими вариантами и служит для стабилизации тепловлажностного режима работы центрифуг.
Для центрифуг непрерывного действия рекомендуется также способ промывки кристаллов струей горячей воды температурой 65~70°С в количестве до 2,5% к массе утфеля. Вода должна
подаваться в ооласть, находящуюся на ускорительной чаше ротора перед струей утфеля за 50-80 мм. При такой схеме подачи воды улучшается качество желтого сахара при незначительном повышении чистоты оттеков.
Повысить эффективность разделения путем снижения вязкости межкристального раствора утфеля позволяет способ с использованием нагретого оттека, который заключается в следующем [2]. Часть отцентрифугированного оттека нагревают до 80-95°С и подают в центральную зону ускорительной чаши ротора. Нагретый оттек и утфель смешиваются в поле действия центробежных сил. При этом происходит выравнивание температуры смеси, снижение вязкости и более полное выделение оттека.
Так как время пребывания утфеля при повышенной температуре мало, то растворение кристаллов сахара незначительное.
Цель работы — обоснование возможности промывки кристаллов сахара нагретым оттеком и выявление между ними количественных соотношений, обеспечивающих наилучшие фильтрующие свойства центрифуги. Предполагается, что нагретый оттек, попадающий в центрифугу, мгновенно смешивается с утфелем, образуя разбавленный утфель с пониженной вязкостью межкристального раствора.
Согласно закону Дарси, скорость фильтрации через осадок определяется выражением
С, = KJ>fh
(1)
где
К-— коэффициент фильтрации;
Р — потери давления на фильтрующей перегородке;
/гс — толщина слоя осадка.
Для центрифуг непрерывного действия под Ас можно понимать эквивалентную толщину слоя осадка, равную по сопротивлению слою сахара и фильтрующей основы.
Известно, что
= К.<?/у,
К,
(2)
где К — коэффициент пропорциональности;
й — средний диаметр кристаллов сахара;
где
где
где
За: ра от
где
юдоль-к аппа-іарная
ранич-
инфра-
рсноло-
.
емати-сарозы 194. -
і: Нау-
:ротив-180. —
664.1
[тель-
0 мм. ество
[ЄНИИ
1 сни-гфеля ■о отпасть
80-
їьной
пива-
;этом
меси,
іение
[ШЄН-
шлов
про-р вы-Ї0ШЄ-Ьщие )агре-
ІЄННО
нный
ьного
іации
(1)
ощей
ОД
слоя зра и
(2)
ости;
саха-
V — кинематическая вязкость межкристального раствора.
Поскольку для заданной конструкции центрифуги величина Р постоянная, то из (1) и (2) получаем
С, = /к I, (3)
где К., = К{Р.
В отцентрифугированном сахаре содержание межкристального раствора должно быть ограничено. Для этого примем
е = ом/ас, (4)
где £ — отношение массового расхода меж-
кристального раствора, содержащегося в сахаре на выходе из центрифуги, к массовому расходу сахара Ос-
Для режима работы центрифуги без промывки справедливо соотношение
£, = 0-0,-070,, (5)
где Е[ — заданное отношение, характеризу-
ющее качество отцентрифугиро-ванного сахара;
" 0 — массовый расход утфеля, подаваемого в центрифугу; й — массовый расход оттека.
При использовании нагретого оттека уравнение материального баланса принимает вид
£2 = 0 - 0С + (и - б,) / Ос, (6)
где б, — весь оттек, прошедший через филь-
трующую основу.
Использование нагретого оттека будет иметь смысл лишь в том случае, если
Е2 - £1> (7)
поэтому условием его применимости является £, - е2 > 0. (8)
С учетом (5) и (6) получаем целевую функцию
У = о, “ и - й - тах > 0.
(9)
Для конкретной конструкции центрифуги ее фильтрующая способность вычисляется
и = (10)
или с.,учетом (3) !Ь
в = ЭК^2'/ ку0 V; ' (11)
где 5 — площадь фильтрующей основы;
— кинематическая вязкость межкристального раствора при температуре утфеля без промывки.
При использовании нагретого оттека через фильтрующую основу пройдет
в1 = БК/2 / V, (12)
где V — кинематическая вязкость межкри-
стального раствора, полученного путем смешивания утфеля с нагретым оттеком.
Зависимость вязкости межкристального раствора от температуры имеет вид [1]
у. = А • 10т, (13)
где А и В — постоянные коэффициенты;
Т — температура межкристального раствора утфеля.
Температуру межкристального раствора можно найти как среднюю при перемешивании утфеля и нагретого раствора
Т = СиУТи + су0Ту ДсуО + суО, (14) где Су, — удельная теплоемкость нагретого оттека и утфеля;
Ть, Тч — температура нагретого оттека и утфеля.
Выражение для целевой функции (9) имеет вид
й1
У = К.РБ—
в(сци + с д.
10'
А.
с,,иТп + с С? Т
и и \ V V
Ю" г:
А
А
и.( 15)
Приравняв к нулю первую производную от У но и, получаем уравнение, позволяющее в каждом конкретном случае найти оптимальное количество промывной жидкости, обеспечивающее наилучшие фильтрующие свойства центрифуги.
