ТОГБОУ СПО «Жердевский колледж сахарной промышленности»
реклама
ТОГБОУ СПО «Жердевский колледж сахарной промышленности» Бельков Александр Павлович, Евдокимова Марина Викторовна Современное оборудование и технологии сахарного производства (учебное пособие) Часть 1 . Жердевка 2013 Рецензенты: Лавренова М.А.- преподаватель спецдисциплин Жердевского колледжа сахарной промышленности Крюков В.В.- главный инженер ОАО « Знаменский сахарный завод филиал «Жердевский». Прокофьева Е.Ю.- главный технолог ОАО «Знаменский сахарный завод филиал «Жердевский» Печатается по решению методического совета ТОГБОУ СПО «Жердевский колледж сахарной промышленности» Бельков А. П., Евдокимова М. В. Современное оборудование и технологии сахарного производства : учебно-практическое пособие Жердевка ЖКСП, 2013 В учебно-практическом пособии изложены новые технологии хранения и переработки сахарной свеклы , новое технологическое оборудование , используемое на предприятиях . Пособие предназначено для студентов и преподавателей 2-4-х курсов механического и технологического отделений колледжа. СОДЕРЖАНИЕ Стр. ВВЕДЕНИЕ Раздел I. Хранение сахарной свеклы 1.1 Очистка свёклы от примесей в процессе укладки её на хранение 1.1.1 Отделение примесей на буртоукладочных машинах 1.2 Защита свеклы от подвяливания в раннеосенний период 1.3 Использование химических препаратов для снижения потерь при хранении Раздел II. Подготовка сырья к переработке 2.1 Схема подачи свёклы в технологический цех и очистки её от примесей 2.1.1 Каскадный гидротранспортер 2.2 Отделение примесей 2.2.1 Отделение легких примесей 2.2.2. Отделение тяжелых примесей 2.2.3 Горизонтальная ковшовая камнеловушка 2.2.4 Камнеловушки фирмы «Фив Лиль-Кай» (Франция) 2.2.5 Вибрационные камнеловушки 2.3 Мойка свеклы 2.3.1 Станция мойки свеклы с корытной комбинированной свекломойкой Ш1-ПМД 2.3.2 Станция мойки свеклы с барабанной свекломойкой Ш25-ПСБ и ополаскивателем 2.3.3. Моечные комплексы 2.4 Схемы переработки боя и хвостиков свёклы 2.4.1 Схема с виброэкстрактором 2.4.2 Схема с использованием терочной машины и дуговых сит 2.4.3. Схема с наклонным шнековым экстрактором Раздел III Получение свекловичной стружки 3.1 Классификация свеклорезок 3.2 Центробежные свеклорезки 3.3 Ножи и ножевые рамы 3.3.1 Типы фрезерных ножей Чижека 3.3.2. Значения подъемов и зазоров для 5-миллиметровых ножей при резании свеклы различного качества 3.4 Усовершенствование конструкций свеклорезок и их элементов 3.4.1 Модернизация центробежных свеклорезок 3.4.2 Усовершенствование конструкций свеклорезных ножей и ножевых рам 3.5 Получение свекловичной стружки в слое жидкости Раздел 1V. Получение диффузионного сока 3 5 5 5 14 17 21 21 24 26 26 28 28 32 34 35 36 38 41 42 43 44 44 47 47 48 54 55 61 64 64 65 66 68 4.1 Технологические схемы получения диффузионного сока 68 4.1.1. Колонная диффузионная установка 68 4.1.2 Наклонная шнековая диффузионная установка типа ДДС 70 4.1.3 Наклонная шнековая диффузионная установка типа ПДС 71 4.1.4 Ротационная диффузионная установка 73 4.2 Конструкция диффузионных установок 75 4.2.1 Колонные диффузионные аппараты 75 4.2.2 Наклонные диффузионные аппараты 89 4.2.3 Ротационные диффузионные аппараты 93 4.3 Модернизация существующих диффузионных установок 99 4.3.1 Модернизация существующих диффузионных установок с целью интенсификации нагрева сокостружечной смеси. 99 4.3.2 Интенсификация процесса экстрагирования сахарозы из свекловичной стружки. 104 СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 115 ВВЕДЕНИЕ Сахарное производство является важной стратегической отраслью народного хозяйства России. Природно-климатические и почвенные условия страны способствует получению высоких урожаев сахарной свеклы. Однако в конце 90-х годов и в начале 2000-х наметилось сокращение в производстве сахара, имеет ряд негативных явлений, в связи с высоким износом технологического оборудования сахарных заводов. Резкое подорожание оборудования в начале 90-х годов, отсутствие централизованных капиталовложений и собственных средств привели к сокращению мероприятий, направленных на реконструкцию и перевооружение действующих и строительство новых предприятий. Как показывает опыт зарубежных стран, высокой степени извлечения сахарозы можно достичь на высокопроизводительных сахарных заводах, оснащенных прогрессивными технологическими схемами. С начала 2000-х годов, когда полным ходом шёл процесс приватизации и сахарные заводы полностью вышли из государственного сектора и перешли в частные руки. В течение прошедшего десятилетия (2000 – 2010 гг.) началось постепенное перевооружение сахарных заводов новым импортным оборудованием. Это привело к увеличению заводских мощностей и выпуска конечной продукции – сахара-песка. Внедрение новых технологий благотворно повлияло на качество и количество выпускаемой продукции. В основу данной работы вошли данные многолетних исследований ученых и специалистов их научно-исследовательских институтов, учебных заведений, машиностроительных заводов, проектно-конструкторских организаций, а также различных предприятий сахарной отрасли, направленных на усовершенствование автоматизированных систем управления производством, технологии очистки и подачи сырья на производство. Представленные в книге технологии приёмки и хранения сырья ориентированы на снижение потерь свёкломассы и сахарозы за счёт усовершенствования очистки корнеплодов от примесей при укладке свёклы на хранение и подачи в завод на переработку. На сахарных заводах нашли широкое применение станции мойки свеклы с комбинированными и барабанными свекломойками, а также моечные комплексы. Уделено внимание современному оборудованию и ряду схем переработки измельченной свекломассы, приводятся основные требования к свекловичной стружке, проанализированы основные направления усовершенствования конструкций свеклорезок, свеклорезных ножей и ножевых рам. Успешная работа современных диффузионных установок во многом обеспечивается совершенством схем подготовки питательной воды, поэтому эта проблема тоже нашла своё место в данном издании. Раздел I. Хранение сахарной свеклы Полная механизация работ по выращиванию и уборке сахарной свеклы, её погрузке и разгрузке при поточно-перевалочном и поточном способах доставки на предприятия, нарушения технологий выращивания свеклы, использование устаревшей техники обуславливают большое увеличение загрязненности сырья, значительное повреждение корнеплодов. Показатель средней общей загрязненности свеклы, поступившей на сахарные заводы России. Составляет в 1996 г. – 16,9%, в 1997 г. – 27%, в 1998 г. – 16,8%. При неблагоприятных погодных условиях этот показатель увеличивается до 30-35%. При укладке свеклы в кагаты отделяется не более 15 ÷ 20 % примесей, а при плохих погодных условиях ещё меньше. Из анализа отчетных данных работы сахарных заводов в 1991 – 2000 гг. видно, что средний показатель общей загруженности свеклы, уложенной в кагаты составляет 11,4 %, а количество механических повреждений корнеплодов до 60 ÷ 70 5. Высокое содержание в свекле различных примесей – земли, ботвы, травы, сорняков – приводит к нарушению нормального обмена воздуха в кагатах и увеличению потерь свекломассы и сахарозы. При уборке механизированным способом наблюдается большое количество значительных механических повреждений, т.к. корнеплоды разные по размерам, а их головки расположены на разной высоте. При гидравлической транспортировке свеклы в технологический цех на переработку значительно возрастают потери сахарозы с транспортномоечной водой и отделяемой от неё свекломассой. Снижение дробления и повреждения корнеплодов на стадии уборки и доставки на предприятие, уменьшение степени их загрязнённости примесями возможно за счёт усовершенствования существующей и разработки новой высокоэффективной уборочной и погрузочной техники, соблюдения интенсивной технологии выращивания сахарной свеклы. 1.1 Очистка свёклы от примесей в процессе укладки её на хранение. 1.1.1 Отделение примесей на буртоукладочных машинах Специалистами УкрНИИСП предложен способ очистки свеклы с использованием активизированных грохотов-очистителей с дальнейшим привлечением пригодной к переработке свекломассы из отходов на специальном отделителе свекловичных отходов ОСО . Схема очистки свеклы таким способом показана на рис. 1.1. Рабочая часть грохота-очистителя состоит из двух ярусов звездчатых цементов. Каждый ярус состоит из пяти валов, на которых в шахматном порядке установлены шестилучевые звездчатые элементы. Валы собраны в две группы и образуют каскадный перепад по ходу движения свеклы. Для отделения ботвы и других легких примесей над очистителем устанавливается центробежный вентилятор. Интенсификация очистки свеклы от примесей и мелкой свекломассы на активизированных грохотах-очистителях осуществляется за счет увеличения просеивающего («живого») сечения между очистными элементами (для этого между ними изменены зазоры с 9...10 мм до 18...20 мм), увеличения рабочей площади очистителей, установки в конце грохота вращающихся навстречу друг другу барабанов для отделения легких примесей, применения воздушного дутья. Рис. 1.1. Схема очистки корнеплодов активизированными грохотами-очистителями с последующим извлечением свекломассы на отделителе свекловичных отходов: Производительность, т/ч Габаритные размеры, мм длина ширина высота Размеры рабочей поверхности, мм длина ширина Осевые зазоры между соседними очистными элементами, мм Радиальные зазоры, мм Частота вращения кикеров, мин-1 Привод мотор-редуктор двигатель мощность, кВт частота вращения, мин-1 Масса очистителя, кг 300 2060 2332 1290 1950 1324 18 12 112 МЦ2С-80-112 4А100С4РЗ 3 1460 1756 Отделитель свекловичных отходов Ш1-ПУХ (рис. 1.2) представляет собой сортировочную горку, выполненную под углом 45° к горизонту, состоящую из трех решетчатых барабанов и трех гладких цилиндрических роликов, размещенных выше образующей барабанов. Рис.1.2. Отделитель свекловичных отходов Ш1-ПУХ: 1 - приемный конвейер; 2 - рама; 3 - подающий конвейер; 4 - привод; 5 - гладкий ролик; 6решетчатый барабан; 7 - гладкий вал. Окружная скорость цилиндрических роликов меньше, чем скорость ситчатых барабанов. Барабаны и ролики вращаются навстречу движущемуся потоку свекломассы, причем взаимное расположение роликов и барабанов можно изменять. В конце отделителя установлен гладкий вал вращения скорости очищенной свекломассы. Отделитель устанавливается на мобильном кагатоукладчике «Комплекс65МЗ» или БУМ-У4. Принцип работы второй ступени очистки состоит в следующем. Отходы очистки после кагатоукладчиков грузят в самосвал или тракторный прицеп и доставляют к кагатоукладчику, на котором смонтирован отделитель. Отходы разгружают в приемный бункер, дном которого является лента конвейера. Количество свекломассы, подаваемой из бункера на наклонный конвейер, регулируется шибером. С наклонного конвейера отходы поступают на отделитель, где разделяются на примеси и свекломассу, которая укладочным конвейером направляется в тракторный прицеп. Техническая характеристика устройства приведена ниже: Производительность по отходам, т/ч 32 Коэффициент извлечения свекломассы, % к массе в отходах Расход дизельного топлива, кг/ч Удельный расход дизельного топлива, кг/т 0,7 4,8 0,15 Габаритные размеры, мм длина ширина высота Занимаемая площадь, м2 Масса, кг 1350 1365 1330 1,85 1370 Сортировка отходов после кагатоукладочных машин УкрНИИСП разработана станция сортировки отходов после кагатоукладочных машин (рис. 1.3), состоящая из приемного