Подача свеклы в завод и очистка ее от примесей

Оглавление

2.2.3. Подача свеклы в завод и очистка ее от примесей

2.2.3.1. Технологическая схема

свекла, доставляемая с полей на завод, загрязнена землей, ботвой и другими примесями, общее содержание которых достигает 10-20 % от общей массы свеклы. Такую свеклу нельзя перерабатывать без очистки, т.к. минеральные примеси (песок, камни, земля) вызывают преждевременный износ оборудования, а ботва и другие растительные примеси снижают качество диффузионного сока и способствуют увеличению потерь сахара. Из загрязненной свеклы нельзя получить качественную стружку для диффузионного процесса. Поэтому перед переработкой свеклу тщательно очищают от посторонних примесей.

Вначале свеклу очищают от примесей на очистителях свеклоукладочных машин при доставке свеклы на завод и укладке её на хранение в склад. При этом на очистителях (грохотах) этих машин отделяется 80-90 % свободной земли и до 30-40 % связанной с корнями свеклы влажной земли и ботвы.

Со складов частично очищенная свекла подается в завод в большинстве случаев водой в виде свекловодяной смеси по гидротранспортеру, на котором установлены регулирующие и очистительные механизмы.

Рисунок 1. Схема подачи свеклы в завод и очистка её от примесей

Гидротранспортер представляет собой наклонный желоб, расположенный в земле (открыто или в проходных туннелях) или на эстакадах и в галереях. Желоба изготовляют из стали, бетона, сборного железобетона. Сечение желобов прямоугольное (ширина 600-800 мм, высота 900-1500 мм), углы у дна несколько закруглены.

Уклон днища желоба в сторону завода составляет 10-20 мм на 1 м длины. Скорость движения свекловодяной смеси в гидротранспортере должна быть не менее 1,5 м/с, чтобы камни и песок не оседали на дне, а перемещались к улавливающим механизмам. Свекловодяная смесь состоит из 100 % свеклы и 800-1000 % воды.

На Рисунке 1 показана одна из схем подачи свеклы в завод и очистки её от примесей. свекла со склада (1) смывается водой из гидранта (2) в главный гидротранспортер, состоящий обычно из нижнего и верхнего участков свекла в гидротранспортер может подаваться также специальными механизмами. Нижний гидротранспортер (3) заглублен в земле с уклоном в сторону свеклоподъемной станции. На входе в главный транспортер для предотвращения заторов установлены наклонная и горизонтальная решетки (4) и регулятор потока (5) - пульсирующий шибер. Зазор в решетке между колосниками делается расширяющимся на 10-15 мм по направлению потока. Легкие примеси улавливаются ботволовушкой (6) , а тяжелые - камнеловушкой (8) и транспортером (7) отводятся на специальную площадку. Из нижнего гидротранспортера свекловодяная смесь перекачивается свеклонасосом (9) в верхний гидротранспортер (10) , где корнеплоды подвергаются повторной очистке в камнеловушке (11) и ботволовушке (12). Далее свекловодяная смесь проходит через водоотделитель (13) в свекломойку (14). На водоотделителе корнеплоды освобождаются от транспортерно-моечной воды, обломков свеклы, песка и мелких камней. Из мойки свекла поступает на второй водоотделитель (15) , где через форсунки ополаскивается хлорированной водой. Чистая свекла элеватором или ленточным транспортером подается на дальнейшую переработку.

2.2.3.2. Основное оборудование

2.2.3.2.1. Гидранты.

Рисунок 2. Гидрант

Гидрант предназначен для придания выходящей из него струе воды определенной ударной силы, компактности и дальнобойности. Струя воды размывает лежащие в массиве склада корни свеклы, которые потоком воды направляются в гидротранспортер.

Гидрант состоит из конической насадки (1) и находящихся внутри вдоль неё пластин для успокоения завихрений воды. На выходном конце насадки крепятся наконечники (2) разных диаметров (60 - 90 мм) для изменения производительности гидранта от 193 до 604 м3/ч при давлении воды от 0,2 до 0,4 МПа (2 - 4 кгс/см2) и дальности боя струи 25-30 м (при 0,4 МПа). Противоположным концом насадка присоединена к устройству (8), обеспечивающему её вращение вокруг горизонтальной оси патрубка (3). Патрубок (3) соединен с коленом (4), которое вторым концом приварено к патрубку (5). Этот патрубок установлен в специальном устройстве и может поворачиваться в нем относительно своей вертикальной оси. Гидрант может поворачиваться вокруг горизонтальной и вертикальной осей благодаря поводку (7). К фланцу на водяном стояке гидрант крепится при помощи откидных болтов (6).

