MASINI SI INSTALATII IN INDUSTRIA ZAHARULUI

Fabricarea zaharului din sfecla cuprinde mai multe faze importante in functie de care se grupeaza masinile si instalatiile pentru recoltarea acestora dupa cum urmeaza:

1. Utilaje,masini si instalatii pentru pregatirea sfeclei de zahar in vederea extragerii zaharului

1.1.Utilaje si instalatii pentru descarcarea sfeclei din mijloace de transport,spalare si transportul la fabrica

Descarcarea pe cale mecanica se realizeaza prin bascularea cu macarale PORTAL sau pe cale hidraulica.

Instalatii de descarcare cu macara portal de tip fixa sau mobila sunt destinate pentru descarcarea unor cantitati mari de sfecla din vagoane.Ele sunt prevazute cu o macara dotata cu o cupa care se deplaseaza pana deasupra vagonului.Aceasta coboara pana in masa de sfecla,se inchide si apoi se ridica transportand sfecla pana la siloz sau la banda transportoare spre instalatiade spalare.

Fig. 1. Instalatie de descarcare cu macara-portal

1-grinda cu zabrele; 2-macara mobila; 3-cupa; 4-vagon;

Instalatii cu platforma basculanta hidraulica cuprinde mai multe tipuri:

Instalatia de descarcare hidraulica a mijlocului de transport cu bena nebasculanta se compune din:

-cilindrii hidraulici de rabatare;

-platforma rabatabila pentru autovehicole;

-canal de transport (hidraulic) pentru sfecla.

Instalatii de descarcare hidraulica tip ELFA

Acestea asigura transportul sfeclei direct la prelucrare.Descarcarea sfeclei se face direct din vehicole cu un jet puternic de apa debitat la presiunea de 3-4 bar si cuprinde urmatoarele componente:

Fig. 2 Instalatie pentru descarcarea hidraulica ELFA

mijloc de transport; 2- cabina rotativa ; 3- dispozitiv aspensor de debitare cu jet de apa; 4- canal de transport apa si sfecla;

Consumul de apa pentru acest mod de descarcare este de 600-800% fata de cantitatea de sfecla manipulata. Deoarece sfecla antreneaza in canalele de transport hidraulic diverse impuritati ca paie, pamant si pietre,sunt necesare dispozitive:

PRINZATOARE DE PIETRE:Reprezinta constructii simple din beton ce se amenajeaza la capatul transportorului hidraulic,inainte de ridicarea radacinoaselor in fabrica.

Dispozitivul consta dintr-un put cu fund inclinat amenajat sub canalul pentru transport hidraulic.Pietrele mai grele,se rostogolesc spre fundul putului fiind oprite de registrul separator.Acest dispozitiv cuprinde:

Fig. 3 Prinzator de pietre din canale de transport hidraulic

1- canal; 2,3- duze pentru apa; 4-fund inclinat; 5- registru separator; 6- compartimentul colector.

- Pentru favorizarea separarii se prevad duze care genereaza un jet puternic de apa in directia axului canalului,usurand depunerea pietrelor.O alta pereche de duze debiteaza apa sub presiune in momentul descarcarii pietrelor in compartimentul colector si care functioneaza intermitent,numai in momentul ridicarii registrului separator.

Exista mai multe tipuri de prinzatoare cum ar fi;

-prinzatorul de paie cu bare zimtate, articulate la un lant transportor;

-prinzatorul de paie si pietre tip arici,este montat dupa masina de spalat de tip cu melc vertical care cuprinde:melc vertical,compartimentul de alimentare,agitator turbionar,valt arici prinzator de paie,compartiment depozitare pietre.Sunt cunoscute si masini de spalat cu disc orizontal,cu disc vertical si centrifugale.Pietrele cad pe fundul compartimentului fiind evacuate temporar,in timp ce sfecla este antrenata in melcul vertical si evacuata prin partea superioara a acestuia.In compartimentul final se afla un valt in forma de arici care preia paiele ce plutesc in apa de transport,rotindu-se in acelasi sens cu turbionul de apa.Intre cele doua compartimente exista un perete despartitor.Apa de spalare are un circuit invers fata de cel al produsului spalat.

