Ежегодно в 121 стране мира производится более 120 млн. тонн сахара. Примерно 70 % сахара производится из сахарного тростника, а оставшиеся 30 % производятся из сахарной свеклы.
Переработка растений начинается с получения сока. Сок получают различными способами. Затем полученный сок очищают.
Первоначально в соке содержится много мелких посторонних частиц, просто мусора, которые удаляются на втором этапе - в процессе очистки. Сок очищается путем добавления известкового молока (раствора, полученного при гашении извести (CaCO3) в воде). Этим достигаются два эффекта: коагуляция мелких частиц грязи и нейтрализация фруктовых органических кислот с образованием солей. Часть солей кальция после очистки остается в растворе.
Далее очищенный сок сгущают. Для этого из него удаляют значительную часть воды путем выпаривания. Процесс происходит в выпарных установках. Конструктивно выпарная установка напоминает кожухотрубный теплообменник. Выпариваемый раствор циркулирует в трубном пучке, в межтрубное пространство подается пар. Пар отдает тепло раствору и конденсируется.
Часто выпарные установки соединяют последовательно для получения более концентрированных растворов. Любопытно, что при выпаривании раствора в первом корпусе образуется пар, который подается во второй корпус для подогрева раствора в нем, и так далее.
И на последнем этапе получают сахар-песок путем кристаллизации концентрированного сока.
Одна из двух линий выпарных установок:
Средняя часть выпарных установок
Верхняя часть выпарных установок (этажом выше)
Остановимся подробнее на процессе выпаривания.
По мере сгущения сока насыщенность раствора увеличивается. Поэтому на внутренних поверхностях трубного пучка и на крышках установки происходит быстрое образование отложений карбоната кальция. Слой накипи толщиной 0,5 мм уже приводит к заметным потерям тепла, а значит, и к снижению температуры выпариваемого сока. Работу установки приходится периодически останавливать для очистки.
На этом предприятии имеются две линии выпарных установок. Одна работает, другую в это время очищают. По окончании очистки запускают вторую линию, а первую останавливают на очистку. В каждой линии по 4 корпуса, каждый корпус высотой более 4 метров, в трубном пучке 700 труб.
Выпарная установка со снятой верхней крышкой перед очисткой. В трубном пучке 700 труб длиной по 4 метра
Очистка производится при помощи длинных стальных щеток
Очевидно, для того чтобы очистить такое количество труб, требуется немало сил и времени. По традиции очистка производится вручную при помощи длинных стальных щеток. Также для начала работы нужно открыть (а потом закрыть) верхние и нижние крышки весом по 500 кг, да и само переключение на другую линию занимает 1-2 дня.
Кроме собственно трудозатрат на очистку, при открывании нижних крышек теряется значительное количество сока. В цехе постоянно пыльно и грязно - ко всем заботам добавляется еще и поддержание чистоты в цехе - не будем забывать, что это пищевое производство.
Трубный пучок после запуска противонакипных устройств
нижняя крышка выпарной установки
Ферритные противонакипные устройства работают без вибраций, его можно смело применять на оборудовании "в возрасте".
После установки противонакипных устройств интервал между очистками увеличился в 5-6 раз, а сами очистки происходят по-другому. Теперь открывают только нижние крышки и затем просто смывают отложения струей воды под давлением, направив ее вверх.
Что же изменилось? Противонакипное устройство создаёт в воде множество центров кристаллизации. Т. к. концентрация раствора повышается, на созданных центрах происходит рост множества микрокристаллов размерами около 50 микрон. Микрокристаллы достаточно малы, чтобы создать затруднения движению жидкости. Вместе с соком они выносятся из выпарной установки. Далее, в кристаллизаторе, эти микрокристаллы продолжат рост, ускоряя процесс кристаллизации.
На этом заводе противонакипные устройства работают с 2002 года. Мнение руководителя предприятия: "Применение противонакипных устройств - это стратегически верное решение, т. к. оно значительно увеличивает интервалы между очистками, с ним выпарная установка работает в заданном режиме, это увеличивает производительность и снижает издержки".
См. также: