Расчет установки для фильтрования

                                                                                                          Лист

                       Содержание  ___________________________2

          Введение  _________________________________________ 2

      1. Состояние  вопроса____.____________________________ _  7

      2. Техническое  описание и расчеты.____ __________________ 17

      2.1. Описание  принципа работы технологической  схемы.____  17

      2.2.Материальный  расчет и конструктивный расчет

 аппарата  установки____________________ _________________18

      2.3. Расчет  и подбор комплектующего оборудования________25

      2.4.Тепловой расчет аппарата__________________________27

      2.5.Гидравлический расчет продуктовой линии

и подбор нагнетательного оборудования________________37

      2.6. Требования охраны труда и техники безопасности______39

            Заключение ______________________________________41

            Список использованных источников__________________41

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.                                         Введение 

      Крахмал вырабатывается из многих сельскохозяйственных  культур кукурузы, пшеницы, картофеля и др. Крахмал обеспечивает почти три четверти пищевой энергии, потребляемой человеком. Он также широко используется в фармацевтической, текстильной, целлюлозно-бумажной, химической и других отраслях промышленности. Первоначально предприятия, перерабатывающие картофель и кукурузу, получают сырой крахмал, влажность которого 50 - 52%, сырой крахмал на этих же предприятиях перерабатывают в сухой с влажностью для картофельного 20% и для кукурузного 13% или идет на изготовление крахмалопродуктов – патоки, глюкозы, декстринов и др.Технологические схемы получения сырого картофельного и кукурузного крахмала принципиально отличаются одна от другой, в связи с различающимся химическим составом двух видов сырья. Производство сухого крахмала картофельного или кукурузного принципиальных отличий не имеет.

Производство сырого картофельного крахмала

Картофельный крахмал получают из клубней картофеля. Картофель содержит в среднем (%): сухих веществ – 25; из них крахмала 18,5; азотистых веществ – около 2; клетчатки – 1; минеральных веществ – 0,9; сахаров – 0,8; жира – 0,2; прочие вещества (пентозаны, пектиновые вещества и др.) – 1,6.

Перерабатывают высококрахмалистые сорта картофеля. Так, при повышении крахмалистости только на 1% может быть снижен расход сырья – картофеля на 6%.

После уборки картофеля до переработки его хранят в буртах при температуре не ниже 2 ºС и не выше 8 ºС. При температуре около 0 ºС  идет гидролиз крахмала и накопление сахара – этот процесс нежелательный. В настоящее время применяют вентилируемые бурты с активной вентиляцией. По этой технологии потери крахмала в 1,5 раза ниже по сравнению с традиционной технологией. В целях снижения потерь крахмала его хранят в виде полуфабрикатов – картофельную колику или сырой крахмал с использованием консервантов.   Производство сырого крахмала из картофеля включает следующие технологические операции: хранение картофеля; доставка картофеля на завод; отмывание картофеля в моечных машинах; взвешивание картофеля; тонкое измельчение картофеля на терочных машинах – получение кашки; выделение клеточного сока из кашки; отмывание свободного крахмала из кашки; выделение и рафинирование крахмального молока; промывание крахмала.

					ТХТ.209080.00. ПЗ
Изм	Лист	№ докум	Подп.	Дата
Разраб.		Титова			Расчет установки для фильтрования	Лит			Лист	Листов
Пров. Разраб.							У		2	41
Консультт		Гостинщикова				УО «МГУП», ТРХ - 091
Н.контр.
Утв.

 

 

 

Доставка картофеля на производство осуществляется с помощью гидравлического конвейера, при этом удаляются легкие примеси. Скорость вводно-картофельной смеси 0,75 м/с, расход воды 6 – 7м3 на 1 тонну картофеля.

Мойку картофеля проводят в моечных машинах, продолжительность мойки 10 – 14 мин, расход воды 200 – 400% к массе картофеля. Для учета массы перерабатываемого картофеля отмытые клубни взвешивают на автоматических весах.

Тонкое измельчение картофеля проводят с целью извлечения крахмала из клеток картофельного клубня в клеточном соке в виде крахмальных зерен. Чтобы извлечь его, необходимо вскрыть клеточные стенки. Для этого картофель измельчают на терочных машинах и получают смесь, состоящую из свободного крахмала, разрушенных клеточных стенок (мезги), невскрытых клеток картофеля и клеточного сока. Эту смесь называют кашкой картофельной.

Выделение клеточного картофельного сока из кашки осуществляют на отсадительных шнековых центрифугах. Картофельный сок выделять из кашки необходимо, т.к. он пенится, вызывает коррозию аппаратуры, снижает вязкость крахмального клейстера и белизну крахмала.

