Технология производства сахара: Технология производства сахара-песка: описание стадий и процессов

Технология производства сахара

Сахарный завод это технология, позволяющая переработать органическое выращенное на полях сырье в полноценный пищевой продукт — сахар.

Сначала свеклу привозят на сортировочный пункт, делают лабораторные замеры, определяют качественный состав, затем свекла поступает на мойку. После отделения грязи, ботвы и мойки сахарная свекла отправляется на резку. Свекла режется в стружку заданного размера и поступает в диффузионный аппарат. Стружка идет в одну сторону аппарата, а вода по соотношению от количества стружки — в другую сторону аппарата. Диффузионный аппарат имеет наклонное строение. С помощью шнеков стружка поднимается снизу вверх, а вода под действием гравитации опускается вниз. Весь процесс, от подачи стружки до выгрузки, занимает примерно 2.5 часа. Диффузионный аппарат поделен на 4 зоны, в каждой из которых поддерживается заданная температура с помощью пара в тепловых рубашках. За это время и по оптимальной температуре происходит диффузия — процесс перехода сока из стружки в воду. В зависимости от сахаристости свеклы и других параметров технолог подбирает оптимальные параметры температуры и соотношения вода/стружка.

После извлечения сахара из свекловичной стружки получается диффузионный сок, в котором содержится сахар и несахара. Несахара необходимо удалить из диффузионного сока с помощью известковой и углекислотной очистки. Диффузионный сок, подогреваясь утфельными парами до температуры 45-50 градусов, попадает на преддефекацию, где происходит реакция осаждения несахаров посредством обработки известковым молоком. Преддефекованный сок далее попадает на стадию основной дефекации, сначала на холодную ее ступень, где также происходит обработка преддефекованного сока известковым молоком, затем сок подогревается до температуры 85-90 градусов и попадает на горячую дефекацию. Далее дефекованный сок попадает на стадию первой сатурации, где происходит обработка сатурационным газом и происходит абсорбция несахаров на карбонате кальция. Затем нефильтрованный сок первой сатурации, подогретый до 85 градусов, попадает на стадию фильтрации, где он разделяется на две фракции: фильтрованный сок и осадок. Из осадка извлекается сахар и идет на дополнительные стадии очистки. Фильтрованный сок первой сатурации попадает на стадию дополнительной дефекации перед второй сатурацией, предварительно нагреваясь до 90-95 градусов. На стадии дополнительной дефекации также происходит обработка небольшим количеством извести и дефекованный сок попадает на стадию второй сатурации. Происходит осаждение несахаров. На стадии второй сатурации также происходит обработка сока сатурационным газом и получается сок второй сатурации, который также отправляется на контрольную фильтрацию. Получившийся фильтрованный сок подается на станцию выпаривания, где находится до состояния сиропа до примерно 65% сухих веществ.

После извлечения сахара из свекловичной стружки в процессе диффузии получается диффузионный сок и обессахаренная стружка. Стружка (жом) выходит с диффузий с сухими веществами (СВ) 8-12% и по транспортным системам (ТС) поступает в стружечные пресса глубокого отжима (ПГО) ЖСК. ЖСК состоит из ПГО(3 шт), двух жомосушильных установок и набора ТС. В ПГО происходит отжатие жома с получением жома с СВ 18-30% и жомо-прессовой воды (ЖПВ). Отжатый жом поступает в жомосушильный барабан. В жомосушильных установках (ЖСУ) происходит выпаривание воды с жома до 88-92% СВ. Далее сухой жом поступает в грануляционное отделение для получения гранул жома.

Как видно их вышенаписанного, процесс производства сахара весьма энерго- и трудозатратный. От качества реализованных функций систем автоматизированного управления зависит общая связанность всех процессов. Предупреждение возникновения аварийных ситуаций на ранних этапах позволяет улучшить качество продукта на каждой фазе технологического процесса.

Сахароперерабатывающие заводы в большинстве своем — это старые заводы, построенные или перестроенные в советское время. Что такое системы автоматизированного управления на любом из сахаропроизводящих заводов в России?

Обычно участки производственного процесса автоматизируются локально и совсем не всегда оборудованием одного производителя. Описываемое решение не является исключением. В данном случае взята за основу распределенная система управления Schneider Electric, верхний уровень CitectSCADA, все прочие используемые бренды, такие, как Siemens, B&R, ОВЕН – используются в качестве подчиненных узлов и по возможности не выполняют логических функций.

Благодаря удачному стечению обстоятельств согласована возможность использовать оборудование Schneider Electric. Это делает при определенном подходе в программировании систему очень гибкой.

Так, например, один ПЛК может обслуживать от одной до пяти станций. Под станцией понимается технологический участок производства: диффузия, выпарка, сатурация, жомосушка, и другие.

В системе визуализации каждый аналоговый параметр имеет задание. Это для удобства сделано чуть меньшим шрифтом. Подход выделения шрифтом – отличное решения. Более важные решающие параметры выделяются из общего списка. В системах управления технологическими процессами для аналогового регулирования используются ПИД регуляторы (PID). Для расчета регулирующего воздействия используется формула ПИД, в которой задействованы:

— задание. Требуемое значение параметра;

— текущее измеренное значение регулируемого параметра;

— коэффициенты регулятора. Задаются пользователем.

На практике применения регуляторов было выявлено, что этого недостаточно. Для повышения гибкости настройки регулятора применяется механизм коррекции задания при помощи корректирующих параметров (КП). Механизм позволяет изменять структуру регулятора без перепрограммирования ПЛК и ПК.

Любой регулятор можно логически переназначить из скады, не прибегая к необходимости перепрограммирования контроллера. Это достигается за счет применения особой архитектуры программного кода, имеющую структурную избыточность и заложенную в нем возможность настройки и переключения.

