Badanie mieszade warnikowych w kaskadowych stacjach gotowania cukru
Badanie mieszadeł warnikowych w kaskadowych stacjach gotowania cukru B i C „Postęp techniczny w przemyśle cukrowniczym” Zakopane, 30 -31. 05. 2005
Autorzy M. Grabowski, K. Urbaniec, Politechnika Warszawska Z. Węgrzynowski, Pfeifer & Langen Polska J. P. Lindner, Stelzer Rührtechnik K. Wolf, P. Pajonk, M. Bruhns, Pfeifer & Langen KG
Entwicklung Technologie Analytik Stosowanie kaskad warników do krystalizacji cukru w systemie ciągłym - znaczenie mieszadeł w przenikaniu materiałowym i cieplnym STC Zakopane 2005 3
Entwicklung Technologie Analytik Krystalizacja Systemem ciągłym Proces Systemem periodycznym Czas Droga Taki sam czas krystalizacji Podzielony czas krystalizacji Cel optymalizacji: Jakość kryształów zapobieganie powstawania kryształów wtórnych + przenikanie ciepla Proces pomocniczy: krystalizacja przy pomocy cukrzycy zarodowej STC Zakopane 2005 4
Entwicklung Technologie Analytik Gotowanie przy pomocy cukrzycy zarodowej Krystalizacja systemem periodycznym cel: Powierzchnia kryształów w krystalizatorze powinna być taka, aby nie dopuścić do krystalizacji wtórnej. Ilość cukrzycy zarodowej w warniku periodycznym > 10 % max. 20 % STC Zakopane 2005 Krystalizacja systemem ciągłym Ilość cukrzycy zarodowej w 1 -szej komorze kaskady > 20 % max. 30 % 5
Entwicklung Technologie Analytik Połączenie warników kaskadowych 1981: Produkt III - Cukrownia Lage Syrop dociągowy Slurry Opary warnikowe WZ PIII W 1 W 2 W 3 W 4 Para grzejna Mieszadło Magma [Austmeyer et al. Zuckerind. 108 (1983) 927 -934] STC Zakopane 2005 6
Entwicklung Technologie Analytik Połączenia kaskad w nowych systemach warników BMA VKT Verdampfungs-Kristallisations-Turm (Krystalizator odparowujący pionowy) BMA VKH Verdampfungs-Kristallisation Horizontal (Krystalizator odparowujący poziomy) Połączenia kaskad w dotychczasowych systemach Cukier bialy: Cukrownia Brühl 1984 Cukrzyca III z 3 komorami: Cukrownia St. Michaelisdonn 1993 STC Zakopane 2005 7
Entwicklung Technologie Analytik Zalety połączeń kaskadowych • Niski poziom cukrzycy nad komorą grzewczą umożliwia stosowanie pary o niższym ciśnieniu • Stosowanie stałej regulacji zamiast czasowych systemów sterujących • 4 komory w porównaniu z 10 -cioma (lub więcej) działami: - każda komora może być oddzielnie dozorowana i sterowana - podczas czyszczenia komora może być ominięta (zamiast 100 % postoju, tylko 25 % zmniejszenie produkcji) +/- konieczna prawie ta sama ilość cukrzycy zarodowej, w praktyce nie ma prawie żadnej różnicy w rozrzucie kryształów STC Zakopane 2005 8
Entwicklung Technologie Analytik Niezbędne warunki pracy w kaskadzie • 1 warnik do gotowania cukrzycy zarodowej (poprzedzony krystalizacją chłodzącą) • 4 (min. 3) warniki z mieszadłami wchodzące w skład kaskady • Komory grzewcze z cyrkulacją wewnętrzną (centralna rura cyrkulacyjna) • Mieszadła dla poprawy efektu przenikania ciepła i masy • Technika sterująca: obiegi regulujące ilości, gęstości i ciśnienia, STC Zakopane 2005 9
Entwicklung Technologie Analytik Technologiczne zalety stosowania mieszadeł w warnikach + Lepsza homogenizacja cukrzycy: równomierne przesycenie + Siły tnące pomiędzy kryształami a roztworem macierzystym => lepszy transport materiałowy do powierzchni kryształów => zapobieganie powstawaniu mączki i kryształów bliźniaczych Lepsza jakość cukru ! [Rodgers, T. ; Lewis, C. : BSC 15 th Tech. Conf. 1962] Lepsze przenikanie ciepła STC Zakopane 2005 10
Entwicklung Technologie Analytik Rodzaje mieszadeł Marine Propeller (mieszadło śrubowe) Kaplan „Turbine“ (mieszadło osiowe, turbina) Warnik z cyrkulacją wewnętrzną, mieszadło z kierownicami strumienia STC Zakopane 2005 Impeller (mieszadło promieniowe) 11
Entwicklung Technologie Analytik Badania modelowe przepływów w laboratorium STC Zakopane 2005 [Zuckerind. 118 (1993) Nr. 11, S. 853 -858] 12
Entwicklung Technologie Analytik Wyniki badań laboratoryjnych Prędkość przepływu w zależności od gęstości mocy mieszadła. Model mieszadła promieniowego jest od 2 do 4 razy efektywniejszy STC Zakopane 2005 13
Entwicklung Technologie Analytik Wyniki stosowania mieszadeł promieniowych w warnikach na skalę techniczną 1. Aarberg 1992: Cukier bialy cukrzyca zarodowa, Próby z niskim poziomem cukrzycy Warnik o niekonwencjonalnej budowie. Mieszadło promieniowe było efektywniejsze od konwencjonalnego. 2. Groß-Munzel 1995: Cukrzyca II Praca w systemie periodycznym, Warnik z dnem kulistym. Warnik porównawczy miał inne wymiary (> + 50 %) Lepsze przenikanie ciepła przy wysokiej zawartości krysztalów 3. Badania w Goslawicach w roku 2003: Idea pana Karola Wolfa Dające się wymienić mieszadła w tych samych warnikach kaskady cukru II i III. Od strony aparaturowej całkowicie porównywalne warunki prowadzenia badań. Badania były przeprowadzone przez zespół kierowany przez Prof. Urbańca podczas kampanii 2004 STC Zakopane 2005 14
Entwicklung Technologie Analytik STC Zakopane 2005 15
- Slides: 15