бункера 1, дном которого служит конвейер-питатель 2. Отходы после кагатоукладочных машин подаются в приемный бункер самосвальным транспортом. Оттуда они направляются наклонным конвейером 3 на дисковый очиститель 5. Для равномерного распределения отходов по ширине рабочей поверхности очистителя используется шнек-распределитель 4 в виде помещенного в желоб без дна шнекового конвейера с противоположными, начиная от середины, направлениями навивки витков. Для регулирования подачи отходов стенка желоба со стороны землеотделителя выполнена в виде шибера. Очиститель отделяет свободную землю. Он состоит из девяти валов, оснащенных дисками диаметром 315 мм, расположенными в шахматном порядке относительно друг друга. Осевые зазоры между соседними дисками — 7 мм, радиальные — 11 мм, частота вращения валов — 125 мин-1. Рис. 1.3. Станция сортировки отходов: 1 - приемный бункер; 2-конвейер-питатель; 3,11 -ленточные конвейеры; 4,8 - шнекираспределители; 5-дисковый очиститель; 6- отделитель свекловичных отходов; 7 - бункернакопитель; 9 - вентилятор; 10-ленточный поворотный конвейер-распределитель С очистителя отходы для дополнительной очистки поступают на отделитель свекловичных отходов, который установлен с наклоном 45° и оснащен устройством для отделения легких примесей с помощью отдувки, для чего используется вентилятор 9 с расходом воздуха 8000 м3/ч. Отсортированная масса направляется в бункер-накопитель 7 (объем — 10 мэ), распределяясь по его длине шнеком 8. Массу из бункера автотранспортом перевозят в бурачную. Земляные примеси конвейером 3 поднимают на поворотный конвейерраспределитель 10, который укладывает радиальный бурт земли, подлежащий в последующем вывозу на поля. Техническая производительность установки составляет 75 т/ч, коэффициент извлечения свекломассы — 0,75, обслуживающий персонал — 1 чел. Станция очистки и классификации свеклы «сухим» способом Станция очистки и классификации свеклы «сухим» способом (рис. 1.4), предназначенная для отделения от свеклы земли, ботвы, свекловичного боя и других примесей, а также для сортировки свеклы, состоит из трех линий. Принятую на пункте разгрузки свеклу подают передаточным конвейером на крутонаклонный конвейер 1. За счет того, что угол наклона конвейера несколько больше угла трения свеклы в движении, корни скатываются до образования подпора транспортируемой массы. В этом «кипящем» слое происходит интенсивное оттирание связанной земли от корнеплодов. При установившемся режиме свекла из крутонаклонного конвейера равномерным потоком выдается на конвейер 2, которым транспортируется к очистным агрегатам: очистителю-землеотделителю 3, ботводелительной горке 4, дисковому грохоту 6 и классификатору 7. Очищенная от примесей и отсортированная свекла обрабатывается в потоке химическими консервантами и направляется на складские площадки, а примеси после очистных агрегатов попадают на сборный конвейер 11 и направляются на сортировочную горку 14, где разделяются на свекломассу и землю. В сочетании со станцией очистки свеклы «сухим» способом работает с система удаления свекломассы и земли. Свекломасса после сортировочной горки конвейерами подается в накопительный бункер, из которого периодически автотранспортом доставляется в бурачную. 13 12 Рис. 1.4. Станция очистки и классификации свеклы "сухим" способом: 1 - крутонаклонный конвейер; 2 - конвейер для транспортирования свеклы на оборудование для очистки; 3 - очиститель-землеотпелитель; 4 - ботвоотделительная горка; 5- устройство для отделения легких примесей; 6 - грохот дисковый самоочищающийся; 7 классификатор; 8 - устройство для обработки свеклы химическими консервантами; 9,10 конвейеры; 11 - конвейер для сбора отходов; 12 - конвейер для отсортированной свекломассы и хвостиков; 13 -конвейер для земли и других отходов очистки; 14сортировочная горка. Земля поступает на установленный на эстакаде ленточный конвейер, оборудованный сбрасывающей тележкой, с помощью которой земля направляется в отвал. Техническая характеристика станции приведена ниже: Производительность, т/ч Количество линий очистки, шт. Производительность одной линии, т/ч Эффект очистки свеклы (при средней загрязненности 14...15%), % от исходной загрязненности Остаточная загрязненность свеклы, % к м.св. Степень поврежденности свеклы (с сильными механическими повреждениями), % к м.св. Количество свекломассы в отходах очистки, % к м.св. 1050 3 350 50 6...7 4 6 Станция очистки свеклы «мокрым» способом Станция предназначена для очистки свеклы повышенной загрязненности водой (рис. 1.5). Автомобили со свеклой ставят под разгрузку. Водитель открывает борт автомобиля со стороны гидравлического транспортера, а оператор гидросвеклоразгрузчика, управляя поворотом стволов, направляет струю воды на свеклу и вымывает ее из кузова. С приемного лотка гидравлического транспортера 2 свекловодяная смесь подается в лоток, установленный на эстакаде. На эстакаде также установлены ловушки легких 4 и тяжелых 5 примесей. В процессе смыва свеклы с автомобиля, подъема свеклонасосом 3 и нахождения на тракте, основная масса земли отделяется от нее. На водоотделителе 6 от свеклы отделяется транспортерная вода, затем она ополаскивается чистой водой. Рис. 1.5. Станция очистки свеклы "мокрым" способом: 1 - гадросвекпорээгрузчик; 2 - приемный лоток гидравлического транспортера; 3 свеклонасос; 4 - ловушка легких примесей; 5 - ловушка тяжёлых примесей; 6 водоотделитель; 7- конвейер свеклы; 8- конвейер хвостиков; 9 - сборник воды; 10 хвостикоулавливатель; 11 – насосы. Очишенная свекла после обработки химическими препаратами направляется конвейером 7 на хранение. Система водоснабжения станции «мокрой» очистки является оборотной и общей с системой гидравлического трнспортирования и мойки свеклы в заводе. Предусматривается последовательное использование транспортерномоечной воды сначала на гидравлическое транспортирование свеклы в завод, а затем на гидроразгрузку, осуществление которой становится возможным в темпе переработки свеклы, т.е. без строительства дополнительныx сооружений водного хозяйства. Оборот воды при этой схеме следующий. Осветленная транспортерномоечная вода после отстойника используется для гидротранспортировки поступающей на переработку свеклы. Транспортерная вода после водоотделителей вместе с моечной водой после прохождения через хвостикоулавливатель поступает в сборник незазагрязненной транспортерно-моечной воды. Поскольку вода содержит относительно небольшое количество взвешенных примесей (после транспортирования очищенной свеклы), то она используется на гидроразгрузке свеклы. Пройдя последовательно гидросвеклоразгрузчик 1, гидравлический транспортер, ловушки легких 4 и тяжелых 5 примесей, водоотделитель 6, транспортерная вода вместе с ополаскивательной свежей водой поступает на хвостикоулавливатель 10, из которого самотеком направляется в отстойник. Образующийся в процессе отстаивания транспортерно-моечный осадок перекачивается насосами 11 на земляные отвалы, где уплотняется, а отделенная вода из отвалов направляется в сборник незагрязненных вод. С целью снижения расхода свежей воды на подпитку оборотной системы предусматривается обработка части воды в осветлителях с взвешенным слоем осадка, из которых доосветленная вода подается на мойку свеклы, соплоаппараты на водоотделителях моечного отделения и станцию очистки свеклы «мокрым способом». Осадок из осветлителей направляется в сборник транспортерно-моечного осадка. Свежая вода подается в мойку только на ополаскивание свеклы перед поступлением ее на свеклоэлеваторы. Предусматривается обеззараживание оборотной воды хлором (газообразным или гидрохлоритом натрия). Система оборотного водоснабжения может работать в следующих режимах: совместной работы гидроразгрузки свеклы с укладкой ее в склад на хранение и гидроподачей со склада в переработку; только гидроразгрузки свеклы с укладкой ее в склад на хранение; гидроподачи свеклы со склада в переработку; гидроподачи свеклы из бурачной в переработку. В связи с подачей загрязненной свеклы из бурачной, гидровыгрузка свеклы с укладкой на хранение в это время не предусматривается. Направление водных потоков в зависимости от режимов работы проводится путем переключения соответствующих запорных устройств в коммуникациях. Установка для гидравлической очистки свеклы Российским научно-исследовательским институтом сахарной промышленности (РНИИСП) в лабораторных, полупроизводственных и производственных условиях сахарных заводов Олымского, Львовского и «Коммунар» изучено влияние на хранение мытой свеклы различных факторов таких как: физическое состояние корнеплодов, качество используемой воды, обработка корнеплодов различными химическими препаратами (7). Примененная на сахарном заводе «Коммунар» схема мытья свеклы и укладки ее на хранение включала следующие технологические операции. Свеклу с кагатного поля или бурачной транспортировали по гидротранспортеру к станции подъема. Поднятая свеклонасосом на верхний гидротранспортер, она проходила попарно установленные ловушки тяжелых и легких примесей ротационного типа. Перед моечным отделением при за полненных мойках свекловодяную смесь поворотом регулирующего шибера возвращали по трубе (диаметр 500 мм) обратно к свеклонасосной станции. С помощью распределительного и водоотделительного узлов смонтированных в конце трубы возврата, свеклу отделяли от транспортерной воды и грузили на автотранспорт. Остаточная загрязненность свеклы после выполнения упомянутых операций в 1982 г. составила 0,7%, в 1983 г. — 0,3% (при исходной загрязненности 9% и 8,4%). Степень (эффект) отмывки равнялась соответственно 92,2% и 96,4%. Мытую свеклу укладывали кагатоукладчиком "Комплекс 65М2Б" на грунтовую подкагатную площадку, оборудованную системой активной вентиляции. Остаточную влагу с поверхности корнеплодов удаляли при помощи активной вентиляции. Одновременно на такую же площадку укладывали контрольный кагат немытой свеклы идентичного качества. Габариты кагатов: высота 3...3.5 м, ширина 15 м, длина 50 м. Хранение продолжалось в 1982 г. 39 сут., в 1983 г. - 60 сут. Наблюдения показали, что температурный режим в кагате мытой свеклы был более благоприятным, чем в контрольном кагате немытой свеклы. Благодаря отсутствию земли и других примесей аэрация кагата мытой свеклы была лучше, поэтому температура здесь была ниже, чем в кагате немытой свеклы и максимально приближалась к температуре наружного воздуха. Кроме того, в этих условиях эффективность активного вентилирования и искусственного замораживания мытых корнеплодов была выше за счет сокращения времени их проведения и расхода электроэнергии. Однако такая технология отмывки свеклы привела к увеличению на 20...24% количества травмированных корнеплодов. Особенно сильно повреждались корнеплоды при прохождении через свеклонасос УС-2. Для усовершенствования технологии отмывки корнеплодов и снижения потерь свекломассы и сахарозы были предложены два варианта гидравлической очистки: Рис. 1.6 Технологическая схема гидравлической очистки свеклы от примесей с целующим ее хранением в мытом виде в кагатах (вариант 1): 1 гидроразгрузка; 2 - станция очистки свеклы; 3 - решетка; 4- грабельный конвейер; 5 установка для мойки свеклы; 6 - автотранспорт; 7 - кагатоукладчик; 8 - кагат; 9 - вентилятор; 10- гидрант; 11 - передвижной ленточный конвейер; 12- конвейер. 