Корисні статті

Сушка і охолодження цукру

Сушка і охолодження цукру

02.08.2016

Фірма BMA розробляє та виготовляє обладнання для сушіння й охолодження цукру вже кілька десятиліть. За минулий час з’явилася така продукція, як барабанний сушильно-охолоджувальний апарат і горизонтальний охолоджувач цукру з псевдозрідженим шаром. Останнє промислове застосування - це вертикальний охолоджувач з псевдозрідженим шаром фірми BMA, який був змонтований і успішно введений в експлуатацію на цукровому заводі Саванна компанії «Імперіал Шугар» у США.

У даній статті основну увагу зосереджено на важливості врахування індивідуальних вимог і конкретних умов навколишнього середовища для адекватного вибору обладнання для сушіння й охолодження.


1. Введення.
Якість білого цукру у результаті виробничого процесу має відповідати вимогам, які стають все більш жорсткими. Це очевидно, виходячи з широкого спектру існуючих систем сертифікації. У цьому зв'язку, сушка та охолодження цукру після центрифуг повинні відігравати вирішальну роль, і ця стадія процесу виробництва все більше перетворюється на стадію кондиціонування цукру перед його зберіганням, розсіванням і упаковкою. Для проектування необхідних виробничих систем повинні бути відомі і адекватно враховані основні фізичні умови. Залежно від конкретних потреб і умов навколишнього середовища, процес можна оптимізувати різними шляхами, як показано у цій статті.


2. Важливість сушіння та охолодження цукру.
Охолодження і, зокрема, кондиціювання, є кінцевим етапом виробництва білого і рафінованого цукру. Воно переводить цукор у стійкий стан для зберігання, упакування і транспортування. Максимальний залишковий вміст вологи залежить від якості цукру і має бути у межах від 0,03 до 0,04%, тоді як максимальна температура, яка залежить від технічних вимог споживача, кліматичних умов та наявної технології зберігання у силосі, повинна становити від 25 ° до 40 °С. Кінцевий продукт не повинен містити грудок. Досвід показує, що свіжовисушений і охолоджений кристалічний цукор проходить фазу кондиціонування всього за кілька перших діб після виготовлення. В залежності від умов навколишнього середовища тільки що вироблений цукор може знову втратити свої властивості зв'язувати воду за відносно короткий час (протягом перших одного-двох днів), тобто, частина зв'язаної води звільняється. У силосах або в упаковках цукру ця звільнена волога викликає грудкування і злежування. Досвід ясно показує, що повільне висушування у поєднанні з плавним переміщенням робить позитивний вплив на властивості цукру при зберіганні.


3. Ідеальні рішення для задоволення різних потреб.
Залежно від конкретних потреб, а також від умов навколишнього середовища, для досягнення оптимальної якості ведуть різні шляхи. Нижче наведений приклад для того, щоб представити набір варіантів для цукрового заводу з урахуванням як холодних, так і теплих кліматичних умов. Варіанти засновані на наступних загальних припущеннях:

- продуктивність: 100 т/год;
- якість: категорії ЕС1/ЕС2;
- коефіцієнт нерівномірності: 35%;
- температура вологого цукру: 60 ° С;
- розмір кристалів: 0,6 мм;
- вміст вологи у вологому цукрі: 0,7%;
- залишковий вміст вологи: 0,03%.


Дві наступні ситуації слугують прикладом для ілюстрації впливу різних умов навколишнього середовища:

