Mechanické extraktory
• věžové (BMA, Buckau-Wolf)
• žlabové (DDS, DC, KDP)
• bubnové - rotační (RT, Silver)
• skrápěcí (de Smet)
• se spařováním řízků (BMA, RT)
• bez spařování (žlabové)
© P.Kadlec - Technologie oboru I cukr - P2
1
Věžový extraktor BMA
voda
vyslazené
řízky
řízkolisová
voda
sladké řízky
72°C
tepelný
výměník
věžový
extraktor
78 °C
surová
šťáva
horká směs řízků a šťávy
spařovací míchadlo
(majška)
© P.Kadlec - Technologie oboru I cukr - P2
2
Spařovací míchadlo
(majška)
© P.Kadlec - Technologie oboru I cukr - P2
3
Hřídel s lopatkami
Rozměry
extraktoru
Věžový extraktor BMA
Doba extrakce 75-100 min
Průměr 3-7 m
Teplota středu věže 70-72 °C
Výška 18-21 m
Braunschweigische Maschienenbauanstalt, D
© P.Kadlec - Technologie oboru I cukr - P2
4
© P.Kadlec - Technologie oboru I cukr - P2
5
Žlabový extraktor DDS
řízkolisová voda
voda
vyslazené
řízky
sladké řízky
60°C
74 °C
74°C
70°C
řízkolis
lisované
řízky
surová šťáva
© P.Kadlec - Technologie oboru I cukr - P2
6
Schématické uspořádání bubnového extraktoru RT 5
sladké řízky
10 °C
vyslazené řízky
extrakce
formalín
výměna tepla
70 – 75 °C
surová šťáva
73 °C
voda 75 °C
doba průchodu řízků 90-100 min
odtahovaná surová šťáva
115 %, 30 °C
obsah cukru ve vyslaz. řízcích 0,3-0,5 %
© P.Kadlec - Technologie oboru I cukr - P2
7
Bubnový extraktor RT
© P.Kadlec - Technologie oboru I cukr - P2
8
© P.Kadlec - Technologie oboru I cukr - P2
9
© P.Kadlec - Technologie oboru I cukr - P2
10
© P.Kadlec - Technologie oboru I cukr - P2
11
měření ATP
© P.Kadlec - Technologie oboru I cukr - P2
12
© P.Kadlec - Technologie oboru I cukr - P2
13
dithiokarbamáty (30-40%ní roztoky), dávka 1-2,5 kg/100 t ř.,
10x účinnější než formalín
biocidy – kvartérní amoniové soli
© P.Kadlec - Technologie oboru I cukr - P2
14
© P.Kadlec - Technologie oboru I cukr - P2
15
© P.Kadlec - Technologie oboru I cukr - P2
16
Vlákninové tablety
• vhodný doplněk redukčních diet
• doplňují nedostatek vlákniny
• mají pozitivní účinek při snižování
nadváhy
• podporují činnost střev a působí
tak proti zácpě
• díky obsahu pektinu ve vláknině
snižují hladinu krevního
cholesterolu
© P.Kadlec - Technologie oboru I cukr - P2
17
© P.Kadlec - Technologie oboru I cukr - P2
18
Vertikální řízkolis
© P.Kadlec - Technologie oboru I cukr - P2
19
Studijní materiál, obr. 2.8
© P.Kadlec - Technologie oboru I cukr - P2
20
© P.Kadlec - Technologie oboru I cukr - P2
21
© P.Kadlec - Technologie oboru I cukr - P2
22
U sušáren vytápěných zemním plynem lze docílit významného
snížení paliva současným spalováním bioplynu z čistírny
odpadních vod
čistírna odpadních vod v cukrovaru Dobrovice produkuje
11 000 m3 bioplynu za den
© P.Kadlec - Technologie oboru I cukr - P2
23
vzduch nasycený vodní
párou
mokré řízky S=18-22 %
vzduch 20 °C
teplá barometrická voda
ohřátý
vzduch
50-55 °C
předsušené řízky S=40-45 %
© P.Kadlec - Technologie oboru I cukr - P2
24
Bubnová sušárna
řízků
© P.Kadlec - Technologie oboru I cukr - P2
25
© P.Kadlec - Technologie oboru I cukr - P2
26
© P.Kadlec - Technologie oboru I cukr - P2
27
Pelety lisovaných sušených řízků
© P.Kadlec - Technologie oboru I cukr - P2
28
© P.Kadlec - Technologie oboru I cukr - P2
29
voda vstup
zcezená voda
drť
© P.Kadlec - Technologie oboru I cukr - P2
30
Výroba vápna a saturačního plynu
termický rozklad vápence
CaCO3 = CaO + CO2
•·
probíhá za přívodu tepla  H = 178 kJ/mol, které se
získává spalováním paliva
• na vypálení 100 kg vápence je zapotřebí 8-8,5 kg koksu
• spotřeba vápence 2 – 3 % n.ř.
•·
•·
•·
•·
disociace vápence závisí na teplotě a tlaku
rozklad začíná při teplotě 900 °C
optimální teplota disociace je 1100 °C
při teplotách nad 1150 °C dochází k přepalování a
spékání CaO
© P.Kadlec - Technologie oboru I cukr - P2
31
chemické reakce při spalování koksu:
·
spalování uhlíku na CO a CO2
·
redukce CO2 uhlíkem
·
oxidace CO na CO2
·
redukce vody uhlíkem
C + ½ O2 = CO
C + O2 = CO2
C + CO2 = 2 CO
CO + ½ O2 = CO2
C + 2 H2O = CO2 + 2 H2
© P.Kadlec - Technologie oboru I cukr - P2
32
Skipový výtah
Válcová vápenka
dávkování vápence a
koksu
doprava nad vápenku
plnění vápenky
Plnicí komora
Dvojitý uzávěr –
zvon
Indikátory
hladiny
pásmo:
předehřívací
800 °C
1100 °C
Vyprazdňovací
zařízení
pohyblivé rošty
talířové podavače
vyhrnovací lopatky
vibrační talíře
© P.Kadlec - Technologie oboru I cukr - P2
50-100°C
disociační
chladicí
33
Saturační plyn (uhelka)
30 - 34 % CO2
1,5 - 2,5 % O2
Vlastnosti CO a CO2

