مقاله کامل بهینه سازی قندگیری از ملاس به روش استفنsteefen

بهینه سازی قند گیری از ملاس به روش استفنsteefen
چکیده:
ملاس یکی از محصولات جانبی صنعت قند می باشد که ه نوز شامل مقادیر زیادی قند می باشد . به طوری که حدود 50 % یعنی نصف ملاس حاصل ازچغندر قند را ساکارز تشکیل می دهد . یکی از راههایی که برای جدا کردن قند موجود در ملاس وجود دارد، استفاده از دستگاه استفن می باشد . بنابر این در کارخانجاتی که مجهز به این سیستم می با شند، می توان به کمک یک سری اعمال شیمیایی بیشترین مقدار این قند را از ملاس جدا نمود . به این علت که کارخانجات قند ایران از این روش جهت قند گیری از ملاس استفاده می کنند، لذا این طرح به تحقیق و بررسی در رابطه با بهینه سازی این روش می پردازد. بهینه سازی مذکور د ر رابطه با سه عامل قلیایی رآکتور، درجه حرارت رآکتور و بریکس فرملاس می باشد . بدین منظور انجام این تحقیقات شامل دو مرحله می باشد: 1- ساخت پایلوت پلنت قند گیری از ملاس به روش استفن 2. انجام آزمایشات مورد نظر توسط پایلوت پلنت این آزمایشات شامل 27 تیمار در سه تکرار بوده و در هر تکرار صفات بریکس، پلاریزاسیون و کوسیان در مورد شربت ساکارات، پس Ĥب سرد و پساب گرم مورد اندازه گیری قرار گرفته است . نتایج بدست آمده نشان داد که بریکس فرملاس، قلیایی و دمای رآکتور، اثر بسیاری بر کوسیان ساکارات و درنتیجه راندمان قندگیری از ملاس دارد . اثرات متقابل نتایج نشان میدهد که چنانچه بریکس
فرملاس 10 ، قلیایی رآکتور 10 و دما ی رآکتور c 8o باشد،در این صورت بهترین راندمان را در قندگیری از ملاس خواهیم داشت.
واژه هاي آليدي: ملاس ، قند گيري از ملاس ، روش استفن
-1 مقدمه :
فرآیند قندگیری از ملاس به روش استفن ، بر اساس پیوند cao با ساکارز استوار می باشد. طرز کار قند گیری از ملاس بروش استفن بدین طریق است که ابتدا ملاس را با آب رقیق می کنند تا بریکس آن به حدود 12 – 10 کاهش یابد که در اینصورت به آن فرملاس می گویند، سپس تحت شرایط سرما،آهک به فرملاس اضافه می شود . در اینحالت کلسیم با ساکارز موجود در ملاس ایجاد ساکارت می نماید . از آنجائیکه در این فعل و انفعالات دی و تری کلسیم ساکارات ساخته می شود و همچنین دی کلسیم ساکارات محلول بوده و تری کلسیم ساکارات غیر محلول می باشد، لذا اب تدا محلول حاصله راصاف نموده تا تری کلسیم ساکارات آن جدا گردد . تری کلسیم ساکارات بدست آمده با آب رقیق شده و به وسیلۀ پمپ به قسمت تصفیه شربت کارخانه هدایت می گردد. تا با شیر آهک مورد استفاده قرار گیرد.
چون در پساب حاصله از قندگیری از ملاس هنوز مقداری ساکارات محلول وجود دارد و با توجه به اینکه آهک در مقابل دما حساس بوده و ایجاد رسوب می نماید لذا صفت قند از این خاصیت استفاده نموده و با افزایش دمای پساب به میزان 90
– 80 درجه سانتی گراد باقیمانده ساکارات محلول را به 2صورت غیر محلول در آورده و پس از صاف کردن، ساک ارات حاصله را با ساکارات قبلی مخلوط و در فرآیند مورد استفاده قرار می دهند پساب حاصله را که به آن پساب گرم می گویند، پس از خنثی سازی با گاز بدست می آید که بجای ملاس در تفالۀ خشک کن مورد استفاده قرار می گیرد.
