Курсовая работа: Расчет и проектирование гидроциклона для комплексной технологии глубокой очистки промышленных сточных вод
При трении кристаллов друг о друга и о поверхность возникает статическое электричество. Сахар-песок является взрывоопасным веществом. Нижний концентрационный предел взрываемости сахарной пыли 10,3-17,5 г/м3. Верхний предел взрываемости 13500 г/м3.
Особо опасна сахарная пыль с размером частиц менее 0,03 мм (т.е. пудра). Она образуется не только в процессе размола, но и в процессе сушки, охлаждения, транспортирования и упаковки сахара. Возможности взрыва способствуют следующие условия: наличие кислорода, соответствующая концентрация пылевоздушной среды (от 10 до 300 г/м3), наличие источника воспламенения (искра, открытое пламя). При 20 г сахарной пыли в 1 м3 воздуха видимость бывает не более 1м.
Теплофизические характеристики сахара-песка зависят от дисперсности и формы отдельных кристаллов и в усредненном виде имеют следующие значения:
насыпная (объемная) масса (кг/м3):
• влажного - 800-900 • сухого - 750-900 • комков - 800 • пудры - 480-800 угол естественного откоса (град):
• влажного - 50-70 • сухого - 40-45 • комков - 35 удельная теплоемкость (кДж/кг• ° С):
• сухого - 1,170-1,250 • пудры - 1,081-1,132 коэффициент теплопроводности (Вт/м • ° С):
• сухого - 0,117-0,138 • пудры - 0,046-0,110 энергетическая ценность (калорийность) - 3,98 ккал/г предельно допустимая концентрация сахарной пыли в воздухе рабочей зоны - не более 6 мг/м3.
4.2 Особенности производства
Диффузионный сок содержит примерно 16…19% сухих веществ из них 14…17% сахарозы и около 2% несахаров. Все сахара в большей или меньшей степени затрудняют получение кристаллической сахарозы и увеличивают ее потери с мелассой. Одна часть несахаров при кристаллизации способна удерживать в растворе 1,2…1,5 части сахарозы. Поэтому одной из важнейших задач технологии сахарного производства является максимальное удаление несахаров из сахарных растворов.
В состав несахаров входят многочисленные вещества: органические кислоты, белки, пектины, жиры, редуцирующие вещества (продукты разложения сахарозы в водных растворах на глюкозу и фруктозу под действием ионов водорода или ферментов), красящие вещества и др. Несахара обладают широким спектром физико-химических свойств, что обусловливает различную природу реакций, приводящих к удалению их из диффузионного сока.
Последовательность основных этапов физико-химической очистки диффузионного сока следующая: предварительная дефекация, основная дефекация, I сатурация, II сатурация, отделение осадка, сульфитация.
Дефекация - процесс обработки диффузионного сока известью (известковым мелом). Целью предварительной дефекации являются коагуляция и осаждение под действием дегидратирующих свойств ионов, белков, пектиновых и других веществ коллоидной дисперсности, а также образование хорошей структуры осадка. Кроме коагуляции и осаждения белково-пектинового комплекса, на предварительной дефекации происходит реакция нейтрализации кислот и осаждения солей кальция. Главной задачей основной дефекации является разложение амидов кислот, солей аммония, редуцирующих веществ, омыление жиров, а также создание избытка извести, необходимой для получения достаточного количества осадка СаСО3 на I сатурации.
Сатурация - процесс обработки дефекованного сока сатурационным газом, содержащим диоксид углерода (СО2 ). В результате чего образуются кристаллы карбоната кальция, на поверхности которых в свою очередь адсорбируются частицы несахаров. После I сатурации осадок карбоната кальция с адсорбированными несахарами и коагулятом отделяют отстаиванием или фильтрованием и выводят в отходы. Затем в сок добавляют известь и проводят II дефекацию. На II сатурации в результате химических реакций на поверхности образующегося осадка СaCO3 осаждаются соли кальция и другие несахара. После этого снова от сока отделяется сатурационный осадок.