1)строительство на кагатном поле моечного узла (рис. 1.6), включащего в себя барабанную свекломойку, и применение упрощенной схемы (рис. 1.7), не требующей значительных капитальных затрат. Исследования хранения мытой свеклы в лабораторных, полупроизводственных и производственных условиях позволили авторам сделать следующие основные выводы и предложения: *гидравлическая очистка корнеплодов от примесей обеспечивает лучше сохранность свеклы, снижение потерь сахарозы в ней на 15...20%; *лучше сохраняются корнеплоды свежевыкопанные, с высоким тургором, среди которых имеется не более 15% корнеплодов с сильными механическими повреждениями и содержанием зеленой массы не более 3% к массе свеклы; Рис. 1.7 Технологическая схема мойки, забора, ополаскивания и погрузки свеклы в транспорт (вариант 2): 1 - гидротранспортер; 2 - шнек; 3 - соплоаппарат; 4 – автотранспорт. * наиболее негативно на хранении корнеплодов сказывается степень их подвяливания. При потере корнеплодами 5-10% влаги в процессе и хранения среднесуточные потери сахарозы увеличиваются на 0,005% в сравнении с тургорными мытыми корнеплодами и на 0,001% — немытыми; * удовлетворительная сохранность сырья до 30 суток обеспечивается закладкой в кагаты мытой свеклы с хорошим тургором, имеющей не более 30% (по массе) механически поврежденных корнеплодов с гладкими срезами и сколами и содержащей не более 3% зеленой массы. Уже при наличии в мытой свекле 30-50% сильно поврежденных корнеплодов степень ее сохранности резко снижается, в ней повышается содержание гнилой массы, редуцирующих веществ и вредного азота. Среднесуточные потери сахарозы увеличиваются на 0,002...0,003% по сравнению с мытой не травмированной свеклой; * содержание в мытой свекле 3...8% зеленой массы определяет рост среднесуточных потерь сахарозы на 0,002% по сравнению с мытой свеклой без зеленой массы; * наиболее целесообразно применение для мытья свеклы транспортерномоечной воды, подщелоченной известью до рН 10... 11, с последующим ополаскиванием корнеплодов чистой холодной водой, расход которой должен составлять 30% к их массе. Среднесуточные потери сахарозы в этом случае снижаются на 0,003% в сравнении со свеклой, мытой транспортерномоечной не антисептированной водой без ополаскивания на 0,002% - со свеклой, отмытой чистой водой; * обязательной составляющей технологического процесса закладка свеклы на хранение должно стать удаление капельно-жидкой влаги с поверхности корнеплодов при помощи активной вентиляции кагатов. 1.2 Защита свеклы от подвяливания в раннеосенний период Известно, что потеря корнеплодами части влаги отрицательно сказывается на их жизнедеятельности, химическом составе и стойкости к повреждению микроорганизмами. Подвяливанию более всего подвержена сахарная свекла ранних сроков уборки, хранение которой происходит в неблагоприятных погодных условиях. Сильнее всего страдают от теплого воздействия верхние площадки и обращенные на южную сторону боковые поверхности кагатов. Изза интенсивного испарения влаги с поверхности корнеплодов, за счет интенсификации физиологических, биохимических и микробиологических процессов, наблюдается снижение массы и ухудшение технологического качества корнеплодов. За сутки они теряют до 1% массы и 0.2 % сахарозы. Прогрессивная технология приемки сахарной свёклы и хранения её в кагатах предполагают выполнение комплекса мероприятий, позволяющих защитить корнеплоды от воздействия внешних метеорологических факторов. Мелкодисперсное орошение кагатов Периодическое увлажнение поверхности кагатов с помощью поливочных машин или специальных установок не обеспечивает защиту свеклы от перегрева. Струи воды смывают известковую побелку с поверхности кагатов. Влага, оставшаяся в поверхностном слое корнеплодов, быстро испаряется, а попавшая во внутренние слои кагата — вызывает активизацию пробиологических процессов и прорастание свеклы. Специалистами УкрНИИСП разработан способ мелкодисперсного орошения поверхности кагатов с использованием имеющихся на заводах вентиляторов и устройств увлажнения воздуха , дающий возможность понизить потери свекломассы и сахарозы, исключить смыв побелки и проникновение влаги во внутренние слои кагата. Центробежные вентиляторы поворачивают и закрепляют под углом 45° к поверхности кагатного поля (рис. 1.8, а). На нагнетающих отверстиях вентиляторов устанавливают направляющие аппараты с форсуночными узлами. Для активного вентилирования свеклы в ночное время и мелкодисперсного орошения поверхностей кагатов днем применяют специальные установки (рис. 1.8, б). На воздуховодах после вентиляторов монтируют тройники с перекидными воздушными клапанами, на тройниках – направляющие аппараты с форсуночными узлами. Рис. 1.8. Схема вентиляционной установки: а - для мелкодисперсного орошения кагатов; б для мелкодисперсного орошения и активного вентилирования кагатов. 1 - вентилятор; 2 - направляющий аппарат; 3 - форсуночный узел; 4-термометр; 5вентиль; 6 - магистральный трубопровод; 7 - воздуховод: 8 - воздушный клапан. Направляющие аппараты изготавливают на сахарных заводах как нестандартное оборудование из листовой стали толщиной 2...3 мм. Форсуночные узлы комплектуют центробежными форсунками с диаметром выпускного отверстия 3...4 мм. Вентиляционные установки располагают с наветренной (по отношению к господствующим в данной местности ветрам в сентябре - октябре) стороны кагатов. Оптимальна установка вентиляторов с южной стороны кагатов, расположенных в широтном направлении. Мелкодисперсное орошение поверхностей кагатов осуществляют днем (с 9... 11 до 16...18 ч) при сухой и жаркой погоде (температура наружного воздуха не ниже 10°С, относительная влажность не выше 80%), периодически включая установки на 10... 15 мин с интервалом 20...25 мин. Воздух с мелкораспыленными каплями воды подают плоскими веерными струями, стелющимися над поверхностью кагата. На поверхности кагата образуется водяная пленка, которая под воздействием солнечных лучей, высокой температуры и низкой относительной влажности наружного воздуха испаряется, предохраняя свеклу от подвяливания и нагревания. При росте температуры и снижении относительной влажности наружного воздуха, увеличении интенсивности солнечной радиации перерывы в работе установок уменьшают, при похолодании и в пасмурную погоду — увеличивают. Эффективность способа тем выше, чем выше температура наружного воздуха, ниже его относительная влажность, интенсивнее солнечная радиация. Установки не включают во время выпадения осадков, при высокой относительной влажности наружного воздуха (свыше 80%) и низкой его температуре (ниже 10°С). Проведенные на ряде сахарных заводов опыты по краткосрочному хранению свеклы с мелкодисперсным орошением кагатов в дневное время с 9 до 17 ч при температуре наружного воздуха 16...24°С показали, что по сравнению сохранением свеклы без орошения, температура наружного слоя корнеплодов снижается на 4...7°С, среднесуточные потери сахарозы уменьшаются с 0,156 - 0,21% до 0,08...0,097% к массе свеклы, количество подвяленных корнеплодов при отправке в переработку снижается с 38,0...46,2 до 4,0...7,5% к массе свеклы. Влагоудерживающие защитные композиции Предотвращению подвяливания корнеплодов способствует защитное покрытие на основе экологически чистых высокодисперсных материалов. Такие защитные композиции содержат модифицированные неорганические высокодисперсные пирогенные кремнеземы и полимерную матрицу. УкрНИИСП и Институтом химии поверхности НАН Украины разработаны и внедрены на ряде сахарных заводов Украины влагоудерживающие композиции для защиты корнеплодов свеклы в кагатах в раннеосенний период . Они имеют в своем составе антисептические вещества, бактерицидные и фунгицидные препараты. При обработке корнеплодов раствором композиции, на их поверхности образуется тонкая полимерная защитная пленка. Лучшие результаты получены при смешивании композиции на основе пирогенного кремнезема с известковым молоком в соотношении 1:1. Расход смеси — 2,5 л на 1 м2 поверхности кагата. Для обработки 1000 т свеклы необходимо около 10 кг пастообразного концентрата. Покрытие кагата из такой смеси практически не смывается дождем и не теряет свой голубовато-белый цвет, что позволяет осуществлять одноразовую обработку поверхности кагатов, а также значительно снижает подвяливание корнеплодов (на 40...45%) и потери ими сахарозы (на 30...35%). Изготовление влагоудерживающей композиции осуществляется по заказам сахарных заводов опытным производством Института химии поверхности НАН Украины. 1.3 Использование химических препаратов для снижения потерь при хранении В 70-е – 90-е годы прошлого века на сахарных заводах для борьбы с загниванием и прорастанием широко использовались препараты, задерживающие прорастание свёклы (ГМК-Nа), активизирующие защитные силы, повышающие устойчивость корнеплодов к заболеванием (пирокатехин), проявляющие фунгицидное действие (углеаммиакат), подавляющие гнилостные и ростовые процессы (КСД-1). В настоящее время в комплексе средств защиты произошли принципиальные изменения. Высокотоксичные препараты заменяют малотоксичными, это быстро разлагающиеся соединения, безопасные для людей и животных. Совершенствуются их формы и способы применения. Биоцидный препарат корцид Для борьбы с загниванием корнеплодов перспективны комплексные препараты на основе полигексаметиленгуанидина (ГТГМГ) . Гуанидиновые соединения широко распространены в природе (нуклеиновые кислоты, фолиевая кислота, некоторые белки). Благодаря аналогии химической структуры производных ГТГМГ природным гуанидиновым соединениям, они биологически разлагаются на безвредные соединения и поэтому не накапливаются в грунте и организме человека. Научно-технический центр «Укрводбезпека» разработал и освоил опытнопромышленное производство корцида — нового полимерного препарата широкого спектра действия на основе ГТГМГ. Форма выпуска — водный раствор с массовой долей сухих веществ 25...50%, плотностью 1,04...1,10 г/см , рН 5...6. Препарат обладает высокой биоцидной активностью, не имеет запаха, хорошо растворяется в воде, не агрессивен к металлам и другим материалам, не портит обрабатываемые объекты, относится к классу малотоксичных веществ. В 1998 и 1999 гг. на Лучанском сахарном заводе с участием специалистов УкрНИИСП проведены опытно-промышленные исследования технологии хранения сахарной свеклы с использованием корцида. Для объемной обработки корнеплодов была изготовлена и смонтирована на мобильном кагатоукладчике Комплекс-65 М2Б-К установка Ш1-ПОХ, состоящая из насосного агрегата с приводом от редуктора кагатоукладчика, бака для химических препаратов вместимостью 1,5 м3 с устройством для перемешивания растворов, пяти форсунок, смонтированных на конце стрелы кагатоукладчика. Техническая производительность установки по свекле — 120 т/ч, расход рабочего раствора — 2...3дм3/т, степень обработки корнеплодов препаратом — 70%. Во время хранения сырья поверхность кагатов дважды обрабатывали известковым молоком, температурный режим хранения контролировался кагатными термометрами. После хранения определяли массу проб, сахаристость, содержание сухих веществ, количество корнеплодов, покрытых поверхностной плесенью, проросших, загнивших, а также количество гнилой массы и ростков. Исследованиями установлено, что обработка сахарной свеклы препаратом корцид, благодаря его антисептическому действию, положительно влияет на лежкоспособность и сохранность технологического качества сырья, содействует сокращению потерь сахарозы. По сравнению с контролем количество корнеплодов, покрытых плесенью, уменьшилось на 24...52%, загнивших — на 64-74%, содержание гнилой массы сократилось на 