Диффузионные аппараты

Предназначены для извлечения сахарозы из свекловичной стружки методом горячей водной экстракции.

Требования к конструкции. Диффузионные аппараты должны обеспечивать:

1. минимальные потери сахарозы в жоме;

2. высокое качество диффузионного сока;

3. строгий противоток воды и стружки;

4. необходимую температуру и продолжительность процесса;

5. непрерывность процесса;

6. полную автоматизацию всех технологических процессов.

Наклонные диффузионные аппараты (С-17, ДДС, ПДС). Аппараты этого типа представляют собой наклонный под углом 11º к горизонту металлический корпус, который состоит из двух полуцилиндров. В корпусе от двух приводов в разные стороны вращаются два ленточных шнека.

Стружка поступает стружка поступает в нижнюю, а питательная вода в верхнюю часть. Кроме того, в верхней части аппарата имеется выбрасывающее колесо с карманами для удаления жома. В нижней торцевой части аппарата у торцевой стенки имеются сита, через которые производится отбор диффузионного сока. Сита очищаются от стружки ножами, которые крепятся на валах. В нижней части аппарата имеются четыре паровых камеры, через которые производится обогрев аппарата паром третьего корпуса выпарки. Температура соко-стружачной смеси в первой камере 68 ºС, во второй – 72 ºС, в третьей – 72 ºС, в четвёртой – 70 ºС. Шнеки вращаются синхронно, что обеспечивается электрическим и механическим устройством.

Температура питательной воды – 66 ºС.

Количество воды – 120 % к массе стружки.

Потери сахара в жоме – 0,3 %.

Удельная нагрузка – 700 кг стружки/м³ объёма.

Откачка – 115-120 % к массе стружки.

Приблизительное пребывание стружки в аппарате – 70 мин.

Нагрузка на двигатель при нормально загруженном аппарате – 220 А.

Скорость вращения шнеков – 0-1,1 об/мин.

Для удобства монтажа шнеков в аппарате они сделаны разъёмными и состоят и пяти секций каждый. Секции соединены между собой фланцами и промежуточными катушками. Промежуточные катушки укладываются в подшипники скольжения, смазка подшипников производится централизованно.

Перед пуском аппарата в работу производится его внутренний осмотр, затем аппарат на малых оборотах испытывается на холостом ходу. После этого аппарат заполняется водой до уровня на 200 мм ниже ленты самого нижнего шнека. Вода подаваемая в аппарат в это время имеет температуру 70 ºС. После наполнения аппарата водой включается обогрев аппарата через паровые камеры, после того как температура в аппарате поднимется до 72 ºС, начинается подача стружки при минимальных оборотах, соответствующая 70 % оптимальной нагрузки аппарата. Через 30-40 мин начинается сока, увеличивают число оборотов и количество подаваемой стружки.

Работа аппарата полностью автоматизирована, обслуживающий персонал контролирует качество и количество поступающей стружки, питательной воды, потери сахара в жоме, температурный режим по камерам, нагрузку на двигатель.

Основная ненормальность в работе аппарата – высокие потери сахарозы в жоме. Причины:

1. плохое качество стружки;

2. недостаточное время пребывания стружки в аппарате;

3. недостаточное количество питательной воды;

4. низкая температура питательной воды;

5. низкая температура в аппарате.

Пробкование:

1. низкий уровень сокостружечной смеси в аппарате;

2. неправильная сборка шнеков;

3. высокое рН питательной воды.

Достоинства аппарата:

· простота конструкции;

· удобство в обслуживании и ремонте;

· полная автоматизация работы.

Недостатки:

транспортирующие элементы аппарата – шнеки не обеспечивают одинаковое время пребывания всех порций стружки в аппарате, т.е. одна часть стружки

находится в аппарате 65 мин, а другая – 110 и более. Из-за длительного пребывания отдельных порций стружки в аппарате резко ухудшается качество получаемого сока.

Ротационный диффузионный аппарат

В России выпускаются марки РДА производительностью 1,5 и 3,0 тыс. т свеклы в сутки. За рубежом марки RT различных производительностей английской фирмой Dunkanstuart.