Fig. 4 Prinzator de paie si pietre de tip arici

1-compart de alimentare; 2-melc vertical pt sfecla; 3-compart final;

Masini de taiat sfecla sub forma de taitei:

Masinile sunt de trei tipuri:cu disc;

centrifugale;

cu tambur;

Fig. 5 Masini de tocat sfecla

a-cu disc orizontal; b-cu disc vertical; c-masina centrifuga;

Fig. 5 Masina de tocat cu disc orizontal

3. Instalatii pentru extragerea zaharului din taieteii de sfecla.

Extragerea se bazeaza pe difuzia zaharului in apa calda la 65-80°C care circula in contracurent cu taieteii.Se cunosc instalatii de difuzie cu baterii cu functionare continua sau discontinua.

Baterii de difuzie clasice Roberts cu difuzoare in numar de 8-16 cu capacitati 50-100 hl.Primul difuzor este cap iar ultimul se numeste difuzor coada,celelalte fiind intermediare.Apa respectiv zeama care circula dintr-un difuzor in altul este incalzita cu ajutorul unor schimbatoare de caldura.

Fig. 6 Difuzor Robert

1-corp; 3-capac superior; 4-capac inf; 5,6-site metalice;

Bateria de difuzoare cuprinde:

• difuzor Roberts;
• calorizator(schimbator de caldura tubular cu zeama in tevi si abur intre tevi);
• armatura de ventile(intre difuzor si calorizator);
• conducte pentru apa si zeama;
• prinzator de pulpa;
• vas masurator;
• transportor taietei;
• transportor borhot;

Fig. 7 Prinzator de pulpa

1-vas cilindric; 2-fund conic; 3-stut evacuare pulpa; 4-capac cu garnituri concentrice; 5-sita cilindrica Φ=3,5mm(cos ); 6-sita cilindrica Φ=1,5mm(cos);

Functionarea bateriei:se considera D₅ "coada"(urmeaza sa fie descarcata);D₄ se descarca; D₃ se incarca; D₂ "cap" urmeaza sa fie sutirat.

Punerea in functionare a bateriei;

a)     Incalzirea: Se umple difuzorul 1 cu apa,se trece prin C₁in D₂→C₂→D₃.La atingerea unei temperaturi necesare se introduce peste primul difuzor incarcat.

b)     Extractia zemii dupa punerea in functiune a bateriei se face abia dupa umplerea a 7 difuzoare pentru a se optine o concentratie sufucienta de zahar in zeama.

c)     La scoaterea din functiune a bateriei:

difuzoarele care se golesc nu se mai incarca,iar din ultimul difuzor incarcat cu taietei proaspeti se sutireaza in permanenta;

din difuzoarele "coada" se sutireaza doua masuri de zeama si apoi aceasta trece la golire;

in difuzoarele urmatoare se trimite apa curata,se extrac deasemenea doua masuri dupa care se trece la golire;

se continua astfel pana mai raman patru difuzoare pline din care se sutireaza pana se obtine o concentratie mai mica de 0,5°Brix;

se golesc toate difuzoarele.

INSTALATII DE DIFUZIE CU FUNCTIONARE CONTINUE

Fig. 8 Schema instalatiei de difuzie RT

1-banda transport taietei; 2-oparitor; 3,4-conducta; 5-rezervor; 6-pompa; 7-prinzator de pulpa;

2. orizontale cu lant transportor:de Smet;
3. verticale cu lant transportor:Olier;
4. rotative orizontal:Berge;
5. rotative cu doua elice: sistem RT;
6. aparate tip coloana cu melc;BMA;
7. aparate tip orizontale cu melc:DDS;

Fig. 9 Schema instalatiei de difuzie continua BMA

1,2,3-transportor de alimentare cu taietei; 4-oparitor; 5-pompa; 6-ax cu palete alicoidale; 7,8-stuturi pt apa; 9-gura de evacuare borhot epuizat; 10-solutie de prelucrare; 11-solutie de circulatie

4. PRESE PENTRU BORHOT

Borhotul evacuat din difuzor contine 7-9% substanta uscata. pentru recuperarea unei cantitati de zahar si recircularea unei cantitati de apa aflata in masa taieteilor epuizati se utilizeaza prese continuie cu surub.