70...94%; среднесуточные потери сахарозы при хранении были ниже на 29-37%. Разработан «Технологический регламент процесса хранения корнеплодов сахарной свеклы с применением препарата на основе ПГМГ». Физиологически активный препарат триман Одним из методов сохранения качества сырья при хранении является обработка корнеплодов перед укладкой в кагаты физиологически активными веществами — регуляторами ферментативных процессов. Специалистами УкрНИИСП в 1997 г. на Яготинском сахарном заводе проведены опыты по исследованию влияния обработки корнеплодов препаратом триман на изменение их качественных показателей в процессе хранения. Препарат разработан научно-инженерным центром «АКСО» НАН Украины. Определено, что использование 0,5% раствора тримана тормозит прорастание корнеплодов на 26%, снижает среднесуточные потери сахарозы на 31,4%, позволяет на 50% уменьшить снижение сахаристости свеклы и чистоты свекловичного сока по сравнению с контрольными пробами, не обработанными препаратом . Расчетный выход сахарозы увеличился на 0,18% к массе свеклы. Электроактивированная жидкая система РНИИСП разработан способ хранения сахарной свеклы с объемной обработкой корнеплодов новым антисептиком — электролитом хлорида натрия (электроактивированная жидкая система). Суть электрической активации воды состоит в том, что в результате униполярной обработки жидкости постоянным током резко изменяются ее свойства. При традиционном электролизе воды после отключения электропитания различия между прикатодной и прианодной зонами быстро исчезают. Если исключить перемешивание жидкости, то и в воде происходит временное накопление потенциальной энергии, и она изменяет свою активность. Около катода вода приобретает щелочной характер (рН 12... 14), около анода — кислый (рН 2,0.-2,5). Кроме того, меняются окислительновосстановительный потенциал от + (-)400до +(-) 1200 мВ, электропроводность и величина поверхностного натяжения, а также химический состав воды. Это обусловлено перемещением ионов под действием электрического поля: в зоне катода образуются продукты восстановления, в зоне анода идет процесс окисления. Полученные продукты обладают выраженными антисептическими свойствами. Антисептические свойства полученной электроактивированной системы (ЭАС) определяются окислительно-восстановительным потенциалом, кислой и щелочной средой анодной и катодной фракций электролитов, а также наличием сопутствующих при электроактивации воды компонентов (перекись водорода, атомарный кислород, хлор, щелочь, соляная и хлорноватистая кислоты). Как показали опыты, указанные свойства электролита хлорида натрия практически не меняются в течение нескольких недель хранения. Техническая возможность изготовить электроактиватор практически на любом сахарном заводе создает условия для широкомасштабного применения электролита хлорида натрия для обработки свеклы при укладке на хранение. Установка для активации воды (рис. 1.9) состоит из электроактиватора, электродов, диафрагмы, емкостей (сборников) для электроактивированной жидкости кислой и щелочной фракций, электропреобразовательной установки (выпрямителя), а также коммуникации (водопровода, электрокабеля, контура заземления). Электроактиватор представляет собой два электрода (анод и катод) с установленной между ними диафрагмой цилиндрической формы. Один из электродов является графитовым стержнем, другой — металлическим (стальным) цилиндром. По технологическому регламенту, разработанному РНИИСП, для получения электроактивированной системы используется 0,3% раствор поваренной соли в воде. Технологическая схема объемной обработки корнеплодов показана на рис. 1.10. Расход жидкости составляет 8...10 л на 1т свеклы. Обработка свеклы ЭАС вдвое снижает загнивание корнеплодов, на 0,2% и повышает выход сахарозы. Электроактивированная жидкая система может также применяться для антисептирования свеклы перед подачей на свеклорезки, подготовки питательной воды для диффузии, а также для дезинфицирования различных узлов и станций сахарного завода. Рис. 1.9. Установка для активации воды: 1, 15- электронасосы HБУ №1, S/20 "Кама-5"; 2,14, 18, 22 вентили; 3, 13 - манометры МГХХПЗ; 4, 9 - электродные блоки; 5 - включатель ПУ; 6 - ручка переключателя; 7 электропреобразовательная установка; 8- выход ОН; 10,11- контуры заземления электродных блоков и установки; 12 - выход Н; 16,23 переключатели для насосов; 17,21 - всасывающие трубопроводы; 19, 20 - ёмкости исходной воды. Электроактивированная жидкая система, в отличие от других химических препаратов, не оказывает отрицательного влияния на человека и окружающую среду. Рис.1.10 Схема применения электроактивированной жидкой системы (ЭАС) при хранении свеклы. Воздушно-аммиачная смесь Исследованиями, проведенными РНИИСП в лабораторных и производственных условиях, установлена высокая эффективность хранения свеклы с периодической продувкой кагата 25% водным раствором аммиака с помощью системы активного вентилирования . Технология обработки свеклы заключается в подаче аммиачной воды из емкости на лопасти центробежных вентиляторов Ц 470 № 12 системы активного вентилирования кагатов. Проведенные исследования показали: ♦ комбинированное применение активного вентилирования и одновременного периодического антисептирования 25% водным раствором аммиака — эффективный и технически удобный способ обработки свеклы для предотвращения ее гниения в кагатах; * оптимальная разовая продолжительность обработки свеклы воздушноаммиачной смесью — 45...60мин при норме расхода 25% аммиачной воды — 200 мл/т; ♦ обработку кагатов воздушно-аммиачной смесью следует проводить периодически с интервалом в 5...6 дней до наступления минусовых температур наружного воздуха; ♦ количество загнивших корнеплодов и гнилой массы снижается примерно на 50%, а проросшей зеленой массы — в 3 раза; ♦после обработки свеклы аммиачной водой с помощью системы активного вентилирования температура внутри кагата — на 1,5...2,0°С ниже, чем от испарительного эффекта воды; ♦ обработка свеклы аммиаком не стимулирует процессы прорастания свеклы. Раздел II. Подготовка сырья к переработке В процессе переработки свеклы с высокой степенью загрязненности на сахарных заводах возникают трудности связанные с заиливанием гидротранспортеров, увеличением расхода транспортерно-моечной воды, ухудшением эффективности работы оборудования подачи свёклы в технологический цех, повышенной загрязнённостью свёклы после мойки. При транспортировании также происходит дополнительное повреждение корнеплодов, достигающее 70 ÷ 80 %. Что приводит к снижению качества свекловичной стружки – количество брака в ней достигает 18 ÷ 20 % и более. Переработка свёклы с повышенным содержанием зеленой массы приводит к резкому ухудшению качества диффузионного сока, и сокращению выхода сахара. Неритмичность подачи свёклы является причиной снижения коэффициента использования мощности технологического оборудования и дополнительного расхода топливно-энергетических ресурсов. 2.1 Схема подачи свёклы в технологический цех и очистки её от примесей Схемы и оборудование для подачи свеклы и очистки ее от примесей, используемые на сахарных заводах Украины, по преимуществу не обеспечивают эффективной переработки свеклы с повышенной загрязненностью. Современная схема подачи свеклы в переработку и очистки ее от примесей должна выполнять такие функции: ♦транспортную — подача свеклы из пунктов хранения к станции мойки и далее на свеклорезки; ♦технологическую — очистка свеклы от примесей и подготовка ее к переработке; ♦регулирующую - обеспечение непрерывной и равномерной подачи свеклы в переработку. Исходя из этих функций схема должна обеспечивать: ♦равномерный по скорости, объему и оптимальному соотношению свекла вода поток свекловодяной смеси по всей длине гидротранспортера; ♦ высокую степень очистки корнеплодов от примесей; ♦ подавление жизнедеятельности микроорганизмов на поверхности мытой свеклы; ♦гашение пены, образующейся в процессе гидротраспортировки и очистки свеклы; ♦ минимальные расходы транспортерно-моечной и чистой воды; ♦ минимальные потери свекломассы, связанные с дроблением и повреждением корнеплодов, и сахарозы — за счет вымывания ее водой из разорванных клеток; ♦эффективную классификацию смеси боя, хвостиков корнеплодов и легких примесей, отделяемых от транспортерно-моечной воды, с использованием большей по размерам фракции свекломассы в производстве; ♦высокий уровень механизации и автоматизации основных и вспомогательных операций. Технологическая схема, отвечающая перечисленным требованиям, разработана специалистами УкрНИИСП (рис. 2.1). Свекла из бурачной, сплавных площадок и полевых гидротранспортеров в виде свекловодяной смеси в соотношении от 1:7 до 1:10 (в зависимости от загрязненности корнеплодов землей) поступает в буферную ёмкость 1, расположенную перед входом в лоток 2 главного наземного гидротранспортера. На первом каскаде подачи и очистки свеклы установлены вертикальная (или наклонная) 3 и горизонтальная 4 решетки, пульсирующий шибер 6, ловушка тяжелых примесей 8, пневмомеханический подъемник 9 и ловушка легких примесей 10. Оборудование первого каскада во избежание его затопления целесообразнее располагать в начале главного гидротранспортера, то есть в месте его минимального углубления. В этом случае отпадает необходимость в дополнительных конвейерах 7 и 11 для удаления тяжелых и легких примесей. После первого каскада свекловодяная смесь проходит через пульсирующий шибер 15, перед которым установлены вертикальная (или наклонная) 13 и горизонтальная 14 решетки, и поступает в буферную емкость 16 перед станцией подъема. Затем смесь свеклонасосом 18 (или гидропневмомеханическим подъемником) подается в лоток верхнего гидротранспортера, приемник 21 которого имеет вид расширенного лотка, прикрытого вертикальной 23 и наклонной 24 прутковыми решетками, перед которыми вмонтирован чересной перелив 22 избытка свекловодяной смеси для аварийного сброса ее трубопроводом 19 в буферную емкость 16 или 1. Часть транспортерно-моечной воды из приемника 20 при соотношении свекла-вода меньше 1:7 постоянно возвращается тем же трубопроводом в буферную емкость 16 или 1. На втором каскаде подачи и очистки свеклы свекловодяная смесь проходит через пульсирующий шибер 28, перед которым установлена горизонтальная решетка 26, являющаяся продолжением наклонной решетки 24, и чересной перелив транспортерно-моечной воды 27, а далее - через пневматический подъемник легких примесей 29, ловушку легких примесей 30, ловушку тяжелых примесей 31 и маятниковый шибер 32, оснащенный регулирующим грузом. 