Внедрение прогрессивной универсальной трёхкристаллизационной схемы продуктового отделения на сахарных заводах концерна "Покровский"

УДК 664.1.053

Внедрение прогрессивной

универсальной трёхкристаллизационной схемы продуктового отделения на сахарных заводах концерна «Покровский»

A.A. ЯРОВОЙ, директор ООО «ПМУ «Сахавтомат»

A.И. ДЕМЧЕНКО, гл. технолог ООО «ПМУ «Сахавтомат»

B.Н. УСАТЫЙ, гл. технологПАО «Каневсксахар»

Ю.А. СТЕШЕНКО, гл. технолог ООО «Тимашевский сахарный завод»

Производство сахара — это тяжёлая индустрия пищевой промышленности. Сахар — необходимый продукт, обеспечивающий жизнедеятельность человека. Сахарная промышленность ведёт своё начало с конца XVIII в. Впервые о появлении на Руси кристаллического сахара упоминается в исторических документах 1273 г. Современный сахарный завод представляет собой крупное, хорошо оснащённое предприятие, работающее по непрерывной технологической схеме.

Завершающий этап в производстве товарного сахара проходит в продуктовом отделении сахарного завода, поэтому процессу кристаллизации сахарозы всегда уделяется огромное внимание. Рациональная технологическая схема продуктового отделения должна иметь несколько ступеней кристаллизации, при этом её суммарный эффект может составлять 30—33 %, а коэффициент производства — 80—82 %.

Кристаллизация сахара как технологический процесс решает задачу выделения сахарозы из многокомпонентного химического состава, которым является сироп, поэтому совершенствование тех-

нологической схемы кристаллизации всегда направлено на максимальное извлечение сахарозы из свёклы с минимальным расходом энергоресурсов по причине наибольшего потребления пара в продуктовом отделении [1, 2].

На Каневском и Тимашевском сахарных заводах концерна «Покровский» долгое время эксплуатировалась двухпродуктовая схема, без аффинации сахара последней кристаллизации. В последние годы при реализации товарного сахара значительно повысились требования к качеству сахара-песка, обострился вопрос снижения себестоимости производства, а следовательно, применения иных, более совершенных приёмов кристаллизации, новых технологических методов и современного оборудования с использованием перемешивания для интенсификации процессов тепломассообмена, уваривания утфельной массы без водных подкачек, а также с осуществлением тепловых ударов в процессе уваривания утфелей и методов получения утфелей на кристаллической основе.

Поэтому, когда возникла острая производственная необходи-

мость модернизации продуктового отделения на Каневском и Тимашевском сахарных заводах, компания «Сахавтомат» (г. Харьков) выступила с инициативой разработки прогрессивной универсальной трёхкристаллиза-ционной схемы с увариванием утфеля третьей кристаллизации на кристаллической основе ут-феля II продукта, аффинацией сахара последней кристаллизации в непрерывно действующих центрифугах, [3—5]. Руководство концерна «Покровский», владеющего сахарными заводами и техническое руководство сахарных заводов после продолжительного обсуждения одобрило предлагаемую технологическую схему продуктового отделения.

В последнее время изменение климатических условий и уборка сахарной свёклы поточным методом значительно влияют на ухудшение её качества. Это приводит к получению сиропов с чистотой 90 % и ниже, получением свёклы в Кубанском регионе с содержанием сахара меньше 16 %. Низкое качество сиропа, поступающего в продуктовое отделение, вызывает затруднение при кристаллизации утфелей по типовой трёхпродукто-

34 САХАР № 2 • 2018

Зато,что наша жизнь не блёкла,

мы говорим: спасибо, свёкла!

121248, Москва, Кутузовский проспект, лом 7/4, корпус 1, офис 171 +7(495)974-62-51 ¡пРо§)ЯоНтопс1-с1е5рге7.ги «луш.Аопгпопс^йевргег.согп

m

FLOR IM DM D

DESPREZ

вой схеме, а тем более — по двух-продуктовой схеме без проведения аффинации сахара последней кристаллизации. Поэтому при разработке прогрессивной универсальной трёхкристаллизационной схемы на Каневском и Тимашевском сахарных заводах были использованы все самые современные методы кристаллизации, внедрены новые технологические приёмы, открывающие возможности для технологов перерабатывать свёклу различного технологичного достоинства.

