SU656535A3 - Способ выделени сахара из пены, образующейс при фосфатационно-флотационной очистке сахаросодержащего раствора - Google Patents

Description

I

Изобретение относитс  к сахарной промыи ленности , а именно к способу выделени  сахарозы из пены устройства дл  осветлени , полученной в ходе проведени  процесса очистки сахаросодержаш.его раствора.

Ближайшим но техническому решению к предложенному  вл етс  способ выделени  сахара из пены, образующейс  при фосфатационно-флотационной очистке сахаросодержащего раствора, предусматривающий диспергирование пены в обессахаривающей воде, введение анионного органического полимерного флоккул нта в дисперсию, флотацию пены и разделение полученных таким образом очищенного разбавленного раствора сахара и флоккулированной пены 1.

Недостатком известного способа  вл етс  то, что в пене остаетс  приблизительно 2вес.% сахара от исходного количества.

Цель изобретени  заключаетс  в повышении эффективности процесса выделени  сахара из пены.

Дл  этого в предложенном способе указанные выще приемы осуществл ют многократно , по крайней мере, дважды, при противоточном перемещении обессахаривающей

воды и пены. Диспергирование пены в обессахаривающей воде осуществл ют при перемешивании и скорости врапхепи  мещалки от 2500 до 3600 об/мин в течение 2- 10 мин. Часть смеси непрерывно вывод т

со стадии диспергировани , подвергают аэраЦ1 и сжатым воздухом в количестве 1-5°/о по объему и возвращают вновь на стадию диспергировани . Соотношени  скорости этой рециркулируемой смеси на стадию диспергировани  к скорости пены, поступаюнхей

на диспергирование, составл ет от I до 10. Флотацию пены осупгествл ют в ламинарных услови х при ReO-2500.

Предложенный способ по сн етс  технологической схемой, изображенной на чертеже .

Способ заключаетс  в следующем. В осветлительный аппарат 1 типа «T.4LO, включающий в себ  центральную флоккул торную камеру 2, подают в точке 3 аэрированный фосфатированный клеровочный

