CC BY
64
664.1.004.14
ВЛИЯНИЕ ВОЗВРАТА ЖОМОПРЕССОВОИВОДЫ НА ПОТЕРИ САХАРА С ЖОМОМ
В.В. СПИЧАК, В.Н. БАЗЛОВ, М.Б. КОНОВАЛОВ
Российский научно-исследовательский институт сахарной промышленности
Попытки возврата жомопрессовой воды в диффузионные аппараты для экстракции сахара из свекловичной стружки на свеклосахарных заводах известны уже несколько десятилетий. Предполагается, что возврат жомопрессовой воды позволяет:
сократить потребление свежей воды на экстракцию сахара из стружки;
сократить количество сточных вод за счет ликвидации сброса жомопрессовой воды в канализацию;
получить некоторое снижение потерь сахара в производстве.
По первым двум позициям нет разногласий ни у исследователей, ни у производственников. Относительно же снижения потерь сахара за счет возврата жомопрессовой воды в диффузионный аппарат существуют разные мнения.
Например, Т. Роджерс [1] математически обосновал вывод, что работа диффузионного аппарата с возвратом в него жомопрессовой воды по обычно применяемой схеме не снижает потерь сахара и не дает дополнительного сахара в производстве за счет возврата жомопрессовой воды.
В работе [2] отмечено, что возврат жомопрессовой воды позволяет получить некоторое снижение потерь сахара. Процесс при этом будет идти так же, как и при высолаживании чистой водой, но лишь на более высоком уровне сахаристости, т. е. содержание сахара в жоме будет выше, чем при работе на чистой воде, как раз на величину содержания сахара в высолаживающей воде [2].
По данным [3], при возврате жомопрессовой воды в диффузионный аппарат вводится определенное количество сахара, что при прочих равных условиях (откачка сока, температура и продолжительность процесса) приводит к увеличению содержания сахара в сыром жоме и соответственно в жомопрессовой воде, получаемой при его прессовании. С увеличением числа циклов возврата жомопрессовой воды обе эти величины будут увеличиваться [3].
Наш расчет системы диффузионный аппарат-жо-мовый пресс при установившемся режиме возврата жомопрессовой воды позволил сделать вывод, что в этом случае снижения потерь сахара не происходит, т. е. они остаются такими же, какими были при работе диффузионного аппарата без возврата жомопрессовой воды.
На рисунке представлена рабочая модель системы диффузионный аппарат (1)-жомовые пресса (2): С0 -содержание сахара в свежем жоме до возврата жомопрессовой воды, % к массе свеклы; С12,3...СЖ - содержание сахара в свежем жоме после 1-го и поступающих
циклов возврата жомопрессовой воды, % к массе свеклы; СПЖ, СЖПВ, СПВ - содержание сахара в прессован -ном жоме, жомопрессовой воде и питательной воде, % к массе свеклы.
Обозначим: А1, А2 - количество свежего и прессованного жома, % к массе свеклы; V - содержание мякоти в жоме, % к массе свеклы.
Количество клеточного сока в свежем и прессованном жоме равно соответственно А1 -V и А2 -V, % к массе свеклы. В долях количество сока в прессованном жоме к количеству сока в свежем жоме
а =
А2 -V А1 -V
(1)
тогда количество жомопрессовой воды составит в долях (1 - а).
Для удобства анализа процесс возврата жомопрессовой воды в диффузию условно разделим на отдельные циклы. По методике [2] при возврате жомопрессо-вой воды в диффузионный аппарат в смеси с чистой водой концентрация сахара в свежем жоме повысится на величину концентрации сахара в питательной воде, т. е. после 1-го цикла возврата жомопрессовой воды
сСб = С0 + Спе.
(2)
Концентрацию сахара в клеточном соке свежего жома, прессованного жома и в жомопрессовой воде можно считать практически одинаковой.
Количество сахара, поступающего в питательную воду с жомопрессовой водой, составляет (1-а)С0, а концентрация сахара в питательной воде составит, % к массе питательной воды:
С1 = Спе =
(1-а)Со
где Ж - масса питательной воды, % к массе свеклы.
