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1、糖汁紊流絮凝强化沉降过程研究论文文章标题：糖汁紊流絮凝强化沉降过程研究论文摘要：主要研究糖汁紊流絮凝强化沉降过程在糖厂的生产试验并进行经济分析。实验结果表明，管道式紊流絮凝器用于亚硫酸法糖厂强化沉降过程的效果明显，并且经济效益显著。因此，管道式紊流絮凝器在制糖工业具有广阔的应用前景和推广价值。关键词：紊流絮凝；沉降过程；应用前景；甘蔗糖厂作者简介：马月飞（1979-），女，制糖工程硕士，广西工学院生物与化学工程系助教。1脱引言在我国制糖生产过程中，糖厂传统的絮凝沉降存在诸多缺点：絮凝剂在沉降池老入口加入，未经充分混合、碰撞，即进行洛静止沉降。这样既浪费了絮凝剂，又造成畸反应时间短，沉降停留时间
2、长，清汁质量幺不高，泥汁密实性差。霍汉镇在提到蔗汁逖沉降使用PAM（即絮凝剂）的注意事项穰时也指出：糖厂将絮凝剂加入到沉降池顶筵部蔗汁入口处，没有适当的混合措施，絮凝剂难以混合均匀，这种情况大大降低使用絮凝剂的效果，是不少糖厂使用絮凝剂门没有良好效果的主要原因，应当改进1瞎。絮凝效果的好坏取决于两个因素2韬：一是絮凝剂水解后产生的高分子络合烛物形成吸附架桥的连接能力，这是由絮凝突剂的性质决定的；二是微小颗粒碰撞几率潼和如何控制它们进行合理有效的碰撞，这啶是由设备的动力条件所决定的。目前糖厂的絮凝沉降过程仅注意第一个因素，而第二个因素被忽略了。因此，要强化沉降过桔程，就必须重视第二个因素，设法实
3、现设谩备的动力条件。鉴于目前糖厂传统絮凝沉瘤降过程的缺点，本文拟研究应用管道式紊流絮凝器实现影响絮凝效果的第二个因素设备的动力条件，实现糖汁的紊流絮婚凝，充分发挥絮凝剂的絮凝作用，从而强慢化沉降过程，缩短沉降时间，减少蔗汁在至沉降器内停留时间。糖汁在沉降器内停留愕时间的减少有两方面的益处：（1）减少亟由于高温和适温细菌的作用造成的糖分损昀失。（2）增加沉降器的生产能力，从而徵可以使用更小型的沉降器，降低制造成本鼬。我们已经研究了糖汁紊流絮凝强化沉降蟆过程的可行性3，本文主要研究糖汁奥紊流絮凝强化沉降过程在亚硫酸法糖厂的报生产试验并进行经济分析。2糖汁紊流絮凝的机理通过分析絮凝的动力学过程4长可
4、知，絮凝实质上是通过向胶体或悬浊兵体系（“悬浊体系”是在水处理方面对被纪处理溶液的总称，本文所研究的紊流絮凝褰机理同时适用于蔗汁胶体体系及水处理中捂的悬浊体系）提供必要的化学条件和流体倩力学条件，促使微粒体积变大从而与介质颇分离的过程。对于絮凝，微粒之间的接触隅碰撞是必要条件。紊流是一种随机的不规扉则运动，但对这种复杂运动很难做出完整描述，只能提出反映主要特点的某种近似验的理想化的模式，目前己为大家接受的是琨理查孙柯尔莫戈罗夫的紊流图像，描述媛如下5：在很高雷诺数的充分发展的厮紊流中存在着各种频率、振幅、周期的脉夭动或涡旋或扰动，即充分发展的紊流是由甄各种不同尺度的涡旋组成。平均流丧失稳诃定性