В состав сока входят азотистые вещества, безазотистые органические вещества, сахара, минеральные вещества. В числе азотистых веществ сока находится аминокислота тирозин, которая под действием фермента полифенолоксидазы окисляется, образуя темноокрашенные соединения – меланины, которые адсорбируются зернами крахмала. С помощью шнековых осадительных центрифуг отделяют 70% клеточного сока с концентрацией 3,5 – 5%.

В последнее время для выделения картофельного сока используют систему гидроциклонов. На гидроциклонную станцию подается разбавленная тонкоизмельченная картофельная кашка, которая разделяется на крахмальную суспензию и смесь мезги с картофельным соком.

Разработана многоступенчатая станция гидроциклонов, на которой выделяют и очищают крахмал, обескрахмаливают смесь мезги и картофельного сока. Картофельный сок направляют на утилизацию, а кашку – на следующую технологическую операцию – вымывание свободного крахмала.

Рафинирование крахмального молока. После выделения из кашки картофельного сока получают крахмальную суспензию, которая содержит 4 – 8% мелкой мезги, до 1% растворимых веществ. С целью очистки крахмальной суспензии ее подвергают рафинированию. Процесс ведут на ситовых станциях, оборудованных центробежными, дуговыми ситами, применяют гидроциклоны. Задача рафинирования – освобождение крахмала от мезги и получение крахмального молока необходимой концентрации.

Промывание крахмала проводят с целью удаления из рафинированной крахмальной суспензии мелкой мезги, содержание которой составляет до 0,5% в пересчете на сухие вещества. Процесс проводят на дуговых ситах и микрогидроциклонных установках.

Выход сырого крахмала составляет 15,7% к перерабатываемому сырью.

Сырой крахмал в зависимости от содержания в нем  влаги подразделяется на две марки: А (влажность 38 – 40%) и Б (влажность 50 – 52%). Крахмал каждой марки делится на три сорта.

            Производство сырого кукурузного крахмала

Для производства крахмала кукурузного используют зерно кукурузы. Зерно содержит 70% крахмала к массе сухого зерна, также содержит ценные вещества – белок (10 – 13%) и жир (до 6,5%). Сложность получения крахмала заключается в отделении белка, находящегося в плотной природной связи с крахмалом в эндосперме зерна. Для выделения белка и жира применяют специальные методы и оборудование. С одной стороны это усложняет кукурузокрахмальное производство, с другой – при переработке зерна получают важные для народного хозяйства дополнительные продукты – белковые корма, кукурузное масло, кукурузные экстракты.

Технологическая схема производства сырого кукурузного крахмала включает следующие операции: замачивание зерна; дробление зерна; выделение зародыша; помол кукурузной кашки; ситование суспензий; выделение крахмала из крахмало-белковой суспензии; промывание крахмала.

Замачивание зерна – важнейшая технологическая операция, от которой зависит выход конечного продукта. В эндосперме зерна крахмал прочно удерживается кукурузным белком – глютеном. Целью замачивания является размягчение зерна для ослабления и разрыва связей между белком и крахмалом, эндоспермом и зародышем и осуществление перехода из зерна в воду, используемую для замачивания, водорастворимых веществ. Замачивание ведут в присутствии серной кислоты при температуре 48 – 50 ºС в течение       48 – 50 ч.

В течение замачивания происходят физико-химические и биохимические процессы. К концу замачивания ферменты почти полностью инактивируются, при этом не теряют активность термофильные молочнокислые бактерии. Процесс замачивания зерна ведут в батарее замочных чанов по методу противотока. После замачивания зерно набухает. Под действием молочной кислоты, образующейся в результате молочнокислого брожения, оболочки зерна становятся проницаемыми, что ускоряет переход водорастворимых веществ – сахаров, декстринов, аминокислот, части белков, пектиновых веществ в воду. Крахмал имеет возможность освободиться. Данная дополнительная операция замачивания сырья проводится только для зерна кукурузы, тогда как в технологии получения крахмала из картофеля после его измельчения крахмал уже «свободен» для его выведения из биологической измельченной массы.

Дробление зерна. Дробление проводят так, чтобы отделить зародыш, не повредив его. Зародыш – ценная составная часть зерна, в нем содержится 35% жира на сухие вещества зерна.

Для полного выделения зародыша и в целом виде дробление ведут на дисковых дробилках двукратно. При первом дроблении освобождается 75 – 85% зародыша и 20 – 25% крахмала, при втором – 15 – 20% зародыша и дополнительно до 20% крахмала.