Далее стоит отметить качество и комплектацию шкафов. Сахарные заводы, несмотря на то, что имеют выраженную сезонность и обычно перерабатывают сырье с конца лета по конец весны, находятся в южных регионах нашей страны и обычная температура внутри цеха может достигать 40С, соответственно, предъявляются повышенные климатические требования к размещению оборудования внутри шкафа.

так выглядят шкафы автоматизации:

Расскажем немного о функциях системы по видеокадрам:

 

Станция водоподготовки. В общий сборник поступает известковое молоко, кислота, вода разных рН, отжатый сок и это все сульфитируется серным газом. Задача приготовить воду заданного рН. Крайне трудный процесс из-за большой инерции и постоянного забивания известковым молоком труб и клапанов. Приходится придумывать механизмы «передергивания» клапанов.

 

Выпарная станция. Станция сгущает сок в сироп. Важно точно поддерживать уровни из-за «загорания» заростания поверхности теплообмена. Трудности вызывает контроль уровней (кипящий сок с пеной). Для удобства конденсат в сборниках с выпарки (синие колонки) отображен в виде виджетов сборников.

 

Известково-обжигательная печь. Задача — равномерно дозировать известковый камень и уголь в скип для равномерного распределения в скипе, поднимать на высоту 30 метров и высыпать в печь, равномерно распределяя высыпку. Цель получить известковое молоко и газ для производства. Трудности-  вовремя и плавно остановить тяжелый скип и сделать алгоритм равномерного распределения.

 

Диффузионное отделение. Задача — нарезать заданное количество стружки, подать в диффузии, смешивая с водой в заданной пропорции. Трудности — в инерционных процессах, разном поведении системы в разных ситуациях и равномерном производстве откачки.

 

Жомосушильное отделение + жомопрессовое отделение. Задача — отжать жом и подать жомомсушильную установку для высушивания и получения в итоге товарных гранул. Одна из самых сложных станций на заводе. Очень инертный процесс. На работу влияют рН жома, средства обработки воды на водоподготовке (кислота или газ, молоко или гипс и их количество), обороты прессов, размер и толщина стружки, свежесть свеклы, равномерность выгрузки с диффузий.  Приходится часто подбирать варианты регулирования с переключением на оптимальный режим.

 

Станция фильтрации. Задача — отфильтровать сок. Реализована автоподстройка давления на станцию фильтрации в зависимости от «забитости» фильтров и автоподстройка производительности в зависимости от потока. Для удобства восприятия фильтры в разных режимах мигают и меняют цвета.

 

Окно настройки сигналов. Сигналы можно называть, менять физические единицы и количество точек после запятой для отображения. Менять токовые и физические шкалы. Переключатся между модулями ПЛК. Сразу брать нужные значения с любых адресов и преобразовывать. Все изменения в рантайме и сразу принимаются во всей системе.

 

Элеватор. Зернохранилище. Цель — составить маршрут от точки А в точку Б в любом сочетании. После выбора подсвечивается маршрут типа как в яндекс навигаторе. Если маршрут устраивает – запускаем цепочку с конца автоматически.

Автор проекта:

Maximum Automation

ИП Давидюк Максим Александрович

Тел. : +7 961 599 6154

e-mail: [email protected]

#Сахарныйзавод, #сахароперерабатывающийзавод

Основные процессы сахарного производства | Тепло-Поліс

На Украине переработка сахарной свеклы и производство сахара происходят сезонно (с середины августа по середину января).

1. Диффузия

Сахар, содержащийся в свекле, извлекают экстракцией (диффузией). Для этой цели свеклу измельчают в тонкую стружку на свеклорезках. Свекловичная стружка подает в диффузионный аппарат с  горячей водой температурой 75⁰С.

В процессе диффузии получается сырой (диффузионный) сок, а оставшаяся после выделения сока стружка называется жомом. Жом отжимают до содержания сухих веществ- 22% и используют в качестве корма для скота. Жомопрессовую воду возвращают на диффузию. Диффузионный сок направляется на очистку.

2. Очистка диффузионного сока

2.1. Основные операции

2.1.1. Предварительная дефекация.

Целью предварительной дефекации является нейтрализация кислот диффузионного сока, коагуляция и осаждение в осадок значительной части коллоидных веществ и других несахаров. Процесс предварительной дефекации позволяет при постоянном добавлении извести добиться постепенного нарастания щелочности, при этом достигаются благоприятные условия для коагуляции (pH 11.0 и более низких его значениях), что дает возможность заметно ускорить фильтрование сока I сатурации, т.е. позволяет выполнить цепь процесса предварительной дефекации. Добавление сгущенной суспензии осадка сока I сатурации в зону со значением pH<10 дает возможность получить осадок с лучшими фильтрационными свойствами, т.к. выпадающие в осадок частицы коагулята ионы Ca2+ будут связываться частицами возврата, содержащими CaCO3, в более жесткие агрегаты. Здесь происходят реакции коагуляции и осаждения. Ионы Ca2+ вступают в реакцию с анионами щавелевой, лимонной, винной, оксилимонной и фосфорной кислот, образуя соли Са, нерастворимые в воде. Осаждение происходит постепенно в интервале pH 9.0-11.5 вместе с агрегатами высокомолекулярных соединений. Полностью они выпадают в осадок лишь на сатурации после снижения щелочности в результате адсорбции анионов карбонатом Ca2+ и осаждения Ca2+ в виде CaCO3. Также идут реакции коагуляции и осаждения высокополимеров. Коагулируют белки, сапонины, красящие вещества.

2.1.2. Основная дефекация.

Главной задачей основной дефекации является разложение амидов кислот (солей аммония), омыление жиров, а также создание избытка извести необходимого для получения достаточного количества осадка СаСО3 на 1-й сатурации.