چنانچه شرایط مناسب در قند گیری از ملاس مورد توجه قرار گیرند در این صورت بین 90 – 85 % قند موجود در ملاس قابل استحصال می باشند در غیر اینصورت به نسبت عدم توجه به عوامل مؤثر در عمل، راندمان قندگیری از ملاس کاهش می یابد.
از جمله عواملی که جزو مهمترین عوامل در راندمان قندگیری از ملاس دخالت دارند شامل، بریک س فرملاس، دمای راکتور و قلیایی راکتور می باشد(منظور از راکتور، محل ایجاد واکنش بین آهک و ساکارز موجود در فرملاس می باشد و فرملاس همان ملاس رقیق شده توسط آب شده می باشد ) ، که در این کار تحقیقاتی روی این سه فاکتور کار شده است.
-2 مواد و روشها :
انجام این پروژه شامل سه مرحله می باشد:
1) ساخت pilot plant قندگیری از ملاس به روش استفن
2) انجام آزمایشات مورد نظر توسط پایلوت پلینت (پایلوت پلنت)
3) آنالیزهای آزمایشگاهی
به جهت اینکه نتایج آزمایشات حاصل از سیستم قابل تعمیم در صفت قند می باشد، لذا اقدام به طراحی و ساخت یک قند گیر از ملاس مداوم در ابعاد کوچک گردید، پایلوت پلینت مذکور شامل تمامی قسمتهای یک قندگیر از ملاس مداوم از لحاظ اصولی می باشد و شامل قسمتهای زیر است:
-1 تانک فرملاس 2- راکتور -3 I راکتور II
-4 دستگاه آهک زنی 5- آبسردکن 6- پمپ سیرکوله رفت و برگشتی
-7 پمپ سیرکوله آبسرد 8- کمپرسور 9- شلنگهای اتصال
10 – همزن 11 – قیف بوخنر 12 – ترمومتر
مخازن این دستگاه همگی از جنس حلب و بطور دو جدا ره ساخته شده اند بطوریکه سیرکولا سیون آب سرد و نتیجتاً خنک شدن محتویات داخل مخازن امکان پذیر می گردد . آب سرد م ورد لزوم توسط یک آبسرد کن تأمین می گردد که به وسیله شلنگهایی به مخازن داده و از آنها خارج می گردد .
سیرکولاسیون این آب سرد از داخل جداره مخازن و آب سرد کن از طریق پمپی امکان پذیر می گردد که بدین منظور از یک پمپ کولر استفاده شده است. لوله های ورودی و خروجی همگی از جنس مس هستند که شلنگهای مربوطه در اتصال با این لوله ها مسیر جریان را هدایت می کنند.
جهت به هم زدن محتویات سه مخزن نیز از سه پمپ کولر، با دوری معادل 3000 دور در دقیقه استفاده شده است که در اثر چرخش پره هایی که به آن متصل شده محتویات مخازن بهم زده می شود ارتفاع مخازن طوری در نظر گرفته شده است
که محتویات داخل هر مخزن تنها به کمک نیروی وزن و دراثر اختلافات ارتفاع به مخزن دیگر راه می یابد . عمل فیلتر خلاء در دستگاه قندگیر از ملاس مداوم که همان جدا کردن گل ساکارت از پساب سرد شده می با شد، در این دستگاه توس ط قیف بو خنر انجام می گیرد که خلاء لازم برای آن توسط یک کمپرسور تأمین می گردد . از آنجائیکه واکنش اصلی بین آهک و فرملاس در راکتور I انجام می گیرد، بدین دلیل جهت پاشش یکنواخت آهک مبادرت به ساخت دستگاه آهک زنی گردیده است . دستگاه آهک زنی روی راکتور I سوار شده و ساختمان نسبتاً ساده ای دارد و شامل قسمتهای زیر است:
.1 تانک ذخیره آهک بشکل مکعب مستطیل (جنس حلب(
.2 درب کشویی ثابت سوراخدار
.3درب کشویی متحرک
.4نیروی محرکه دستگاه که در اینجا از موتور سشوار استفاده شده است.