В то же время
С = С1 ш
'-'пе '“'пе * у >
или
Спе = (1-а)Со№ = (1 -а)Со. 1/у 0
(3)
(4)
(5)
Подставляя в формулу (2) значение Спе = (1 -а)С0, получим
ССб = Со + (1 - а)С о = Со[1 + (1 -а)] . (6)
После второго и последующих циклов ССб = Со + (1-а)С = Со[1 + (1-а) + (1 -а)2]; (7) ССб = Со[1 + (1 -а) + (1-а)2 + (1 -а)3]; (8)
ССб = Со[1 + (1 -а) + (1-а)2 + (1-а)3 + (1-а)4](9)
ССб = Со[1 + (1 -a) + (1 - a)2 + +(1 -a)3 + (1 - a )4 + (1- a)5].
(10)
Приведенные зависимости представляют собой убывающую геометрическую прогрессию [4] со знаменателем (1-а), максимальная сумма членов которой определяется по формуле
СС
С
Со
Со
1 - (1 - a) a
Потери сахара с прессованным жомом
П = aСМАжС = a = С0 .
a
(11)
(12)
Полученные зависимости позволяют сделать вывод, что при возврате жомопрессовой воды устанавливается равновесие при СМСбАжС и потери сахара с прессованным жомом становятся равными потерям сахара со свежим жомом до возврата жомопрессовой воды.
Установленное равновесие теоретически достигается за неопределенно длительное время, но практически, учитывая точность анализов в заводских условиях, равновесие достигается быстро. Например, при a = 0, б (50% жомопрессовой воды от всей воды в свежем жоме) оно достигается за 5-6 циклов.
В этом можно убедиться, выполнив несложный расчет. Подставив в приведенные выше зависимости a = 0, б, получим
С Сб = С0(1 + о, б + 0,52) = 1,75 С0 ;
С Сб = С0(1 + 0,5 + 0,52 + 0,53) = 1,875 С0 ;
С4Сб = С0(1 + 0,5 + 0,52 + 0,53 + 0,54) = 1,937 С0
ССб = С0(1+ 0,5 + 0,52 + 0,53 + 0,54 + 0,55) = 1,968 С0 ;
ССб » 2С0;
п =аССб = 0,5 ■ 2С 0 = С0.
При продолжительности одного цикла 3-3,5 ч равновесие в системе практически будет достигнуто за 15-17 ч. Приведенные расчеты показывают, что возврат жомопрессовой воды в диффузию не снижает потерь сахара в диффузионном процессе.
Анализируя полученные результаты, необходимо отметить, что работа диффузионного аппарата с возвратом жомопрессовой воды происходит с повышенным содержанием сахара в свежем жоме. Это надо учитывать при контроле работы диффузионного аппарата в заводских условиях.
Поскольку возврат жомопрессовой воды в диффузию требует тщательной очистки ее от примесей, необходимо исследовать другие варианты использования жомопрессовой воды с меньшими затратами на обработку.
ЛИТЕРАТУРА
1. Технология сахара / Под ред. П.М. Силина. - М.: Пищепро-миздат, 1958. - 520 с.
2. Силин П .М. Возврат жомопрессовой воды в диффузионный аппарат непрерывного действия // Сахарная пром-сть. - 1966. - № 9. - С. 22-37.
3. Бугаенко И.Ф. Повышение эффективности свеклосахарного производства. Ч. II. Извлечение сахара из стружки. - М., 2000. - 70 с.
4. Базлов В.Н. Расчет систем очистки и многократного использования сточных вод // Химия и технология воды. - 1985. - № 1. -С. 29-32.
Поступила 14.05.03 г.
Сб
С = Со + 0,5 Со = 1,5 С о
66.061.517
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ПРОЦЕССА ЭКСТРАГИРОВАНИЯ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ТОПОЛОГИЯХ ДВИЖЕНИЯ МАТЕРИАЛЬНЫХ ПОТОКОВ
А.Н. ПОТАПОВ, Ю.А. КОРШИКОВ, К.В. ЕРЕМЕЕВ,
М.Д. ГОРЛОВ
Кемеровский технологический институт пищевой промышленности
Исследования структуры питания населения России показывают, что в его рационе имеется существенный дефицит витаминов, микронутриентов и других питательных компонентов. Одним из путей решения этой проблемы является использование пищевых до-
бавок из растительного сырья в комбинированных продуктах питания [1]. В основе технологии получения этих добавок лежит процесс экстрагирования.
Применяемые в настоящее время экстракторы обла -дают рядом недостатков, которые сдерживают их широкое использование в малотоннажных производствах [2]. Нами был разработан экстрактор непрерывного действия (ЭНД), состоящий из вертикальной колонны с расположенными на ней 6 витками (ячейками), перемещение ма-