2.2.3.2.2. Пульсирующие шиберы

Рисунок 3. Пульсирующий шибер

Шибер предназначен для регулирования потока свеклы и предотвращения её заторов и устанавливается на главном гидротранспортере перед свеклонасосом и свекломойками.

Решетчатый затвор (2) шибера работает от привода (4) и совершает 8,5 колебаний в 1 мин. (амплитуда колебаний 100 мм). Опуская затвор вертикально на определенную высоту, можно уменьшить или перекрыть поток свеклы. Затвор поднимается и опускается (в пределах 500 мм) по направляющим (3). Так как затвор у шибера решетчатый, то вода по гидротранспортеру циркулирует постоянно.

Перед каждым шибером в желобе гидротранспортера (5) устанавливают горизонтальную решетку (1), высота которой над дном желоба принимается равной высоте затвора шибера. В начале горизонтальной решетки под углом 20...25 град. (к вертикали) устанавливают наклонную решетку. Горизонтальная решетка дает возможность избежать переполнения гидротранспортера свеклой при закрытии регулирующего шибера, а наклонная - предотвращает её рассыпание.

2.2.3.2.3. Ботволовушки

Рисунок 4. Двухвальная ботволовушка

Плотность органических примесей (ботвы, соломы, травы и т.п.) меньше плотности смеси воды со свеклой, в результате чего в свекловодяной смеси, протекающей по гидротранспортеру, они располагаются на поверхности воды. В связи с этим такие примеси называются легкими, или плавающими, а плавающий эффект используется для улавливания их в специальных устройствах - ботволовушках. Ботволовушки устанавливают на желобе гидротранспортера открыто (в приямке), в специальном помещении, а также на эстакаде.

Рабочим органом ботволовушек являются перемещаемые цепями зазубренные грабли, опущенные в свекловодяную смесь.

Ботволовушки бывают двух-, трех- или четырехвальными.

На рисунке 4 показана схема двухвальной ловушка. На валах (4) ботволовушки закреплены две пары звездочек, на которых натянуты две бесконечные цепи (3), соединенные между собой поперечными валиками. На валиках подвешен ряд зазубренных с одной стороны граблей (5), свободно вращающихся вокруг оси и перекрывающих сечение желоба гидротранспортера (6).

Рисунок 5. Трехвальная ботволовушка (общий вид)

На участке, где установлена ботволовушка, гидротранспортер расширяется, скорость потока падает и свекла опускается в нижние слои, а в верхние слои всплывают легкие примеси.

Перемещаясь с помощью привода навстречу свекловодяному потоку, грабли ботволовушки отклоняются назад, пропуская корнеплоды и при этом захватывая легкие примеси зазубренной частью. Поднимая их вверх, грабли верхним выступом цепляются за упор, опрокидываются и, ударяясь об отбойный ролик (1), стряхивают примеси в приемник (2).

На рис.5 показан общий вид трехвальной ботволовушки.

2.2.3.2.4. Камнеловушки

Рисунок 6. Схема барабанной камнеловушки

Корни свеклы имеют плотность, ненамного выше плотности воды. Поэтому свекла легко поддерживается в воде во взвешенном состоянии, для чего необходимо лишь легкое перемешивание свекловодяной смеси или наличие восходящих потоков воды, что наблюдается в гидротранспортере при движении смеси. В этих условиях минеральные примеси (камни, песок, земля), металлические предметы и т.п., имеющие плотность, намного выше плотности воды, тонут в свекловодяной смеси, благодаря чему и могут быть удалены из неё. Такие примеси называются также тяжелыми, или тонущими, а устройства для их улавливания - камнеловушками. Для отделения металлических ферромагнитных примесей, не уловленных в камнеловушке (и свекломойке) применяются электромагнитные сепараторы.

Для улавливания камней и других тонущих примесей применяют противоточные барабанные камнеловушки.

