Оборудование для выпаривания, уваривания и охлаждения сиропов

В крахмало-паточном производстве объектами выпаривания являются: паточные и глюкозные сиропы; замочная вода; мальтозные сиропы; сироп концентрата квасного сусла; растворы, образовавшиеся в результате осахаривания и коагуляции отходов картофелекрахмального производства (мезги, клеточного сока). С целью получения продуктов более высокого качества применяется выпаривание под разряжением с температурой кипения всего около 60^оС. Выпаривание (удаление лишней влаги из продукта) производят на одном выпарном или нескольких аппаратах, соединённых в так называемую многокорпусную выпарную установку (число корпусов 2 до 5).

 

Аппараты для выпаривания сиропов классифицируются следующим образом:

1) аппараты с естественно организованной циркуляцией (с внутренней вертикальной поверхностью нагрева типа ВВ, аппарат Гипросахпрома, с основной поверхностью нагрева и зоной кипения);

2) аппараты с принудительной циркуляцией (с горизонтальной поверхностью нагрева; с вертикальной поверхностью нагрева);

3) прямоточные (плёночные) аппараты (с нисходящим потоком продукта типа «Виганд»; с восходящим потоком типа «Свенсон»).

Для сгущения сиропов с концентрации 35÷40% СВ до 55÷57% СВ применяют многокорпусные выпарные установки, укомплектованные одинаковыми аппаратами типа ВВ или аппаратами с выносной поверхностью нагрева.

 

 

 

Рисунок 6.8. Схема трёхкорпусной выпарной установки

 

 

Схема работы трёхкорпусной выпарной установки (рисунок 6.8) следующая:

Жидкий сироп из производственной цепи непрерывно поступает в I корпус выпарной установки, а густой сироп отводится из III корпуса установки. Перед I корпусом сироп подогревается в теплообменниках 1 и 2 сначала до температуры 86^оС, а затем – 97^оС. Обогрев теплообменника 1 производят частью вторичного пара с I корпуса выпарной установки, теплообменника 2- ретурным паром температурой 114,6^оС. Нагретый сироп поступает в I корпус выпарной установки, обогреваемый этим же паром. В I корпусе поддерживается давление 93 кПа, что обеспечивает температуру кипения 100^оС и вторичного пара 97,7^оС, который используется для обогрева II корпуса установки. Во II корпусе давление составляет 49 кПа, температура кипения сиропа 86^оС, температура вторичного пара 80,9^оС, который направляется в греющую камеру III корпуса. Температура кипения и вторичного пара в III корпусе соответственно равны 67,7 и 59,7^оС, остаточное давление 19,6 кПа. Вторичный пар из III корпуса поступает в конденсатор 4, в котором смешивается с холодной водой. Затем по барометрической трубе нагретая вода, температурой 40^оС поступает в сборник 9. Отделение мелких капель воды осуществляется в ловушке 2, газовоздушную смесь из которой откачивают ваккум-насосом, обеспечивающим поддержание во всей выпарной установке заданного разрешения. На трубопроводе вторичного пара после каждого аппарата устанавливают ловушки 3 для отделения от пара мелких частиц сиропа, которые возвращаются в аппарат. Барометрическую воду насосом подают в подогреватели 6 и 7, работающие на втором паре первого и второго корпусов установки. Подогретая вода используется на производственные нужды, чистый конденсат из теплообменника 2 и I корпуса собирают в сборнике 12 и используют для питания котлов, конденсаты вторичного пара со II и III корпусов собирают в сборники 8,11 и используют в производстве. Густой сироп из III корпуса выпарной установки концентрацией 55÷57% СВ откачивают центробежным насосом 10 в подогреватель 6, из которого направляют в контактные сборники густого сиропа. Для предотвращения потерь продукта с вторичным паром, кроме встроенных брызгоотделителей, каждый корпус выпарной установки комплектуют наружной ловушкой.

Выпарной аппарат типа ВВ (поверхность нагрева 25,50, 100 и 150м²) (рисунок 6.9) предназначен для работы под атмосферным давлением или разрежением.

 

 

Рисунок 6.9. Выпарный аппарат типа ВВ

Аппарат типа ВВ состоит из: вертикального цилиндрического корпуса; греющей камеры 10 с двумя трубными решётками 6, в которые завальцованы стальные кипятильные трубки 9; циркуляционной трубы 8; брызгоотделителя 4; надсокового пространства 5; патрубков для отвода жидкого сиропа 2 и греющего пара 1; патрубков для отвода неконденсирующихся газов 7; конденсата 11; густого сиропа 12 и сокового пара 3. Принцип действия. Сироп поступает в аппарат через патрубок, покрывает трубную решётку и циркулирует в кипятильных трубках. Греющий пар поступает в греющую камеру в межтрубное пространство. При нормальных температурах поступающего сиропа и обогревающего пара продукт в трубах закипает немедленно. При этом смесь пара и сиропа поднимается, и над трубной решёткой пузырьки пара лопаются. Вторичный или соковый, пар удаляется из аппарата через верхний патрубок, а освобождённый от пара сироп спускается по центральной циркуляционной трубе и снова попадает внизу в кипятильные трубки.