Presele moderne actuala au capacitate de prelucrare 11000 tone sfecla/24 h si putere instalata de 75 kw. Borhotul presat contine 20-21% substanta uscata. Durata presarii borhotului umed: 8-10 min. Temperatura optima a borhotului supus presarii 60-70°C. Apa de presa este supusa depulparii prin filtare, si sterilizarii termice dupa care la temperatura de 60-70°C se recircula in difuzoare in punctul de conc. echivalent in zahar.

USCATOARE PENTRU BORHOT:

Fig. 10 Uscator pentru borhot cu tambur rotativ

Pt. prevenirea fermentatiei lactice si butirice a borhotului depozitat, acesta se supune uscarii. Uscatoarele. Instalatiile de uscare utilizate sunt instalatiile cu functionare continua. Cele mai raspandite sunt uscatoarele cu tambur, in care borhotul si agentul de uscare (aer cald circula in echi curent).

5. APARATE SI INSTALATII PENTRU PURIFICAREA ZEMII DE DIFUZIE

a). Aparate pentru defecare

Zeama de difuzie depulpata este o solutie de zahar impura (85-90% zahar). Nezaharul trebuie eliminat prin: defecare-saturatie (tratament cu lapte de var, precupitarea carbonatului de calciu cu CO₂)

Predefecator ( 0,3% CaO la 30-40°C)

Aparatul de forma paralelipipedica cu fund rotund impartit in 7 compartimente prin pereti ficsi si mobili in care zeama este agitata puternic. Zeama de difuzie circula liber pe la partea inferioara a aparatului in sensul cresterii pH-ului iar in ultimul copartiment se adauga laptele de var necesar pH=11(optim). Prin potrivirea peretilor mobili se creaza conditia ca o parte din zeama predefecata sa circule in sens invers si sa fie astfel dozata incat cantitatea ce reintra in fiecare compartiment sa fie cea necesara atingerii pH-ului corespunzator compartimentului corespunzator.

Predefecatoare cu dozare progresiva a laptelui de var:

a).Predefecator Kartasov;

Fig. 11 Predefecator Kartasov

1-conducta; 2-agitator; 3-disc de distributie a laptelui de var; 4-conducte pt lapte de var; 5-camera de distributie a zemii de difuzie; 6-conducta zeama difuzie; 7-conducta lapte var;

b).Aparat de predefecare Dedek-Vasatko;

Fig. 12 Aparat de predefecare Dedek-Vasatko

1-Agitatoare; 2-conducta pt lapte de var; 3-dozator lapte de var; 4-disc distribuitor lapte var;

c).Predefecator Briegell-Muller;

Fig. 13 Predefecator Briegell-Muller

1-7-compartimente; 8-perete de tabla fix; 9-clape mobile; 10-stut intrare zeama difuzie; 11-conducta de alimentare lapte var; 12-preaplin iesire zeama predefecata; 13-registru;

Aparat de defecare

b)Defecarea propiuzisa -aparate-

-incalzirea zemii predefecate pana la 85-90˚C

-adaugare de lapte de var ( CaO ) pana la 1,5-2,5%

-durata defecarii 8-10 min.

Defecator cu functionare continua

Fig. 14 Defecator cu functionare continua

1-vas cilindroconic; 2-stut de eliminare a nisipului sedimentat; 3-agitator; 4-contrabrate; 5-ventil de intrare zeama in defecator; 6-palnia alimentare cu lapte var; 7-conducta pt zeama defecata; 8-colector;

Saturator cu functionare discontinua

-inaltime 8-10 m

-volum util 1/3 (astfel se allege diametrul)

-se formeaza emulsie care intalnind paletele capata miscare turbionar, coboara prin tub si procesul se repeta

-la alcalinitatea optima se inchind gazelle si zeama se evacueaza

Fig. 15 Aparat pt saturatia I cu functionare discontinua

1-Corp cilindric; 2,3-ventile; 4-conducta de aerisire; 5-Tub tronconic; 6-palete inclinate ca sa imprime zemii o miscare turbionara; 7-conducta cu vana pt admisia CO₂; 8-canal inelar de distributie; 9-injectoare pt CO₂;