Рисунок 7. Камнеловушка

Основной рабочий орган камнеловушки - вращающийся с частотой 3 об/мин ситчатый цилиндрический барабан (2), погруженный в расширенную часть главного гидротранспортера (3). На наружной и внутренней поверхностях барабана приварены ленточные витки шнека (4). Со стороны входа свекловодяной смеси к ситчатому барабану прикреплен кольцевой приемник (1) с двумя полукольцевыми карманами (6) и (9). Оба кармана соединены с внутренней и наружной полостями барабана (2). Кроме улавливания примесей приемник (1) поднимает их вверх и выбрасывает на лоток (8). Ситчатый барабан крепится на валу спицами (5).

Свекловодяная смесь из гидротранспортера попадает в камнеловушку, где скорость потока значительно снижается. При этом тяжелые примеси оседают на внутренней поверхности ситчатого барабана, а свекла, находясь во взвешенном состоянии, проходит дальше по гидротранспортеру.

При вращении ситчатого барабана внутренние винтовые лопасти перемещают в приемник навстречу потоку крупные примеси, осевшие внутри барабана, а внешние витки шнека в том же направлении передвигают песок, прошедший через ситчатую поверхность и осевший на дне гидротранспортера.

Ковши, вращаясь вместе с барабаном, поочередно погружаются в залитое водой пространство между приемником и гидротранспортером. При этом через наружные отверстия (10) в них попадает песок, а через отверстия (11) сваливаются камни, осевшие на внутренней поверхности барабана. При вращении приемника вверх попавшая в полукольцо вода через отверстие (11) фонтанирует внутрь ситчатого барабана, увлекая за собой свеклу. Когда ковш поднимается в верхнее положение, камни и песок сваливаются в лоток (8). Скорость выхода воды из полукольца можно регулировать, изменяя сечение окон (11) подвижным щитком (7).

2.2.3.2.5. Водоотделители

Рисунок 8. Схема работы водоотделителя

После отделения примесей на камне- и ботволовушках свекловодяная смесь поступает на дисковый водоотделитель перед свекломойками.

Он состоит из горизонтальных валов с фигурными резиновыми дисками (2) (зазор между дисками 10,5 мм). Вращаясь по направлению потока свеклы, валы перемещают свеклу в свекломойку, а транспортерно-моечная вода стекает в зазоры между дисками и направляется в улавливатель для отделения битой свекломассы.

Рисунок 9. Водоотделитель

Ботволовушки и водоотделители плохо улавливают короткие легкие примеси, поэтому в конце второго дискового водоотделителя (после свекломойки) устанавливают цилиндрический ботвоулавливатель (4), вращающийся в направлении, противоположном вращению дисков водоотделителя. Ботвоулавливатель захватывает легкие примеси и струей воздуха, подаваемого вентилятором (3), они направляются в бункер (5). При этом кроме удаления легких примесей с поверхности корнеплодов струей воздуха сдувается часть прилипшей к ним влаги.

Для более полного отделения примесей с поверхности корнеплодов свеклы над водоотделителями устанавливают плоскоструйные соплоаппараты (1), через которые под давлением 1 МПа подают осветленную транспортерно-моечную и чистую воду с добавлением хлорной извести.

2.2.3.2.6.Свекломойки

Рисунок 10. Свекломойки середины и конца XIX века

Для отмывания свеклы от земли и других прилипших примесей применяют свекломойки, которые служат также для окончательного отделения от свеклы соломы, ботвы, камней и песка.

Наибольшее распространение получили корытные кулачковые свекломойки.

Для отмывания в кулачковых свекломойках прилипших к свекле примесей необходимо перемешивать свеклу в скученном состоянии: корни свеклы трутся один о другой, в результате примеси отделяются. Для улавливания тяжелых примесей требуется, чтобы корни свеклы, наоборот, свободно размещались в воде, так как только в этом случае примеси могут легко оседать на дно свекломойки. Для удаления легких примесей зеркало воды должно быть спокойным, чтобы они могли всплывать. Таким образом, при конструировании кулачковых свекломоек возникает ряд противоречивых требований, что привело к появлению большого разнообразия конструкций свекломоек.

Кулачковые свекломойки бывают с низким или высоким уровнем воды, а также комбинированными. В свекломойках первого типа уровень воды располагается несколько ниже вращающегося в корыте свекломойки вала с насаженными на нем кулаками, и поэтому свекла находится в скученном состоянии. В свекломойках второго типа вода находится на уровне верхних кромок кулаков и свекла свободно размещается в воде. Комбинированные свекломойки состоят из отделений с низким и высоким уровнями воды.