21 22 1 2 23 3 4 24 25 26 5 6 27 7 28 8 2 9 30 9 10 11 31 12 13 32 14 33 34 15 35 36 16 17 37 38 39 40 41 42 43 18 Рис. 2.1. Современная технологическая схема подачи свеклы в переработку и очистки ее от примесей: 1, 16 -буферные емкости; 2- наземный гипротранспортер; 3,13, 33 - вертикальные (наклонные) решетки горизонтальные решетки; 5, 12, 25, 35 - гидранты; 6,15, 28, 37 - пульсирующие шиберы; 7, 11, 44, 45,47,49 – конвейеры; 8,31 – ловушки тяжелых примесей; 9,29пневмоподьемники; 10,30-ловушкилегких примесей; 17-отсечной шибер; 18 – свеклонасос; 19 -трубопровод; 20,21 -приемники; 22,27,36переливы; 23-вертикальная решетка; 24-наклонная решетка; 32- маятниковый шибер; 38,42- соплоаппараты; 39,43- водоотделители; 40свекломойка; 41 -сборник раствора антисептика; 46 48-ротационный хвостикоулавливатель. Затем свекловодяная смесь следует через пульсирующий шибер 37, перед которым установлены вертикальная (наклонная) 33 и горизонтальная 34 решетки и поступает на водоотделитель 39 станции мойки свеклы. Здесь свекла омывается плоскими струями осветленной воды, формируемыми соплоаппаратами 38. Далее свекла идет в мойку 40, на водоотделитель 43, где ополаскивается плоскими струями чистой воды из соплоаппаратов 42, и, наконец, направляется на переработку. При необходимости свекла обрабатывается раствором хлорной извести или гипохлорита кальция из сборника 41. Количество поступающей в завод свеклы регулируется шиберами: пульсирующими 6, 15, 28, 37 и отсечным 17. Для ликвидации заторов свеклы перед пульсирующими шиберами установлены гидранты 5, 12, 25, 35. Легкие примеси после ловушек 10 и 30 удаляются из завода ленточным конвейером 11. Транспортерно-моечная вода поступает на ротационный хвостикоулавливатель 48 с однобарабанным классификатором 46, на котором бой, хвостики и легкие примеси отделяются и классифицируются (первая ступень классификации), а вода отводится в отстойники. Отделенная свекломасса подается ленточным конвейером 47 на двухбарабанный классификатор 50 (вторая ступень классификации), после чего пригодная для сокодобывания свекломасса направляется на переработку ленточным конвейером 45, а легкие примеси и мелкая свекломасса — ленточным конвейером 49 в жом. Перед защитной решеткой пульсирующего шибера станции подъема свеклы рекомендуется устанавливать устройство для улавливания легких примесей. 2.1.1 Каскадный гидротранспортер В современных условиях возделывания сахарной свеклы, которое характеризуется интенсивной механизированной уборкой с использованием отечественной свеклоуборочной техники: ботвоуборочных машин БМ-6, комбайнов КС-6, РКМ-6; а также зарубежных свеклоуборочных машин фирм Holmer, WKM, Kleine, «Полесье» и др., - остаточная загрязненность свеклы может достигать 15—20%. Загрязненность свеклы при механизированной уборке обусловливается наличием земли на корнях свеклы, ботвы, сорной растительности и других примесей. Причем легкоотделимые примеси составляют только 20—25%, а оставшиеся примеси следует отнести к трудноотделимым — это, как правило, связанная земля, а также не отделенная от корней ботва. При влажности почвы до 24% прилипшая к корнеплодам земля составляет до 60% от общей загрязненности. Причем в большей степени это проявляется в условиях возделывания свеклы на черноземных почвах. Сложившийся в настоящее время транспортно-технологический комплекс для очистки корнеплодов сахарной свеклы, включающий очистительные устройства свеклоукладочных машин, гидротранспортер для подачи свеклы в завод, а также свекломойки, к сожалению, не обеспечивает необходимого качества очистки свеклы от примесей и, в первую очередь, от земли на корнеплодах. В известных системах гидротранспортеров уклон днища транспортеров на прямых участках делают в пределах 10-15 мм на 1 м длины, что обеспечивает скорость движения свекловодяной смеси в транспортере не менее 1,5 м/с, при этом наблюдается однородное движение смеси, не способствующее очищению корней свеклы от остатков почвы. Проведенные в Российском НИИ сахарной промышленности исследования выявили возможность более эффективного отделения примесей от корнеплодов при транспортировке свекловодяной смеси от свеклоподъемника к свекломойке. Для обеспечения более качественной очистки корней сахарной свеклы при ее транспортировке предлагается использовать каскадный гидротранспортер (рисунок 2.2), в конструкции которого предусматривается несколько уступов (до 4—5), расположенных под углом 30° к вертикали, по которым свекловодяная смесь поступает в приемную воронку полуцилиндрической формы, закручивающую движение смеси. При этом в каждую воронку под давлением подается сжатый воздух, способствующий дополнительному закручиванию свекловодяной смеси. Рис. 2.2 Каскадный гидротранспортер: 1 - уступ; 2 - приемная полуцилиндрической формы; 3 – трубки для подачи сжатого воздуха. воронка Каскадный гидротранспортер работает следующим образом. Свекловодяная смесь от свеклоподъемника поступает на прямолинейный участок гидротранспортера, имеющий традиционный уклон дниша. Затем свекловодяная смесь поступает на первый уступ, образованный стальным листом и полуцилиндрической приемной воронкой 2, закручивающей поток свекловодяной смеси, что обеспечивает вымывание остатков почвы с поверхности корней. В нижнюю часть приемной воронки 2 через трубки 3, расположенные под углом 45 ° к вертикали от компрессора, подается сжатый воздух, что способствует интенсивному перемешиванию свекловодяной смеси и вымыванию остатков почвы с поверхности корней благодаря флотационному эффекту. При движении свекловодяной смеси вдоль каскадного гидротранспортера на каждом уступе происходит дополнительная очистка корней свеклы. Таким образом, каскадный гидротранспортер обеспечивает более качественную очистку корней сахарной свеклы при транспортировке, что благоприятно отражается па всем технологическом процессе производства сахара. Повышение эффективности очистки корней сахарной свеклы, при транспортировке свекловодяной смеси от свеклоподъемника к свекломойке, обеспечивается каскадным гидротранспортером, в конструкции которого предусматривается несколько уступов (до 4-5), расположенных под углом 30° к вертикали, по которым свекловодяная смесь поступает в приемную воронку гюлуцилиндрической формы, закручивающую движение смеси. При этом в каждую воронку под давлением подается сжатый воздух, обеспечивающий дополнительное закручивание свекловодяной смеси, что способствует ее интенсивному перемешиванию и вымыванию остатков почвы с поверхности корней благодаря флотационному эффекту. При движении свекловодяной смеси вдоль каскадного гидротранспортера на каждом уступе происходит дополнительная очистка корней свеклы. Ключевые слова: загрязненность свеклы, каскадный гидротранспортер, уступы, воронка полуцилиндрической формы, закручивание свекловодяной смеси, интенсивное перемешивание, флотационный эффект. 2.2 Отделение примесей 2.2.1 Отделение легких примесей Свекла очищается от легких примесей в несколько этапов: с использованием ловушек грабельного типа, на водоотделителе, в мойках и ополаскивателях, отдувкой сжатым воздухом. Для удаления из свекловодяной смеси длинных и гибких легких примесей применяются двухвальные, ротационные и прочие ловушки грабельного типа. Степень улавливания в них составляет 11...13% от массы примесей. Устанавливают ловушки легких примесей за пульсирующим шибером на расстоянии не менее 5 м от него в местах с равномерным потоком свекловодяной смеси, поскольку неравномерность потока снижает эффективность работы. Для лучшего всплытия примесей и их отделения ловушками, грабли которых имеют зубья толщиной 7...8 мм, скорость потока свекловодяной смеси снижают до 0,8 м/с расширением лотка гидравлического транспортера на 100...200 мм в месте установки приспособления. Ловушки с зубьями грабель толщиной 12... 15 мм в расширении лотка не нуждаются, так как уменьшение скорости потока в этом случае достигается за счет гидравлического сопротивления от прижатия корнеплодов тяжелыми граблями ко дну лотка. Эффективность работы ловушки грабельного типа может быть повышена установкой перед ней подъемника легких примесей либо измененном перемещения грабель в направлении движения свекловодяной смеси. Подъемник легких примесей представляет собой воздухораспределительную коробку, приваренную к днищу гидротранспортера перед ловушкой. В месте установки коробки в днище гидротранспортера просверливаются четыре ряда отверстий диаметром 8 мм, расстояние между которыми должно составлять 50 мм, а между рядами — 100 мм. Сжатый воздух подается в коробку под давлением 0,04...0,05 МПа. Пузырьки воздуха, поднимаясь в свекловодяной смеси, способствуют всплытию легких примесей и интенсифицируют процесс их отделения на 35%. Для предотвращения попадания воды в компрессор труба подачи воздуха должна быть смонтирована выше уровня воды в гидротранспортере. На практике установлено, что изменение направления движения грабель содействует повышению степени улавливания примесей и сниженную расхода электроэнергии. Специалистами УкрНИИСП разработана конструкция ловушки легких примесей Ш1-ПОБ-3 нового типа, обеспечивающая улавливание 82...85% массы примесей, в том числе отделение от корнеплодов 20...22% связанной ботвы. На Саливонковском сахарном заводе в гидравлическом накопителе свеклы перед заградительной решеткой пульсирующего шибера станции подъема свеклы применяется устройство для отделения легких примесей грабельного типа. Оно включает в себя грабельный конвейер (длина 15 м, ширина 1,5 м, шаг цепи 125 мм) с дополнительными натяжными барабанами, которые сообщают граблям горизонтальное движение в приемнике перед станцией подъема свеклы и способствуют удалению ими легких примесей с поверхности транспортерно-моечной воды. Грабельный конвейер установлен под углом 45 на катках, которые позволяют перемещать его с помощью лебедки вверх — вниз в пределах 1 м в зависимости от уровня свекловодяной смеси. На конвейере поочередно установлены грабли двух типов: серийные — удлиненные изогнутые и зубчатые — четыре металлических зуба толщиной 10 мм. Второй тип грабель выполняет роль подрыхлителя примесей, всплывающих на поверхность воды. Рис. 2.3 Схема отделения легких примесей на дисковом водоотделителе: 1 – дисковый водоотделитель; 2 – вентилятор; 3 – улавливатель лёгких примесей. Эффективным способом отделения легких примесей является продувка свеклы струями воздуха, обычно проводимая после отделения транспортерно-моечной воды на дисковых водоотделителях или перед поступлением сырья в бункер над свеклорезками. В первом случае в 400 мм после дискового водоотделителя устанавливается труба диаметром 220...280 мм длиной 1000...1100 мм со щелью 30...40 мм. Струи воздуха, подаваемые вентилятором, направляются перпендикулярно потоку падающей свеклы. На некоторых сахарных заводах после дисковых водоотделителей 1 (рис. 2.3) устанавливается цилиндрический улавливатель легких примесей 3, который вращается в направлении, противоположном вращению дисков. Легкие примеси захватываются улавливателем и с помощью подаваемого вентилятором 2 воздуха направляются в бункер. Свекла поступает в свекломойку. Использование горячего воздуха в местах пересыпания свеклы с одного ленточного конвейера на другой перед бункером, кроме дополнительной очистки от легких примесей, дает возможность удалить с ее поверхности основную часть влаги. Это особенно важно в случае переработки подмороженных корнеплодов, которые могут смерзаться в бункере, чем усложнять работу свеклорезки. Наиболее эффективным оборудованием для отделения легких примесей являются ополаскиватели, которые обязательно должны быть снабжены рециркуляционным контуром (40О...5О0% воды к массе свеклы). 2.2.2. Отделение тяжелых примесей На сахарных заводах для удаления тяжелых примесей из свекловодяной смеси используют разработанные НУПТ и УкрНИИСП ловушки ротационного типа РЗ-ПУБ-3 и РЗ-ПУБ-6. Они обеспечивают улавливание до 98,5% тяжелых примесей без дополнительного расхода воды. Для эффективной работы ловушек необходимы: ♦ равномерное поступление свекловодяной смеси; ♦обеспечение постоянного уровня смеси в барабане за счет подпорных устройств — регулирующей заслонки, порогов, навесных маятниковых шиберов и пр.; ♦поддержание скорости свекловодяной смеси в барабане ловушки не менее 1 м/с. Снижение скорости свекловодяной смеси в барабане ниже 1 м/с сокращает эффективность удаления примесей до 50%. Это происходит когда ловушки устанавливаются на небольшом расстоянии друг от друга и сопротивление потоку смеси значительно увеличивается. 