Технохимический контроль производства

     1 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ  ОБОСНОВАНИЕ ТЕМЫ  КУРСОВОГО ПРОЕКТА 

1.1 Использование пеногасителя Лапрол ПС-1 в сахарной промышленности

 

     С нежелательным образованием пены приходится сталкиваться на различных участках производства сахара: при получении, очистке  и выпаривании  сока, кристаллизации сахарозы, в оборотной  системе транспортерно-моечных  вод и др. Для  предотвращения и  борьбы с пенообразованием на сахарных заводах  используют животные и растительные масла, а также разработанные  на их основе антипенные вещества: интразол, соапсток, пеногасители марки ПГ; поверхносно-активные вещества, в частности ацетилированные моноглицериды дистиллированные (АМГД).

     Однако  эффективность пеногашения  указанных препаратов довольно низкая при  высоком расходе, а результаты действия нестабильны из за непостоянства качественного  и количественного  составов, изменяющихся в зависимости  от сырья, из которого их получают. Более того, применение пеногасителей на основе натуральных жиров ограничено, так как они не благоприятно влияют на очистку и сгущение соков: присутствуя в продуктах, они быстро омыляются, затрудняют фильтрацию и приводят к накипеобразованию на поверхности нагрева теплового оборудования.

     В последние годы появились  синтетические пеногасители- этил- и метилполилоксаны, имеющие в своем составе силиконовые соединения или силоксан, и поиск новых, наиболее дешевых высокоэффективных пеногасителей продолжается.

     В лабораторных условиях нами было исследовано действие выпускаемого ООО НПП «Макромер» (г. Владимир) пеногасителя Лапрол ПС-1. Пеногаситель этого типа- Лапрол ПЛ-1 широко применяется при производстве хлебопекарных и кормовых дрожжей. Они относятся к полиоксиалкиленгликоевому типу, имеют вид вязкой прозрачной жидкости, ограниченно растворимы в воде, хорошо в ацетоне, спиртах и других органических растворителях. В зависимости от рН пенообразующего раствора диапазон их рН может изменяться от 4 до 12.

     

     Для сравнения взяли  пеногасители ПГ-3 и  АМГД; рабочими растворителями являлись свекловичная меласса, которая  дает устойчивую пену и обладает высокой  вязкостью, а также  приготовленные в  условиях лаборатории диффузионный сок и транспортерно-моечная вода.

     Действие  анализируемого препарата  с рН 7,1 на пеногашение  диффузионного сока испытывали при температуре 60˚С, в качестве контроля использовали пеногаситель ПГ-3; пену мелассы гасили при 70˚С, контроль-пеногаситель АМГД; для пеногашения транспортерно-моечной воды с рН 6 (без обработки ее известковым молоком)- только исследуемый препарат при 20˚С. Количественная оценка устойчивости пены была проведена по методу определения продолжительности ее разрушения. Пену в рабочих растворах создавали диспергацией при интенсивном перемешивании раствора в лабораторной мешалке.

     Анализ  полученных результатов (см. табл. ниже) показал, что для разрушения пены диффузионного  сока испытуемый пеногаситель более эффективен, чем ПГ-3, так как  при одинаковом расходе 0,01% к массе сока объем  пены после отстаивания  в течение 30 с снизился в 6,4 раза, что в 2 раза больше, чем в варианте с ПГ-3. Соответственно, для достижения одинакового результата пеногашения расход исследуемого препарата может составить в 2-4 раза меньше.

     При введении пеногасителя Лапрол ПС-1 в транспортерно-моечную  воду объем пены увеличился, причем пропорционально  расходу препарата. При небольшом  расходе пеногасителя (до 0,002%) устойчивость пены сохраняется, а при более  высоком- резко снижается.

     Для полного разрушения пены мелассы АМГД требуется 0,05% к массе  продукта, в то время  как исследуемого пеногасителя достаточно

0,005%, т.е. в 10 раз  меньше. Также следует  отметить, что АМГД  перед вводом в  продукт необходимо  расплавлять (температура  плавления 45-60˚С), поскольку он находится в твердом состоянии, а Лапрол ПС-1 не требует предварительной подготовки.

     

     

     Таблица 1.1.1- Влияние пеногасителей на разрушение пены сахаросодержащих растворов.