раствор. По мере повышени  уровн  этого раствора во флоккул торной камере 2 его подвергают осторожному перемешиванию с помощью мешалки 4, что позвол ет хлопьЯМ увеличиватьс  в размерах. Далее этот растврр поступает в сепараторную камеру 5, котора  охватывает флоккул рную камеру 2. В сепараторной камере хлопь  поднимаютс  в верхний слой жидкости в виде пены, котора  сбрасываетс  за счет выталкивани  в кольцевой лоток 6, окружающий верхнюю часть этой камеоы. посредством медленно вращающегос  ножа 7 дл  удалени  пены. Осветленный раствор сахара удал ют из нижней части сепараторной камеры по патрубку 8 дл  отвода жидкости. Пена осветлительного аппарата в лотке 6 подвергаетс  разбавлению сладкой водой , подаваемой по патрубку 9, после чего ее направл ют по трубопроводу 10 в первый пеносмесительный резервуар 11, который снабжен перегородкой 12, раздел ющей резервуар на две секции. В смесительном резервуаре хлопь  в пене разбиваютс , пена равномерно диспергируетс  в обессахариваю щей воде. Диспергирование осуществл ют при перемешивании и скорости вращени  мещалки от 2500 до 3600 об/мин в течение 2-10 мин. Часть с.меси непрерывно вывод т со стадии диспергировани , подвергают аэрации сжатым воздухом в количестве 1-5% по объему с помощью аэратора 13, к которому сжатый воздух поступает по магистральному трубопроводу 14, и затем возвращают вновь на стадию диспергировани . Соотнощение скорости этой рециркулируемой смеси на стадию диспергировани  к скорости пены поступающей на диспергирование составл ет от 1 до 10. Процесс диспергировани  следует проводить при температуре от 50 до 90°С, предпочтительно 70°С. Обычно по истечении промежутка времени пребывани  от 2 до 10 мин аэрированную смесь направл ют из смесительного резервуара 11 по трубопроводу 15 в первый осветлительный аппарат 16 дл  пены. По мере истечени  этой смеси из смесительного резервуара в нее дозируют по патрубку 17 раствор а|Нионного органического полимерного флоккул нта. Этот раствор подают из напорного резервуара 18 с помощью дозирующих насосов 19. После завершени  ступени диспергировани  и аэрации в аэрированную смесь добавл ют анионный органический полимерный флоккул нт. Такие полимерные флоккул нты сами по себе хорошо известны. Наиболее приемлемыми  вл ютс  высокомолекул рные анионоактивные полиакриламидные флоккул ционные агенты (то есть продукты , молекул рный вес которых равен, по меньшей мере, 1000000), особенно такие, молекулы которых содержат до 20 мол. % звеньев акриловой кислоты или акрилата натри , например продукты, которые поставл ютс  на рынок под торговым наименованием «TALOFLOTE. На каждой стадии экстракции предпочтительно использовать от 0,1 до 5,0 вес. ч. предпочтительно от 0,5 до 2,0 вес. ч., флоккул нта на каждь1е 1000000 вес.ч. твердого клеровочного сахара , подаваемого на рафинирование. Способ введени  полимерного флоккул нта в аэрируемую смесь может оказать существенное вли ние на эффективность после-, дующих ступеней. Так, например, флоккул нт желательно использовать в форме разбавленного водного раствора, концентраци  которого находитс  в интервале от 0,25 до 5,0 предпочтительно от 0,5 до 2,0 г/л, поскольку высока  степень разбавлени  полимерных молекул позвол ет лучше использовать полную активность флоккул нта. Флоккул нтный раствор не следует подвергать интенсивной механической обработке, котора  способна вызвать разрыв полимерных молекул. Вместо этого с целью растворить полимер можно использовать поток воздушных пузырьков или лопастную мешалку, скорость вращени  которой не должна превышать 200 об/мин. Раствор флоккул нта необходимо подвергнуть «старению в течение нескольких часов перед применением. Однако продолжительность такой операции не должна превышать приблизительно 3 дн , поскольку в противном случае могут иметь место гидролиз и измельчение молекул полимера; обычно продолжительность старени  от 2 до 3 час оказываетс  достаточной . Удовлетворительное распределение полимерного флоккул нта в аэрируемой смеси также имеет значение. Хорошее распределение флоккул нта не может быть достигнуто путем простого дозировани  этого компонента в определенный объем смеси, хот  интенсивное перемешивание, в частности наблюдаемое в некоторых магистральных смесител х или при пропускании смеси через центробежный насос, также оказываетс  неудовлетворительным . Таким образом, хот  хорошее распределение  вл етс  желательным, было установлено , что полностью гомогенное смешение нежелательно, поскольку в соответствии с теоретическим положением при слишком тщательном перемешивании молекулы флоккул нта тер ютс  в массе растущих хлопьев и тер ют дальнейшую способность удерживать вместе взвешенные твердые частицы с образованием более крупных хлопьев. Степень распределени  молекул флоккул нта в смеси зависит от интенсивности и продолжительности перемешивани . Так, например, удовлетворительна  степень распределени  достигаетс  при степени турбулентности , котора  соответствует критери м Рейнольдса в интервале от 7000 до 70000 при концентрации сахара 20° Брикса и в пределах от 14000 до 140000 при концентрации сахара ниже 5° Брикса.

На практике также удовлетворительное распределение может быть достигнуто путем дозировки флоккул нта через дозирующий насос в аэрируемую смесь, движущуюс  с линейной скоростью от 30 до 300 см/сек, предпочтительно приблизительно 150 см/сек, в патрубке с соответствующим диаметром отверсти , однако столь же удовлетворительную или хорошую степень распределени  можно также достичь другими пут ми, в частности путем пропускани  раствора по патрубку, который один или несколько раз изогнут под пр мыми углами.

Подающий трубопровод 15 дл  осветлительного аппарата 16 образует на своем пути пр моугольные изгибы, число которых обеспечивает достижение необходимой степени турбулентности смеси дл  равномерного распределени  в ней флоккул ционного раствора.

В первом осветлительном аппарате 16 дл  пены эта пена флотируетс  в верхнюю часть в ламинарных услови х при Re О- 2500 и сталкиваетс  в кольцевой лоток 20 посредством медленно вращающегос  ножа 21 дл  удалени  Пены. Осветленную сладкую воду отвод т из нижней части первого осветлительного аппарата дл  пены по выпускному патрубку 22, после чего ее направл ют через камеру регулировани  уровн  23 и по трубопроводу 24 в резервуар сладкой воды 25, откуда ее возвращают в процесс по мере необходимости.

Пена в лотке 20 первого осветлительного аппарата дл  пены разбавл етс  водой из резервуара 26 дл  конденсата, подаваемой с помощью насоса 27 по патрубку 28. Далее разбавленную пену подают по патрубку 29 во второй пеносмесительный резервуар 30, который снабжен перегородкой 31. В резервуаре 30 пену подвергают обработке точно таким же образом, как и в пеносмесительном резервуаре 26, одновременно диспергиру  и аэриру  смесь с помощью аэратора 32, в который сжатый воздух подают по линии 14.