Полностью провести реакцию разложения на основной дефекации нельзя, но стремиться к этому нужно, т.к. незаконченные реакции разложения приводят к:

— разложению инвертного сахара, при этом снижается рH и повышается цветность;

— падению щелочности на выпарке;

— усилению пенообразования.

На основной дефекации подается избыток извести, что дает возможность получать на I сатурации сок с мелкими однородными кристаллами CaCO3, обладающей повышенной фильтрационной и  адсорбционной способностью.

2.1.3. I сатурация

Цель первой сатурации — очистка сока методом адсорбции и получение осадка CaCO3 с хорошими фильтрационными и седиментационными свойствами. В процессе сатурации происходит адсорбция солей Са и некоторых кислот, представляющих собой продукты щелочного распада инвертного сахара, образовавшегося на основной дефекации. Особое значение имеет адсорбция поверхностно-активных веществ, замедляющих процесс кристаллизации и ухудшающих качество продукции.

Сатурацию проводят при температуре 80-85 ⁰С, рН 10,8-11,4 и время выдержки 8-10 мин. На 1-й сатурации при обработке дефекованного сока диоксидом углерода образуются кристаллы карбоната кальция, на поверхности которых адсорбируются несахара. Коэффициент использования сатурационного газа на 1-й сатурации составляет 60-65%. После проведения 1-й сатурации сок нагревают в ширококанальных пластинчатых теплообменниках до температуры 85-90 ⁰ С  и направляют на фильтрацию. Осадок карбоната кальция с адсорбируемыми несахарами и коагулянтом (фильтрационный осадок) выводят в отходы. Сатурацию проводят в две стадии: первая и вторая (с промежуточным отделением осадка несахаров) для того, чтобы предотвратить обратный переход в раствор несахаров выпавших в осадок на стадиях предварительной дефекации и основной дефекации. Дополнительной дефекацией перед II сатурацией достигают разложение оставшихся в соке редуцирующих веществ и дополнительного разложения амидов, повышается эффект очистки и уменьшается содержание солей Са.

2.1.4. II сатурация

II сатурация необходима для промежуточного отделения осадка несахаров при избыточной щелочности, которая необходима для предотвращения перехода осажденных солей Са снова в раствор сока. При проведении II сатурации нужно как можно полнее осадить ионы Са, довести активную щелочность до такой величины, которая обеспечивала бы эффективное проведение сульфитации и минимальное разложение сахарозы при выпаривании, получение термоустойчивого сока и сиропа. Неполное удаление солей кальция из сока приводит к образованию накипи в теплообменных аппаратах.

Сок перед 2-й сатурацией нагревают в пластинчатых теплообменниках до температуры 92-95 ⁰ С, добавляют известь в количестве 0,1-0,5%, проводят вторую дефекацию, а затем обрабатывают сок сатурационным газом (2-ая сатурация), рН сока 2-й сатурации 9-9,5, время 10 мин, коэффициент использования сатурационного газа 50-55%. После 2-й сатурации сок фильтруют (дисковые фильтры).

2.1.5. Сульфитация

Основные цели сульфитации: обесцвечивание (осветление) соков путем восстановления красящих веществ в бесцветные соединения, уменьшение щелочности и вязкости сиропа для улучшения условий фильтрации.

Температура 80-85 ⁰С; оптимальная рН 8,5-8,8; время сульфитации 5-10 мин; чистота очищенного сока 89-96%.

2.1.6. Окончательная фильтрация.

2.2. Технологический процесс очистки диффузионного сока.

Диффузионный сок предварительно очищают в ловушках непрерывного действия от взвешенных частиц. Далее сок поступает в подогреватели (ширококанальные пластинчатые теплообменники) для нагрева до температуры 85⁰С и затем направляется в преддефекатор непрерывного действия. В преддекатор подают 0,2-0,3% оксида кальция СаО к массе свеклы. В преддефекаторе плавное увеличение рН сока даёт возможность каждой группе коллоидных частиц коагулировать при определённом нужном для неё значении рН. На преддефекации, где сок достигает метастабильного состояния pH 8.5-9.5, вводится вся сгущенная суспензия сока II сатурации, а также 150% к массе свеклы сока I сатурации (нефильтрованного). Холодная преддефекация (температура до 50 ⁰С) длится (20-30) минут, теплая (температура 50-60 ⁰С) — 15 минут. Из преддефекатора сок без подогрева поступает в аппарат на холодную (теплую) основную дефекацию, где смешивается с известковым молоком (1-1.8)% CaO массы свеклы. Оптимальная длительность холодной дефекации (20-30) минут, теплой — 15 минут. После холодной дефекации сок нагревается до температуры (85-90) ⁰С в подогревателях (ширококанальных пластинчатых теплообменниках) и подается в дефекатор (горячая дефекация), где выдерживается 10 минут. На выходе из дефекатора к соку добавляется известковое молоко (0.5-0.7)% СаО к массе свеклы для повышения фильтровальных свойств сока I сатурации. Далее дефекованный сок поступает в циркуляционный сборник, где смешивается с 5-7 кратным количеством сока I сатурации, рециркулируемого по внешнему контуру, и в аппарате I сатурации сатурируется в течение 10 минут до pH 10.8-11.6. Затем сок самотеком поступает в сборник и насосом через подогреватель (ширококанальный пластинчатый теплообменник) перекачивается в напорный сборник, расположенный примерно на высоте 6 м над листовыми фильтрами.

В ФИЛСах (рамка фильтровальная) сок I сатурации разделяется на фильтрат и сгущенную суспензию. Достоинствами ФИЛС являются: простота конструкции, малая металлоемкость, малая занимаемая площадь, в 3-5 раз меньше затрат времени на фильтрование, а так же более высокое (в 1. 5-2 раза) содержание твердой фазы в суспензии, что повышает производительность вакуум-фильтров.