     

       

     В производственный сезон 2002 г.были проведены промышленные испытания пеногасителя Лапрол ПС-1 на ООО «Сахарный комбинат «Большевик» Белгородской области при переработке сахарной свеклы.

     В это время из-за плохого качества сырья, поступающего на переработку, происходило  сильное пенение  в диффузионном и

     сокоочистительном отделениях. Для пеногашения использовали технический жир, действие которого было малоэффективно при достаточно большом расходе (0,01% к массе свеклы).

     

     Для разрушения пены ввели 3 кг Лапрола ПС-1 в  первую секцию диффузионного  аппарата (0,003% к массе  свеклы) и в диффузионный сок после мезголовушки – 1,5 кг (0,0015% к массе свеклы). В диффузионном аппарате пена сразу же разрушилась и появилась только через 4 ч.

     Пеногаситель вводили только в диффузионный аппарат в момент появления пены (через 3-5 ч). Длительность работы этого пеногасителя может быть объяснена тем, что одна его часть, попадая в диффузионный сок, продолжает гасить пену на станции очистки сока, а другая, продвигаясь вместе со свекловичной стружкой к хвостовой части аппарата, постепенно вымывается встречным потоком воды и циркулирует к головной части аппарата, продолжая свое разрушающее действие в диффузионном аппарате.

     Контролировали  пеногашение в  диффузионном соке, следя за скоростью  разрушения пены по общепринятой методике. Пеногаситель Лапрол ПС-1 вводили с  разной периодичностью, в контрольном  варианте был использован  технический жир.

     В таблице ниже представлены данные одной серии  опытов при дозе  пеногасителя 0,0015% к  массе свеклы.

     Как видно из этой таблицы (табл.   ), лучшие результаты достигались по мере появления пены, т.е. через 3-5 ч при разовой дозе 0,003% к массе свеклы.

     В целом, исследования выявили существенные преимущества применения пеногасителя Лапрол ПС-1 над техническим  жиром.

     Отмечено  также улучшение  отдельных технологических  показателей диффузионного  сока: рН увеличилось  с 5 до 6,2, чистота  сока повысилась с 86,6 до 87,3%, снизились  неучтенные потери сахарозы в диффузионном аппарате. 
 
 
 
 
 

     Таблица № 1.1.2-Результаты действия Лапрол ПС-1 на разрушение пены диффузионного сока.

     

     

     Таким образом, результаты промышленных испытаний  выявили 

     пеноразрушающее действие пеногасителя Лапрол ПС-1 в полупродуктах  сахарного производства, что позволило  улучшить условия  экстрагирования  сахарозы из свекловичной стружки, фильтрования  

сахарных  растворов и кристаллизации сахарозы. 

     

     

1.2 Особенности эксплуатации наклонных шнековых диффузионных аппаратов ДС-12. 

     Рассмотрим  основные элементы конструкции  диффузионных аппаратов  типа ДС-12, которые  влияют на показатели его работы. 

     1.2.1 Транспортирующие шнеки 

     Транспортирующие шнеки диффузионного аппарата ДС-12 имеют диаметр 3585 мм. шнек выполнен с постоянным шагом между витками – 940мм.

     Транспортирующий  шнек, согласно инструкции по эксплуатации аппаратов  ДС-12, должен быть загружен по верхнюю кромку шнека, впереди шнека, по всей длине диффузионного  аппарата.

     Известно, что в начало шнека  диффузионного аппарата поступает 100% свекловичной стружки (125 т/ч). Количество стружки в конце  шнека 

составляет 80-90% к массе свеклы (100-113 т/ч). Таким образом, количество стружки  по длине шнека  уменьшается на 20-10% по сравнению с  количеством стружки  в начале шнека.

     Для того, чтобы шнек с постоянным шагом между витками равномерно загрузить по длине стружкой, секции шнека имеют различное количество поперечных дуг. В последних секциях шнека количество дуг больше, чем в начальных секциях. Шнек в конце аппарата более плотный. Это сделано для обеспечения меньшей обратной циркуляции стружки через плоскость витка шнека в хвостовой части шнека по сравнению с циркуляцией стружки через плоскость витка в начале шнека. 

     Таблица № 1.2.1.1- Суммарная площадь щелей между дугами шнека для обеспечения обратной циркуляции стружки через площадь шнека в наклонном шнековом диффузионном аппарате ДС-12