Зерно на дробление поступает с температурой 35 – 40 ºС с сопровождающейся жидкостью – крахмальным молоком. После дробления зерно имеет вид крупки – этот полуфабрикат называют кашкой.

Выделение и промывание зародыша. Кашка, полученная после двукратного дробления, содержит зародыш, оболочки, крахмал, глютен (нерастворимый белок), водорастворимые вещества. Цель данной операции – максимально извлечь зародыш из кашки вместе с суспензией крахмала, затем отделить зародыш от суспензии ситованием и далее промыть на ситах для полного удаления свободного крахмала.

Для выделения зародыша используют гидроциклонные установки. Под действием центробежной силы кашка разделяется на жидкую фракцию, содержащую зародыш и суспензию крахмала, и тяжелую фракцию, состоящую из частиц зерна, оболочек и частично суспензии крахмала.

Жидкую фракцию с гидроциклонов направляют на сита отцеживания и промывания зародыша, для чего используют дуговые сита с Д – 1.

Помол кукурузной кашки. После отделения зародыша кашка представляет собой смесь крупных частиц оболочек зерна, которые связаны с эндоспермом, дробленого чистого эндосперма, свободного крахмала и белка. Кашку пропускают через дуговые сита, где отцеживают свободный крахмал, глютен и часть мелкой мезги. Получают проход с сита – крахмальное молоко, его пропускают через капроновые сита № 64 – 70 и направляют на рафинирование.

Сход с сита  - оставшаяся на сите кашка, подвергается тонкому помолу на измельчающих машинах ударного действия.

Кашка после измельчения подается на станцию выделения мезги. Мезга многократно промывается водой на ситовых аппаратах для снижения содержания в ней крахмала. Выделяют крупную и мелкую мезгу.

Ситование крахмальной суспензии – крахмального молока проводят на дуговых ситах РЗ-ПРД или СД-1М, оснащенных капроновой ситовой тканью  № 67 – 73. Таким образом, проводится операция рафинирования крахмального молока.

Выделение крахмала из крахмало-белковой суспензии. Рафинированное крахмальное молоко содержит (%): 11 – 14 сухих веществ, в них 88 – 92; 6 – 10 белок (глютен); 0,5 – 1,0 жир; 2,5 – 5 растворимые вещества; 0,1 – мелкая мезга; 0,2 – 0,4 зола.

Глютен находится в крахмальном молоке в виде взвешенных частиц размером 1 – 2 мкм, плотность его ниже плотности крахмальных зерен. На этом свойстве основано их разделение. Операцию разделения крахмала и глютена проводят на центробежных сепараторах.

Промывание крахмала. После отделения глютена крахмальное молоко еще содержит некоторое количество примесей. Для их удаления молоко промывают на вакуум-фильтрах.

Промытый крахмал содержит (% на сухие вещества): чистого крахмала 98,4 – 98,7%, примесей (белок, жир и др.) 1,3 – 1,6%.

Выход сырого крахмала 60 – 67% от массы сухого сырья. Влажность сырого крахмала 42 – 48%.

Крахмал направляют на производство сухого крахмала и крахмалопродуктов.

 

                           Производство сухого крахмала

Сухой крахмал – это «готовая» продукция крахмальных заводов. Сухой крахмал хорошо хранится и транспортируется не изменяя своих свойств. Равновесная влага сухого картофельного крахмала 20%, кукурузного – 13%.

Содержание влаги в сыром крахмале 40 – 55%, из них на долю свободной влаги приходится 12 – 15%, сорбционно связанной – 35 – 38%. Тепловая обработка крахмала при повышенной исходной его влажности может привести к изменениям его свойств: растрескиванию крахмальных зерен, частичной клейстеризации, утере блеска. Поэтому сушку крахмала ведут в условиях, не допускающих его перегрева.

Схема производства сухого крахмала состоит из следующих операций: подготовка суспензии крахмала к механическому удалению избыточной влаги; механическое обезвоживание крахмала; высушивание и обработка сухого крахмала (дробление, прессование и упаковка). Очищенный на ситах сырой крахмал в виде крахмальной суспензии концентрацией 36 – 38% направляют для получения сухого продукта. Механическое обезвоживание проводят в осушающих центрифугах типа ФГН (фильтрующие горизонтальные, непрерывнодействующие) или в вакуум-фильтрах до содержания влаги первоначально в кукурузном крахмале 34 – 36%, в картофельном – 37 – 38%.

Для сушки крахмала до требующей влажности используют в качестве теплоносителя подогретый воздух. Наибольшее распространение получили пневматические сушильные установки ПС-15, в которых обеспечивается хороший контакт крахмала с теплоносителем.