 

Упаривание сиропа происходит при многократной циркуляции его благодаря разнице в плотностях сиропа в циркуляционной трубе и смеси пара и сиропа в кипятильных трубках. Сироп и конденсат выводятся из нижней части аппарата через соответствующие патрубки.

Вакуум - аппараты.

Уваренный в выпарке до концентрации 57%СВ паточный сироп после подогрева на решофере и фильтрации поступает в вакуум-аппарат, где он уваривается до концентрации 78 ÷ 80% СВ. Для уваривания применяются однокорпусные аппараты типа ВВ; вакуум-аппарат Гипросахпрома с подвесной греющей камерой; вакуум-аппарат типа ПТ-122; непрерывно-действующие вакуум-аппараты с тремя зонами подогрева и общим испарителем фирмы «Герман» (ФРГ) и голландский горизонтальный аппарат.

Принцип действия вакуум-аппарата ВВ. Уваривание густых сиропов до концентрации 78 ÷ 80% СВ на большинстве отечественных паточных заводах производят в вакуум-аппаратах типа ВВ, под вакуумом при остаточном давлении более 21 МПа, обеспечивающим низкую температуру кипения (не выше 60^оС). Для этого используют пар, имеющий избыточное давление 0,7 ÷ 0,8 мПа. В процессе уваривания сироп должен покрывать поверхность нагрева, иначе часть сиропа, попадающая на обнажённую поверхность, может перегреться, что приведёт к потемнению патоки. В процессе варки периодически проверяют концентрацию патоки, при концентрации СВ 75-76% для более точного определения пользуются температурными поправками. По достижении концентрации, на 0,5% ниже требуемой, прекращают подачу пара на поверхность нагрева, закрывают задвижку на трубе, соединяющей аппарат с конденсатором, и открывают воздушный кран. Когда давление в аппарате становится почти равным атмосферному, открывают спускную задвижку аппарата и патоку выпускают. Продолжительность уваривания сиропа до получения патоки – 45 ÷ 60 мин. Спуск готовой патоки- не более 10 мин.

 

Холодильникидля патоки.

Готовая патока из вакуум-аппарата, имеющая температуру 60 ÷ 70^оС, самотёком или насосом передаётся в холодильник для патоки.

Холодильник для патоки (рисунок 6.10) предназначен для быстрого охлаждения патоки (уваренного глюкозного сиропа) до температуры 40 ÷ 45^оС (50^оС) в течение 40 ÷ 80 мин.

 

Рисунок 6.10. Холодильник патоки

 

Холодильник состоит из: цилиндрического резервуара 4; конического днища 6; верхней крышки 3; воронок 2 для подвода холодной воды; воронки 1 для отвода отработанной воды; змеевиков 5; трубы 7 для охлаждения холодной патоки; пропеллерной мешалки 8; термометра 9; циркуляционной трубы 10; привода мешалки.

Принцип действия: горячая патока поступает в холодильник по трубе, на конце которой закрепляют мешок из капроновой сетки для улавливания посторонних примесей. Цикл работы холодильника включает три рабочие операции-заполнение аппарата горячей патокой, охлаждение её и выпуск из холодильника, причём цикл работы не должен превышать продолжительности полного оборота вакуум-аппарата. После того как уровень патоки достигнет верхнего борта циркуляционной трубы, включают в работу мешалку (150 ÷ 180 мин^-1) и пускают в змеевики холодную воду. Лопасти мешалки направляют патоку вверх по циркуляционной трубе, она переливается через борт трубы и опускается, проходя между трубами змеевиков. Патока циркулирует до тех пор, пока температура её не снизится до 40 ÷ 45^оС. По окончании охлаждения из холодильника по спускной трубе патока поступает в железнодорожные цистерны или баки-хранилища.

Конденсаторы.

Вакуум в выпарных установках создаётся путем конденсации паров в поверхностных конденсаторах или в конденсаторах смешения (барометрических).

Барометрический конденсатор смешения (рисунок 6.11) состоит из: цилиндрического корпуса 1; полок 2; бачка 5; штуцеров для подвода пара 3 и отвода конденсата 4; ловушки 6.

 

 

Рисунок 6.11. Барометрический конденсатор

 

Принцип действия конденсатора заключается в непосредственном контакте пара с водой, охлаждении и его конденсации.