Обследование существующей двухпродуктовой схемы сахарных заводов проводилось на предмет увеличения производительности заводов до 6—7 тыс. т свёклы в сутки, а также разработки и внедрения универсальной трёхпродук-товой схемы с увариванием утфе-ля последней кристаллизации на кристаллической основе утфеля второй кристаллизации, аффинацией сахара последней кристаллизации.

Двухкристаллизационная технологическая схема продуктового отделения проще и экономичнее, но при её эксплуатации не всегда достигается полное обес-сахаривание мелассы и получение сахара высокого качества, особенно при переработке свёклы с высоким содержанием сахарозы. Одним из существенных недостатков имеющейся продуктовой схемы является уваривание утфеля первой кристаллизации на втором оттёке утфеля первой кристаллизации «на себя», что приводит к получению белого товарного сахара повышенной цветности, увеличению содержания сахара в мелассе, снижению его выхода, а также отсутствию аффинации жёлтого сахара последнего продукта.

Предлагаемая универсальная трёхкристаллизационная схема обеспечила работу продуктового

отделения при различной чистоте получаемых сиропов. Уваривание утфеля I кристаллизации проводили на основе стандарт-сиропа с СВ 70—72 %, получаемого из сульфитированной смеси сиропа и клеровок желтого сахара утфеля II продукта и аффинада утфеля III кристаллизации, центрифугировали утфель I «нагорячо» с отбором двух оттёков. Утфель II кристаллизации уваривали из двух оттёков утфеля I кристаллизации, причём второй оттёк использовали до начала стадии заводки кристаллов.

После окончания процесса уваривания утфеля II кристаллизации расчётное количество утфеля перетягивали в подготовленный к работе вакуум-аппарат III кристаллизации. Количество утфеля II кристаллизации, отбираемого в качестве кристаллической основы для получения утфеля III кристаллизации, рассчитывали по формуле

(Ч3-Чот)хСз;

Чг-Чот

где G2 — количество утфеля

II кристаллизации, забираемого в вакуум-аппарат III кристаллизации, т;

Ч — чистота оттёка, исполь-

от '

зуемого для получения утфеля

III кристаллизации, %;

42 — чистота утфеля II кристаллизации, %;

43 — чистота утфеля III кристаллизации, %;

G3 — количество утфеля III кристаллизации, т.

Предложенный способ получения утфеля III кристаллизации позволил глубже истощить межкристальный раствор при получении и дополнительной кристаллизации утфеля и получить утфель на 2—3 % ниже по сравнению с типовой схемой, при этом цикл центрифугирования утфеля

III кристаллизации сократился на 30-40 % [6].

Впервые для поддержания необходимой технологической температуры оттёков и сиропа была применена схема подогрева без прямого контакта пара с оттёками. С этой целью теплотехнической службой компании «Сахавтомат» была разработана тепловая схема с использованием сетчато-поточных пластинчатых теплообменников типа Р-Р055-68,88 и другие, фирмы «Анкор-Теплоэнерго»; окончательное конструктивное решение по исполнению, размерам и массе определено после разработки и согласованию технического проекта [7].

Для перекачивания оттёков в тепловой схеме применены винтовые насосы индийских партнёров компании «Сахавтомат», которые поставили на Тимашевский и Каневской сахарные заводы насосы с гарантией на пять лет и двойным комплектом запасных частей. Винтовые насосы очень хорошо зарекомендовали себя при перекачивании как различных оттёков, так и аффинационного утфеля. В процессе перекачивания они не перетирают сахар, работают бесшумно, очень эффективны. Ценовая оценка значительно ниже, чем насосы известных европейских компаний.

Методика сравнения результатов работы продуктового отделения с использованием водных подкачек и продуктового отделения по универсальной трёхпродуктовой схеме, применением тепловых ударов для более глубокого истощения межкристальных оттёков при уваривании всех продуктов, использованием утфеля II продукта для кристаллической основы при уваривании утфеля III продукта, проведением аффинации сахара III кристаллизации заключается в следующем.

№ 2 • 2018 САХАР

35

FLOP IМ ОМ 0

DESPREZ

За то, что наша жизнь не блёкла,

мы говорим: спасибо, свёкла!

