TEHNOLOGIA ZAHĂRULUI

Cuprins:

Capitolul I

1.1 Să se proiecteze o linie de centrifugare şi purificare cu funcţionare continuă pentru o

capacitate de prelucrare de 1400 tone sfeclă pe 24 h.

1.2 Descrierea procesului tehnologic.

1.3 Descrierea operaţiei de centrifugare (centrifuga cu fund conic).

1.4 Descrierea operaţiei de purificare (saturatorul cu funcţionare continuă).

1.5 Referiri la norme de igienă şi protecţia muncii.

Capitolul II

2.1 Bilanţul de materiale.

2.2 Calculul şi dimensionarea utilajelor.

Capitolul III

3.1 Schema tehnologică generală.

3.2 Desenul utilajelor.

3.3 Reprezentarea grafică a bilanţului de material.

BIBLIOGRAFIE:

· Constantin Banu – Tratat de industrie alimentară,Editura ASAB,Bucureşti 2009,

· Banu C. - Biotehnologii în Industria Alimentară, Ed. Tehnică, Bucuresti,

2000.

· Culache Domnica, Platon V., - Tehnologia zahărului, Bucureşti, Editura

Tehnică.

· Norme de protecţia muncii pentru industria zahărului şi produselor

zaharoase, 1988, Bucureşti.

1.1 Să se proiecteze o linie de centrifugare şi purificare cu funcţionare continuă pentru o

capacitate de prelucrare de 1400 tone sfeclă pe 24 h.

a). Să se calculeze coeficientul de difuzie al zahărului din tăiţeii de sfeclă (D,m2/s);

b). Să se calculeze pierderile de zahăr în borhot P1% ;

c). Să se calculeze pierderile raportate la conţinutul în zahăr P2%.

Formulă de calcul:

D = 2.83 x 10-6 e 2710T (° K ) , m

2/s ;

SS−1 lg

S−1+P1S× P2 = C×l× f ×ζ

P1 = P2×z

100

SS−1 lg

S−1+ P2×z100

S×P2 = C×l× f ×ζ

L = 20 m ( şarjă )

T = 70o C , T = 70+273,15 =343,15 Ko

Z = 17 % (conţinutul de zahăr din sfeclă) Z = 17% = 17

100 = 0,17

S = 110 % (sutirajul)110% = 110100 = 1,1

ζ = 70 min

e = 2,71

l = lungime tăiţei; l = 20m

f = factor termic; f = 83,6

p1 = pierderile de zahăr în borhot;

p2 = pierderi de zahăr în borhot în raport cu zahărul din sfeclă(%)

C = coeficientcedepinde de construcţiaaparatului (C = 6,7 x 10-5 )

D = 2.83 x 10-6 e 2710T (° K ) , m

2/s

D = 2,83 × 10-6 × e273,152710

D=2,83 x 10-6 x e7,89

D=2,83 x 10-6 x 2,717,89

D= 2,83 x 10-6 x 2606,92

D=10-6 x 7377,58 = 0,00737

Procesul tehnologic de obţinere a zahărului din sfecla de zahăr

1.2 Descrierea procesului tehnologic

Procesul tehnologic de prelucrare a sfeclei de zahăr este un proces complex de extracţie,

format dintr-un ansamblu de operaţii fizice, chimice şi fizico-chimice, care au ca scop

asigurarea condiţiilor tehnice optime pentru extragerea şi cristalizarea cu un randament cât

mai ridicat şi cu cheltuieli minime a zahărului conţinut în sfecla de zahăr.

Procesul tehnologic de prelucrare presupune spălarea şi curăţarea sfeclei de zahăr apoi

tăierea sub formă de “ tăiţei de sfeclă’’.Structura celulară a acestora este distrusă prin

plasmoliză (tratament hidrotermic). Prin procesul de difuzie care se realizează în

contracurent în apă caldă tăiţeii plasmolizaţi sunt epuizaţi în zahăr. În urma acestui proces se

obţine borhotul destinat rumegătoarelor şi o zeamă brută (zeamă de difuzie) cu conţinut de

zaharoză 14%.

Această zeamă este purificată cu lapte de văr care precipită o parte din substanţele străine

zahărului pe care aceasta le conţine.Zeama limpede se încălzeşte la temperatura de 95-96oC

tratându-se cu CO2 pentru decalcifiere.Zeama rezultată (clară,decalcifiată) este apoi

concentrată prin trecere succesivă printr-o instalaţie de vaporizare care funcţionează pe

principiul efectului multiplu.

După concentrarea prin vaporizare siropul rezultat este concentrat în continuare după ce, mai

întâi, este transferat în aparate de fierbere şi cristalizare,care funcţionează sub vid parţial şi

este adus la temperatura de 80oC . Datorită concentrării, zaharoza din sirop ajunge la

suprasaturaţie, determinând iniţierea unei cristalizări spontane, întreţinută prin introducerea

continuă a siropului concentrat până la momentul în care cristalizarea atinge stadiul optim.

Astfel se formează “masa groasă’’,aceasta fiind un amestec de cristale de zaharoză cu siropul

‘’mamă’’ din care au fost cristalizate. Separarea zahărului din masa groasă se realizează cu

ajutorul centrifugării. Ultima operaţie denumită “clersaj“ presupune purificarea prin spălare

în centrifugă cu apă fierbinte şi cu vapori acristalelor de zahăr. Siropul separat şi recuperat

după centrifugare se numeşte “sirop verde ” sau “sirop sărac ” fiind supus în continuare la

încă două operaţii de fierbere şi cristalizare, care permit recuperarea în întregime a zaharozei

cristalizabile şi formarea melasei.

Zahărul separat în cele două trepte de cristalizare este apoi rafinat,realizându-se îndepărtarea

nezahărului existent în stratul de melasă aderent pe cristalele de zahăr separate,după cea de-a

treia treaptă de cristalizare în acest scop,zahărul brut se dizolvă în apă, se obţine clera care se

filtrează şi se decolorează.

Clera purificată se amestecă cu siropul concentrat şi este transformată în “sirop standard” din

care se cristalizează zahărul în prima treaptă de cristalizare. Melasa rezultată este o materie

primă valoroasă atât pentru industria farmaceutică cât şica furaj pentru vite.

Fazeleşioperaţiileprocesuluitehnologic de prelucrare a sfeclei de zahăr

1. Recepţiasfeclei de zahăr

Recepţia cantitativă şi calitativă a sfeclei de zahăr de la cultivatori se face în baza

prevederilor contractului de furnizare –livrare a sfeclei.

Recepţia cantitativă constă în cântărirea sfeclei, iar recepţia calitativă constă în verificarea

indicilor de calitate ai sfeclei:

· conţinutul de zaharoză;

· gradul de vătămare a sfeclei;

· gradul de decoletare;

· conţinutul de impurităţi vegetale, minerale, etc.

Conţinutul maximal admis de impurităţi este de 3% din care 1% impurităţi vegetale şi 2%

impurităţi minerale.

2. Manipularea şi depozitarea sfeclei de zahăr

În câmp, după recoltarea semimecanizată,sfecla de zahăr trebuie depozitată sub formă de

grămezi.