Суспензия через нижний сборник и верхний напорный сборник направляется в вакуум-фильтры, где после отделения и промывания фильтрованный осадок выводится в отходы, а фильтрат отделяется в ресивере и смешивается с нефильтрованным соком I сатурации в нижнем сборнике.

Применение вакуум-фильтров обусловлено полным отделением частиц осадка от сока и промывки осадка от сахарозы.

К фильтрованному соку, поступающему из ФИЛС, добавляют известковое молоко 0.2-0.5% СаО к массе свеклы, нагревают смесь с помощью пластинчатых теплообменников до температуры 92-95⁰С и в течение 4-5 минут подвергают дополнительной дефекации в дефекаторе.

Из дефекатора сок самотеком поступает в сатуратор, где в течение 20 минут сатурируется до оптимальной щелочности 0.01-0.025% СаО (pH 9-9.5), затем насосом через нижний сборник перекачивается в напорный сборник, фильтруется на листовых фильтрах и подается в сульфитатор, где его обрабатывают сульфитированным газом 10-12% SO2 до щелочности 0. 05-0.1% CaO (pH 8.5-8.8).

Сульфитированный газ получают путем сжигания серы в серосжигательных печах. Газ охлаждают в сублиматоре и вентилятором подают в нижнюю часть сульфитатора. Сульфитированый сок в начале насосом подается на дисковые фильтры. Фильтрованный сок направляют на выпарную станцию.

Сгущенная суспензия сока II сатурации из сборника возвращается на преддефекацию, где кристаллы карбоната кальция этой суспензии, обладающие достаточно высоким положительным x-потенциалом, используются как затравочные центры для осаждения коагулирующих несахаров.

При переработке свеклы хорошего качества применяют более простую схему очистки диффузионного сока с горячей оптимальной преддефекацией (когда диффузионный сок нагревают с помощью теплообменников FREE FLOW до температуры 85-90 ⁰С и вводят в него сразу всю известь, необходимую для достижения оптимального pH), возвратом сока или сгущенной суспензии сока I сатурации на преддефекацию, горячей основной дефекацией, без дефекации перед II сатурацией.

Преимущество типовой схемы перед схемой очистки диффузионного сока с горячей оптимальной преддефекацией состоит в том, что холодная (теплая) прогрессивная преддефекация с противоточным движением извести и сока позволяет полнее осадить вещества коллоидной дисперсности, не разлагая их в щелочной среде, и получить плотный и устойчивый к пептизации коагулят.

При возврате сгущенной суспензии сока II сатурации (вместо нефильтрованного сока или сгущенной суспензии сока I сатурации) в несколько раз уменьшается рециркуляция больших масс сока, что положительно влияет на его термоустойчивость и качество.

В процессе холодной основной дефекации  в соке растворяется в 3-4 раза больше извести, чем при горячей. Позднее, когда сок нагревается, и проводится горячая дефекация, большая часть растворенной извести в осадок не выпадает, а осаждается в пересыщенном состоянии, что обеспечивает более глубокое разложение несахаров. Для этой же цели предназначена и дополнительная дефекация перед II сатурацией. Кроме разложения несахаров, введение извести перед II сатурацией дает возможность повысить эффективность адсорбционной очистки сока карбонатом кальция.

Все основные мероприятия, позволяющие добиться максимально возможного выхода сахара необходимого качества при переработке свеклы пониженного качества, заложены в типовой схеме.

К дополнительным радикальным мероприятиям по повышению качества и выхода сахара можно отнести отделение преддефекованного осадка, замену сока I сатурации при возврате на преддефекацию  сгущенной суспензии.

В качестве экстремальной меры можно использовать проведение «мгновенной» дефекации, т.е. осуществление дефекосатурации при пониженном значении pH. В этом случае, чтобы устранить вспенивание диффузионного сока в предсатураторе, его предварительно нагревают с помощью широкаканальных пластинчатых теплообменников до 55-60⁰С, смешивают с суспензией сока II или I сатурации до pH 8.5-9.0 и подают в сборник-рециркулятор внешнего рециркуляционного контура предсатуратора.

3. Сгущение сока до сиропа

После очистки сока в нем содержится около 15 % СВ (сухих веществ), следовательно воды содержится — 85%. Для того чтобы получить сахарозу в кристаллическом виде путём кристаллизации из пересыщенного раствора, его необходимо сгустить, т.е. удалить большое количество воды. Удаление воды из сока всегда производится в два этапа:

— сначала удаляют воду на выпарной установке до содержания сухих веществ (СВ) в сиропе 65%;

— затем густой сироп смешивают с клеровкой (раствором желтого сахара), обрабатывают адсорбентами, направляют на сульфитацию (рН=7,5), подогревают в пластинчатых теплообменниках, фильтруют и направляют в вакуум-аппараты, где концентрацию сухих веществ доводят до 92,5%.

Причиной двукратного выпаривания воды из сока является то, что на выпарной установке при удалении воды из сока и увеличении его концентрации растворимость некоторых несахаров снижается, и они выпадают в осадок, поэтому их необходимо удалить путём фильтрации сиропа. Кроме того, при нахождении в выпарной установке цветность сиропа увеличивается, поэтому его необходимо дополнительно обесцветить путём сульфитации и также подвергнуть фильтрации.

Сгущение сока до сиропа- процесс получения сиропа из очищенного сульфитированного сока выпариванием из него воды в выпарной установке до содержания СВ=60-65%. Всего из очищенного сока выпаривают 110-115% воды к массе свеклы. Выпаривание сока ведут в многокорпусных выпарных установках, что позволяет снизить расход топлива примерно в 2,5 раза. На сахарных заводах преимущественно применяют четырехкорпусные выпарные установки с концентратором. Нагретый в разборных пластинчатых теплообменниках до температуры кипения 126 ⁰С сульфитированный сок направляется в первый корпус выпарной установки, где из него выпаривается часть воды образуя вторичный пар, последовательно сок проходит из первого корпуса во второй, из второго в третий, из третьего в четвертый и затем в концентратор сгущаясь до заданной плотности. Многократное использование теплоты пара возможно при условии понижения температуры кипения сока и давления начиная от первого до последнего корпуса выпарной установки. Сироп после выпарной установки сульфитируют до рН 7,8-8,2 при температуре 80-85 ⁰С, нагревают в пластинчатых разборных теплообменниках до температуры 85-90 ⁰С и фильтруют. Фильтрованный сок направляют на уваривание утфелей 1-й кристаллизации.