CO - je toxický a technologicky škodlivý

koncentrace 0,001 % v ovzduší - toxické účinky

koncentrace 0,13 % je smrtelná

CO2 je nedýchatelný

koncentrace 4 % CO2 v ovzduší - bolesti hlavy, bušení srdce

koncentrace 8 - 10 % - bezvědomí, smrt
nutná kontrola přítomnosti CO a CO2 v ovzduší v areálu
vápenky a kolem trasy potrubí saturačního plynu
© P.Kadlec - Technologie oboru I cukr - P2
34
Chlazení a čištění saturačního plynu
·
teplota saturačního plynu odcházejícího z vápenky 50 - 500 oC
·
·
·
·
chlazení vodou na 30 - 35 oC
současné vyčištění a odstranění prachu, popílku a dehtových částic
snížení objemu dopravovaného plynu
rozpouštění CO2 ve studené vodě:
při 30 oC --- 1,2 g CO2 v 1 litru
při 10 oC --- 2,3 g CO2 v 1 litru
spotřeba vody l/m3
Lavér
6
Proudový čistič 1
© P.Kadlec - Technologie oboru I cukr - P2
efekt čištění %
80
90 - 95
35
Hašení vápna - příprava vápenného mléka
CaO + H2O = Ca(OH) 2
H = - 61,1 kJ/mol
 = 1145 - 1180 kg/m3
18,3 - 22,5 oBé
17,0 - 21,0 % CaO
doba hašení kratší než 15 min
teplota při hašení vyšší než 85 °C
Čištění vápenného mléka
© P.Kadlec - Technologie oboru I cukr - P2
36
rozdružovadlo
výstup
hydrocyklon
vstup
výstup
vstup
Kořánův
separátor
výstup
© P.Kadlec - Technologie oboru
Icukr - P2
vstup
písek
37
písek
© P.Kadlec - Technologie oboru I cukr - P2
38
Čištění šťávy - epurace
Hlavní cíl:
1) odstranit maximální podíl necukrů (30 - 40 %)
2) neutralizovat kyselou reakci surové šťávy
3) minimalizovat rozklad sacharosy
4) dezinfikovat šťávu
5) odstranit částice pevných látek
K epuračnímu procesu se používá:
·
vápenné mléko (suspenze Ca(OH)2 a CaO ve vodě)
·
saturační plyn (obsahující 30-34 % obj. CO2)
© P.Kadlec - Technologie oboru I cukr - P2
39
Teorie epurace
Dubourg –
tvorba sacharátů
Vašátko – Dědek – progresivní předčeření
Smolenski – saturace, adsorpce barevných látek během
srážení uhličitanu vápenatého
cukrokarbonáty
© P.Kadlec - Technologie oboru I cukr - P2
40
Epurační postup má splňovat tyto požadavky:
1) Vysrážení komplexu vysokomolekulárních necukrů pektin,
hemicelulosy, bílkoviny, araban, galaktan
2) Vysrážení aniontů solí kyselin fosforečné, sírové, citronové,
jablečné, šťavelové
3) Odbourání invertního cukru, galaktosy, galakturonové kyseliny
vznik kyseliny mléčné, mravenčí, octové
při aerobních podmínkách - aldehydy
Maillardova reakce
Streckerova reakce
4) Zmýdelnění glutaminu, asparaginu - probíhá neúplně, k úplnému
zmýdelnění dochází při 110 °C po 20 min
5) Adsorpce barevných látek na CaCO3 a na kalových částicích
6) Zabránění chemickému a mikrobiologickému rozkladu
sacharosy
7) Získání dobře sedimentujícího a filtrujícího kalu
© P.Kadlec - Technologie oboru I cukr - P2
41
Účinek vápna při epuraci
1) Neutralizace kyselé reakce surové šťávy
a zastavení inverze sacharosy
2) Vysrážení a koagulace necukrů
3) Rozklad necukrů
4) Mechanický účinek
5) Dezinfekce surové šťávy
Celkový přídavek vápna na epuraci:
1,1 - 2,0 % CaO n.ř.
© P.Kadlec - Technologie oboru I cukr - P2
42
Účinek Ca++
Ca++ + 2 A- --- CaA2
1) nerozpustné vápenaté soli
· rozpustnost méně než 0,001 g/100 g - uhličitan, siřičitan,
fosforečnan, šťavelan
· rozpustnost až 0,1 g/100 g - vinnan, citran, křemičitan, síran,
hydrogenuhličitan
2) málo rozpustné
0,5 až 1 g/100 g - váp. soli organických kyselin