3. Păstrarea sfeclei după recoltare

Sfecla decoletată şi recoltată trebuie livrată imediat fabricilor de zahăr. Din maşina de

recoltat, sfecla este descărcată direct în autovehicule care o transportă la fabrică,însă în

cazurile în care recoltarea se face semimecanizat,sfecla trebuie depozitată şi păstrată în câmp

până la livrarea la fabricile de zahăr.

Pentru păstrare,chiar şi pentru durate scurte de timp (2-4 zile),se dirijează sfecla

matură,sănătoasă,aparţinând unui singur soi,decoletată corect,fără imputrităţi vegetale,bine

curăţată de pământ şi de impurităţi minerale.

Terenurile pe care se depozitează sfecla trebuie să fie bine bătătorite pentru a avea rezistenţă

la presiunea exercitată de masa de sfeclă depozitată şi pentru a evita infiltrarea apei de ploaie

care poate împiedica preluarea sfeclei în caz de ploaie. Spaţiile în care este depozitată sfecla

de zahăr trebuie stropite cu lapte de var 50 L/100m2 şi substanţe biocide.

4. Recepţia sfeclei de la cultivatori

Între producătorul de sfeclă de zahăr şi fabrica de zahăr trebuie să se încheie un contract de

producere şi livrare a sfeclei de zahăr,în care trebuie să se menţioneze condiţiile concrete în

care fabrica poate plăti sfecla livrată de producător.

5. Pregătirea sfeclei pentru industrializare

Pregătirea sfeclei pentru industrializare reprezintă prima fază a procesului tehnologic de

prelucrare a sfeclei de zahăr şi este importantă pentru că asigură eliminarea impurităţilor

minerale şi organice din masa sfeclei, care pot produce fenomene microbiologice cu efect

negativ asupra procesului tehnologic. Principalele operaţii tehnologice ale acestei faze sunt

următoarele:

descărcarea sfeclei din mijloacele de transport;

depozitarea de scurtă durată a sfeclei de zahăr în silozurile de zi ale fabricii;

transportarea sfeclei din silozurile de zi la peretele exterior al halei de fabricaţie;

îndepărtarea impurităţilor minerale şi organice;

spălarea sfeclei;

dezinfectarea sfeclei spălate;

tăierea sfeclei şi obţinerea tăiţeilor de sfeclă.

Descărcarea sfeclei poate fi realizată prin două procedee şi anume:

- descărcarea mecanicărealizată de bascularea mijloacelor de descărcat. Această operaţie se

mai numeşte “descărcare uscată”;

- descărcarea hidraulică, realizată cu ajutorul unui curent de apă de o anumită presiune.

Această operaţie se numeşte “descărcare umedă”

Descărcarea umedă se realizează direct în canalul hidraulic destinat transferului sfeclei până

la peretele halei de fabricaţie.

Apa utilizată pentru transportul hidraulic al sfeclei are un circuit închis şi este sistematic

purificată prin separarea prin decantare a impurităţilor grosiere. În decantoare, apa trebuie

permanent alcalinizată şi clorinată sau tratată cu substanţe biocide. Cantitatea de apă utilizată

la transportul hidraulic al sfeclei este de 650 - 700 kg/100 kg sfeclă. Viteza de circulaţie a

apei este de 0,6 - 0,7m/s. Pe acest traseu sunt montate utilajele care permit îndepărtarea

impurităţilor minerale şi vegetale, precum şi un dozator care asigură constanta debitului ce

alimentează sistemul de ridicare a sfeclei la maşinile de spălat.

6. Spălarea sfeclei

Prin spălare se asigură îndepărtarea impurităţilor aderente pe suprafaţa sfeclei (pământ, nisip,

argilă) şi impurităţile care nu au fost eliminate în fazele anterioare (pietre de dimensiuni mici,

paie, frunze etc. ). Cantitatea de apă utilizată la spălare este 40 - 50 kg/100 kg sfeclă. Durata

spălării este de 4 - 6 minute.

Sfecla spălată este clătită în scopul dezinfectării epidermei rădăcinii, cu:

- apă clorinată care conţine circa 20 mg clor la un litru de apă;

- sau cu biocid cu activitate la rece în doza de 2 - 6 ppm.

- pierderile de zahăr la operaţia de spălare sunt neînsemnate în cazul utilizării sfeclei

sănătoase şi proaspete. Iar în cazul utilizării sfeclei parţial mucegăite, îngheţate, lezate

constituie 0,1 - 0,2 %.

7. Tăierea sfeclei şi obţinerea tăiţeilor de sfeclă

Pentru ca extragerea zahărului din sfecla de zahăr să se facă mai rapid şi mai complet,

sfecla se taie în tăiţei cu maşini speciale dotate cu cuţite adecvate.

Tăiţeii trebuie să aibă următoarele dimensiuni:

- lungimea - 1 cm;

- lăţimea 3 - 5 mm;

- grosimea 0,5 - 1,5 mm.

Tăierea se consideră calitativă dacă 100 gr de tăiţei aranjaţi cap la cap au lungimea de 24 -

26 m şi rebutul nu depăşeşte 0,5 % din masa tăiţeilor.

8. Cântărirea tăiţeilor de sfeclă de zahăr

Înaintea introducerii în instalaţia de extracţie tăiţeii de sfeclă sunt cântăriţi cu ajutorul unui

cântar automat montat sub banda care transportă tăiţeii de la maşina de tăiat. Cântarul automat

trebuie verificat foarte des, pentru a se evita înregistrările eronate în gestiunea fabricii.

9. Extracţia zahărului

Extracţia zahărului din tăiţeii de sfeclă se realizează prin difuzie în contracurent, mediu de

extracţie fiind apa fierbinte.

Difuzia este un fenomen fizic prin care moleculele substanţelor dizolvate trec libere în acea

parte a soluţiei în care concentraţia lor este mai scăzută, până ce în întreaga soluţie

repartizarea lor devine uniformă.

În sfecla de zahăr, zaharoza se află în stare dizolvată în sucul celular din vacuolele aflate în

mijlocul celulelor ţesutului rădăcinii. Trecerea moleculelor de zahăr prin membrana celulelor

în mediul înconjurător este împiedicată de masa protoplasmatică mărginită de o peliculă

semipermiabilă ce înconjoară vacuola. La o temperatură mai mare de 70oC, pelicula este

distrusă, protoplasma este coagulată şi distrusă, sucul celular ia locul protoplasmei şi

ajungând în contact cu membrana permiabilă a celulei, trece în mediul înconjurător printr -

un proces clasic de difuzie. Denaturarea protoplasmei celulei la temperatură ridicată se

numeşte plasmoliză şi joacă un rol important în procesul de extracţie a zahărului din sfeclă.

Difuzia este operaţia care asigură condiţiile optime de desfăşurare a celorlalte operaţii din

procesul tehnologic de prelucrare a sfeclei, deoarece:

- de cantitatea de zahăr extrasă prin difuzie din tăiţeii de sfeclă depinde randamentul de

zahăr al fabricii;

- de puritatea zemei de difuzie obţinute depinde modul de desfăşurare a procesului

tehnologic în fazele ulterioare.