Рисунок 11. Общий вид свекломойки

Свекломойки с высоким уровнем воды благодаря спокойному зеркалу воды и свободному расположению свеклы в ней хорошо отделяют от свеклы легкие и тяжелые примеси. Однако они плохо отмывают от свеклы прилипшую землю, так как корни свеклы недостаточно трутся между собой. Свекломойки с низким уровнем воды хорошо отмывают от свеклы прилипшую землю, так как корни находятся в скученном состоянии и интенсивно трутся один о другой. Но в таких свекломойках плохо отделяются как легкие (из-за неспокойного зеркала воды), так и тяжелые примеси (из-за скученности свеклы). Комбинированные свекломойки наиболее полно отделяют от свеклы легкие и тяжелые примеси и отмывают от неё прилипшую землю.

По конструктивному выполнению свекломойки могут быть с одним или двумя параллельными кулачковыми валами. В комбинированных свекломойках отделения с низким и высоким уровнями воды могут располагаться как последовательно, так и параллельно. Передача свеклы из одного отделения в другое в этих свекломойках осуществляется при помощи специальных перебрасывающих устройств ковшового или другого типа. Отмытая свекла удаляется из свекломойки ковшовыми вращающимися устройствами или шнеками.

Рисунок 12. Кулачковая свекломойка фирмы BMA (видны кулаки и выбрасывающие и перебрасывающие лопасти)

Корпус свекломоек имеет двойное дно: наружное - сплошное и внутреннее - ситчатое. В сплошном дне устанавливаются ловушки для песка и камней. Управление открывающимися днищами ловушек может быть как ручным, так и с помощью пневматических или гидравлических цилиндров.

Рисунок 13. Схема свекломойки с высоким уровнем воды

На рис.13 показана схема свекломойки с высоким уровнем воды.

Горизонтальный корытообразный корпус (1) разделен перегородкой (5) на моющую и выбрасывающую части. Снизу в перегородке находится отверстие, регулируемое с помощью шибера (6).

Моющая часть имеет двойное дно - нижнее сплошное и верхнее ситчатое. Внутри корпуса с частотой 20 об/мин вращается вал с укрепленными на нем деревянными кулаками. Для равномерного распределения свеклы, поступающей в свекломойку, и облегчения всплывания легких примесей на вал насажен короткий шнек (2), огибаемый ситчатым днищем (13). Выбрасывающая часть свекломойки разделена глухой перегородкой (8) и перегородкой (9) на три отделения. На валу выбрасывающей части закреплены ковши (7) и привод (10). Свекломойка оснащена также камнеловушками (11) и песколовушками (12).

Поступая в корыто, свекла равномерно распределяется в воде шнеком (2), интенсивно перемешивается и передвигается кулаками (3) к выбрасывающей части. При перемешивании и трении друг о друга корнеплоды освобождаются от примесей. Земля и песок, проходя через ситчатое дно (13), скапливаются в песколовушках (12), а камни - в камнеловушках. Тонущие корнеплоды противотоком воды вымываются из камнеловушек обратно в мойку.

Из моющей части свекла через отверстие в перегородке (5) проходит в первое отделение выбрасывающей части, захватывается ковшами первого ряда и передается во второе промежуточное отделение. Отсюда через проем в перегородке (9) свекла поступает в третье отделение и ковшами (7) второго ряда выбрасывается в водоотделитель. Выбрасывающие ковши не доходят до дна и поэтому не захватывают камни. Интенсивность потока свеклы регулируют шибером 6 и частотой вращения выбрасывающих ковшей.

Во втором и третьем отделениях корнеплоды свеклы дезинфицируют водой, в которую предварительно добавляют хлорную известь.

В моющей части свекломойки, где уровень воды на 300-400 мм выше кулаков, легкие примеси всплывают вверх и через щели 4 смываются в желоб.

В выбрасывающую часть навстречу потоку отмытой свеклы непрерывно подают чистую воду.

Чтобы уменьшить вымывание сахарозы из свеклы, её транспортируют и отмывают водой температурой не выше 18 ° С.

2.2.2. Этапы производства сахара из свеклы

2.2.4. Извлечение сахара из свеклы