ZC.PS-
10 Суит и + с.уоуту в\сус,,С}у(Т1, - гу)] =
(сииТи + с^Х)2
(16)
Практически найти количество промывной жид-кости^ II, обеспечивающее наилучшие технико-экономические показатели центрифуги, затруднительно, поскольку, как правило, неизвестными являются параметры процесса К{, 8, ё2, Ас. Но эту величину можно найти из соотношения К^РБсР/йс; = \]ц для заданного качества отцентрифугирован-ного сахара
У = Оу-Ос(1 +£,)■ (17)
Пусть е1 = 0,1; 0{ = 0,5 0У, тогда
и = 0,45 Оу. (18)
Выражение (16) с учетом (18) принимает вид
0,45
О V,,
V (
А
В{сии + С.Л)
сусМТц ~ Ту) 510 оцитц + о^
- (сиОиТи + сДГ/. (19)
Значения АнВ можно найти путем решения системы двух уравнений, получаемых для двух значений температуры и вязкости, взятых из номограммы вязкости межкристальных растворов. Например, для СВ = 80,5% имеем: Т = 313 К, /и = =4,5 Па-с; Т = 343 К, ц = 2,3 Па-с.
Для вычисления кинематической вязкости получаем выражение
V = ц/р = 5,58-10 17 • 10-4622/Г, м2/с. (20)
Приняв 0 = 1 кг/с, с - 0,43 Дж/(кг-К), с., = =0,62 Дж/(кг'-К), Ту = 323 К, Ти = 363 К, запишем выражение (20) в виде
28650 + 1987
4,319-1018-Ю"Й5;1ё'Тш,8 =
= (225,10 + 138,8)2. (21)
Для каждого конкретного случая коэффициенты будут иметь свои значения.
Поскольку уравнение (21) трансцендентное, то его решение можно найти графически. Значение и, удовлетворяющее равенству (21), равно 2,2 кг на 1 кг утфеля. При этом д2У/ д0<0, т. е. целевая функция принимает максимальные значения.
Описанный способ разделедая .сахарных;утфе-лей последнего продукта внедрен на многих сахарных заводах, среди котор'ых Зе'метчийский,. Гуль-кевичский, Лиепаевский и др. Проводились опытные проверки на центрифугах непрерывного и периодического действия. Утфель.для испытания выбирали мелкокристаллический с вязким межкристальным раствором. За базу сравнения брали способ промывки горячей водой в количестве 2-3% к массе утфеля.
Количество нагретого оттека составляло 10-30% к массе утфеля. При этом температура утфеля' повышалась на 10—15°С, а вязкость межкристального раствора снижалась до 1,4 Па-с]
Испытания подтвердили преимущества предлагаемого способа разделения утфеля последнего продукта по сравнению с промывкой горячей водой. Цветность желтого сахара была ниже на 10-15 ед. Щ^аммера. Разница в чистоте межкристального раствора и оттеков составляла 0,4-0,8 ед. Применение предложенного способа уменьшает разбавление оттеков, сокращает количество вторичных продуктов и потери сахара в оттеках.
Лиепаевский сахарный завод представил отчет по форме 4-НТ о внедрений отписанного способа с экономическим эффектом 85500 р.
ВЫВОДЫ
1. Получены аналитические зависимости, которые позволяют в каждом конкретном случае найти оптимальное количество нагретого оттека, обеспечивающее наилучшие фильтрующие свойства центрифуги. При хорошем перемешивании нагретого оттека и утфеля его можно подавать в центрифугу теоретически в количестве до 220% к массе утфеля.
2. Практические результаты подтверждают улучшение качества центрифугирования при использовании нагретого оттека,
ЛИТЕРАТУРА
1. Силин П.М. Технология сахара. — М.: Пищевая пром-сть,
1967. — 625 с. ,
2. А.с. 540916 СССР, М. Кл C13F 1/06. Способ разделения
: утфелей / B.C. Бурда. Г.М. Чудаков, В.А. Трофимов. —
Опубл. в Б.И. — 1975. — № 12.
Лаборатория кристаллизации ,
Поступила 25.09.200&:г.
637.345:664.135:637.334.7
ВЛИЯНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА ПРЕССОВАНИЯ ■г..''г' ■ НА МЕХАНИЧЕСКУЮ ПРОЧНОСТЬ Лп .ТАБЛЕТОК, МОЛОЧНОГО САХАРА
И.А. ЕВДОКИМОВ, А.Н. СЕРОВ
Северо-Кавказский государственный
технический университет { ?
Создание эффективных бифидогенных таблети-рованных продуктов на основ,е лактозы (мрлочного сахара) и ее производных для лечения и профилактики желудочно-кишечных заболеваний — задача актуальная и в технологическом отношении сложная.
Прессование является завершающей стадией технологии приготовления таблеток, и его условия в значительной мере Определяют их прочностные свойства.
Изучению процесса таблетировамия сыпучих материалов посвящено значительное количество
раоот, в которйх указывается, что из всех параметров процессов прессования на механическую прочность таблеток больше всего влияет усилие прессования: чем оно выше, тем более прочны таблетки [ 1 —3 . Однако, по данным некоторых исследователей [4, 5], при увеличении усилия прессования одновременно снижаются распадаемость и растворимость, появляется расслоение таблеток. Немаловажный фактор —1 повышение износа пресс-инст-румента и деталей роторных таблеточных машин [6]. Поэтому в промышленности необходимы четкие критерии оптимизации режимов прессования, обеспечивающих заданную механическую прочность таблеток.
Нами изучено влияние параметров процесса прессования на механическую прочность таблеток молочного сахара. ,
Рис .1
]