Operaţia de difuzie are loc în baterii de difuzie construite din 8 - 16 difuzoare de construcţie

specială, care asigură o funcţionare continuă în contracurent. Difuzia are loc cu apă fierbinte

(to= 70 – 80oC) timp de 60 - 90 minute până când în tăiţei mai rămâne 0,2 - 0,25% de zahăr.

În procesul de difuzie substanţele solubile din sfeclă se dizolvă în apă. Concentraţia de

substanţe uscate în zeama de difuzie este de 15 - 18% din care zaharoza constituie 13 - 15%

şi 2 - 3% sunt substanţele nezaharate.

În urma prelucrării unei tone de sfeclă rezultă 1100 - 1200 kg de zeamă de difuzie şi 800 -

900kg de borhot. Zeama de difuzie se scurge prin site metalice cu diametrul orificiilor 1,5 - 3

mm, iar borhotul se presează şi se înlătură din procesul tehnologic.

Aparatele de difuzie se alimentează cu apă fierbinte obţinută în urma condensării vaporilor

de apă din ultimul corp de fierbere a zemei subţiri şi din aparatele cu funcţionare sub vid, în

care are loc concentrarea zemei groase, ceea ce permite economisirea apei şi a surselor de

energie.

10. Purificarea zemei de difuzie

Zeama de difuzie este o soluţie apoasă şi impură de zahăr, opalescentă, care spumează uşor,

are gust specific de produs vegetal fiert, de culoare brună. Din sfeclă în zeama de difuzie trec

următoarele substanţe (în % faţa de cantitatea lor iniţială din sfeclă):

Zaharoză - 98%

Substanţe nezaharate anorganice - 61%

Substanţe nezaharate organice - 70%

Potasiu - 74%

Acid fosforic - 79%

Substanţe azotate neproteice - 99%, etc.

Substanţele nezaharate care nu se înlătură la purificare se numesc dăunătoare, rămânând în

zeamă acestea influenţează negativ procesul de cristalizare şi reduc randamentul zahărului. Din

grupa substanţelor dăunătoare fac parte sărurile metalelor alcaline, substanţele azotate

neproteice, produsele descompunerii substanţelor pectice şi ale zahărului invertit.

Deoarece în zeama de difuzie sunt dizolvaţi acizii organici din sfeclă ea posedă o reacţie

slabă acidă cu pH=5,5 - 6,5.

Zeama de difuzie reprezintă un amestec complex de substanţe cu diverse proprietăţi chimice

şi fizice şi de aceea înlăturarea acestora este destul de dificilă. S-au propus circa 600 de substanţe

pentru înlăturarea nezahărului din soluţie.

Însă cea mai răspândită metodă de epurare a zemei este tratarea cu lapte de var, urmată de

precipitarea excesului de var prin saturare cu dioxid de carbon.

Utilizarea acestei metode se explică prin cost scăzut şi eficacitate deosebită, deoarece permite

îndepărtarea unei cantităţi de nezahăr prin operaţii relativ simple.

Defecarea (prelucrarea cu lapte de var sau apă de var) se realizează în două etape:

predefecarea şi defecarea propriu-zisă sau de bază.

În procesul de predefecare zeama de difuzie se încălzeşte până la temperatura 85o – 90oC şi

se tratează cu soluţie slabă de lapte de var (0,2 - 0,3% CaO faţă de masa sfeclei prelucrate) timp

de 3 - 5 minute. După tratarea cu lapte de var reacţia soluţiei devine alcalină (pH=11).

Schimbarea mediului soluţiei din slab acid în alcalin este necesară pentru a evita pericolul de

inversie a zaharozei (în mediu acid şi la temperaturi înalte zaharoza are proprietatea de a inverti

în glucoză şi fructoză).

Defecarea de bază constă în tratarea zemei cu o soluţie mai concentrată de lapte de var (1,75

- 2,25% CaO) şi durează 8 - 10 minute.

La defecare în zeamă au loc diverse procese chimice şi fizico - chimice foarte importante

pentru producere: coagularea proteinelor, neutralizarea acizilor organici, formarea sărurilor

solubile şi insolubile, descompunerea substanţelor pectice ş.a.

Zeamă defecată se supune ulterior operaţiei de carbonatare.

Carbonatarea se realizează cu gaz de carbonatare, care conţine circa 30% de dioxid de

carbon.

Prin carbonatare, se transformă în carbonat de calciu, cea mai mare cantitate a calciului conţinut

în zeamă sub formă de lapte de var şi calciul care se află slab legat cu zaharoza în zaharaţi mono-

şi bi- calcici punându - se în libertate zaharoza. Carbonatul de calciu format constituie o masă

absorbantă importantă pentru majoritatea impurităţilor din zeamă şi favorizează filtrarea acesteia.

Laptele de var, care conţine ca substanţă activă oxid de calciu (CaO) şi gazul de carbonatare,

care conţine dioxid de carbon (CO2), se obţine industrial în fabricile de zahăr, prin arderea

calcarului sau a pietrei de var. Calcarul se arde în cuptoare speciale la temperaturi mai mari de

850 oC, obţinându - se var ars (CaO). Apoi are loc stingerea varului ars cu condensat cald, cu

temperatură de 70 - 80oC, iar laptele de var [Ca (OH)2] este diluat cu ajutorul apei dulci de la

dedulcirea nămolului, pe filtrele cu vid. Bucăţile mici de var se „sting” mai repede decât cele

mari, şi de aceea, este necesar să se mărunţească varul în prealabil în concasor.

După operaţia de carbonatare urmează filtrarea impurităţilor înglobate de carbonatul de

calciu şi înlăturarea sedimentului obţinut (nămolul) din procesul tehnologic.

Următoarea operaţie sulfitarea se realizează prin tratarea zemei cu anhidridă de sulf (SO2).

Această substanţă are efect antioxidant (decolorează substanţele colorate din soluţie şi astfel o

înălbeşte) şi efect antiseptic (dezinfectează soluţia).

Zeama de difuziune are, în general, următoarea încărcătură microbiologică:

- 0,5 - 1,5 milioane de celule de bacterii mezofile la 1 ml;

- 0,2 - 0,5 milioane de celule de bacterii termofile la 1 ml.

La 100kg de sfeclă prelucrată se foloseşte circa 15 kg de SO2.

Cu toate că, anhidrida de sulf este un reducător puternic, efectul de înălbire la prima sulfitare

atinge doar nivelul de 30%.

Pentru a înlătura mai riguros nezahărul din zeama de difuzie operaţiile de defecare,

carbonatare şi sulfitare se repetă, după necesitate, de două sau trei ori.

11. Concentrarea, fierberea, cristalizarea, centrifugarea şi condiţionarea zaharozei

Concentrarea din considerente economice şi de calitate a zahărului se realizează în două

etape:

- concentrarea zemei subţiri şi obţinerea zemei groase;

- fierberea zemei groase până la suprasaturaţie.

Zeama subţire purificată obţinută după operaţia de sulfitare se concentrează în instalaţii care

funcţionează pe principiul efectului multiplu.

Cea mai ridicată temperatură la care se supune zahărul în procesul tehnologic de prelucrare a

sfeclei este în primul corp al instalaţiei de concentrare şi are valori cuprinse între 116 o- 129oC.

Această etapă este principala consumatoare de energie termică şi electrică a fabricilor de zahăr.