(glykolan, glyoxylan, malonan, jantaran, jablečnan, adipan,
trikarballylan, hydroxycitran)
3) dobře rozpustné více než 10 g/100 g
mravenčan, máselnan, propionan, asparagan, glutaman, chlorid,
dusičnan
© P.Kadlec - Technologie oboru I cukr - P2
43
Účinek OH1) Reakce se solemi Al3+, Mg2+, Fe3+
2) Oxalogenní reakce
© P.Kadlec - Technologie oboru I cukr - P2
44
3) Rozklad amidů
© P.Kadlec - Technologie oboru I cukr - P2
45
Blokové schéma čištění šťáv
Surová štáva, Q=89-92 %
Vápenné mléko
Předčeření - pH 11
Vápenné mléko
Čeření – pH 12,5
Saturační plyn – CO2
1. saturace – pH 11
30-34 % CO2
Zahušťování kalu
Filtrace
Saturační plyn – CO2
2. saturace – pH 9-9,5
Saturační kal
P<1 %; S=60-65 %
Filtrace
Lehká šťáva, Q=92-94 %
© P.Kadlec - Technologie oboru I cukr - P2
46
Předčeření
Koagulační předčeřovací křivka
0,25 - 0,30 % CaO n.ř.
- odstranění koloidně dispergovaných
a-křivka rozpustnosti bílkovin
látek
- vysrážení nerozpustných vápenatých
solí
- vysrážení a dehydratace sraženiny
Progresivní předčeření
- postupné a plynulé zvyšování pH
k hodnotě 11
b-hranice metastabilní oblasti
- probíhá srážení, dehydratace,
koagulace
- stabilizace kalových částic
- repeptizace koloidů
© P.Kadlec - Technologie oboru I cukr - P2
47
Průběh srážení při předčeření
vápenné mléko
předčeřená
šťáva
surová
šťáva
křemičitany
citrany
siřičitany, fosforečnany
bílkoviny, fosforečnany
pektin, fosforečnany
alkalita
Předčeřič Brieghel- Müller
© P.Kadlec - Technologie oboru I cukr - P2
48
Hlavní čeření (dočeření)
cíl: rozložit amidy aminokyselin, redukující látky, oxalogenní látky
· přídavek vápenného mléka: 1,0 - 1,6 % CaO n.ř.
· teplota 85 – 90 °C
· doba 10 - 15 min
· pH vyšší než 12
zařízení
· malaxéry
· čeřicí kolony
Čeřená šťáva obsahuje:
ve sraženině: Ca(OH)2 , nerozpustné vápenaté sole, sacharát vápenatý,
bílkoviny, barevné látky, koloidní látky
v roztoku:
Ca(OH)2 , KOH, rozpustné vápenaté sole, sacharosa
na chemické vyčištění šťávy by stačila poloviční dávka vápenného mléka
přebytek vápna zajistí rychlejší separaci kalu
stejný účinek má recirkulace saturačního kalu ve formě kalné saturované
šťávy nebo zahuštěného podílu z dekantéru, který se vrací do předčeřiče
© P.Kadlec - Technologie oboru I cukr - P2
49
1. saturace
Hlavní cíl - vysrážet krystalický uhličitan vápenatý, na jehož
povrchu se adsorbují barevné látky, povrchově aktivní látky a
další necukry
Doplňkové fyzikálně chemické čištění
Základní srážecí reakce
Ca(OH)2 + H2CO3 ---> CaCO3 + 2 H2O
Hydratace CO2
CO2 + H2O --> H2CO3 --> H+ + (HCO3)- nezávisí na pH
CO2 + OH- --> (HCO3)- --> H+ + (CO3) 2- závisí na pH
nejpomalejší hydratace CO2
·
·
při pH 9,0
při koncentraci sacharosy 17 %
© P.Kadlec - Technologie oboru I cukr - P2
50
Průběh srážecí reakce a neutralizace při 1.saturaci
přímka ACF chemický průběh
neutralizace Ca(OH)2 a H2CO3
křivka ABCDEF skutečný průběh
alkality
úsek A-B alkalita šťávy se nemění,
sraženina nevzniká
úsek B-C-D prudký pokles alkality, do
sraženiny se strhává volné vápno
oblast CDEF sraženina, ve které je
vázán CaO, Ca(OH)2, sacharáty,
cukrokarbonáty
© P.Kadlec - Technologie oboru I cukr - P2
51
Cukrokarbonáty
¨
komplexní sloučeniny obsahující sacharosu, vápno a uhličitan
vápenatý
C12H21O11-Ca-CO3-Ca-C12H21O11

