При современном уровне техники и технологии все процессы сахарного производства за исключением процесса уваривания утфеля осуществляют в аппаратах непрерывного действия. Разработка процесса непрерывного уваривания утфелей - неотложная задача дальнейшего технического прогресса сахарного производства.
Приоритет в создании вакуум-аппаратов непрерывного действия принадлежит отечественным ученым и изобретателям. Впервые аппрата непрерывного действия был построен и испытан в 1903 г. на Балаклеевском сахарном заводе. В 1913 г. в Харьковском технологическом институте испытывали модель вакуум-аппарата непрерывного действия, созданного профессором М.Д. Зуевым. В настоящее время проблемой непрерывного уваривания утфелей занимаются в Чехии, Словакии, Польше, Англии, Франции, США и других странах.
По способу получения кристаллического сахара из раствора все предложенные конструкции вакуум-аппаратов непрерывного действия можно отнести к следующим группам:
- аппараты, в которых процессы испарения влаги и кристаллизации сахара осуществляются одновременно при кипении увариваемой массы в одном аппарате;
- аппараты, в которых процессы испарения воды и кристаллизации сахара осуществляются раздельно;
- аппараты, в которых испарение воды и кристаллизация сахара происходит одновременно, но влага удаляется путем продувания воздуха.
В большинстве вакуум-аппаратов непрерывного действия (ВАНД) реализуется способ выпаривания, при котором испарение воды и кристаллизация сахара происходят одновременно при кипении всей утфельной массы.
Варка утфеля в аппарате непрерывного действия должна включать в себя те же процессы, что и варка в аппаратах периодического действия. Однако в аппаратах периодического действия они протекают не одновременно. Это позволяет регулировать процесс вручную. В аппаратах непрерывного действия все процессы протекают одновременно в отдельных секциях аппарата, через которые проходит увариваемая масса, поэтому наличие определенного числа секций в ВАНД исключают ручную регулировку его работы и требует полной автоматизации.
В нашей стране испытаны ВАНД следующих конструкций: горизонтально-противоточные секционные и колонные. Эксплуатация их показала, что в них можно получить утфель с содержанием сухих веществ 89,4…92,0%. Однако при этом происходит засахаривание внутренней поверхности аппаратов, отложение кристаллов в нижней части секций, наблюдается большая неравномерность кристаллов сахара по размерам и образуется большое количество сахарной пудры.
На основании результатов исследований сформулирован основной принцип конструирования ВАНД любой системы, заключающийся в том, что аппарат должен состоять из следующих структурных элементов: концентратора КП, кристаллогенератора КГ и нескольких камер роста кристаллов КРК.
Требования, предъявляемые к конструкции ВАНД.
Недостаточный опыт оптимизации процессов промышленной кристаллизации в аппаратах ВАНД не позволяет остановиться на какой-либо одной конструкции для внедрения ее в производство. Для различных продуктов, различающихся физическими свойствами требуется несколько самостоятельных решений.
Вместе с тем можно определить общие требования, предъявляемые к конструкции ВАНД:
- аппарат должен включать секции для сгущения сиропа, заводки кристаллов, роста кристаллов и окончательного сгущения утфеля;
- технологический процесс, осуществляемый в аппаратах, должен обеспечивать получение равномерных по величине кристаллов сахара;
- утфель должен равномерно перемещаться по длине аппарата с хорошей циркуляцией. Это способствует быстрому росту кристаллов, улучшает теплопередачу, а также препятствует осаждению кристаллов и секциях аппарат.
Технические характеристики вакуум-аппаратов непрерывного действия (ВАНД)
Параметры | КЦ | КГ | КРК |
Полезный объем, м3 | 3,2 | 0,25 | 26,4 |
Площадь поверхности нагрева, м2 | 24 | 8,8 | 170 |
Диаметр греющих трубок, мм | 102/94 | 33/30 | 102/94 |
Высота греющих трубок, мм | 400 | 500 | 1100 |
Разрежение, МПа | 0,048 | 0,048 | 0,021 |