Mechanické extraktory

Transkript

1 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) 1

2 Věžový extraktor BMA voda vyslazené řízky sladké řízky tepelný výměník 72 C věžový extraktor řízkolisová voda surová šťáva 78 C spařovací míchadlo (majška) horká směs řízků a šťávy 2

3 Spařovací míchadlo (majška) 3

4 Hřídel s lopatkami Věžový extraktor BMA Doba extrakce min Teplota středu věže C Rozměry extraktoru Průměr 3-7 m Výška m Braunschweigische Maschienenbauanstalt, D 4

5 5

6 Žlabový extraktor DDS sladké řízky voda řízkolisová voda vyslazené řízky 60 C 74 C 74 C 70 C lisované řízky řízkolis surová šťáva 6

7 Schématické uspořádání bubnového extraktoru RT 5 výměna tepla extrakce sladké řízky 10 C formalín vyslazené řízky C odtahovaná surová šťáva 115 %, 30 C surová šťáva 73 C voda 75 C doba průchodu řízků min obsah cukru ve vyslaz. řízcích 0,3-0,5 % 7

8 Bubnový extraktor RT 8

9 9

10 10

11 11

12 měření ATP 12

13 13

14 dithiokarbamáty (30-40%ní roztoky), dávka 1-2,5 kg/100 t ř., 10x účinnější než formalín biocidy kvartérní amoniové soli 14

15 15

16 16

17 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 17

18 18

19 Vertikální řízkolis 19

20 Studijní materiál, obr

21 21

22 22

23 U sušáren vytápěných zemním plynem lze docílit významného snížení paliva současným spalováním bioplynu z čistírny odpadních vod čistírna odpadních vod v cukrovaru Dobrovice produkuje m 3 bioplynu za den 23

24 vzduch 20 C mokré řízky S=18-22 % vzduch nasycený vodní párou teplá barometrická voda ohřátý vzduch C předsušené řízky S=40-45 % 24

25 Bubnová sušárna řízků 25

26 26

27 27

28 Pelety lisovaných sušených řízků 28

29 29

30 voda vstup zcezená voda drť 30

31 Výroba vápna a saturačního plynu termický rozklad vápence CaCO 3 = CaO + CO 2 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 31

32 chemické reakce při spalování koksu: spalování uhlíku na CO a CO 2 redukce CO 2 uhlíkem oxidace CO na CO 2 redukce vody uhlíkem C + ½ O 2 = CO C + O 2 = CO 2 C + CO 2 = 2 CO CO + ½ O 2 = CO 2 C + 2 H 2 O = CO H 2 32

33 Válcová vápenka Plnicí komora Dvojitý uzávěr zvon Indikátory hladiny 800 C Skipový výtah dávkování vápence a koksu doprava nad vápenku plnění vápenky pásmo: předehřívací 1100 C disociační Vyprazdňovací zařízení pohyblivé rošty talířové podavače vyhrnovací lopatky vibrační talíře C chladicí 33

34 Saturační plyn (uhelka) % CO 2 1,5-2,5 % O 2 Vlastnosti CO a CO 2 CO - je toxický a technologicky škodlivý koncentrace 0,001 % v ovzduší - toxické účinky koncentrace 0,13 % je smrtelná CO 2 je nedýchatelný koncentrace 4 % CO 2 v ovzduší - bolesti hlavy, bušení srdce koncentrace 8-10 % - bezvědomí, smrt nutná kontrola přítomnosti CO a CO 2 v ovzduší v areálu vápenky a kolem trasy potrubí saturačního plynu 34

35 Chlazení a čištění saturačního plynu teplota saturačního plynu odcházejícího z vápenky o C chlazení vodou na o C současné vyčištění a odstranění prachu, popílku a dehtových částic snížení objemu dopravovaného plynu rozpouštění CO 2 ve studené vodě: při 30 o C --- 1,2 g CO 2 v 1 litru při 10 o C --- 2,3 g CO 2 v 1 litru spotřeba vody l/m 3 efekt čištění % Lavér 6 80 Proudový čistič

36 Hašení vápna - příprava vápenného mléka CaO + H 2 O = Ca(OH) 2 = kg/m 3 18,3-22,5 o Bé 17,0-21,0 % CaO doba hašení kratší než 15 min teplota při hašení vyšší než 85 C Čištění vápenného mléka H = - 61,1 kj/mol 36