Concentrarea zemei prin evaporarea apei are loc până se obţine un concentrat ce conţine 60 -

65% de substanţe uscate, numit „zeamă groasă”.

Zeama groasă conţine suspensii insolubile, de aceea trebuie filtrată. Filtrarea zemei groase se

realizează la presiune de 0,4 - 0,5 bari, cu viteza de filtrare de 2,5 l/m2 pe minut.

Fierberea zemei groasese realizează în aparate de fierbere sub vid de funcţionare discontinuă

până la concentraţie de substanţe uscate 92 - 95%, când se obţine o soluţie suprasaturată şi

începe procesul de cristalizare a zaharozei.

Fierberea zemei groase se obţine la vidul constant de 600 mm Hg şi la temperatura de 75 oC.

După 30 minute de fierbere în aparat se introduc 30 - 40g pudră de zahăr, ca centre de

cristalizare pentru a mări viteza de cristalizare a zaharozei şi pentru a obţine cristale omogene

după dimensiuni.

Cristalele obţinute sunt separate de apa pe care o conţin (5 - 8%) prin centrifugare. Apoi are

loc spălarea zahărului centrifugat cu apă caldă, de circa 70oC şi tratarea cu abur suprasaturat cu

temperatura 160oC pentru reducerea conţinutului de săruri minerale şi a coloraţiei zahărului.

După spălare zahărul este iarăşi centrifugat până la umiditatea cristalelor 0,8 - 0,5 %.

Siropul separat la centrifugare, în care se conţin 8 - 10% din masa cristalelor se reîntoarce în

procesul tehnologic.

Operaţiile de fierbere, cristalizare şi centrifugare se repetă de mai multe ori până când

recuperarea zahărului din siropurile separate prin centrifugare devine nerentabilă. Siropul rămas

se numeşte melasă şi conţine circa 50% zahăr necristalizabil.

Zahărul evacuat din centrifugă cu temperatura 70oC este îndreptat la transportorul vibrator,

unde se separă aglomerările (bulgării) de zahăr şi apoi se usucă cu aer cald până la umiditate

standard.

Zahărul uscat este depozitat în vrac în silozuri, turn de construcţie specială, sau ambalat în

saci din material textil, polimeric sau de hârtie.

1.3.Centrifugarea

Până pe la mijlocul secolului XIX, în industria zahărului, cristalele se separau de siropul

intercristalin al maselor groase sub acţiunea gravitaţiei. În general se foloseau nişte forme conice

cu fundul perforat, în care se punea masa groasă. Siropul se scurgea iar în forme rămâneau

„căpăţânile de zahăr”.

Separatorul centrifugal a fost introdus pentru prima dată de către Deer şi fost utilizat în industria

textilă.

Separarea amestecurilor eterogene sub influenţa forţei centrifuge se realizează pe două principii:

prin sedimentare, când separarea sub influenţa forţei centrifuge se realizează pe

bază de diferenţă de densitate. Separarea componenţilor se face prin stratificarea

lor.Se aplică amestecurilor eterogene lichid-lichid, solid-solid, solid-lichid, solid-

gaz. Spaţiul în care are loc separarea este în mişcare de rotaţie şi are pereţii plini.

Amestecul, datorită forţei centrifuge se separă în straturi în ordinea densităţii, cele

cu densitate mai mare fiind mai aproape de perete. Centrifugarea pe principiul

sedimentării uneori capătă denumiri speciale, în funcţie de faza tehnologică pe care

o realizează.

Sedimentarea sub influenţa forţei centrifuge se realizează de fapt în două faze:

-depunerea fazei cu densitatea cea mai mare, care se supune legilor hidrodinamicii- în cazul

sedimentelor solide;

-trecerea sedimentului, care se supune legilor mecanicii solului.

prin filtrare, care se aplică în special amestecurilor eterogene solid-lichid; lichidul

străbătând suprafaţa filtrantă sub influenţa forţei centrifuge, iar particulele solide ale

amestecului, acţionate şi ele de forţa centrifugă, fiind reţinute la suprafaţa stratului

filtrant ca şi în cazul filtrării.

Factorii care influenţează centrifugarea

Efectul forţei centrifuge fie că realizează separarea prin sedimentare sau prin filtrare, este

influenţat de o serie de factori, printre care cei mai importanţi sunt:

mărimea forţei centrifuge;

natura materialului de separat;

natura materialului din care se construieşte utilajul.

Mărimea forţei centrifuge- separarea este determinată de forţa centrifugă care ia naştere la rotirea

unui corp în jurul axei. Mărimea forţei centrifuge care apare prin rotirea corpului se determină pe

baza legilor mecanicii. Forţa centrifugă care se naşte în cazul unei mişcări circulare a unui corp

de masă m, cu viteza unghiulară ω, pe traiectorie de rază R este:

F=m∙ω∙R

în care:

m - masa totală aflată în rotaţie, în kgf∙s2/ m2;

ω – viteza unghiulară, în rad/s;

R – raza de rotaţie,în m.

Natura materialului de separat – materialul supus separării sub influenţa forţei centrifuge, prin

caracteristicile sale, influenţează separarea. Toate caracteristicile materialelor care aduc

dificultăţi la sedimentare sau filtrare se comportă în mod similar şi la centrifugare.

Vâscozitatea influenţează defavorabil separarea centrifugală. Pe măsură ce creşte vâscozitatea,

separarea se realizează mai greu. Orice măsură luată pentru micşorarea vâscozităţii ajută

separarea prin centrifugare. Reducerea vâscozităţii se poate efectua prin încălzire, diluare cu apă,

înlăturarea componenţilor coloidali.

Spumaeste un obstacol de separare, deoarece bulele care o alcătuiesc se ataşază de particulele

solide, le măresc volumul aparent şi prin aceasta micşorează masa volumică aparentă. Este

indicat ca spuma să fie înlăturată înainte de începerea operaţiei de centrifugare, sau să se

introducă în amestec substanţe care împiedică spumarea. Substanţele care împiedică spumarea

sunt substanţe vâscoase care în acelaşi timp micşorează viteza de separare.

Alegerea materialului pentru construirea centrifugelor

Ţinând seama de efectul forţei centrifuge care apare în mişcarea de rotaţie la construcţia

centrifugelor de orice tip trebuie să se ţină seama de anumite elemente. Important pentru

realizare este alegerea materialului de construcţie şi alegerea turaţiei optime.

Alegerea materialului de construcţie trebuie să se facă ţinând seama de două elemente:

- caracteristicile materialului supus separării sub efectul forţei centrifuge;

- rezistenţa admisibilă a materialului care este supus presiunii ce apare datorită efectului forţei

centrifuge.

Stabilirea turaţiei optime- procesul de separare centrifugală este cu atât mai eficace cu cât turaţia

este mai mare, deoarece viteza de separare sub influenţa forţei centrifuge este proporţională cu

turaţia la pătrat. Pentru a se evita însă presiuni prea mari asupra precipitatului şi lichidului, este

necesar să se aleagă o turaţie care să asigure că nu se vor distruge anumite calităţi ale

precipitatului datorită presiunii interioare. Aceasta este şi mai important pentru materialele

cristaline, cum este şi cazul zahărului sau lactozei care se separă prin filtrare centrifugală. Pentru

acest scop este necesar să se ia în considerare presiunea exercitată asupra precipitatului. În

general prin filtrare centrifugală umiditatea scade la mai mult de jumătate din valoare dacă

solidul respectiv este lăsat să se scurgă liber. Efectul de scurgere este şi mai puternic pentru

solide care se găsesc în stare cristalizată.