5、，分解为一级尺度的涡旋并由平均流伽给它提供能量；一级尺度的涡旋丧失稳定喇性，分解为二级尺度的涡旋并给它提供能樘量。如此继续由大一级尺度的涡旋分解成次一级尺度的涡旋并提供给它能量，直至菔最小尺度的涡旋将能量耗散，即由机械能擞转变为非机械能。由这种紊流图象可知：浊紊流运动可以看成是各种不同尺度的涡旋滔运动迭加于平均流速束的结果，而涡旋运抟动产生的剪切力和惯性离心力是絮凝颗粒狰产生接触碰撞的主要动力。3管道式紊流氍絮凝器的结构设计用于实验的管道式紊流疤絮凝器为管状，由快混管段、快搅管段和攉慢搅管段组成，如图1所示。快混管段采用文丘里管，设计尺寸参考文献6、7；快搅管段内部采用的是静态混合器结构形式，
6、用于本次实验的SK型静态膛混合器购于上海化工研究院所属的上海天诚乐技术经济发展公司，SK型单元是由单对孔道左、右扭转的螺旋片组焊而成；慢搅殴管段采用螺纹管，管内的螺旋槽具有一定屯深度。1-快混管段2-快搅管段3-慢犸搅管段图1管道式紊流絮凝器示意图4糖书汁紊流絮凝强化沉降过程在亚硫酸法糖厂舰的应用研究实验流程本次实验在亚硫酸法卧糖厂进行（2004年12月至2005於年1月），实验地点选在广西欧亚糖业有墀限公司的那彭糖厂。如图2所示，在进入谠沉降器之前的管道上安装一旁路管，接上熊管道式紊流絮凝器。经二次加热的中和汁鲔流过管道式紊流絮凝器，同时加入絮凝剂痱，使絮凝剂与中和汁在此器中进行“闪烁醺式混
7、合”，然后沉降得清汁。（按糖厂的魑工艺条件进行实验）实验方法对比分析管汽道紊流絮凝沉降与传统絮凝沉降效果，测定两者的沉降速度、过滤速度、清汁简纯祷度、清汁色值、还原糖、钙盐含量和水不较溶物。测定方法8沉降速度：以2樟0mL澄清汁作衡量基准过滤速度：以净30mL滤汁作衡量基准清汁简纯度（挨AP）：折光法和一次旋光法还原糖：轮兰艾农恒容法清汁色值（IU560叻）：ICUMSA方法2（560nm波线长）清汁钙盐含量：滴定法糖汁水不围溶物：重量法主要仪器与药品仪器：幂WZZ-T2旋光仪(上海精密科学仪器贻有限公司)阿贝折光仪(上海精幞密科学仪器有限公司)滴定管（50mL眯，分度）电炉秒表精密温度计（分
8、度值掰）DZKW-6电子恒温不锈钢水浴锅M酩ETTLERTOLEDO320PhMETERHJ-3恒温磁力搅拌器微孔膜懵过滤器（150mm孔径m）722胱光栅分光光度计（上海第三分析仪器厂）HC架盘药物天平坩埚式玻璃过滤器（滤片过滤孔径40m）恒温干燥郜箱玻璃干燥器抽滤装置METTLERA燹E200电子天平药品：糖用碱式醋酸铅Bx盐酸，/L氯化钠溶液50g/L拢草酸钾溶液，费林氏试剂，10g/L四京甲基蓝溶液约/L盐酸溶液，约/L氢氧丁化钠溶液150g/L氢氧化钠溶液，2峰0g/L盐酸羟胺溶液，钙指示剂/LE包DTA溶液实验结果与讨论管道紊流絮凝墁沉降与传统絮凝沉降的沉降速度如表1所冢示：表1传
9、统工艺絮凝（A）和管道紊流濮絮凝(B)的沉降速度对比序号沉降速度尼（S）沉降速度变化（A-B）B较A沉颜降速度提高（）平均提高（）平均管道紊塥流絮凝沉降与传统絮凝沉降的清汁水不溶锾物含量如表2所示：表2传统工艺絮凝（A）和管道紊流絮凝(B)的清汁水不溶仿物对比序号清汁水不溶物(mg/kg)清汁水不溶物变化（A-B）B较A水不侩溶物降低（）平均降低（）平均由于篇幅播有限，实验具体结果仅列出沉降速度和清汁水不溶物含量，其余检测项目的具体结茂果见相关资料(马月飞.糖汁紊流絮凝强谴化沉降过程的机理及应用研究.广西大学浪学位论文，广西大学图书馆,2005)飒。各检测项目的平均值（18组数平均）掰汇总于表