121248. Москва. Кутузовский проспект, дом 7/4, корпус 1. офис 171 +7 (495) 974-62-51 i nfo2>fl a rimo nd-desprez.ru www.florimond-desprercom

В первые семь суток сахарный завод работал по типовой двухкри-сталлизационной схеме с использованием водных подкачек при появлении «муки». Изначально работать по этой схеме планировалось в течение 10 суток, однако по истечении семи суток было принято решение перейти на новую универсальную трёхкристалли-зационную схему. Поэтапно вводили в продуктовую схему перетяжки утфеля II кристаллизации для получения кристаллической основы при уваривании утфеля III кристаллизации. На мониторе компьютера есть окно, в котором отображены все вакуум-аппараты II и III продуктов (перетяжка); аппаратчик выбирает необходимые вакуум-аппараты и включает в процесс систему автоматизации, которая в автоматическом режиме проводит всю работу по подготовке к процессу перетягивания и сам процесс перетягивания, дальнейшее уваривание утфеля III кристаллизации в третьей стадии роста. Все продукты уваривались с нанесением «тепловых ударов» на окончательной стадии кристаллизации утфелей. Отказались и от водных подкачек при появлении «муки», для этой цели прибегали к изменению температурного режима уваривания утфелей.

При использовании готовой кристаллической основы в начале процесса уваривания получение утфеля III кристаллизации стало возможным даже из оттёков с чистотой 70 % и ниже. Кроме того, готовая кристаллическая основа сокращает длительность получения утфеля III кристаллизации на три с половиной — четыре часа, улучшая гранулометрический состав кристаллического сахара, приводит к равномерности линейных размеров кристаллов сахара, причём размеры кристаллов достигают 0,5—0,6 мм, что почти в два раза больше, чем при увари-

вании утфеля последней кристаллизации по типовой технологической схеме [6].

Аффинация утфеля III кристаллизации проводилась в непрерывно действующих центрифугах БМА К3300 первым оттёком утфеля I кристаллизации с массовой долей сухих веществ 70—72 %. Проведение аффинации сахара III кристаллизации позволило получить жёлтый сахар с существенным снижением цветности, его чистота достигала 98—98,5 % (что на 15—18 % больше чистоты сахара III кристаллизации), и соответственно повысить доброкачественность стандарт-сиропа при уваривании утфеля I кристаллизации, при этом утфель III кристаллизации после создания кристаллической основы уваривался на основании общего оттёка II кристаллизации и аф-финационного оттёка с доброкачественностью 68—70 %. Чистота межкристального оттёка составила 53—58 % и соответственно чистота мелассы — 52—54 %, также существенно снизилось содержание сахара в кормовой патоке до 44—45 %.

Год Продукты СВ, % Сх, % Чисто-та,%

2016 Кормовая патока 79,0 46,2 58,5

2017 Кормовая патока 82,6 44,44 53,8

Универсальная трёхпродукто-вая схема с увариванием утфеля III кристаллизации на кристаллической основе утфеля II продукта, проведением аффинации сахара III кристаллизации зелёной патокой I продукта в аффинаци-онных центрифугах ВМА К3300, применением вакуум-аппаратов с перемешивающим устройством ВАЦМ-60,5 на основе автоматического управления тех-

нологическими процессами уваривания утфелей системы

«Сахавтомат» обеспечила сокращение длительности получения утфелей:

•I продукта: 2 ч 00 мин — объём сваренного утфеля составил 60,5 т; 2 ч 20 мин — 80 т;

♦II продукта: 4 ч;

♦III продукта с увариванием на кристаллической основе: при сваренном утфеле в вакуум-аппарате на 60,5 т выход сахара составляет 36-37 т, или 59-60 %;

а также бесперебойную работу продуктового отделения с получением товарного сахара, соответствующего требованиям ГОСТа, при переработке сиропа с чистотой 90 % и ниже, получение ут-феля III кристаллизации даже с оттёков чистотой ниже 70 %, уменьшила время уваривания ут-феля III кристаллизации, позволила снизить расход топлива на 0,364 % для производительности 6 тыс. т свёклы в сутки (это 21,84 т ретурного пара или 1 987 м3 газа в сутки), повысить качество продуктов в продуктовом отделении и, как следствие, получить высокий выход товарного сахара благодаря более глубокому истощению межкристальных оттёков, мелассу с низким содержанием сахара, чистотой до 52-54 % по сравнению с доброкачественностью 60-62 % при использовании двухпродукто-вой схемы в сезоне сахароварения 2016 г., снизить содержание сахара в мелассе до 1,6-1,65 %.