4. Кристаллизация сахара

Кристаллизация является завершающим этапом сахарного производства. Кристаллизация сахара – процесс выделения сахаров в виде кристаллов путем выпаривания воды или охлаждения кристаллизуемой массы. Для максимального извлечения сахара при минимальных затратах топлива кристаллизацию сахарозы ведут многократно. Рациональной является трехкристаллизационная схема с аффинацией сахара 3-й кристаллизации первым оттеком утфеля 1-й кристаллизации. Эта схема с учетом использования совершенного оборудования обеспечивает получение сахара стандартного качества при минимальном содержании сахара в мелассе.

Технологические процессы в продуктовом отделении проходят в следующей последовательности:

1. Уваривание и центрифугирование утфеля 1-й кристаллизации.

Утфель первый уваривают из сиропа с клеровкой. Содержание СВ=60-65%, рН 7,8-8,2, цветность не более 40 единиц. Утфель уваривают в периодически действующих вакуум-аппаратах в 4 этапа:

а) сгущение сиропа до пересыщенного раствора;

б) заводка кристаллов сахара;

в) наращивание кристаллов сахара;

г) окончательное сгущение и спуск утфеля.

Чтобы предотвратить разложение сахарозы сироп уваривают выпариванием при остаточном давлении 0,02 мПа и температуре 70-72 ⁰С. По мере сгущения сиропа до содержания СВ 80-82% температура его кипения при том же разряжении повышается до 74-76 ⁰С, коэффициент пересыщения до 1,25-1,3. Коэффициент пересыщения показывает во сколько раз в данном сиропе растворено сахарозы больше, чем в насыщенном растворе при тех же условиях. При этом коэффициент пересыщения находится в неустойчивом состоянии, в этот момент производят заводку кристаллов, вводят в аппарат тонкоизмельченную сахарную пудру в количестве 50 г на 40 тонный аппарат. После заводят необходимое количество кристаллов и наращивают их для того, чтобы росли образовавшиеся кристаллы, но не образовывались новые, постоянно в вакуум-аппарат вводят сироп, поддерживая при этом коэффициент пересыщения на уровне 1,12-1,15. Когда кристаллы сахарозы достигнут необходимой величины утфель доводят до концентрации СВ=92-92,5%, температура составляет 70-73 ⁰С, время уваривания 170 мин, содержание кристаллов в утфеле 1-ом 50-55%. Затем утфель подают в автоматизированные центрифуги периодического действия ( ФПН 660 кг и 1000 кг). В результате центрифугирования получают межкристальный раствор утфеля, который называется зеленой патокой I продукта. На поверхности кристаллов сахара остается тонкая пленка придающая желтоватый цвет, чтобы удалить ее в центрифуге ведут пробелку сахара горячей артезианской водой 85-90 ⁰С, расход воды 3-3,5% к массе утфеля. При этом часть кристаллов растворяется и образуется второй оттек (белая патока), который вместе с зеленой патокой идет на уваривание 2-го утфеля. Содержание влаги в выгруженном из центрифуги сахаре-песке составляет 0,9-1%, температура 55-60⁰С. Влажный сахар направляют на сушильно-охладительную установку, сахар сушат горячим воздухом 105-110⁰С. Температура высушенного сахара должна быть не более 22-25⁰С, влажность не более 0,14%. Высушенный сахар направляется на упаковку и хранение в полипропиленовые мешки массой 50 кг (тарный метод) или в силосные башни массой 10 тыс. тонн (бестарный метод).

2. Уваривание и центрифугирование утфеля 2-й кристаллизации.

Полученные после центрифугирования утфеля 1-й кристаллизации оттеки являются насыщенными растворами сахарозы, их используют для уваривания утфеля второго. Зеленую и белую патоки перед вакуум-аппаратами предварительно нагревают в пластинчатых разборных теплообменниках. Уваривание проходит 4 цикла. Заводку кристаллов проводят при помощи сахарной пудры (60-65 кг на 40 тонн утфеля). После наращивания сгущают до содержания СВ=93%. Утфель второй центрифугируют в центрифугах непрерывного действия. При центрифугировании утфеля второго получают сахар 2-й кристаллизации (желтый сахар) и межкристальный оттек. Сахар пробеливают чистой горячей водой в количестве 1% к массе утфеля и получают второй оттек, время уваривания составляет 300 мин.

3. Уваривание и центрифугирование утфеля 3-й кристаллизации.

Утфель третий уваривают из первого и второго оттеков утфеля второго и аффинационного оттека, которые предварительно нагревают в пластинчатых теплообменниках.. Продолжительность уваривания утфеля в 1,5 раза больше, чем утфеля второго из-за более низкой чистоты оттеков и большей их вязкости. Для затравки кристаллов используют сахарную пудру в количестве 150-200 г на 40 тонн утфеля, утфель уваривают до СВ=94,5-96%. Из вакуум-аппарата через приемную утфелемешалку поступает в кристаллизационную установку. Утфель охлаждается холодной водой движущейся навстречу внутри вала. За время кристаллизации температура утфеля снижается с 70-75 ⁰С до 35-40 ⁰С, при понижении температуры коэффициент пересыщения увеличивается до 1,20-1,25. За счет увеличения коэффициента пересыщения выкристаллизовывается в утфелемешалках дополнительное количество сахара. Таким образом, процесс кристаллизации сахарозы происходит в два этапа: 1) кристаллизация при выпаривании в вакуум-аппарате; 2) при охлаждении утфеля в утфелемешалках.