Principiul centrifugării

Separarea cristalelor de zahăr de siropul intercristalin se realizează sub acţiunea forţei centrifuge

dezvoltate prin punerea în mişcare de rotaţie la mare turaţie, a masei groase aflată în toba

centrifugii.

Descrierea operaţiei:

Încărcarea centrifugei – se face în mers, când tamburul se învârteşte cu o viteză redusă (200-

300 rot/min); la această turaţie, separarea siropului de cristale se face în mică măsură încât masa

groasă rămâne destul de fluidă şi se repartizează uniform pe toată înălţimea tamburului.

Suprafaţa interioară a masei groase în centrifugă ia forma unui paraboloid de revoluţie, asigurând

astfel echilibrarea sistemului tambur-încărcătură.

Dacă încărcarea s-ar face atunci când tamburul a atins o viteză mare de rotaţie, eliminarea

siropului mamă s-ar face înainte ca masa groasă să aibă timpul să se repartizeze uniform; stratul

de masă groasă de pe pereţii centrifugei ar prezenta neregularităţi, datorită scurgerii neuniforme

a masei groase prin jgheaburile de distribuţie.

Pentru încărcarea unei centrifuge se deschide registrul corespunzător acesteia şi se lasă astfel să

se scurgă masa groasă din malaxorul distribuitor al bateriei printr-un jgheab care poate fi lăsat în

jos sau ridicat după trebuinţă. Cantitatea de masă care se introduce în centrifugă variază cu

dimensiunile acesteia şi este de ordinul 300-1000kg.

Încărcarea insuficientă a tamburului scade randamentul centrifugei, iar încărcarea cu o cantitate

prea mare este dăunătoare, fiindcă surplusul de masă groasă se varsă peste marginile tamburului

şi cade în sirop, mărind puritatea acestuia.

După încărcarea masei groase, se închide registrul şi după ce se curăţă cu atenţie jgheabul de

resturile de masă groasă, se ridică în sus pentru a împiedica curgerea de sirop în timpul

centrifugării; se evită astfel formarea conglomeratelor de cristale de zahăr care înrăutăţesc

calitatea produsului finit.

Separarea siropului verde – tamburul se învârteşte din ce în ce mai repede, până ajunge la

turaţia maximă. În această perioadă se îndepărtează cea mai mare parte din siropul intercristalin.

Cu cât forţa de expulzare a siropului în exteriorul tamburului este mai mare, cu atât centrifugarea

durează mai puţin.

Spălarea sau albirea zahărului – prin centrifugare, siropul mamă nu este separat complet. La

suprafaţa cristalelor rămâne un strat de sirop atât de subţire încât forţele de adeziune între cristale

şi filmul de sirop egalează forţa centrifugă.

Cu cât cristalele sunt mai mici, cu atât este mai mare suprafaţa lor specifică şi deci şi cantitatea

de sirop reţinută pe cristale. Îndepărtarea filmului de sirop de pe cristale se poate face prin

spălare: cu apă şi cu abur; numai cu apă; numai cu abur.

Scopul spălării este de a înlocui acest strat subţire de sirop mamă printr-un sirop care să conţină

mai puţin nezahăr.

În timpul centrifugării, masa groasă se spală cu apă fierbinte 70-80 oC apoi cu abur de 150-160 oC, pentru a menţine temperatura optimă de centrifugare până la descărcarea zahărului. Apa este

trimisă sub presiune în centifugă într-un tub metalic prevăzut cu duze pentru pulverizat apa.

Fiind montat paralel cu generatoarea tamburului el trimite peste cristale un curent de apă în

formă de picături fine. Apa, căzând pe stratul de zahăr, sub acţiunea forţei centrifuge trece prin

cristalele de zahăr şi antrenează cu ea şi o parte din siropul aderent.

Totodată, în apa de spălare, se dizolvă o cantitate oarecare de cristale. Puritatea siropului rezultat

de la spălare - siropul alb - este mai mare decât a siropului verde. Pentru spălarea cu abur se

întrebuinţează abur supraîncălzit (3-6 at). În raport cu greutatea masei groase se consumă circa

2% abur, din care 1% se condensează pe cristale şi trece în siropul alb şi 1% este îndepărtat cu

ajutorul unei instalaţii de ventilaţie.

Aburul care străbate prin stratul de cristale pe de o parte îl încălzeşte, ceea ce micşorează

vâscozitatea filmului de sirop de pe cristale şi înlesneşte astfel scurgerea lui, pe de altă parte

înlătură, prin acţiune mecanică, o parte din acest sirop.

Zahărul obţinut este alb, cu o umiditate scăzută (0,5%) şi fierbinte (circa 70 oC), ceea ce ajută la

uscarea lui ulterioară. Afară de aceasta în timpul spălării, aburul se condensează neîntrerupt şi

menţine constantă temperatura şi umiditatea zahărului, încât acesta nu „usucă prea tare”, nu se

lipeşte şi se descarcă uşor.

Frânarea centrifugei – când albirea zahărului este terminată, se închide aburul şi se opreşte cât

mai repede tamburul centrifugei. În cazul când centrifugele sunt acţionate individual cu motor

electric trifazic, se începe frânarea prin trecerea de la viteza superioară la viteza inferioară.

Această fază trebuie să fie cât mai scurtă, nu numai pentru că reprezintă timp neproductiv, ci şi

stratul de zahăr se „usucă prea tare”.

Cristalele, la început independente, se sudează unele de altele prin uscare şi formează o masă

compactă, care se desface foarte greu şi cade din tambur sub formă de blocuri de diferite mărimi.

Descărcarea zahărului – când tamburul este oprit, se dau la o parte capacele de deasupra, se

ridică conul de închidere a orificiului de descărcare, apoi se taie cu plugul stratul inferior de

zahăr, restul cade singur.

Separarea siropurilor obţinute la centrifugare – siropurile care se scurg din centrifuge sunt

supuse unei noi operaţii de fierbere şi cristalizare, în scopul de a extrage din ele maximum

posibil de zahăr.

Se ştie, de asemenea, că dintr-o masă groasă cu puritate mai ridicată se obţine zahăr de calitate

mai bună. Întrucât siropul verde are o puritate mai scăzută decât siropul alb, este important să nu

se amestece, pentru a putea fi trimise respectiv la fierberea maselor groase cu puritate

corespunzătoare nivelului lor de puritate.

Injectarea de abur între manta şi tambur îmbunătăţeşte separarea, deorece sita, fiind încălzită,

siropul verde devine mai puţin vâscos şi se scurge mai repede.

Centrifuga cu fund conic

Este o maşină cu descărcare rapidă şi cu o capacitate bună de lucru. Astfel la o capacitate de

umplere medie de 500kg, o turaţie de 1000 ture/min şi diametrul tobei de 1220 mm poate realiza

36 şarje/oră. Este o maşină de tip suspendat, a cărei tobă este construită astfel încât zahărul

separat se descarcă sub greutatea proprie, la oprirea centrifugii.