37 vstup rozdružovadlo hydrocyklon výstup výstup vstup Kořánův separátor P.Kadlec - Technologie oboru výstup I - písek vstup 37 písek

38 38

39 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 % obj. CO 2 ) 39

40 Dubourg Teorie epurace tvorba sacharátů Vašátko Dědek progresivní předčeření Smolenski saturace, adsorpce barevných látek během srážení uhličitanu vápenatého cukrokarbonáty 40

41 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 CaCO 3 a na kalových částicích 6) Zabránění chemickému a mikrobiologickému rozkladu sacharosy 7) Získání dobře sedimentujícího a filtrujícího kalu 41

42 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. 42

43 Účinek Ca ++ Ca A CaA 2 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 43

44 Účinek OH - 1) Reakce se solemi Al 3+, Mg 2+, Fe 3+ 2) Oxalogenní reakce 44

45 3) Rozklad amidů 45

46 Blokové schéma čištění šťáv Surová štáva, Q=89-92 % Vápenné mléko Předčeření - ph 11 Vápenné mléko Čeření ph 12,5 Saturační plyn CO % CO 2 1. saturace ph 11 Zahušťování kalu Saturační plyn CO 2 Filtrace 2. saturace ph 9-9,5 Saturační kal P<1 %; S=60-65 % Filtrace Lehká šťáva, Q=92-94 % 46

47 Předčeření 0,25-0,30 % CaO n.ř. Koagulační předčeřovací křivka - odstranění koloidně dispergovaných látek - vysrážení nerozpustných vápenatých solí - vysrážení a dehydratace sraženiny a-křivka rozpustnosti bílkovin Progresivní předčeření - postupné a plynulé zvyšování ph k hodnotě 11 - probíhá srážení, dehydratace, koagulace - stabilizace kalových částic - repeptizace koloidů b-hranice metastabilní oblasti 47

48 Průběh srážení při předčeření vápenné mléko surová šťáva křemičitany předčeřená šťáva citrany siřičitany, fosforečnany bílkoviny, fosforečnany pektin, fosforečnany alkalita Předčeřič Brieghel- Müller 48

49 Hlavní čeření (dočeření) cíl: rozložit amidy aminokyselin, redukující látky, oxalogenní látky přídavek vápenného mléka: 1,0-1,6 % CaO n.ř. teplota C doba 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 49

50 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 + H 2 CO 3 ---> CaCO H 2 O Hydratace CO 2 CO 2 + H 2 O --> H 2 CO 3 --> H + + (HCO 3 ) - nezávisí na ph CO 2 + OH - --> (HCO 3 ) - --> H + + (CO 3 ) 2- závisí na ph nejpomalejší hydratace CO 2 při ph 9,0 při koncentraci sacharosy 17 % 50

51 Průběh srážecí reakce a neutralizace při 1.saturaci přímka ACF chemický průběh neutralizace Ca(OH) 2 a H 2 CO 3 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 51

52 Cukrokarbonáty komplexní sloučeniny obsahující sacharosu, vápno a uhličitan vápenatý objemná sraženina C 12 H 21 O 11 -Ca-CO 3 -Ca-C 12 H 21 O 11 rozklad cukrokarbonátů v konečné fázi saturace 52

53 Chemické a fyzikálně chemické procesy saturace reakce mezi hydroxidem vápenatým a kyselinou uhličitou rozpouštění plynného CO 2 v kapalné fázi, absorpce CO 2 rozpouštění tuhého Ca(OH) 2 krystalizace CaCO 3 dokonalé promíchání kapalné a plynné fáze maximální využití CO 2 dm/d = k * A *(c 1 -c 0 ) dm/d rychlost absorpce CO 2 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 c 1 koncentrace CO 2 v plynné fázi koncentrace CO 2 v kapalné fázi c 0 53

54 Podmínky 1.saturace doba min, kontinuální provoz teplota 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 54

55 Zařízení - saturák probublávaná kolona rozdělovač plynu průměr saturáku 2-4 m výška m výška hladiny šťávy 5-6 m volný prostor nad hladinou šťávy - pěnění 55