Перед центрифугированием утфель нагревают до температуры 45-50⁰С и центрифугируют в центрифугах непрерывного действия без пробеливания сахара водой. При центрифугировании получают желтый сахар 3-й кристаллизации и один оттек – мелассу.

4. Аффинация желтого сахара 3-й кристаллизации.

Для повышения качества сахара 3-й кристаллизации его смешивают с разбавленным первым оттеком утфеля 1-й кристаллизации до содержания СВ=89-90%, перемешивают в утфелемешалке в течение 20 мин при температуре 70-75 ⁰С, в результате этого часть несахаров, содержащихся в пленке покрывающей кристаллы сахара, перейдет в аффинирующий раствор и при центрифугировании будет получен более чистый аффинированный сахар (Ч=97%).

5. Клерование желтых сахаров.

Аффинированный желтый сахар 3-й и 2-й кристаллизации растворяют (клеруют) очищенным соком 2-й сатурации при температуре 80-85 ⁰С до содержания СВ=60-65%, смешивают с сиропом из выпарной установки, сульфитируют и подают на уваривание утфеля 1-й кристаллизации.

С целью экономии энергоносителей сахарные растворы (сиропы) нагревают с помощью пластинчатых теплообменников перед основными техпроцессами.

Термины, применяемые в сахарном производстве

Диффузионный сок— жидкость, полученная в результате экстракции горячей водой из свекловичной стружки.

Дефекованный сок— диффузионный сок, обработанный известковым молоком (водной суспензией оксида кальция).

Дефекация — один из способов очистки диффузионного сока путем ввода в него известкового молока (водного раствора оксида кальция).

Сатурация— метод очистки дефекованного сока путем насыщения его диоксидом углерода.

Утфель— это вещество, состоящее из кристаллов сахарозы и межкристального раствора,  получаемое из сахарного сиропа и отеков увариванием в вакуум-аппаратах.

Уваривание утфеля— получение утфельной массы путем удаления воды из концентрированных сахаросодержащих растворов до пересыщения выпариванием, введения затравочного материала в пересыщенный раствор и наращивания кристаллов сахарозы.

Межкристальный раствор (патока) – жидкая фаза утфеля, заполняющая промежутки между кристаллами сахара.

Центрифуга для утфеля – машина для разделения кристаллов сахара и межкристального раствора.

Оттек – межкристальный раствор отходящий при центрифугировании утфеля.

Затравка— тонкоизмельченная сахарная пудра.

Клеровка – раствор сахара в очищенном соке или воде.

Аффинация сахара – технологическая операция по повышению качества желтого сахара путем удаления (смывания) значительной части несахаров с поверхности кристаллов при смешивании этого сахара с оттеком более высокой частоты.

Меласса – побочный продукт сахарного производства, является межкристальным раствором полученным при центрифугировании утфеля последней кристаллизации.

Подогреватель— разборный пластинчатый теплообменник, применяемый для нагрева сахарных растворов перед основным технологическим оборудованием.

Серия Sugar: Производство сахарного тростника

Сахар — один из самых чистых натуральных ингредиентов в мире, который используется во всем мире почти во всех категориях продуктов питания.

Выращиваемый более чем в 100 странах, ежегодно производится более 170 миллионов метрических тонн сахара. Но как его извлекают из сахарного тростника и перерабатывают в чистый сахар? Наша команда экспертов по анализу рынка сахара углубляется, чтобы получить больше информации о производстве сахарного тростника и о шагах, предпринимаемых от посадки до очистки. Узнайте больше о торговле сахаром от экспертов Czarnikow. Вы также можете узнать больше о сахаре, изучив наше руководство «Что такое сахар».

Производство сахарного тростника можно разбить на 6 основных этапов:

1 . Как выращивать сахарный тростник
2. Сбор сахарного тростника
3. Общее извлекаемое количество сахара (TRS)
4. Как перерабатывать сахарный тростник
– Экстракция
– Осветление
– Кипячение
– Кристаллизация
– Центрифугирование

Сахар-сырец 6. Рафинированный тростниковый сахар

Как выращивать сахарный тростник

Сахарный тростник выращивают в теплых и тропических регионах мира, а Бразилия, Индия, Таиланд, Китай и Австралия являются ведущими мировыми производителями сахарного тростника. Каждая ферма по выращиванию сахарного тростника имеет несколько полей, находящихся на разных стадиях производства, чтобы гарантировать, что тростник всегда будет доступен для нужд мельницы. От посадки тростника до сбора урожая процесс может занять до 18 месяцев; что делает сахарный тростник довольно медленным урожаем для производства. По этой причине подготовка тростника перед посадкой имеет жизненно важное значение.

Листья удаляются с тростника, а затем нарезаются на 20-сантиметровые отрезки. Затем подготавливается полевой ряд с надрезами шириной примерно 15-20 см. Затем тростник помещают внутрь отверстия горизонтально и оставляют расти. Успех производства сахара начинается со здоровой почвы. Это делается с добавлением питательных веществ и большого количества воды.

Сахарный тростник полностью созревает примерно через 12-18 месяцев. В течение этого времени важно, чтобы тростник обрабатывался пестицидами и удобрениями, чтобы обеспечить здоровое и высокоурожайное тростниковое растение.

Сбор сахарного тростника

Тростниковый сахар не нужно пересаживать, так как во время сбора урожая удаляется только верхушка растения. Существует два способа сбора сахарного тростника — вручную или механизированным способом.