2.2.3 Горизонтальная ковшовая камнеловушка Камнеловушка может быть установлена как на подвесных, так и на заглубленных участках гидравлического транспортера, так как ее опорные поверхности углублены не более чем на 670 мм от днища транспортера. Заводские опыты показали, что последовательная установка двух таких камнеловушек полностью обеспечивает удаление всех примесей, которые тяжелее воды, кроме песка и ила. Камнеловушка состоит из перфорированного барабана 5, на наружной поверхности которого установлены ленточные витки шнека 4 , а на внутренней — витки 3. Со стороны поступления свекловодяной смеси к перфорированному барабану прикреплен кольцевой приемник 2, который имеет два полукольцевых кармана 19 и 20. Оба кармана соединены с внутренней и наружной полостями барабана отверстиями. Кольцевой приемник с карманами одновременно служит подъемником для подачи примесей в лоток 1. Барабан ловушки установлен на полом валу 10 при помощи трубчатых спиц 9. Вал опирается на два шариковых подшипника 8. Снаружи барабана приварены два кольца 15, установленных параллельно друг другу. К этим кольцам прикреплена втулочно-роликовая цепь 16, выполняющая роль венечной шестерни. Ловушка приводится во вращательное движение от электродвигателя 11 через клиноременную передачу 12, редуктор 13 и звездочку 14. Натяжение клиноременной передачи осуществляется при помощи винтов. Чтобы свекла не проваливалась в зазор между передним кольцом 17 и корпусом ловушки, имеется уплотняющее кольцо 18. Корпус 7 камнеловушки устанавливают таким образом, чтобы горизонтальная его ось совпадала с осью гидравлического транспортера. Для направления потока свекловодяной смеси, выходящей из ловушки, установлен специальный раструб 6 с плоскими стенками. 1 – лоток; 2 – кольцевой приемник; 3 – витки барабана; 4 – витки шнека; 5 – перфорированный барабан; 6 – раструб; 7 – корпус; 8 – подшипники; 9 – трубчатые спицы; 10 – полый вал; 11 – электродвигатель; 12 – клиноремённая передача; 13 – редуктор; 14 – звездочка; 15 – кольца; 16 – цепь; 17 – кольцо ковшей; 18 – кольцо; 19.20 – карманы. Рис. 2.4 Ротационная ковшовая камнеловушка ЛТП -62. Камнеловушка работает следующим образом. Свекловодяная смесь, двигаясь по гидравлическому транспортеру с определенной скоростью, увлекает тяжелые примеси и песок. При входе в камнеловушку скорость потока значительно снижается. При этом тяжелые примеси оседают на внутренней поверхности перфорированного барабана, а свекла остается в потоке и перемешается дальше по гидравлическому транспортеру. При вращении барабана внутренние витки 3 перемещают примеси против потока воды и свеклы к расширенной части барабана. Одновременно наружные винтовые лопасти перемещают к расширенной части барабана мелкие примеси, которые прошли через отверстие барабана и осели на дно корпуса ловушки. Карманы 1 и 4 вращаются вместе с барабаном (рис. 2.4а) Они поочередно погружаются и выходят из залитой водой части корпуса ловушки. При этом в ковши через наружные отверстия 9 попадает песок, осевший на дне корпуса ловушки, а через отверстия 10 — камни, осевшие на внутренней поверхности барабана. При вращении барабана ловушки, как показано на схеме стрелкой, вода проходит через полукольцевой рукав кармана и выбрасывается фонтаном во внутреннюю часть ловушки через отверстие (окно) 10. В сечении окон поток воды движется с такой скоростью, что пропускает в ковш камни и препятствует оседанию свеклы. При дальнейшем вращении барабана ловушки камни и песок поднимаются вверх, а затем сбрасываются на лоток 8. Камнеловушку следует устанавливать на ровном участке гидротранспортера, там, где поток смеси установился, а уровень воды не меняется. Если камнеловушку установить на небольшом расстоянии за свеклонасосами, где поток движется с большой скоростью, то мелкие тяжелые примеси и песок будут улавливаться плохо. Расстояние от камнеловушки до свекломойки должно быть не менее 6...8 м. Уровень наклона желоба гидравлического транспортера за камнеловушкой нельзя а — схема расположения карманов в расширенной части ротора: 1,4 — карманы; 2 — гидравлический транспортер; 3 — корпус; 5 — песок; 6 — тяжелые примеси; 7 — свекла; 8 — лоток; 9, 10 — отверстия; 6 — схема движения потока при расположении внутренних и наружных витков не в одной вертикальной плоскости; в — схема движения потока при расположении витков в одной вертикальной плоскости; г — зазор между корпусом ловушки и наружной винтовой лопастью Рис. 2.4 Расположение карманов и потоки смеси в ловушке понижать, так как вследствие этого уровень воды в барабане может понизиться, а это в свою очередь приведет к ухудшению улавливания камней, выбросам корней свеклы и повысит мощность, потребную для привода. Необходимо предотвращать утечку воды через ситчатую поверхность камнеловушки. Если установить наружные и внутренние лопасти на барабане ловушки так, как показано на рис. 2.4б, то вода будет перемещаться в направлении, показанном стрелками. В этом случае перед витком шнека накапливаются корни свеклы, тяжелые примеси отделяются плохо и свекла выбрасывается вместе с тяжелыми примесями. Наружные и внутренние винтовые лопасти на барабане необходимо устанавливать так, как показано на (рис. 2.4в). Вода в этом случае переходит через внутреннюю винтовую лопасть и перемещает свеклу в направлении потока, а тяжелые примеси оседают на ситчатую поверхность барабана перед витком и перемещаются винтовыми лопастями против потока свеклы и воды к карманам. Зазор 5 между корпусом ловушки и наружной винтовой лопастью должен быть минимальным (рис. 2.4г). При больших зазорах происходит утечка воды, что также ухудшает работу ловушки. Чтобы устранить смещение потока во вращающемся барабане по отношению к потоку в гидротранспортере, необходимо расширить гидротранспортер на расстоянии 500...600 мм перед ловушкой на 300 мм в сторону вращения барабана. Для возможности более широкого регулирования направления потока в ловушке в гидротранспортере перед ловушкой устанавливают поворотный шибер. Камнеловушка относится к типовому оборудованию и имеет следующие преимущества: не требует дополнительного расхода воды для отделения тяжелых примесей от свеклы, мощность для привода камнеловушки незначительна, простота устройства. Техническая характеристика камнеловушки ЛТП-62 Производительность среклы, т/сут ...............……………….. 3000 Частота вращения барабана, мин ..............…………………3,1 Внутренний диаметр барабана, мм ..............…………………2000 Полная длина барабана с карманами, мм ....…………………2825 Сечение окна ковша, мм: ширина длина максимальная .......................................………………….350 длина минимальная ....................................………………….260 Электродвигатель типа АО-42-4: мощность, кВт ................................................……………………2,8 синхронная частота вращения, мин .........……………………1,5 Клиноременная передача................................ …………………….3,125 Редуктор ЦД-2-40БМ-П .................................. ……………………43,7 Цепная передача .............................................. ……………………. 3,317 Габаритные размеры без привода, мм: длина ................................................................. ………………….4750 ширина .............................................................. ………………….3232 высота ............................................................... ………………….3100 Масса, кг ........................................................... ………………….4513 2.2.4 Камнеловушки фирмы «Фив Лиль-Кай» (Франция) На сахарных заводах, поставленных французской фирмой «Фив ЛильКай», камнесоломоловушки устанавливают как перед свекломойками, так и после них. Камнесоломоловушка, устанавливаемая перед свекломойкой (рис. 2.5), состоит из двух отделений. Первое предназначено для улавливания камней, второе — для удаления ботвы. Камнесоломоловушка устроена следующим образом. К корпусу 7, верхняя часть которого представляет собой расширенную часть гидротранспортера, в нижней части присоединены два бункера 5 и 9 для накапливания примесей. Выходные отверстия бункеров закрыты крышками 6 и 7, которые открываются и закрываются при помощи пневмоцилиндров 4 и 10. Для закрывания крышек и лучшего уплотнения между крышками и торцами отверстий бункеров установлены контргрузы 8. В нижней части корпуса камнеловушки перпендикулярно потоку свекловодяной массы установлена лопастная мешалка 21, создающая вертикальные потоки воды для взвешивания корней свеклы. Мешалка приводится в движение от привода, состоящего из электродвигателя 25 и фланцевого редуктора 24. Для дополнительного взвешивания свеклы в потоке при помощи штуцеров 11 подводится вода. В первом отделении камнесоломоловушки установлены подвижные решетки 23, которые вращаются от пневмоцилиндра 3 и секторной зубчатой передачи 2. Во время очистки бункера 5 от тяжелых примесей решетки закрывают верхнюю часть бункера и препятствуют попаданию свеклы в бункер. Во втором отделении камнесоломоловушки на валах 14 и 15 установлены зубчатые диски 12 и 13 диаметром 700 мм. Для сбрасывания ботвы и соломы с дисков на выходе из ловушки установлены гребенки 20. Привод валов с дисками осуществляется от электродвигателя 18, редуктора 16 и цепной передачи 17. Для поддержания в камнесоломоловушке определенного уровня воды и удаления легких примесей установлен переливной бункер 22. Для смазки подшипников камнесоломоловушки предусмотрена централизованная Рис. 2.5. Камнесоломоловушка фирмы «Фив Лиль-Кай» (Франция): 1 — корпус; 2— зубчатая передача; 3, 4, 10 — пневмоцилиндры; 5, 9 — бункеры для примесей; 6, 7— крышки бункеров; 8 — контргрузы; 11 — штуцеры; 12, 13 — зубчатые диски; 14, 15 — валы; 16 — редуктор; 17 — цепная передача; 18— электродвигатель; 19— масляный кран; 20— гребенки; 21 — мешалка; 22 — переливной бункер; 23 — подвижные решетки-шиберы; 24 — редуктор; 25 — электродвигатель. масляная система, отдельные магистрали которой включаются краном 19. Камнесоломолонушка работает следующим образом. Свекла в смеси с водой поступает в первое отделение корпуса камнесоломолоиушки, который расширен по отношению к гидротранспортеру. Скорость свекловодяной смеси в камнеловушке значительно понижается, и это создает условия для хорошего отделения тяжелых примесей. Во время работы камнеловушки шиберы 23 открыты и тяжелые примеси направляются в бункер 5. Чтобы свекла не опускалась в бункер вместе с тяжелыми примесями, создаются потоки воды, направляемые вверх при помощи мешалки 21. Дополнительное количество воды можно подводить в бункер через трубопроводы, присоединенные к штуцерам 11. Далее свекла потоком воды направляется во второе отделение, в котором мелкие тяжелые примеси дополнительно осаждаются и направляются в бункер 9, а ботва и солома отделяются от свеклы при помощи зубчатых дисков 12 и 13. Ботва и солома снимаются с зубчатых дисков гребенками 20. Очищенная от примесей свекла поступает в свекломойку. Техническая характеристика камнесоломоловушки фирмы «Фив Лнль-Кай» (Франция) Производительность по свекле, т/сут ........ ……………………..2500 Мощность электродвигателя мешалки, кВт……………………..14,7 Частота вращения мешалки, мин ........... ………………………130 Мощность электродвигателя для привода дисковых валов, кВт .................................................. ……………………….4,5 Передаточное отношение редуктора для привода дисковых валов ............................................ ……………………..i = 30 Масса, кг........................................................ ……………………..12310 Для чистки камнесоломоловушки открывают крышки 6 и 7. Камнесоломоловушка надежно отделяет легкие и тяжелые примеси от свеклы. Камнесоломоловушка, устанавливаемая после свекломойки, отличается от описанной выше тем, что в ней созданы условия для лучшего отделения легких примесей. Для этого свекла удаляется из нижней части второго отделения при помощи наклонного шнека, а со свободного зеркала воды легкие примеси улавливаются зубчатыми дисками, насаженными на один вал. 2.2.5 Вибрационные камнеловушки Вибрационные камнеловушки (рис. 2.6) в значительной степени интенсифицируют процесс отделения посторонних примесей от свеклы. Камнеловушку устанавливают на гидротранспортере 1. Цилиндрический сборник камнеловушки перегородкой 13 разделен на два отделения 12 и 17, каждое из которых снабжено конусными клапанными затворами 11 и 16, действующими независимо друг от друга и управляемыми при помощи штурвалов 5 и 6. Штурвалы укреплены на винтовых тягах 7 и 8, взаимодействующих с неподвижными гайками 9 и 75. 1- гидротранспортер; 2 – пружины; 3 – вибратор; 4 – электродвигатель; 5,6 – штурвалы; 7,8 – винтовые тяги; 9,15 – неподвижные гайки; 10,14 – штуцеры; 11,16 – клапаны; 12,17 – отделения сборника; 13 – перегородка; 18 – вибролист; 19 – направляющие; 20 – подвески. Рис. 2.6 Схема вибрационной камнеловушки За проемом камнеловушки установлен двухскатный вибролист 18, свободно подвешенный на пружинах 2 при помощи подвесок 20. Вибратор 3 приводит в колебательное движение двухскатный лист при помощи электродвигателя 4. Подвески и стойки перемещаются в направляющих 19. Для подачи воды в камнеловушку установлены штуцеры 10 и 14. Камнеловушка работает следующим образом. При транспортировании по гидротранспортеру 1 свекла и посторонние тяжелые примеси проходят над козырьком. Поскольку тяжелые примеси имеют большую плотность, чем свекла, часть из них падает с козырька почти отвесно вниз, направляясь в отделение ловушки 12 и затем через отверстие в перегородке 13 в отделение сборника 17. Другая их часть попадает на правую наклонную плоскость вибролиста 18. Вибрирующий лист поддерживает свеклу во взвешенном состоянии и способствует ее перемещению вдоль гидротранспортера. Тяжелые примеси сползают с наклонной плоскости двухскатного листа в приемник ловушки. При заполнении накопителя камнеловушки тяжелыми примесями ее чистят. Для этого отверстие в перегородке 13 закрывают клапаном 11, а клапан 16 открывают. 2.3 Мойка свеклы С целью окончательного отмывания свеклы, отделения легких и тяжелых примесей в настоящее время используются: - комбинированные свекломойки с двумя отделениями типа СМК – ЗМ, СКД – 6, Ш1 – ПМД – 2, Ш1-ПМД – 3; - барабанные свекломойки типа Ш25-ПОС-3, Ш25-ПМБ-3, Ш25-ПМ5-6, Ш25-ПОС-6; - моечные комплексы из последовательно установленных моечных машин и механизмов. 2.3.1 Станция мойки свеклы с корытной комбинированной свекломойкой Ш1-ПМД Технологическая схема станции мойки свеклы (рис. 2.7) действует на основе свекломойки, ротационного сепаратора 12, сборника циркуляционной воды 13, насоса 14, водоотделителей 1 и 11. Корытные комбинированные свекломойки Ш1-ПМД-2 и Ш1-ПМД-3 имеют одинаковую конструкцию. Свекломойка состоит из двух отличий. Рис. 2.7 Технологическая схема станции мойки свеклы с корытной комбинированной свекломойкой Ш1-ПМД: 1,11 – ротационные водоотделители; 2- отделение мойки с высоким уровнем воды; 3кулачковые валы; 4 - поперечная перегородка; 5-отделение мойки с высоким уровнем воды; 6 - улавливатель легких примесей; 7-короб; 8-соплоаплараты; 9-приводы шнеков; 10-выгрузочные шнеки; 12-ротационный сепаратор; 13-сборник; 14-нaсoс; 15, 16-ловушки тяжелых примесей; 17-песколовушка; 18-дренажноеустройство; 19-приводы кулачковых валов. Первое — с низким уровнем воды 2 включает в себя два параллельно установленных кулачковых вала 3 с индивидуальными приводами 14, песколовушку 17, дренажное устройство 18 и поперечную перегородку 1 с вырезами для прохода свеклы. Второе — с высоким уровнем воды 5 состоит из двух выгрузочных шнеков 10 с индивидуальными приводами 9, специального улавливателя легких примесей 6, двух ловушек тяжелых примесей 15 и 16, короба для приема плавающих корнеплодов свеклы 7, двух соплоаппаратов 8. Ловушки тяжелых примесей 15, 16 установлены соответственно в нижней части отделения и на наклонной стенке в месте переброса свеклы из отделения с низким уровнем. Последняя имеет индивидуальные приводы верхнего отсечного шибера и нижнего люка, управляемые автоматически или дистанционно - со щита управления оператором. Кулачковые валы с индивидуальными приводами отделения с низким уровнем воды и выгрузочные шнеки отделения с высоким уровнем воды обеспечивают высокую маневренность работы свекломойки. Несинхронное вращение кулачковых валов на технологические параметры свекломойки не влияет. В отделении с низким уровнем воды происходит интенсивное перетирание свеклы в «сухом» (обезвоженном) режиме, а затем ее мойка в полусухом (полумокром) или мокром режимах, выбираемых в зависимости от загрязненности свеклы и осуществляемых изменением программы продувок ловушки тяжелых примесей. В свекломойке осуществлен противоток моечной воды и свеклы. Чистая кода подается двумя соплоаппаратами в верхнюю часть выгрузочных шнеков. После ополаскивания свеклы вода частично стекает по шнеку вниз навстречу поднимающейся свекле, а частично — через ситовое днище выгрузочного устройства, коллектор и сливную трубу — в отделение с высоким уровнем, из которого вытесняет грязную моечную воду в отделение с низким уровнем воды. Здесь моечная вода двигается навстречу свекле до поперечной перегородки и через ее вырезы - до дренажного устройства. Для эффективного улавливания легких примесей в отделении с высоким уровнем воды создан циркуляционный контур моечной воды, включающий в себя улавливатель легких примесей 6, отделитель легких примесей (ротационный сепаратор) 12, низконапорный насос 14 и ловушку тяжелых примесей 16. Система автоматизации обеспечивает дистанционное и автоматическое управление работой ловушек тяжелых примесей. Применение свекломойки Ш1-ПМД-3 по сравнению со свекломойкой СМК-ЗМ обеспечивает: ♦ повышение эффективности отмывания свеклы до 80% против 48,8%; ♦ улавливание и удаление до 84...92% поступающих в свекломойку плавающих примесей; ♦ снижение удельного общего расхода чистой воды до 0,25 м3/т против 0,70 м3/т; ♦ уменьшение удельного расхода чистой воды до 0,25 м3/т против 0,30 м3/т; ♦ сокращение удельного потребления электроэнергии до 370 Втч/т против 607,2 Втч/т; ♦снижение удельной массы изделия до 8,5 против 16,1; ♦повышение коэффициента автоматизации до 0,92 против 0,6. 2.3.2 Станция мойки свеклы с барабанной свекломойкой Ш25-ПСБ и ополаскивателем Технологическая схема станции мойки свеклы с барабанной свекломойкой Ш25-ПСБ и ополаскивателем изображена на рис. 2.8 Свекловодяная смесь поступает с гидротранспортера 1 на дисковый водоотделитель 2 затем отделенная от воды свекла подается в барабанную мойку 3. В центральную часть барабана подводится по трубе осветленная транспортерно-моечная вода в количестве 45% к массе перерабатываемой свеклы. Из барабанной мойки свекла следует на водоотделитель 15, а моечная вода - на очистку вместе с транспортерной водой. На водоотделителе 15 свекла отмывается в два этапа: струями осветленной транспортерно-моечной воды (60%), подаваемой через форсунки 4 и 5, и воды с ополаскивателя (25%) после отделения от нее легких примесей на дуговом сите 11. осветл.трансп.-моечная вода чистая техническая вода Рис. 2.8. Технологическая схема станции мойки свеклы с барабанной свекломойкой Ш25ПСБ: 1 - гипротранспортер; 2, 15-пискоаые водоотделители; 3-барабанная свекломойка; 4, 5 форсунки; 6 - ополаскиватель; 7 - ленточный конвейер свеклы; 8, 12, 13,14 - насосы; 9-мешалка; 10-сборник; 11 -дуговое сито. после водоотделителя свекла поступает в ополаскиватель 6, а моечная вода осветление. В ополаскиватель подается чистая техническая вода (20%). Эффективное отделение легких примесей достигается с помощью рециркуляционного контура, в котором моечная вода в количестве 400...500% к массе свеклы перемещается осевым насосом 12. Легкие примеси удаляются ситчатым конвейером, а свекла направляется в переработку. Раствор антисептика для обработки поверхности корнеплодов подается насосом 8 через форсунки под давлением 0,3 МПа на выгрузочные шпеки ополаскивателя. Для приготовления раствора в мешалке 9 используется чистая техническая вода (5%). На рис. 2.8 представлена барабанная свекломойка типа Ш25-ПСБ, разработанная в предприятии "Укрпищепроектмеханизация". На раме 11 вмонтирован привод 9, подшипники, валы 10 с восемью блоками автомобильных колес 8. На колесах в горизонтальной плоскости установлен барабан 3 с загрузочным конусом 6, торцевым перфорированным днищем 7 и выгрузочным сдвоенным конусом 1. Внутри барабана по всей длине укреплены по спирали перфорированные витки 4 и 12 с гофрами 13, а между ними расположены клинообразные уступы 5, рабочие поверхности 14 которых выполнены с переменным шагом и постепенным увеличением высоты витка на выходе. Верхняя часть витков имеет сферическую форму. По центру барабана смонтирована перфорированная труба 2 для подачи моечной поды. Барабан вращается непрерывно за счет трения, возникающего между ним и колесами, приводимыми во вращение приводом 9. Отмывание в барабанной свекломойке происходит следующим образом. Свекла, поступающая в барабан, перемещается одновременно как к выгрузочному конусу, так и вверх по внутренней части барабана с помощью перфорированных витков. Она подвергается активной мойке в небольшом количестве подаваемой противотоком воды при соотношении вода —свекла 0,2:0,3 в головной части мойки. Благодаря этому корнеплоды активно трутся между собой и об контактирующую с ними поверхность барабана. В хвостовую часть барабана подается осветленная моечная вода в количестве, не допускающем всплывания свеклы. В результате испытаний барабанной свекломойки Ш25-ПСБ-6 на Хоростковском сахарном заводе получены следующие результаты: Номинальная производительность, т свеклы в сутки 6234,0 Эффект отмывания свеклы, % 81,6 Расход воды, % к массе свеклы 33,0 в т.ч. свежей 23,0 Потери сахарозы в моечной воде, % к массе свеклы 0,033 Расход электроанергии, кВтч 64,7 Удельный расход электроэнергии, в свекломойке, Вгч/т 258,9 Продолжительность пребывания свеклы в свекломойке, с (мин) 129,4 Рис. 2.9. Барабанная свекломойка типа Ш25- ПСБ: а - общий вид, б - перфорированные витки с уступами 1 - выгрузочный сдвоенный конус; 2- перфорированная труба; 3 - барабан; 4,12 - перфорированные витки; 5 клинообразные уступы витков; 6 - загрузочный конус; 7 - ториевое перфорированное днище; 8 - блоки автомобильных колес; 9 - привод; 10- валы; 11 - рама; 13 - гофры перфорированных витков; 14 - рабочие поверхности клинообразных уступов витков. В процессе работы установки с барабанной свекломойкой и ополаскивателем на свеклорезки поступает в четыре раза меньше балластных примесей и значительно улучшается качество свекловичной стружки. Установки с барабанными свекломойками и ополаскивателями внедрены на ряде сахарных заводов Украины и Российской Федерации. 