Toba centrifugii care în partea de jos este uşor conică se obţine prin presare fără puncte de

sudură şi este sudată de capac şi de rozeta arborelui.Toba centrifugii (tamburul) este

confecţionată din oţel aliat rezistent şi are grosimea de 5-7 mm sau mai subţire.

Toba este perforată având orificii rotunde sau sub formă de fante, cu o suprafaţă liberă de cernere

de peste 20%.Partea superioară a tobei este deschisă şi o traversează arborele fixat de tobă prin

rozeta de la baza sa. În interiorul tobei se pune o sită de distanţare confecţionată din împletitură

de sârmă de alamă, sau galvanizată, sau din inox, cu ochiuri mari.

Pe această sită se pune sita centrifugii ( de filtrare) propriu-zisă care este confecţionată din tablă

de alamă sau cupru având perforaţii foarte dese în funcţie de tipul masei de centrifugat.Toba

centrifugii se roteşte în interiorul unei mantale cilindrice fixe, concentrică cu toba şi montată

astfel că între tobă şi manta rămâne un spaţiu inelar cu lăţimea de150-200 mm.

Umiditatea zahărului supus presării variază între 2 si 3%, în funcţie de duritatea pe care o

urmărim să o capete bucăţile obţinute. La o umiditate mai mică, se obţine un zahăr mai puţin

dens, care se sfărâma uşor. În timpul acestei operaţii are loc dizolvarea unei cantităţi de zahăr,

ceea ce face ca siropul rezultat din spălare sa aibă o puritate mai mare decât siropul-mamă. Acest

sirop se numeşte sirop alb sau bogat şi se trimite într-un alt rezervor.

Siropul rezultat prin centrifugare este proiectat pe suprafaţa interioară a mantalei, se scurge în

jurul ei şi se adună în ulucul circular de la partea inferioară a spaţiului dintre tobă şi manta. De

aici printr-o conductă este dirijat fie în jgheabul de sirop verde, fie în cel de sirop alb, după caz.

Spalarea cristalelor în centrifugă se face cu o clersă de spălare preparată special în acest mod.

Albirea cu clersa asigură un randament superior în cristale, datorită dizolvării reduse care are loc.

După spălare, cristalele păstrează la suprafaţa lor o peliculă de clersă care va uşura procesul de

aglomerare a cristalelor la presare şi la uscare.

În industria zahărului se folosesc centrifuge cu funcţionare periodică sau cu funcţionare continuă.

Centrifugele cu funcţionare continuă se pot împarţi în două grupe mari, după poziţia tamburului :

centrifuge orizontale şi centrifuge verticale.

După modul în care se deplasează masa groasă în tambur, se împart în centrifuge cu înaintare

forţata a masei centrifuge cu curgere liberă a masei.

Centrifuge cu tambur orizontal sunt cele mai raspândite, datorită avantajelor pe care le prezintă

la încărcarea şi descărcarea, spaţiului ocupat mai redus, accesibilităţii în exploatare.

Dezavantajele centrifugii cu fund conic constau în:

-umplerea defectuoasă, mai ales la masele cu purităţi ridicate şi cristale de granulaţie mare,

precum şi în apariţia vibraţiilor;

-la produsele vâscoase, forma necorespunzătoare a tamburului nu permite spălarea uniformă,

care este insuficientă în zona inferioară;

-cere o atenţie deosebită la spălarea cu apă, operaţie ce trebuie făcută în momentul când

umiditatea zahărului este cuprinsă între 1,5-2,5%;

-spălarea cu abur supraîncălzit (la zahărul tos) trebuie făcută chiar înainte de descărcare pentru a

evita întărirea zahărului în centrifugă şi îngreunarea autodescărcării;

-evacuarea nu se realizează totdeauna în bune condiţii.

Totuşi, acest tip de centrifugă este simplu în construcţie şi uşor de întreţinut, iar sita se uzează

puţin.

Părti componente :

1 - conducta de alimentare ; 2 - con rotativ ; 3 - ax ;4 - tambur ; 5 - piston ; 6 - disc ;

7- dispozitiv de spălare ; 8 - conducta de evacuare.

Mod de funcţionare :

Materialul de centrifugat este introdus continuu prin conducta de alimentare 1, în partea îngustă

o conului rotativ 2. Tamburul cilindric este format din mai multe tambure de diametre diferite,

asamblate împreuna, constituind treptele centrifugii.

Axul 3, format dintr-o ţeavă, este fixat de fundul tamburului 4, în interiorul lui ; pistonul 5 are o

mişcare alternativă. Masa groasă ajunsă în partea îngustă a conului 2, se raspândeşte pe suprafaţa

acestuia cu o viteza care creşte treptat, ajungând pe prima treaptă a taburului rotativ, unde are loc

separerea siropului verde. Zahărul rămas pe sita tamburului este împins spre treapta a doua de

discul 6, care este acţionat de pistonul 5. În treapta a doua, zahărul care se afla într-un strat de

circa 20-50 mm grosime este spălat cu apă caldă prin dispozitivul 7. Alimentarea cu apă de

spălare se realizează printr-o valva reducătoare de presiune, încât condiţile de spălare sa rămână

constante. În ultima treaptă zahărul este tratat cu abur şi părăseşte tamburul prin 8.

Eliminarea tuturor siropurilor rezultate din centrifuge se face în fiecare treaptă a taburului; astfel

din treapta I se elimină siropul verde în cantitatea ce mai mare, din a doua siropul alb rezultat din

procesul spălarii si din a treia un sirop cu puritate înalta în cantitate mică.

Funcţionarea centrifugei este complet automată. Dispozitivul de alimentare este conectat cu un

regulator, care reglează alimentarea în funcţie de puterea absorbită de centrifugă.

1.4 Descrierea operaṭiei de purificare –saturatorul cu funcționare continuă

Necesitatea purificării zemii de purificare

Pentru a obţine zahăr prin fierbere – cristalizare zeama trebuie purificată din

următoarele motive:

trebuie eliminate particulele în suspensie şi proteinele coagulate, deoarece acestea

produc greutăţi la filtrare;

zeama are reacţie acidă, adică un pH = 5,8...6,5 (corespunzător la 0,04% CaO). La

asemenea pH zaharoza se inverteşte, zahărul invertit fiind melasigen şi antrenează în

melasă o cantitate suplimentară de zahăr;

zeama de difuzie are culoareînchisă care s-artransmiteşicristalelor de zahăr;

zeama conţine saponine care produc spumă şi creează dificultăţi la evaporare, fierbere

şi cristalizarea zahărului;

unele impurităţi coloidale dau soluţii vâscoase care creează greutăţi la fierbere şi

cristalizare.

Zeama de difuzie se supune procesului de purificare care constă din următoarele operaţii.

Predefecarea are drept scop înlăturarea coloizilor din zeama de difuzie prin adăugarea a

0,15 – 0,35% CaO sub formă de lapte de var, astfel ca pH-ul zemii devine 10,8 – 11,2 la 20oC.