Они представляют собой вращающийся на четырёх роликах горизонтальный барабан длинной 26,5 м и диаметром 5 м, который вращается со скоростью 18-32 об/ч. Внутри барабана вварена листовая винтовая поверхность с шагом витка 930 мм, которая делит барабан на 33 секции. В центре барабана витки этой поверхности не доходят до осевой линии, образуя квадратное отверстие. Внутри этого отверстия вставлена перегородка с направляющими, а барабан разделён диаметральной ситчатой перегородкой по всей длине на две части. Кроме того, установка снабжена ошпаривателем, в который поступает стружка и рециркулирующий диффузионный сок в количестве 450-500 % к массе свёклы.

Ошпаренная стружка вместе с соком поступает в головную часть барабана, захватывается диаметральной ситчатой перегородкой и перемещается в верхнее положение. Там стружка сваливается с перегородки, поступая в квадратное отверстие, где с помощью наклонных лопаток направляется в следующие по ходу секции, а сок проходит сквозь отверстия сита и попадает в нижнюю часть барабана.

Питательная вода поступает в хвостовую часть аппарата, но жомопрессовая и барометрическая вода подаются в разные секции. Из сборника сока 120 % его направляется на очистку.

Характеристика аппарата.

Длина 100 г стружки – 9-12 м.

Потери сахара в жоме – 0,3-0,35 %.

Откачка – 120% к массе свёклы.

Достоинства:

1. низкая чувствительность к качеству стружки;

2. обеспечивает получение сока высокого качества, т.к. благодаря удачной системе транспортирования практически все порции стружки находятся в аппарате одно и тоже время.

Недостатки:

1. низкий коэффициент заполнения аппарата сокостружечной смесью (0,3) и, как следствие этого, большая коррозия (кислотная) внутренних частей аппарата, поэтому за рубежом корпус аппарата корпус аппарата полностью изготавливается из нержавеющей стали;

2. большая металлоёмкость;

3. пенообразование;

4. микробиологическая агрессия.

Колонный диффузионный аппарат (КДА). Установки этого типа выпускаются в России марки КДА, за рубежом BMA и Буккау-Вольф и т.д.

Состав установки:

Стружка поступает в шахту ошпаривателя, в нём шнеком передвигается к смесителю и на этом пути ошпаривается соком поперечного потока, температура которого 78 ºС. Из смесителя сокостружачнвя смесь насосом подаётся в нижнюю часть колонны. Сок из колонны через сита и нижние контр-лопасти (ситчатые) отбирается в сборник, затем насосом прокачивается через подогреватель и ⅔ его в виде башенного сока поступает в смеситель и ⅓ - сок поперечного потока, которым ошпаривается стружка. Сок из ошпаривателя, отдав тепло стружке, идёт на очистку. Время пребывания стружки в ошпаривателе – 8-10 мин, скорость вращения шнека – 8 об/мин, диаметр ошпаривателя – 3 м.

Колонна представляет собой вертикальный цилиндрический металлический корпус, состоящий из отдельных секций. Внутри колонны вращается полый трубовал диаметром 2 м, к которому по винтовой линии крепятся лопасти, перемещающие стружку снизу – вверх. Всего 12 рядов, в каждом из которых по 10 лопастей.

Сокостружечная смесь поступает в колонну через распределитель, который вращается вместе с валом над ситом. Передняя часть распределителя напоминает нож бульдозера, который очищает сита от стружки и поднимает её вверх. А задняя часть распределителя выполнена в виде крышки, открывающейся под давлением сокостружечной смеси, прижимаемые к распределителю пружиной.

Для предотвращения вращения стружки в аппарате к внутренней поверхности корпуса между лопастями закреплены контр-лопасти, верхние и нижние ряды которых выполнены ситчатыми, через верхнюю в аппарат подаётся питательная вода, а через нижнюю производится частичный отбор сока. Жом выбрасывается из колонны в верхней части через окна и удаляется кольцевым скребковым транспортёром.

Привод – электродвигатель постоянного тока, редуктора и двух червячных редукторов. Скорость вращения вала – 0,2-0,6 об/мин, откачка – 120-130 %, потери сахарозы в жоме 0,2-0,3 %, полный объём колонны 210 м³, длина 100 г стружки – 10-12 м, удельная нагрузка 0,7 т/м³.

Достоинства:

1. высокая удельная нагрузка;

2. низкие потери сахара в жоме;

3. незначительная коррозия.

Недостатки:

1. громоздкость;

2. измельчение стружки в колонне транспортирующими лопастями.