2.3.3. Моечные комплексы В последнее время на сахарных заводах внедряются моечные комплексы машин и механизмов, предусматривающие использование свекломоек, ополаскивателей до и после свекломоек, струйного отмывания на дисковых водоотделителях и др. Ополаскиватели изготавливаются с разных конструкций устройствами для извлечения и удаления легких примесей, циркуляционными контурами, использованием сжатого воздуха для удаления примесей. В частности, на ряде заводов ассоциации «Черкассысахар» внедрен моечный комплекс на базе корытной комбинированной свекломойки тина Ш1ПМД. Схемой комплекса (рис. 2.10) предусматривается отделение воды от свеклы на водоотделителе 2, очистка свеклы от тяжелых и легких примесей в первом ополаскивателе 3. Тяжелые примеси удаляются с помощью ловушек тяжелых примесей 26 и 23, а легкие – сетчатым конвейером 4. Рис. 2.7. Технологическая схема моечного комплекса: 1 - гивдротранспортер; 2 - дисковый водоотделитель; 3 -ополаскиватель перед мойкой; 4,12 - сетчатые конвейеры; 5, 13 - коробы для приема плавающих примесей; 6,14 соплоаппараты; 7 - выгрузочные шнеки; 8 - отделение с низким уровнем воды; 9 кулачковые валы; 10 - поперечная перегородка; 11 - ополаскиватель, после мойки; 15, 17, 18, 19,23,26-ловушки тяжелых примесей; 16,25- насосы рециркуляционных контуров; 20 элеватор; 21 - устройство для классификации боя, хвостиков и легких примесей; 22 ленточный конвейер; 24 – сборник. Транспортерно-моечная вода поступает на специальное устройство 21, где от нее отделяются и затем классифицируются свекломасса и легкие примеси. Одна часть отделенной транспортерно-моечной воды насосом 25 из сборника 24 направляется в нижнюю часть ловушки тяжелых примесей 26 для подъема легких примесей, а другая поступает в канал транспортерномоечных вод и затем — на очистные сооружения. Хвостики и обломки корнеплодов подаются элеватором 20 в свекломойку, а легкие примеси удаляются ленточным конвейером 22. Частично отмытая свекла шнеками 7 направляется в первое отделение 8 свекломойки. Для повышения эффективности отмывания свеклы в верхнюю часть выгрузочных шнеков подается через соплоаппараты 6 осветленная транспортерно-моечная вода. Из свекломойки свекла поступает во второй ополаскиватель 11 с высоким уровнем воды, оснащенный ловушками тяжелых примесей 15 и 17, сетчатым конвейером 12 и циркуляционным контуром. В циркуляционном контуре расход воды составляет 550-600% к массе свеклы, что обеспечивает подъем и улавливание легких примесей. Чистая техническая вода направляется во второй ополаскиватель через соплоаппараты 19. Комплектуются ополаскиватели специально разработанными сетчатыми конвейерами для улавливания и удаления легких примесей. Эксплуатация моечного комплекса засвидетельствовала, что 60...70% легких примесей отделяется в первом ополаскивателе, остальное количество — во втором. Значительное снижение содержания легких примесей в отмытой свекле дает возможность получить свекловичную стружку удовлетворительного качества без использования пара для очистки ножей. 2.4 Схемы переработки боя и хвостиков свёклы Использование схем с возвратом боя и хвостиков в переработку совместно со свеклой определяет ухудшение качества свекловичной стружки и соответственно диффузионного сока, затрудняет работу диффузионной установки. Переработка боя и хвостиков совместно с качественным сырьем вследствие повышенной микробиологической загрязнённости свекломассы приводит к увеличению неучтенных потерь сахарозы на диффузии в 2-3 раза. Также следует учесть, что в последние годы в общей массе сырья возросло содержание измельченных корней, которые по своему технологическому качеству мало отличаются от целых корнеплодов. Более низкое содержание сахарозы в них объясняется в первую очередь повышенными потерями при транспортировании в транспортно-моечной воде. В ряде схем переработки боя свеклы и хвостиков с извлечением из них сахарозы предусмотрено применение виброэкстрактора, терочной машины и дуговых сит, наклонного диффузионного экстрактора и др. 2.4.1 Схема с виброэкстрактором Технологическая схема (рис. 2.11) включает в себя виброэкстрактор 5, конвейер 1, бункер-накопитель 2, измельчитель 3, насосы 7,8,11 и теплокаменник 9. В виброэкстракторе использован принцип противоточного транспортирования при помощи вибрирующих перфорированных перегородок (гарелок) специальной конструкции. 1 - конвейер; 2- бункер-накопитепь; 3- измельчитель; 4- загрузочное устройство; 5 - виброэкстрактор; 6- мешалка; 7 - насос; 8-насос; 9 - теплообменник; 10- ротаметр; 11 - насос Рис. 2.11. Схема переработки свекломассы с виброэкстрактором Виброэкстрактор 5 имеет вертикальный корпус, внутри которого установлено уравновешенное вибротранспортирующее устройство. Оно представляет собой систему двух штоков, совершающих продольное встречное возвратно-поступательное движение. На штоках поочередно закреплены транспортирующие тарелки с окнами. В них установлены сужением вверх открытые и направленные вниз сопла, закрытые со стороны расширения фильтрующей сеткой. Измельченная свекломасса направляется в загрузочное устройство 4 виброэкстрактора, куда из нижней части аппарата циркуляционным насосом 11 через теплообменник 9 возвращается часть свекловичной суспензии, подогретой до 75°С. В процессе колебаний транспортирующих тарелок свекломасса движется противоточно барометрической воде, подаваемой в аппарат на уровне верхней тарелки с температурой 65°С, из нее экстрагируется сахароза, а обессахареная свекломасса в виде жома выгружается по наклонному лотку в мешалку 6. Диффузионный сок выводится из аппарата через ситовую поверхность устройства ввода насосом 8 на мезголовушку. Производственные испытания установки на Носовском сахарном заводе доказали ее работоспособность. Однако значительные потери сахарозы в жоме (1,56%), а также низкое ее содержание в соке (5,7%), требуют ее дальнейшего совершенствования. 2.4.2 Схема с использованием терочной машины и дуговых сит На кафедре технологии сахаристых веществ НУПТ разработана технологическая схема переработки боя и хвостиков свеклы, в основу которой положен способ, включающий в себя измельчение свекломассы с разрушением клеток путем механического истирания и обессахаривания мезги противоточной промывкой водой. Согласно схеме, примеси свеклы после ротационного хвостикоулавливателя разделяются на наклонном ленточном классификаторе и затем большая по размерам свекломасса вместе с частью неотделившихся легких примесей (ботва, сорняки, трава) подается элеватором в бункер и затем в ополаскиватель. В ополаскивателе бой и хвостики окончательно отмываются от примесей почвы. Легкие примеси, всплывая на поверхность воды, удаляются вместе с водой через перелив. Отмытая свекломасса шнеком-водоотделителем подается в бункер и с помощью питателя равномерно поступает в измельчитель типа МП-1 -160, где предварительно измельчается до частиц размером 6... 10 мм. Измельченная свекломасса разбавляется в мешалке водой и перекачивается насосом на дуговое сито перед терочной машиной (картофелетеркой). После отделения воды свекломасса измельчается в картофелетерке СТМ-100. Полученная мезга четырехкратно промывается теплой водой на ситах. При этом твердая фаза после первой, второй и третьей ступеней промывки разбавляется соответствующей жидкой фазой, отделенной на последующей ступени, а мезга после четвертой ступени промывки отжимается на шнекпрессе типа ШПМ. Вода, отделяемая в процессе прессования мезги, поступает в сборник-мешалку сока после четвертой ступени промывки, а отжатая мезга направляется в жом. Сок, отделяемый на первой ступени промывки, поступает в диффузионный аппарат. Схемой предусматривается оборотная система использования воды, применяемой для транспортирования предварительно измельченной свекломассы. С целью обновления системы часть ее направляется в сборник жомопрессовой воды. Описанная схема была смонтирована и испытана на Пальмирском сахарном заводе. Производственные испытания доказали ее работоспособность. Степень измельчения клеток свекломассы составила около 96%. При переработке свекломассы получен сок чистотой 80% с содержанием сухих веществ 6,2%. Содержание сахарозы в высоложенной мезге составило 0,5...0,6% к массе мезги. 2.4.3. Схема с наклонным шнековым экстрактором Разработана схема переработки боя и хвостиков свеклы , включающая в себя комплект оборудования, устанавливаемого возле станции мойки свеклы. Бой и хвостики после очистки от примесей и мойки подаются на порционные весы и затем направляются в бункер-накопитель, откуда подаются шнеком в ротационный измельчитель. Измельченная масса (мезга), подается в наклонный шнековый экстрактор. Он достаточно прост в изготовлении и обслуживании, компактен, не требует дополнительных устройств для подготовки экстрагируемого материала. Экстрактор (рис. 2.12) состоит из наклонного корпуса 1, внутри которого на двух параллельных (валах расположены шнеки 2, представляющие собой перфорированные винтовые поверхности, вращающиеся синхронно в противоположные стороны. Экстрагируемая свекломасса шнеками транспортируется к наклонной перегородке 4, установленной в «хвостовой» части аппарата. Обессахаренная мезга выгружается установленными на валах лопастями 3, перемешается по наклонной перегородке и шнеком-водоотделителем удаляется из аппарата. Экстрагент подводится симметрично с двух сторон в «хвостовую» часть аппарата у наклонной перегородки. В качестве экстрагента используется прошедшая обработку жомопрессовая вода. Для отвода из аппарата полученного сока в нижней части корпуса установлено торцевое сито, создающее соковую камеру, откуда экстрагент самотеком поступает в сборник и подается насосом в основной диффузионный аппарат. Для поддержания температурного режима аппарат снабжен внешними паровыми камерами с системой отвода конденсата и несконденсировавшихся газов. Рис. 2.12 Экстрактор для переработки боя и хвостиков свеклы: I -корпус; 2-шнеки; 3попасти; 4-наклонная перегородка. Производительность экстрактора можно варьировать в пределах 5...7т перерабатываемой свекломассы в час. Экстрагирование проводилось при температуре 60...65°С. Откачка диффузионного сока составила 120...140% к массе перерабатываемой свекломассы, потери сахарозы в мезге - 1% к массе свекломассы. Линию по переработке хвостиков и боя свеклы обслуживает оператор диффузионной установки. Для облегчения эксплуатации установка снабжена автоматизированной системой контроля уровней в сборнике сока, сока в середине аппарата, сока за ситом, температуры в аппарате. Отдельная переработка боя и хвостиков свеклы позволила улучшить работу свеклорезок, предотвратить частую забивку ножей. При совместном изрезывании кондиционных корнеплодов, боя и хвостиков длина 100 г свекловичной стружки составила 6,4 м, а содержание брака — 11%. Подача на свеклорезки только кондиционной свеклы содействовала получению свекловичной стружки длиной 8,2 м при содержании брака 5,8%. Переработка в основном диффузионном аппарате стружки лучшего качества (большей длины и с меньшим количеством брака) дала возможность снизить потери сахарозы в жоме до 0,58% к массе свеклы против 0,64% при работе без комплекта оборудования для переработки боя и хвостиков сахарной свеклы. В результате совместной работы основной диффузионной установки и линии по переработке боя и хвостиков свеклы диффузионный сок, получаемый из диффузионного аппарата, имел чистоту 88,1% (СВ = 14,5%, Сх= 12,8%), в то время как при переработке свеклы, боя и хвостиков в основном диффузионном аппарате чистота сока составляла 86,0% (СВ = = 13,8%, Сх= 12,0%). К тому же переработка свекломассы на отдельной линии снижает микробиологическую зараженность диффузионного сока.