Список литературы

1. Гулый, И.С. Физико-химические процессы сахарного производства / И.С. Гулый [и др.]. - М. : Агропром-издат, 1987. - 264 с.

2. Сапронова, Л.А. Центрифугирование утфеля последней кристаллизации / Л.А. Сапронова // Сахарная промышленность. - 1994. - № 5. -С. 27-28.

3. Бугаенко, И.Ф. Повышение качества сахара (из свёклы и сырца) /

ЗА ТО, ЧТО наша жизнь не блёкла,

МЫ ГОВОРИМ: СПАСИБО, СВЁКЛА!

36 САХАР № 2 . 2018

ф

FLORIMOND

DESPREZ

121248, Москва, Кутузовский проспект, дом 7/4, корпус 1, офис 171 +7 (495) 974-62^51 inFo5)florimond-desprez.ru www.florimond-desprez.com

ö ридан*

Пластинчатые теплообменники «Ридан» для сахарной промышленности

высокая тепловая эффективность,

позволяющая работать при малых температурных перепадах (2-4 °С) и использовать низкопотенциальный пар

экономия условного топлива

увеличение эффективности и прибыли сахаропроизводителей

Значительный опыт «Ридан» по реализации проектов в сахарной промышленности гарантирует оптимальное решение

Ваших задач

АО «Ридан»

350049, г. Краснодар, ул. Атарбекова, 1/1, оф. 18, тел.: +7(961) 598-89-69 603014, г. Нижний Новгород, ул. Коминтерна, 16, тел.: (831) 277-88-55

www.ridan.ru e-mail: prom@ridan.ru

И.Ф. Бугаенко. — М. : Союз сахаропроизводителей России, 2000. — 65 с.

4. Сапронов,А.Р. Сахар/А.Р.Сапронов, Л.Д. Бобровник. — М. : Лёгкая и пищевая промышленность, 1981. — С. 206—212.

5. Технология сахара / под ред. П.М. Силина. — М. : Пищепромиз-дат, 1958. — 478 с.

6. Штангеев, В.О. Современные технологии и оборудование свеклосахарного производства. Ч. 2 / В.О. Штангеев [и др.]. — К. : Цукор Украины, 2004. — С. 92—96.

7. Кошельник, А.В. Информационные методы оценки надёжности расчётов и компоновки промышленных и пластинчатых теплообменных систем / А.В. Кошельник, А.Е. Морозов // Энергетика, Экология, Человек. — Харьков, 2011. — С. 386.

Аннотация. Процесс получения и кристаллизации сахарозы может быть интенсифицирован за счёт применения современных технологических методов и приёмов кристаллизации, нового современного технологического оборудования, технологических схем:

- использования методов получения утфелей на кристаллической основе: утфель третьей кристаллизации на кристаллической основе утфеля второго продукта;

- проведения аффинации сахара третьего продукта в непрерывно действующих центрифугах;

- применения для нагрева и поддержания необходимой температуры стандарт-сиропа и оттёков сетчато-потоковых теплообменников и винтовых насосов (страна-производитель - Индия);

- уваривания продуктов с использованием тепловых ударов при минимизации водных подкачек.

Ключевые слова: кристаллизация, стандарт-сироп, утфель, оттёк, кристаллическая основа, перетяжка, тепловой удар.

Summary. The process of obtaining and crystallization of sucrose can be intensified through the use of modern technological methods and techniques of crystallization, use of new modern technological equipment, technological schemes: use of methods for massecuites preparation on a crystalline basis: third-crystallization massecuite on the crystalline base of the second product's massecuite; conducting sugar affinity for the third product in continuously operating centrifuges; use as a heating and maintaining the required temperature of standard syrup and flow of grid-flow heat exchangers and screw pumps produced in India; boiling the products by thermal shock while minimizing water pumping.

Keywords: d'ystallization, standard-syrup, massecuite, runoff, crystalline base, reclasping, heatstroke.

№ 2 • 2018 САХАР

37

#

FLOR1 МОИ

DESPREZ

За то, что наша жизнь не блёкла,

мы говорим: спасибо, свёкла!

121248, Москва, Кутузовский проспект, дом 7У4, корпус 1, офис 171 +7 (495)974-63-51 inFo§)Florimond-desprez.ru wv/w,florimond-de5prez,com