При удалении из второго пеносмесительного резервуара, что происходит обычно также по истечении промежутка времени пребывани  равного 2-10 мин, в аэрированную смесь дозируют раствор органического полимерного флоккул нта, подаваемого по патрубку 33, в который этот раствор поступает из напорного резервуара 18 дл  раствора флоккул нта посредством дозирующего насоса, после чего смесь подаетс  по патрубку 34, который образует на своем пути пр моугольные изгибы, во второй осветлительный аппарат 35 дл  пены.

Во втором осветлительном аппарате дл  пены пена поднимаетс  в верхнюю часть и сталкиваетс  в кольцевой лоток 36 посредством медленно вращающегос  ножа 37 дл 

удалени  пены. Из лотка 36 теперь уже обессахаренную пену отвод т по патрубку 38 в резервуар 39 дл  пены с целью возможного сброса в отход.

Осветлительную сладкую воду отвод т из нижней части второго осветлительного аппарата 35 дл  пены по выпускаемому патрубку 40 и подают через камеру дл  регулировани  уровн  41 в насос 42, из которого ее возвращают по патрубку 9 в кольцевой лоток 6 главного осветлительного аппарата

1 с целью разбавить пену, подаваемую в первый пеносмесительный резервуар.

На практике число стадий диспергировани  и степень разбавлени  пены на каждой стадии завис т от конкретных условий

и требований конкретной установки дл  рафинировани , в особенности приемлемого уровн  потерь сахара, количества и качества доступной обессахаривающей воды, а также количества и качества сладкой воды, котора  оказываетс  пригодной дл  возврата в процесс, например, дл  возврата в клеровочный котел. Обычно вполне достаточно двух стадий диспергировани  с относительно высокой степенью разбавлени , однако в некоторых случа х необходимо осуществл ть

три стадии диспергировани  с пониженной степенью разбавлени . Ниже приведены типичные технологические данные, которые иллюстрируют возможность выбора рабочих условий, которые соответствуют различным услови м и требовани м, предъ вл емым к процессу рафинировани .

В табл. 1 показано изменение потерь сахара, выраженных в процентах от введенной- в процесс рафинировани  расплавленной массы с изменением концентрации сахара в воде, присутствующей в обессахаренной пене, которую удал ют из последней стадии процесса. Соверщенно очевидно, что это то же самое, что и концентраци  сахара в осветленной сладкой воде, отводимой с этой стадии, которую возвращают в процесс дл  использовани  в качестве сладкой воды на предыдущей стадии диспергировани . Эти данные основаны на результатах процесса, в котором расход массы растворенного сахара составл ет 10 т/ч (что соответствует 220 т/день готового рафинированного сахара ), содержание п тиокиси фосфора составл ет 0,03% от количества растворенной массы , объемный расход конечной пены, сбрасываемой в отход, содержание воды, в которой равно 75%, составл ет в среднем 385 л/ч. Представленные величины потерь не завис т от содержани  сахара в исходной пене, полученной из основного осветлительного аппарата , и объемного количества используемой обессахаривающей воды.

Взаимосв зь между степенью разбавлени  пены и концентрацией сахара в сладкой

воде, получаемой на каждой стадии диспергировани , показана в табл. 2 и 3 соответственно дл  двухстадийного и трехстадийного процессов. Выражение «степень разбавлени  пены означает величину весового соотношени  между вводимой в процесс обессахаривающей водой (обычно конденсат вод ного пара и, следовательно, рассчет производитс  на нулевую концентрацию сахара ) и исходной пеной, получаемой из осветлительного аппарата дл  раствора. Прин то,

что концентраци  сахара в растворе, который входит в состав исходной пены, составл ет 65° Брикса, что  вл етс  типичной величиной . В табл. 2 и 3 приведены данные дл  исходных пен, содержащих соответственно 2 и 4 вес.% сахара от растворенной массы сахара, вводимой на рафинирование, причем такие пены получают из осветлительных аппаратов дл  раствора, работающих соответственно в режимах хорощей и слабой флотационной сепарации.