La predefecare nu se înlătură pectinele prin coagulare care au sarcină pozitivă. O parte însă

din pectine şi saponine se înlătură prin adsorbţie pe CaO coloidal din soluţie sau pe cristalele de

CaCO3 introduse la predefecare prin reluarea unei părţi din precipitatul concentrat de la saturaţia

I.

Cantitatea de precipitat coloidal format la predefecare reprezintă 0,5 – 1% din cantitatea de

zeamă.

Sistemele de predefecare sunt:

- optimăsausimplă (Spengler, Bötger);

- cu adaus progresiv de var (Kartasov, Dedek, Vasatko);

- progresivă cu tratarea zemii de difuzie cu zeamă predefecată (Briegell – Müller,

Naveau).

Predefecatorul Briegell – Müller

Este format dintr-un vas orizontal cu fund cilindric în interiorul căruia se roteşte un agitator

cu braţe. Aparatul, în secţiune longitudinală, este împărţit în 7 compartimente prin pereţi de tablă

formaţi din două părţi: una fixă (8) şi una mobilă (9) – clapete care se pot răsuci după nevoie în

jurul axei lor. Zeama intră prin ştuţul (10) în compartimentul (1), iar laptele de var în

compartimentul (7) prin conducta (11). Zeama predefecată iese prin preaplinul (12). Cu ajutorul

registrului (13), prin ridicare/coborâre se poate varia nivelul zemii în aparat. Zeama de difuzie

trece dintr-un compartiment în altul pe la fundul aparatului până ajunge în compartimentul (7),

unde se adaugă Ca(OH)2 pentru aducerea la pH-ul final. Prin rotirea clapetelor în jurul axelor lor

în aparat se creează două curente pe cele două laturi şi anume, un curent de la compartimentul 7

la 1 şi un curent de la compartimentul1 la 7. Aparatul lucrează cu zeamă de la saturaţia I, care

conţine CaCO3 cu proprietăţi adsorbante, sau cu nămol concentrat de la decantare (care de

asemenea conţine CaCO3).

Schema tehnologică recapitulativă de la purificarea zemii de difuzie.

Defecarea este operaţia care are drept scop:

- precipitarea compuşilor din zeama de difuzie care reacţionează cu ionii de Ca2+ şi OHˉ.

- crearea de condiţii, astfel încât, la carbonatare, să se formeze o masă adsorbantă de

cristale şi o masă de precipitat, care ajută la filtrarea zemii carbonatate;

- sterilizarea zemii prin acţiunea Ca(OH)2 asupra microorganismelor.

La defecare au loc următoarele reacţii mai importante:

- nezahărurile anorganice, sunt precipitate de sulfaţi (sulfat de calciu);

- acizii organici liberi, sunt precipitaţi sub formă de săruri de calciu;

- sărurile acizilor organici cu potasiu şi sodiu sunt descompuse cu formare de baze (KOH,

NaOH);

- Ca(OH)2 provoacă descompunerea aminelor (asparagina, glutamina), a substanţelor

pectice şi proteice.

Aparatele pentru predefecare pot fi:

- aparate de predefecare la cald (fig. 4.3.) cu temperatura de lucru de 85oC şi turaţia

agitatorului de 30 – 40 rot/min;

-aparate de defecare la rece (defecatorul DDS), care este de formă cilindrică cu D > H,

prevăzut cu agitator cu palete (cu 1 tură/minut), care lucrează la 40oC.

Saturaţia I.

Are drept scop formarea de precipitat cu excesul de lapte de var sau laptele de var slab

legat sub formă de zaharaţi mono- şi dicalcici.

La saturaţia I, intră zeama defecată cu alcalinitate 1,5...2% CaO şi temperatura de

85...90oC, care este tratată cu gaz de saturaţie ce provine de la cuptorul de var (conţine 26 – 34%

CO2). Saturaţia I, are loc în saturatoare până la o alcalinitate de 0,06...0,1% CaO, adică până la

pH = 10,8...11,2.

La saturaţia I au loc următoarele reacţii:

CO2 + H2O ←→ H2CO3

CaO + H2O ←→ Ca(OH)2

Ca(OH)2 + H2CO3 = CaCO3 + 2 H2O

De remarcat, că în zeama defecată CaO se află sub formă de suspensie în proporţie de 90%

şi 10% sub formă de hidroxid de calciu; pentru a se forma CaCO3 tot oxidul de calciu trebuie să

se găsească ca Ca(OH)2 .

Saturaţia I are loc în următoarele condiţii:

- temperatura zemii de defecaţie 85 – 90oC;

- concentraţia CO2 în gazul de saturaţie este de 26 – 34%;

- durata operaţiei este de aproximativ 8 minute;

- pH-ul final al zemii este de 10,8 – 11,2 (acelaşi ca la predefecare).

Saturaţia I continuă prezintă următoarele avantaje:

- se obţin cristale mari de CaCO3 (5-10 μ) datorită alcalinităţii mai mici a zemii proaspete,

ceea ce conduce la o filtrare mai uşoară a suspensiei de precipitat care are şi o viteză de

sedimentare mai ridicată;

- se poate realiza recircularea zemii în aparat ceea ce conduce la creşterea cristalelor de

CaCO3;

- instalaţia este mai ieftină fiind nevoie de un singur saturator.

Dezavantajele se referă la:

- nu se poate menţine constant pH-ul, datorită greutăţilor în reglarea tratării zemii cu CO2;

- este posibil ca nu toată zeama să fie tratată uniform cu CO2;

- suprafaţa de adsorbţie a cristalelor mari este mai mică decât a cristalelor mici, deci

purificarea este mai puţin eficientă.

Aparatul de saturaţie I cu funcţionare continuă : se compune din corpul cilindric , în care

zeama de difuzie şi laptele de var intră prin conductele şi cu circulaţie de sus în jos. Gazul de

saturaţie este adus prin conducta şi distribuit prin barbotorul şi circulă de jos în sus. Zeama

saturată părăseşte aparatul prin conducta.

Controlul nivelului zemii în aparat este realizat prin conducta de nivel . Aparatul este

prevăzut la partea superioară cu prinzătorul de spumă şi racordul prin care iese gazul de

saturaţie.

Saturaţia a II-a

Are drept scop de a precipita excesul de var cu CO2 şi de a scădea la minimum cantitatea

de săruri de calciu, conţinută de zeama subţire. La saturaţia a II-a trebuie evitată redizolvarea

nezahărului. Tratarea cu CO2 se face până la pH = 8,2...8,8 şi 100...150 mg CaO / litru.

Reacţiile care au loc la saturaţia a II-a, sunt următoarele:

Ca(OH)2 + CO2→ CaCO3 + H2O

2 KOH + CO2 =K2CO3 + H2O

2 NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O

Ca(R – COO)2 + K2CO3→ CaCO3 + 2 R – COOK

(insolubil) (insolubil) (solubil)

Încaz de suprasaturare, cu CO2, are loctransformareacarbonaţilorînbicarbonaţi, faptnedorit,

deoarece, bicarbonaţiiproducincrustaţiipeţevilefierbătoarelor.