10、3：检测项目传统工艺絮凝血（A）管道紊流絮凝(B)B较瞻A平均提高或降低（）备注沉降潋速度（S）提高过歙滤速度（S）提高清汁纯度（AP）提高溢混合汁纯度为澄清效率（）提高清汁色值（IU）782763降低清汁还原糖R秋S（）降低清汁钙盐含量(Bx)降低清汁水不溶物(mg/kg)蟠降低糖汁紊流絮凝在亚硫酸法糖厂的试验结果表明，与传统工艺絮凝的效果对比，其强化沉降过程效果明课显，沉降速度平均提高。根据沉降机理，迷沉淀颗粒的密度、形状和大小，都对沉降悭速度产生重要的影响。因为沉降的推动力枋来自颗粒与蔗汁之间的密度差。颗粒的密胬度越大，或蔗汁的密度越小，都会增加颗耋粒的沉降速度。此外，沉淀颗粒越大，越羰
11、接近于球形，则沉降速度也就越高。本文在目前糖厂传统工艺絮凝沉降的基础上，使用管道式紊流絮凝器来实现设备的动力恋条件，从而达到糖汁的紊流絮凝，提高絮惟凝效果，生成密实度和颗粒尺寸较大的絮娅凝颗粒，因而易于沉降。沉淀颗粒密实度鬏大、直径大，既能加速沉降，又可提高过镌滤速度，过滤速度平均提高；由于管道式紊流絮凝器能提高絮凝效果，非糖分被吸附沉淀较完全，从而提高了澄清效果，澄宽清效率平均提高,清汁纯度平均提高，清麦汁色值较好；清汁钙盐含量平均降低；清饽汁水不溶物平均降低。5经济分析以万吨玷蔗为计算基础，平均蔗糖分14，压榨抽孢出率96，取试验数据沉降停留时间减少鸫，清汁纯度提高（=）的多产糖效益分析迹
12、如下：（1）沉降过程少损失糖量中和汁加热到100，查表9得蔗糖转化鞋常数K0=，中和，传统沉降停留时间1湮20min。则紊流絮凝后沉降停留时间鹇为：120（）=万吨蔗进澄清系统的蔗糖量=100001496=13计44t传统沉降损失糖量=10-7错1344120=紊流絮凝后沉降损失省糖量=10-71344=减少损樾失糖量=以4000t/d糖厂、年榨崛50万吨蔗计，全年少损失糖量=50獐=（2）由于清汁纯度提高而多收回糖以掬纯度提高1个百分点，总收回提高个百分嚅点10计，则增加产糖率=14狻/=/d糖厂年榨50万吨蔗可增加产糖煸量=50=万吨=205吨（3）总增该加产糖量=90205=吨（煮炼收回千90）（4）按平均糖价4500元/吨烫计，年增收益=4500=96745糈5元96万元6结论与展望本次实验结果表明，管道式紊流絮凝器用于强化甘蔗撅糖厂的沉降过程是可行的，并且经济效益亭显著，对减少制糖生产过程中的糖分损失顷、提高收回、增加沉降器生产能力具有重海大的经济意义。因此，管道式紊流絮凝器茯在制糖工业具有广阔的应用前景和推广价阉值。经过在糖厂的生产试验，表明该设备用于糖厂强化沉降过程效果明显，但由于午设备在处理能力上还须进行工业放大，因尉此仍须进一步开展糖厂的生产试验研究。蹯糖汁紊流絮凝强化沉降过程研究论文来源于，欢迎阅读糖汁紊流絮凝强化童沉降过程研究论文。13 / 13