А) Цукровий завод в помірній або холодній кліматичній зоні як, наприклад, в Північній Європі, країнах СНД або в північній частині Сполучених Штатів. Заводи в цих зонах працюють переважно в холодну пору року з вересня по січень, коли температура навколишнього середовища зазвичай низька, а атмосферне повітря має достатній і, в той же час, отриманий з низькими витратами, потенціал для поглинання і віддачі як вологи, так і тепла цукру, який потрібно висушувати. При розрахунках для холодних умов прийняті наступні допущення:
- температура повітря(середня): 15 °С;
- вологість повітря(середня): 7,5 г / кг сухого повітря;
- наявна поверхнева вода: 15 ° С;
- необхідна температура сухого цукру: 30 ° С.
В) Цукровий завод, який працює в теплому кліматі або сезоні, коли переважаюча температура навколишнього середовища і вологість повітря створюють значно жорсткіші погодні умови для двох етапів процесу, розглянутих тут. При розрахунках для теплих умов прийняті наступні допущення:
- температура повітря (середня): 39 °С;
- вологість повітря (середня): 27 г/кг сухого повітря;
- наявна поверхнева вода: 20 °С;
- необхідна температура сухого цукру: 35 °С.

Для холодних і теплих кліматичних умов є наступні варіанти:
- тільки барабанна сушарка/охолоджувач; із додатковим охолоджувачем повітря/осушувачем повітря для теплих кліматичних умов;
- барабанна сушарка/охолоджувач з горизонтальним охолоджувачем з псевдозрідженим шаром послідовно по потоку із додатковим охолоджувачем повітря/осушувачем повітря для теплих кліматичних умов.

Зазвичай висушування цукру здійснюється в барабанній сушарці. Плавний відносний рух кристалів запобігає утворенню аморфних кристалічних шарів на поверхні кристала, а протиточний принцип роботи забезпечує легкий і ефективний процес. Крім того, завжди забезпечується ефект охолодження. Коли даний варіант застосовується в холодних кліматичних умовах, то 100 т/год. цукру, прийнятих в якості допущення для розрахунку, можуть бути охолоджені теплим повітрям з температурою 15 ° С до необхідної кінцевої температури 30 ° С. 

Однак, в цих умовах досягається верхня межа за показниками роботи установки і її необхідно дообладнати барабаном великих розмірів. Якщо ж немає повітря з температурою 15 ° С або установка працює в теплому кліматі, то температура цукру на виході буде вище при тій же продуктивності, або необхідна додаткова система охолодження, яка дозволить поєднувати осушення повітря і вторинний нагрів охолоджуючого повітря. Зазначений вище варіант, в якому використовується тільки барабанна сушарка / охолоджувач і забезпечується максимум простоти і надійності, успішно витримав випробування при численних впровадженнях.

У холодних кліматичних умовах витрата енергії на цій установці дуже низька однак, витрата значно збільшується при експлуатації в теплому кліматі, оскільки виникає необхідність в охолодженні і кондиціонуванні повітря. Якщо необхідно забезпечити більш низьку температуру цукру або більш високу продуктивність, то дана система більше не підходить. У цих випадках потік цукру повинен бути або розділений між двома і більше лініями, або послідовно по потоку доданий охолоджувач. Системи з установками з псевдозрідженим шаромз горизонтальним охолоджувачем, є гарним рішенням в цих умовах. Такий варіант також застосуємо при роботі установки в теплому кліматі, оскільки атмосферне повітря необхідно охолоджувати і, можливо, також і осушувати. Встановлений по потоку апарат з псевдозрідженим шаром працює не тільки на повітрі, в ньому також використовується холодна вода для відбору тепла з цукру. Холодна вода протікає по трубах, розташованим усередині шару псевдо-зрідженого цукру і поглинає тепло, наявне в цукрі, і виводить його назовні.

При такому конструктивному рішенні площа, займана охолоджувачем з псевдозрідженим шаром, стає значно менше, ніж у варіанту без охолоджувальних труб. Менша площа, що займається виробництвом автоматично означає, що потрібно менше повітря для псевдозрідження. Повітря, що виходить з охолоджувача з псевдозрідженим шаром знову використовується в барабані. Часто можна пристосувати ці два апарати один до іншого таким чином, що все відпрацьоване повітря використовується і далі. Велика частина енергії, що міститься в цукрі, може бути, наприклад, використана в якості енергії для сушіння в барабані. Це є важливим кроком для підвищення енергетичної ефективності установки в цілому.