Процесс ручного сбора урожая часто начинается со сжигания полей сахарного тростника. При этом удаляются все листья, чтобы команда фермеров могла вручную срубить тростник на землю. Однако этот процесс занимает несколько дней, и сжигание листьев тростника приводит к гибели диких животных и снижению качества сахарозы в тростнике. Также недавно возникли разногласия по поводу сжигания сахарного тростника в Таиланде, что привело к увеличению загрязнения. Мы надеемся работать с фермерами в рамках программы VIVE, чтобы помочь им с машинами для уборки сахарного тростника, которые им понадобятся для сбора урожая без сжигания. После того, как тростник собран вручную, его вручную загружают в грузовик и везут на мельницу.

Альтернативный способ уборки сахарного тростника — механизированная уборка — включает в себя машину, извлекающую тростник, когда он перемещается по полю, и загружает его в грузовик. Механизированный сбор урожая рассматривается как будущее сбора урожая тростника. Это в первую очередь потому, что это не только лучше для окружающей среды и дикой природы, но и является более эффективной операцией по доставке тростника на мельницу. Механизированная уборка урожая сокращает время среднего урожая до трех четвертей, с 24-36 часов до всего лишь 6-12 часов. Это повышение эффективности сбора урожая означает более высокие урожаи сахарозы и большую прибыль для плантаций.

Общий извлекаемый сахар (TRS)

После того, как сахарный тростник транспортируется на завод, его необходимо взвесить и осмотреть, чтобы подтвердить, сколько тростника было доставлено, и определить содержание TRS (общего извлекаемого сахара) в трость, а также качество трости. Это напрямую влияет на цену, по которой он будет продан.

Как перерабатывать сахарный тростник

На сахарном заводе или предприятии сахарный тростник проходит первую из двух возможных стадий обработки. Конечным результатом является сахар-сырец, который представляет собой чистый сахар с небольшим содержанием патоки. Патока является побочным продуктом сахара и придает сырому сахару коричневый цвет. Переработка сахарного тростника на мельнице требует нескольких стадий для получения сахара из сахарного тростника, и мы рассмотрим их более подробно ниже:

Извлечение

После сортировки тростника перед обработкой его промывают для удаления любых загрязнений. Чистка трости может быть как влажной, так и сухой. Сухая чистка является предпочтительным методом, поскольку он более безвреден для окружающей среды и не влияет на содержание ТРС.

После того, как тростник высушен, его измельчают перед дроблением на больших вальцовых мельницах. Этот процесс удаляет сок сахарного тростника. Сок является ценным экстрактом, так как используется для производства сахара и этанола. Отходы сахарного тростника, известные как жмых, затем используются в качестве топлива для выработки электроэнергии на электростанции.

Осветление

Затем сок сахарного тростника отправляется на осветление.
сок обрабатывают для удаления осадка путем коагуляции и отстаивания.
В процессе из сока удаляются песок, глина и другие вещества. Почти 90%
веса сахарного тростника составляет сок, в котором содержится до 17% сахарозы
(обычный сахар) и небольшое количество декстрозы и фруктозы.

Чтобы избежать разложения сахарозы, сок затем проходит процесс коррекции pH. После этого сок состоит в основном из воды, минеральных солей и сахаров.

Кипячение

Сок подвергается кипячению, при котором выпаривается влага. В процессе кипячения и выпаривания удаляется около 75% воды, в результате чего получается более густой концентрат сиропа. Затем сироп варят, чтобы можно было кристаллизовать и восстановить сахарозу.

Кристаллизация

Сироп помещают в большие сосуды, где он медленно вращается, обеспечивая равномерное охлаждение. Затем проводится затравка, при которой в сироп добавляются маленькие затравочные кристаллы, чтобы катализировать процесс кристаллизации. Патока отделяется от кристаллов, и жидкость готова к следующему этапу.

Центрифугирование

Для завершения процесса проводится центрифугирование. В ходе этого процесса кристаллизованный сироп отделяют от сахара и сушат, помещая в центрифуги. Это производит сахар-сырец путем отделения кристаллов сахара от окружающей патоки.

На каждые 100 тонн обработанного тростника приходится около 12
тонн сахара VHP (Very High Polarity) и 4 тонны мелассы.

Количество патоки, которая представляет собой остаточный раствор от
обработка сахара, который остается на кристаллах или добавляется обратно в сахар
кристаллов определяет, какой тип сахара производится.

В дополнение к белому сахарному песку существуют светлые и темные коричневые сахара с более высоким содержанием патоки, которые часто производятся для специального использования. Обычно на этом этапе тростниковый сахар не является пищевым.

Рафинированный тростниковый сахар

Когда сахар произведен из сахарного тростника, он готов покинуть завод. Часть сахара будет продана на сахарный завод для дальнейшей очистки, которая посредством другого набора процессов превращает сахар-сырец в рафинированный сахар. Подробнее об этом можно прочитать в нашем блоге о производстве рафинированного сахара. Это распространенный маршрут перевозки сахара-сырца, поскольку многие виды продуктов питания и напитков, в первую очередь кондитерские изделия, используют рафинированный сахар в своих рецептах. Рафинированный сахар можно производить либо из тростникового сахара, о котором мы рассказали в этом блоге, либо из свекловичного сахара, о котором вы можете узнать в этом блоге.

Сахар-сырец

Существует также большой мировой рынок сахара-сырца. Любой тростниковый сахар, предназначенный для этого маршрута, будет доставлен с сахарного завода на терминал или в порт, где будет доставлен непосредственно промышленному клиенту для использования в его продукции. В соответствии с традиционным контрактом FOB (Free On Board) продавец обязан организовать транспортировку сахара-сырца с завода туда, где он требуется, часто с длительными поездками автомобильным, железнодорожным и морским транспортом. Обычно сахар должен был доставляться в порт, где его затем грузили на грузовое судно, выбранное покупателем.

Тем не менее, в Czarnikow мы все чаще работаем над закупкой сахара непосредственно у производителей у ворот их заводов, чтобы мы могли быстро расплачиваться с ними и брать на себя логистическую ответственность от имени наших клиентов с этого момента, что позволяет нам предлагать комплексные поставки. цепной сервис.