.5بلبرینگ جهت ایجاد مسیر رفت و برگشتی درب کشویی متحرک
.6 سطح شیبدار
طرز کار آن بدین صورت است که ابتدا آهک درون تانک ذخیره ریخته می شود . با روشن کردن دستگاه در اثر حرکت بلبرینگ نیروی حاصل از موتوربه درب کشویی متحرک متصل گشته و در هر رفت و برگشت مقدار معینی آهک را روی سطح شیبدار که دقیقاً روی مخزن راکتور I قر ار گرفته می ریزد. مزیت استفاده از
موتور سشوار ایجاد دور کند و تند و دورهای مابین آن می باشد که با استفاده از این مسئله میزان ورودی آهک در دقیقه بداخل راکتور I قابل تنظیم می باشد.
.2 1 انجام آزمایش:
در ابتدای کار ، فرملاس تهیه شده با بریکس مورد نظر داخل ت انک فرملاس، راکتور I و راکتور II ریخته می شود. آبسرد کن نیز بکمک پمپ سیرکوله آبسرد، محتویات سه مخزن را خنک می کند . زمانی که فرملاس موجود در سه مخزن آنقدر سرد شد که درجه حرارت آن حدود 2 – 4 درجه از درجه حرارت مورد نظر کمتر شد، دستگاه آهک زنی شروع بکار می کند . در این زمان پمپ سیرکوله راکتور I به راکتور II نیز مخلوط می گردد و در اثرواکنش بین آهک و فرملاس قلیایی دو راکتور بالا میرود تا جائی که بحود مورد نظر می رسد . در حین ریختن آهک بداخل راکتور I چندین بار قلیایی هر دو راکتور اندازه گیری می شود تا از ایجاد قلیایی مطلوب اطمینان حاصل گردد.
در اثر ورود آهک بداخل راکتور و ایجاد واکنش گرمازا، کم کم دمای راکتورها به میزان مطلوب میرسد و زمانیکه ترمومتر داخل مخزن راکتور ، Iدرجه حرارت مطلوب را نشان داد، دستگاه جهت شروع آزمایش به روش مداوم آماده می باشد، در اینجا آهک توزین شده و بداخل تانک آهک زنی ریخته می شود . میزان آهک مورد مصرف در هر آزمایش با توجه به میزان ورودی فرملاس به راکتور I تعیین می شود . با جریان یافتن فرملاس و همچنین روشن نمودن دستگاه آهک زنی،
جریان مداومی از آهک و فرملاس در راکتور I خواهیم داشت. در این صورت پس از مدتی حجم محتویات داخل راکتور I بالا خواهد آمد و توسط لولۀ مربوطه بداخل راکتور II سرریز می نماید.
بدلیل محدودیت حجم دو راکتور، پس از مدتی محتویات راکتور II نیز سرریز می کند و توسط شلنگ متصل به راکتور II بداخل یک قیف برخنرهدایت می شود . این قیف در اثر اتصال با یک کمپرسور، دارای خلاء می باشد بدین وسیله شیر ساکارات خروجی از سیستم در قیف برخنر به دو فاز گل ساکارت و پساب سرد جداسازی می گردد . پساب سرد به حرارت 90 – 80 درجه رسانده می شود و باز توسط قیف برخنر صاف می شودکه به پساب حاصل پساب گرم می گویند . پس از این مرحله به بعد کل ساکارات، پساب سرد و پساب گرم که محصولات عمل می باشند بایستی در آزمایشگاه مورد آنالیز قرار گرفته، بریکس، pol و Q آنها مشخص گردد.
2-2 – طرح آماری :
جامعه آماری در این تحقیق، ملاس کلیه کارخانجات قند چغندر قند که مجهز به سیستم استفن هستن د، می باشد . نمونه آماری نیز ملاس کارخانه قند شیرین بوده که با استفن از نمونه گیری منظم انتخاب گردیده است . طرح مورد استفاده، طرح کاملاً تصادفی بوده که شامل سه تکرار در 27 تیمار می باشد. تیمارها

فایل : 30 صفحه

فرمت : Word