Сульфитация - процесс обработки сока или сиропа сернистым газом или сернистой кислотой. Сульфитация проводится с целью снижения вязкости сахаросодержащих растворов и понижения их окрашенности. Сульфитированный сироп фильтруют для отделения осадка.
Количество несахаров в исходном сырье существенно влияет на эффективность процесса очистки сока: чем их больше, тем труднее добиться требуемой чистоты, т.е. массовой доли сахарозы в пересчете на сухие вещества. Соотношение между количествами сахарозы и несахаров в свекле зависит от ее технологических свойств. В частности, цветущие корнеплоды имеют пониженное (на 2…3%) содержание сахарозы и повышенное количество редуцирующих веществ. Чистота свекловичного сока в подвяленных корнеплодах ниже на 4…12%, чем у нормальной свеклы. Из корнеплодов с сильными механическими повреждениями при гидроподаче на переработку вымывается в транспортерно-моечную воду до 0,16…0,30% сахарозы. При наличии зеленой массы на корнеплодах снижается чистота диффузионного сока на 1,7…2,6%. Естественно, что при хранении перечисленных дефектных корнеплодов ухудшение показателей их качества происходит более интенсивно, чем у нормальной свеклы. Таким образом, заготовка и переработка свеклы ухудшенного качества приводит к потерям сахара и, в конечном счете, снижает конкурентоспособность свеклосахарного производства.
Сахароза хорошо растворяется в воде, при повышении температуры ее растворимость возрастает. В растворах сахароза является сильным дегидратором. Она легко образует пересыщенные растворы, кристаллизация в которых начинается только при наличии центров кристаллизации. Скорость этого процесса зависит от температуры, вязкости раствора и коэффициента пересыщения.
Кристаллизация позволяет из многокомпонентной смеси веществ, которой является сироп, получить практически чистую сахарозу.
Технологическая схема предусматривает столько ступеней кристаллизации, чтобы суммарный эффект кристаллизации (разность чистоты исходного сиропа с клеровкой и мелассы) составлял 30…33%. Обычно заводы работают по схемам с двумя или тремя кристаллизациями, при этом товарный продукт получают только на первой степени. Двухкристаллизационная схема проще и экономнее трехкристаллизационной, но при ее эксплуатации не всегда достигается достаточно полное обессахаривание мелассы и получение сахара-песка высокого качества.
Товарный сахар-песок высушивается до нормативной влажности 0,04% при бестарном хранении и 0,14% при упаковывании в мешки и пакеты.
Хранение сахара на свеклосахарных заводах усложняется тем, что вся продукция вырабатывается в течение нескольких месяцев, после чего ее приходится хранить продолжительное время. Для эффективного использования емкости сахарного склада мешки с сахаром укладывают в штабеля. Для штабелирования мешков применяются различные передвижные подъемники. Обычно под мешки подкладывают деревянные решетки, поддерживающие их на высоте около 100 мм от пола и обеспечивающие хорошую вентиляцию воздуха под ними. Для правильного хранения сахара в складе нужно обеспечить соответствующий температурный и влажностный режим.
Силоса бестарного хранения сахара должны иметь конструкцию, исключающую возможность образования влаги на их внутренних поверхностях. Такой склад должен быть оборудован системой кондиционирования, а также аспирации, обеспечивающей очистку отсасываемого воздуха до взрывобезопасной концентрации сахарной пыли.
Для доставки потребителям неупакованного сахара используют вагоны специальной конструкции (хоппера).
Стадии технологического процесса. Производство сахара-песка из сахарной свеклы можно разделить на следующие стадии и основные операции:
транспортирование и предварительная очистка свеклы;
мойка свеклы;
изрезывание свеклы в свекловичную стружку;
извлечение сока из свекловичной стружки;
физико-химическая очистка диффузионного сока;
выпаривание сока и очистка сиропа;