В других статьях на нашем сайте вы можете узнать больше о ведущих странах-производителях сахара или о том, как производится сахарная свекла. Вы также можете поговорить с экспертом по торговле сахаром, чтобы узнать больше, связавшись с одним из наших сотрудников.

Автор: Ребекка Спенсер

Цифровизация производства сахара | ABB — Программное обеспечение для управления производством продуктов питания и напитков | ABB (Передовые практики в области программного обеспечения по секторам

ВХОД 🔒: Partners | ABB

Сократите расходы, лучше управляйте мощностями активов и повышайте эффективность всей цепочки поставок сахарного завода

Хотя каждый производитель сахара сталкивается со специфическими производственными проблемами, некоторые из них находят отклик в отрасли. К числу наиболее насущных проблем сегодняшнего дня относится необходимость оптимизации энергопотребления, сокращения использования материалов и стоимости запасов, а также увеличения использования активов и пропускной способности. Другие приоритеты включают необходимость повышения качества и сокращения вариаций, ошибок и потерь при максимальном уровне прослеживаемости материалов и соблюдении нормативных требований. Наконец, есть большая осведомленность и желание использовать гибкую производственную среду. Решения этих проблем можно найти в новом мире, который возникает благодаря Интернету вещей, Индустрии 4.0 и применению цифровых технологий.

Мы предполагаем, что большинство современных цифровых систем не полностью интегрированы. Компании, поставщики и клиенты редко бывают тесно связаны между собой. Также нет таких отделов, как проектирование, производство и обслуживание. Функции от предприятия до уровня завода не полностью интегрированы. Даже самому инжинирингу — от продуктов до заводов и автоматизации — не хватает полной интеграции.

Цифровые технологии могут быть применены к горизонтальным и вертикальным производственно-сбытовым цепочкам. Преобразование в цифровой сахарный завод требует внедрения нового уровня цифровой интенсивности, включая возможности подключения, большие данные, аналитику и искусственный интеллект. Благодаря цифровизации и Индустрии 4.0 компании, отделы, функции и возможности станут гораздо более сплоченными, поскольку межкорпоративные универсальные сети интеграции данных развиваются и обеспечивают по-настоящему автоматизированные цепочки создания стоимости.

Как цифровизация решает проблемы производства сахара

Полный потенциал цифровых процессов производства сахара заключается в полной совместимости между людьми, активами и производственным процессом, а также корпоративными системами и эффективном использовании доступных данных.

Скачать информационный документ

Цифровой сахарный завод

Стратегические цели производителей сахара просты: производить конкурентоспособную продукцию, повышать прибыльность и развивать свой бизнес в условиях растущей глобализации и повышенных затрат на разработку продукции. Отправной точкой является то, как различные уровни управления процессом влияют как на горизонтальные, так и на вертикальные цепочки создания стоимости на предприятии по производству сахара. Автоматизация помогает выполнять непрерывные и повторяющиеся операции, исключая ручные операции, которые в противном случае потребовались бы. Автоматизация процесса производства сахара приводит к высоким выходам, стабильному качеству и высокой загрузке завода при минимальных потерях энергии и воздействии на окружающую среду.

Возможности сахарной промышленности

Мы можем сделать вас более конкурентоспособными

Мы можем помочь вам оцифровать ваши активы, удовлетворить обязательные требования, усовершенствовать дизайн для различных сценариев и открыть новые бизнес-модели для преобразования вашего производства сахара.
Как мы можем лучше всего совместно разрабатывать и сотрудничать?

Свяжитесь с нами, чтобы начать работу

Модульный подход, позволяющий полностью автоматизировать производственно-сбытовые цепочки сахара

Программное обеспечение ABB Ability для управления производственными операциями (MOM) — это комплексный, масштабируемый и модульный пакет, который помогает вашему производственному процессу стать более гибким и адаптивным за счет объединения людей, активов и систем, участвующих в производственном процессе.

АББ предлагает большой набор приложений и решений, которые помогают собирать, интегрировать и анализировать данные из нескольких заводских источников, цепочек поставок, приложений и других источников для облегчения принятия решений и улучшения планирования производства. Кроме того, можно улучшить гибкость производства, прослеживаемость и генеалогию производимой продукции.

Исходя из нашего опыта и отзывов клиентов, мы рекомендуем создавать MOM поэтапно. На первом этапе рекомендуется использовать OEE и модули управления временем простоя. Это означает, что сначала следует реализовать самый простой тип сбора данных в функциональном модуле MOM, а затем расширять MOM по мере роста спроса. Например, панель индикаторов KPI, OEE и управление простоями относительно легко внедрить и часто легче обосновать с точки зрения окупаемости инвестиций. Они также обеспечивают прочную основу для других функциональных модулей, таких как Energy Monitor и других, которые будут добавлены позже.

Основные возможности:

Process Intelligence
Анализируйте, понимайте и настраивайте свои процессы с помощью приложений для данных временных рядов и событий

Production Intelligence
Отслеживайте свои производственные данные и повышайте эффективность всего производственного предприятия.

Управление производством
Интеграция, мониторинг и контроль производственных операций

Оптимизация производства
Повышение производительности за счет более высокого уровня автоматизации, оптимизации и контроля выбросов

например Вы можете выяснить, почему уровень энергии слишком высок на вашем сахарном заводе, перейти к активам, которые вызывают высокое потребление, сообщить оператору, чтобы он проверил систему 800xA и отправил специалиста по обслуживанию для ее ремонта — замкнуть контур на уровень устройства снова

Узнать больше

Решения и рекомендации по автоматизации и оптимизации сахарного завода

Мы разрабатываем решения для управления процессами и партиями, электрооборудования, безопасности, логистики, информации и управления активами.