Таблица В качестве примера возможности использовани  вышеприведенных данных на практике необходимо предположить, что максимально допустима  потер  сахара в конкретном процессе рафинировани  составл ет 0,04 вес.% от общей массы растворенного сахара . Из табл. 1 видно, что концентраци  сахара в воде, направл емой в отход пены и, следовательно, сладкой воды, отводимой из конечной стадии экстракции, не должна превышать 1,5° Брикса. Из табл. 2 видно, что в случае, когда исТрехстадийный процесс обессахариванк 

ТаблицаЗ ходна  пена содержит 4 вес.% от начального веса направл емой на рафинировани  растворенной массы сахара, заданной потери сахара можно достичь путем осуществлени  двухстадийного процесса обессахаривани  при рабочей степени разбавлени  пены, равной приблизительно 4:1. В табл. 3 показано, что той же заданной степени можно достичь путем осуществлени  трехстадийного процесса обессахаривани  при степени разбавлени  пены, равной приблизительно 3:1.

Если исходна  пена содержит лишь 2 вес.%, направленной на рафинировани  массы растворенного сахара, что имеет место при осуществлении усоверщенствованного вышеупом нутого фосфотационно-флотационного процесса, из данных табл. 2 можно сделать вывод, что заданной потери сахара можно достичь в ходе проведени  двухстадийного процесса обессахаривани , в котором степень разбавлени  пены равна 7:1. Как видно из табл. 3, той же самой заданной степени можно достичь в ходе проведени  трехстадийного процесса обессахаривани  при степени разбавлени  пены, равной приблизительно 3,5:1.

В табл. 2 и 3 представлена также концентраци  сахара в сладкой воде, которую

возвращают в клеровочный котел, в колонках дл  «стадии диспергировани  1, причем объемное количество этой сладкой можно вычислить. Таким образом, оптимальные рабочие услови  могут быть выбраны дл  любого конкретного процесса рафинировани .

Дл  сравнени  в табл. 4 показана взаимосв зь между величиной разбавлени  пены и концентрацией сахара в сладкой воде в ходе осуществлени  способа обессахарквани , который включает в себ  лишь одну стадию экстракции (вследствие чего этот способ выходит за рамки данного изобретени ), однако во все.м остальном при его осуществлении соблюдают услови  осуществлени  способа, проиллюстрированные в табл. 2 и 3. Одностадийный способ обессахаривани  Следует отметить, что концентраци  сахара в сладкой воде соответствует неприемлемо большим потер м сахара. Дл  достижени  заданной потери сахара, равной 0,04 вес.%, котора  в качестве примера упом нута выше, таблицу 4 необходимо продолжить таким образом, чтобы она смогла включить степени разбавлени  пены, достигающие 15:1 или даже 20:1, что оказываетс  экономически невыгодным. Пример 1. Процесс фосфатационного рафинировани , производительность которого по массе растворенного сахара составл ет 10 т/ч, провод т при концентрации п тиокиси фосфора 0,03 вес.°/о от веса растворенного сухого сахара с применением одного осветлительного аппарата дл  раствора типа «TALO при концентрации сахара в осветленном растворе, равной 65° Брикса и величине рН пены в интервале 7,0-7,5. Двухстадийный способ обессахаривани  по предлагаемому способу осуществл ют дл  такого рафинировани  с использованием 4000 л/ч обессахаривающей воды. Количество воздуха, вводимого на каждой стадии диспергировани , рав-ю Зоб./о, причем в аэрированную смесь на каждой стадии дозируют 1,2 вес.ч. флоккул ционного агента «TALOFLOTE на каждый 1000000 вес.ч. расходуемого растворенного сухого сахара . На последней стадии получают

Claims (2)