objemná sraženina

rozklad cukrokarbonátů v konečné fázi saturace
© P.Kadlec - Technologie oboru I cukr - P2
52
Chemické a fyzikálně chemické procesy saturace
·
·
·
·
reakce mezi hydroxidem vápenatým a kyselinou uhličitou
rozpouštění plynného CO2 v kapalné fázi, absorpce CO2
rozpouštění tuhého Ca(OH)2
krystalizace CaCO3
dokonalé promíchání kapalné a plynné fáze
maximální využití CO2
dm/d = k * A *(c1 - c0)
dm/d rychlost absorpce CO2 přestupujícího z plynné fáze
do kapalné
A
mezní plocha fází, součet povrchových ploch bublin
saturačního plynu v roztoku
k
koeficient přestupu látek, závisí na teplotě
c1
koncentrace CO2 v plynné fázi
c0
koncentrace CO2 v kapalné fázi
© P.Kadlec - Technologie oboru I cukr - P2
53
Podmínky 1.saturace
·
·
·
doba - 15 - 20 min, kontinuální provoz
teplota - 80 - 82 °C
pod 80 °C - světlé šťávy, nízké zavápnění,
pomalá filtrace, pěnění
nad 82 °C - vyšší zabarvení
alkalita - 0,08 - 0,10 g CaO/100 ml, pH 11
nedosaturovaná šťáva - 0,12 - 0,15 g CaO/100 ml
pomalá filtrace, ztráty cukru v kalu,
komplexy cukrokarbonátů a sacharátů,
světlé šťávy, dobrá čistota
přesaturovaná šťáva - 0,05 - 0,07 g CaO/100 ml
dobrá filtrace, vysoké zavápnění, tmavá barva, nízká čistota
automatické řízení alkality - provozní pH metry
© P.Kadlec - Technologie oboru I cukr - P2
54
Zařízení - saturák
·
·
·
·
·
·
probublávaná kolona
rozdělovač plynu
průměr saturáku
2-4m
výška
11 - 12 m
výška hladiny šťávy
5-6m
volný prostor nad hladinou šťávy pěnění
© P.Kadlec - Technologie oboru I cukr - P2
55
Download

P2 - Prof. Kadlec - Extraktory, Vápenka, Epurace