Saturator cu functionare continua si recirculare fortata

Fig. 16 Saturator cu functionare continua si recirculare fortata

1-aparat de saturatie; 2-conducta; 3-conducta de recirculare; 4-palnie distribuitoare; 5-cutie control; 6-conducta de CO₂; 7-distribuitor CO₂; 8-tub tronconic de recirculare; 9-pompa; 10-conducta evacuare gaz utilizat; 11-dispozitiv pt modificare nivel zeama;

Aparat de saturatie cu functionare continua, compartimentata (DOMSA)

-injectoare de bioxid de carbon CO₂

Fig. 17 Aparat de saturatie I cu functionare continua, compartimentat (Domsa)

I-VI-compartimente de tratare cu lapte de var si CO₂; VII-colector evacuare zeama tratata;

2)Aparate pentru saturatia zemurilor

Saturatia I are ca scop: scaderea alcalinitatii solutiei defecate prin precipitarea cu CO₂ in carbonat de calciu a excesului de var adaugat la defecarea si formarea precipitatului de calciu care sa usureze filtrarea si sa constituie o masa adsorbanta a nezaharului

Saturatorul Asselberg

Zeama defecata este barbotata cu CO₂ precipitand varul in CaCO₃ si se descompun zaharatii de Ca eliberindu-se zaharoza.

Fig. 18 Saturatorul Asselberg

Aparat de saturatia I cu functionare discontinua

1.Canal

Sase injectoare

3.Tub tronconic

4.Palete inclinate incat sa imprime zemii o miscare turbionara

Instalatii NRS pentru decalcificarea zemii subtiri prin schimb ionic

(SaturatiaII - a)

Procedeul classic foloseste solutia de clorura de sodiu regenerarea rasinilor cationice stiind ca la schimbatoarele de ionii se urmareste inlocuirea ionilor bhivalenti de calciu din zeama subtire cu ioni monovalenti de sodium.

Procedeul NRS este un procedeu nou recent aplicat in tarile de jos prin care se utilizeaza pentru regenerarea rasinilor schimbatoare de ioni o solutie concentrata de soda caustica in amestec cu zeama subtire.

Principiul este bazat pe formarea zaharatului de calciu care va ramane in solutie.

In instalatia NRS nu se produc ape reziduale, nu e necesar aport de apa, si dupa regenerare, pentru spalare se foloseste .

Instalatia compusa din 4 reactoare cu diametrul 3900 mm incarcate fiecare cu 26 m³ rasina schimbatoare de ioni de tip cationic puternic acid macroporos.

Doua reactoare sunt permanent in functiune decalat unul fata de celalalt, iar celelalte doua sunt in faza de regenerare si spalare cu zeama subtire.

Zeama de saturatia I, tulbure este filtrata dupa o incalzire la 102-105˚C, in filtre mecanice tip filtre presa si filtre sub vid.

Schema instalatiei de decalcifiere a zemii subtiri

[ Prin procedeul NRS ( Tarile de jos ) ]-din Spania

Fig. 19 Schema instalatiei de decalcifiere a zemii subtiri prin procedeul NRS

1.Rezervor pentru soda caustica; Coloane cu schimbatori de ioni; 3.Schimbator de caldura; 4.Zeama nedecalcificata; 5.Rezervor cu zeama decalcificata; 6.Efluent de golire ;7.Efluent de regenerare;

Schema Instalatia BMA pentru epurare :

Fig. 20 Instalatia BMA pentru epurare

1-Rezervor zeama de difuzie; a,b,c -reactoare; 3-Preincalzitor

In instalatia BMA se utilizeaza sistemul defeco-saturatiei, care se efectueaza in trepte si se realizeaza in trei vase-reactor l_a , l_b si l_c care au fluxul in sensul crescand al valorii precipitatului.

In vasul l_a se obtine o sedimentare rapida a namolului in decantorul I si care se filtreaza usor. O parte din namol se reia in zeama bruta.

Bioxidul de carbon si laptele de var se prepara in statia cu cuptoare de ars var, stins var cu apa dulce provenita de la spalarea namolului de la filtrare.