Saturaţia a II-a este bine condusă dacă:

- alcalinitatea zemii ajunge la 100...150 mg CaO / litru, adică pH = 8,2...8,8;

- KOH şiNaOH se transformăcompletîn K2CO3şi Na2CO3;

- operaţia se desfăşoară la 100oC şi fără exces de CO2 pentru a nu se forma bicarbonaţi

solubili.

Saturaţia a II-a durează aproximativ 4...5 min. şi se conduce în aparate de felul celor arătate

la saturaţia I.

Prefierberea zemii subţiri de saturaţia a II-a. Această operaţie, este necesară numai dacă s-a

făcut suprasaturarea zemii şi a avut loc formarea de bicarbonaţi solubili. Prefierberea se

realizează la 105...107oC, într-un preâncălzitor în care caz au loc reacţiile:

Ca(HCO3)2→ CaCO3 + CO2 + H2O

2 KHCO3→ K2CO3 + CO2 + H2O

Carbonaţii insolubili se îndepărtează prin filtrare.

Sulfitarea zemii subţiri. Această operaţie, se realizează în scopul:

- reducerii alcalinităţii până la 0,001% CaO;

- reducerea vâscozităţii zemii;

- decolorarea zemii.

La sulfitare au loc următoarele reacţii:

SO2 + H2O → H2SO3

K2CO3 + H2SO3→ K2SO3 + CO2 + H2O

(reacţie care reduce alcalinitatea la 0,01% CaO)

H2SO3 + H2→ H2SO4 + 2H

(hidrogenul format are acţiune decolorantă asupra substanţelor colorate din zeamă).

Separarea precipitatului din zemuri. Precipitatele se îndepărtează din zemuri după:

- saturaţia I, când se formează o cantitate mare de precipitat;

- saturaţia a II-a, când se formează o cantitate mai mică de precipitat;

- după sulfitare.

Se poate merge pe varianta:

Decantare, în care caz se separă zeama care, se trece prin filtre de control (cum ar fi filtrul cu

lumânări), iar nămolul concentrat se filtrează în filtru rotativ cu vid. La aplicarea acestui

procedeu este necesar ca zeama să aibă un coeficient de sedimentare Sk > 6 cm/min. Şi un

coeficient de filtrabilitate Fk < 6 s/cm2.

Viteza de sedimentare este influenţată de mărimea şi calitatea precipitatului, vâscozitatea

zemii, temperatura zemii.

1.5.Norme de protecţie a muncii şi igienă

- centrifugele de zahăr tos trebuie să fie prevăzute cu capace.

- este obligatoriu ca fiecare operator să comunice, la terminarea schimbului,

starea centrifugelor, în special a celor automatizate şi continue.

- la fiecare centrifugă se recomandă să existe un mecanism pentru ridicarea

conului de închidere şi lăsarea lui în jos.

- este interzisă supraîncărcarea centrifugelor. În jurul centrifugelor se vor monta podeţe de o

înălţime astfel aleasă încât lucrătorul să poată deservi uşor centrifuga.

- dispozitivele de pornire şi oprire vor fi astfel construite încât să nu permită

pornirea accidentală. Dacă după pornire se observă că centrifuga funcţionează anormal

(oscilează), are trepidaţii, zgomot etc. aceasta trebuie oprită imediat şi se va anunţa maistrul de

schimb.

- pe marginea centrifugelor este interzisă aşezarea oricăror obiecte ce ar putea

să cadă în centrifugă şi să o scoată din turaţia normală.

- descărcarea centrifugelor neautomatizate se va face numai la oprirea lor

completă.

- este cu desăvârşire interzisă urcarea pe centrifugă în timpul mersului, chiar

dacă este acoperită cu capace.

- toate frânele la centrifugă trebuie verificate continuu pentru a fi în perfectă

stare.

- se interzice frânarea centrifugelor cu lopeţi sau alte obiecte.

- este interzis a se folosi găleţi, căni pentru spălarea zahărului în centrifugă.

- se vor prevedea covoare de cauciuc în faţa centrifugei continue.

- muncitorii care deservesc centrifugele vor purta haine bine strânse pe corp, iar pe cap bonetă.

- rezervoarele şi jgheaburile de scurgere ale siropurilor de la centrifuge trebuie să fie acoperite.

- axele centrifugelor vor fi vopsite la exterior cu vopsea galbenă.

- în timpul funcţionării centrifugelor se interzice părăsirea locului de muncă.

Acestea vor fi supravegheate permanent.

- se interzice a lucra la staţia de centrifuge personal neinstruit.

- este obligatorie verificarea în remont a stării de uzură a tamburilor şi axelor.

- este interzisă mărirea numărului de turaţii a tamburului centrifugei.

- electromotoarele şi toate părţile centrifugelor care pot fi puse accidental sub

tensiune trebuie să fie legate la nulul de protecţie şi la pământ.

- fiecare centrifugă va fi prevăzută cu iluminat local la tensiunea de 24 V.

- în cazul întăririi zahărului în centrifugă se interzice evacuarea cu

descărcătorul. Şarja se va evacua prin spălare cu apă caldă.

- dacă la tamburi apar pendulări, operatorul este obligat să oprească centrifuga din funcţiune.

- vor fi întocmite şi afişate instrucţiuni de exploatare şi de protecţie a muncii

pentru fiecare grup şi tip de centrifuge conform celor prevăzute în cartea tehnică cât şi de

proiectant.

3.3. Reprezentarea grafică a bilanţului de materiale

Bilanţul de materiale reprezintă latura cantitativă a transformărilor de natură

fizico-mecanică, chimică, biochimică pe care un material le suferă în timpul unui

proces tehnologic. Pe baza bilanţurilor de materiale se pot stabili consumurile

specifice de materii prime, dimensionarea utilajelor.

Bilanţul de materiale poate fi reprezentat sub formă de:

- tabel

- tabel-schemă.

I. Reprezentarea sub formă de tabel

Nr.crt Materiale intrate Materiale ieşite

Operaţia

Material

Simbol U.M

.

Valoarea Operaţia

Material

Simbol U.M

.

Valoarea

1. centrifugare centrifugare

Masa groasă M Kg/s 4,74 Zahăr cristal Zt Kg/s 2,37

Apa A Kg/s 0,07 Sirop verde Sv Kg/s 1,42

Abur W Kg/s 0.11 Sirop alb Sa Kg/s 1,13

Total 4,92 Total 4,92

II. Reprezentarea sub formă de tabel-schemă

→Centrifugare → Sirop verde 1,42 kg/s

Nezahăr 11,61% = 11,61100

*1,42= 0,1648 kg/s Zahăr 61% = 61

100 * 1,42= 0,8662 kg/s

Masa groasă

4,74kg/s

Apa 27,39% = 27,39100

* 1,42 = 0,3889 kg/s

→ Spălare → Sirop alb 1,13%

Zahăr 66,9% = 66,9100

* 1,13=0,7559 kg/s

Nezahăr = 18,64% = 18,64100

* 1,13 = 0,2106kg/s

Apa 14,46% = 14,46100

* 1,13 =0,1633 kg/s

→Albire → Zahăr tos 2,37%

Zahăr 98% = 98

100 *2,37 = 2,3226 kg/s

Apă 2% = 2

100 * 2,37 = 0,0474 kg/s

Apa 0,07 kg/s

Abur 0,11 kg/s