1. Таблица4 400 л/ч сбрасываемой в отход пены, в воде которой концентраци  сахара не превыщала 0,2° Брикса, что соответствует потер м сахара, не превышающим 0,006 вес.% от направл емого на рафинирование растворенного сухого сахара. Концентраци  сахара на первой стадии, на которой получают 3800 л/ч сладкой воды, равна 8-12° Брикса, причем эту воду возвращают в клеровочный котел. Пример 2. Процесс фосфатационного рафинировани , производительность которого по массе растворенного сахара составл ет 13 т/ч, провод т при концентрации п тиокиси фосфора 0,02 вес.% от веса растворенного сухого сахара с применением двух осветлителей дл  раствора Уиль мсона при концентрации сахара в растворе, равной 65° Брикса и величине рН пены в интервале от 6,9 до 7,1. Двухстадийный способ обессахаривани  по предлагаемому способу осуществлр ют дл  такого рафинировани  с использогзание.м 3200 л/ч обессахаривающей воды. Кюличество воздуха, вводимого на каждой стадии экстракции , равно 2 об./о, причем в, аэрированную смесь на каждой стадии дозируют 1,3 вес. ч. флоккул ционного агент a TALOFLOTE на каждый 1000000 вес. ч. расходуемого растворенного сухого сахар:а. На первой стадии экстракции получакзт 3000л/ч сладкой воды, концентраци  сахара в которой была равна 10-15°Брикса, которую возвращают в клеровочный котел, а на второй стадии получают 389л/ч сбрасываемой в отход пены, концентраци  сахара в воде которой не превышает 0,2° Брикса, что соответствует потер м сахара, которые не превышают 0,006 вес.% от направл емого на рафинирование растворенного сухого сахара . Пример 3. Процесс фосфатационного рафинировани , производительность которого по массе растворенного сахара составл ет 36 т/ч, провод т при концентрации п тиокиси фосфора 0,02 вес.% от веса растворенного сухого сахара с применением двух осветлительных аппаратов дл  жидкости Балкли - Дантона при концентрации сахара в осветленном растворе, равно - 65° Брикса и величине рН пены в интервале от 6,8 до 7,
2. 2. Двухстадийный способ обессахаривани  по предлагаемому способу осуществл ют дл  такого рафинировани  с использованием 8000 л/ч обессахаривающей воды. Количество воздуха, вводимого на каждой стадии, равно 3 об.% причем на каждой стадии в аэрированную смесь дозируют 1,5 вес.ч. флок кул ционного агента «TALOFLOTE на каждый 1000000 вес.ч. расходуемого растворенного сухого сахара. На первой стадии получают 7200 л/ч сладкой воды, концентраци  сахара в которой равна 9-14°Брикса, возвращаемой в клеровочный котел, а на второй стадии получают 1300 л/ч сбрасываемой в отход пены, концентраци  сахара в воде которой не превышает 0,3° Брикса, что соответствует потер м сахара, не превышающим 0,009 вес.°/о от направл емого на рафинирование растворенного сухого сахара, Пример 4. Процесс фосфатационного рафинировани , производительность которого по массе растворенного сахара равна 75 т/ч, провод т при концентрации п тиокиси фосфора 0,02 вес.°/о от веса растворенного сухого сахара с применением двух осветлительных аппаратов типа «TALO при концентрации сахара в осветленном растворе, равной 65° Брикса и величине рН в интервале 6,8-7,1. Двухстадийный способ обессахаривани  осуществл ют дл  такого рафинировани  с использованием 16000 л/ч обессахаривающей ВОДЫ на первой стадии. Количество воздуха, вводимого на каждой стадии, равно 2 об.%, причем на каждой стадии в аэрированную смесь дозируют 0,7 вес. ч. флоккул ционного агента «TALOFLOTE на каждый 1000000 вес.ч. расходуемого растворенного сухого сахара. На первой стадии получают 15000 л/ч сладкой воды, концентраци  сахара в которой была равна 8-14° Брикса, возвращаемой в клеровочный котел, а на второй стадии получают 2400 л/ч сбрасываемой в отход пены, в воде которой концентраци  сахара не превыщала 0,2° Брикса, что соответствует потер м сахара, не превыщающим 0,006 вес.% от направл емого на рафинирование растворенного сухого сахара. Формула изобретени  Способ выделени  сахара из пены, образующейс  при фосфатационно-флотационной очистке сахаросодержащего раствора, предусматривающий диспергирование пены в обессахаривающей воде, введение анионного органического полимерного флоккул нта в дисперсию, флотацию пены и разделение полученных таким образом очищенного разбавленного раствора сахара и флоккулированной пены, отличающийс  тем, что, с целью повыщени  эффективности процесса , указанные выше приемы осуществл ют многократно, по крайней мере дважды при противоточном перемещении обессахаривающей воды и пены, при этом диспергирование пены в обессахаривающей воде осуществл ют при перемешивании и скорости вращени  мешалки от 2500 до 3600 об/мин в течение 2-10 мин, часть смеси непрерывно вывод т со стадии диспергировани , подвергают аэрации сжатым воздухом в количестве 1-5% по объему и возвращают вновь на стадию диспергировани , причем соотношение скорости этой рециркулируемой смеси на стадию диспергировани  к скорости пены, поступающей на диспергирование, составл ет от 1 до 10, а флотацию пены осуществл ют в ламинарных услови х при Re О-2500. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Патент Англии оЧ 1224990, кл.СбВ, 1972.

   Г,

   J#

   -

   liO

   W

   22/

   ,S

   /

   Jit

   ,28 27