3) Filtre pentru zeama

-filtre de pulpa din zeama de difuzie : aparate cu functionare continua prevazute cu site metalice ;

-filtre presa

-filtre sub vid

Fig. 21 Filtru presa cu rame si placi

1-capetele filtrului; 2-grinzi; 3- brate sustinere placi; 4- intrare zeama tulbure; 5-apa spalare; 6-dispozitiv strangere; 7-colector filtrat; 8,9-vane zeama filtrata;

Fig. 22 Filtru rotativ cu vid cu celule

Fig. 23 Decantor de namol

1,6-compartimente; 7-pereti de compartimentare; 8-racleti; 9-arbore perforat; 10-intrare zeama tulbure; 11-conducte evac zeama limpede; 12-vas colector;

6. Instalatia pentru concentrarea zemurilor purificate.

Concentrarea zemii la concentratii de 60-65% (sirop concentrat sau zeama groasa) se face in instalatii de evaporare cu efect multiplu (3-6) sub presiune , fara sa declanseze cristalizarea . Ultimul sau ultimele doua efecte lucreaza sub depresiune.

Schema instalatiei de concentrare cu 5 efecte cu concentratoare cu film descendent

Fig. 24 Instalatie de concentrare cu 5 efecte cu concentratoare cu film descendent

Pentru presiunea formarii crustei in aparate , se adauga la zeama subtire carbonat de sodium sau fosfat trisodic sau se fierbe in statie solutie 12 ore in concentratie de 10-15% carbonat de sodium.

7. Aparate si instalati pentru cristalizarea zaharului

Cristalizarea zaharului se face prin:

-fierberea in continuare a zemii groase de la evaporatoare cu cristalizare in 3 trepte si obtinerea de zahar cristale , zahar brut produs intermidiar si zahar brut produs final.

Zaharul brut intermidiar si final se dizolva in apa rezultand clear care se reconcentreaza dupa filtrare si decolorarea obtinandu-se zaharul alb dublu rafinat process numit rafinare.

Cristalizatoare cu functionare continua si discontinua

Aparate de fierbere

Cristalizator vertical necompartimentat.

Fig. 25 Aparat de fierbere vertical cu placa tubulara orizontala

1-corp; 2-camera de vapori; 3-separator de picaturi; 4-gura de descarcare;

-cu functionare continua si dicontinua ; orizontale sau verticale

Camera de incalzire Grantzdörfer (cu cilindrii cu pereti dubli asezati concentric)

Fig. 26 Camera de incalzire tip Grantzdörfer

Aparat vaccum cu agitator

Evaporarea are loc in tevi si produce miscare a mesi fierte in directia transversala ca si la un cristalizor discontinue.

Bateria centrala de fierbere este prevazuta in centru cu un agitator.

Masa fiarta este eliminate prin scurgere intr-un vas de unde este descarcata printr-o pompa.

Cristalizator MET

(Multistage ebullisem tank) in cascada

Fig. 27 Cristalizator MET

1-intrare masa fiarta ; 2-iesire masa fiarta; 3-vana de trecere masa fiarta; 4-intrare cristale de insamantare; 5-iesire vapori; 6-intrare apa calda; 7-iesire apa calda;

Fig. 28 Instalatia continua de cristalizare orizontala tip VKH

1,2,3,4.Compartiment de cristalizare sub vid; 5.Aparat pentru picior cristal; 6.Malaxor pentru picior cristal; 7.Pompa pentru masa groasa -picior cristal; 8.Malaxor pentru masa groasa artificiala; 9.Baterie de malaxare; 10. Malaxare de alimente picior cristal; 11.Rezevor de sirop pentru picior cristal;

Instalatia cuprinde 4 compartimente de cristalizare prin evaporarea cilindrice cu agitatoare , cu fascicul tubular cu tub central de evacuare a mesei groase.Elementul de noutate il contine : instalatia de fierbere cristalizare , amestecare , depozitare si dozare a masei groase picior-cristal cu fluid 8-9,5 t/h .

8. Aparate de centrifugare -spalare

-a zaharului tos , de uscare , racire , sortat , ambalat cantarit si depozitat

-centrifuge cu spalarea cristalelor.Uscatoare.

9. Instalatii pentru epuizarea zaharului din melasa

-racitoare la 40-50˚C de tipul malaxoare-refrigerenti cu tevi, racitoare rotative.

Fig. 29 Instalatie pentru epuizarea zaharului din melasa

-pe masura ce se raceste pot apare cristale de aceea se adauga putina apa pentru a mentine saturare a melasei in vederea depozitarii.