ОТХВ (курс лекцій)2012

Методика розрахунку цього показника розглядатиметься у дисципліні “Теплотехнологія промислових підприємств”.

15.6.Рафінування цукру

Вбуряковому цукрі-піску лишається певна кількість нецукрів (барвників, зольних елементів та ін.), що надають йому жовтуватий колір, присмак і запах. Основною метою цукрорафінадного виробництва є одержання кристалічного продукту високої якості з вмістом чистої сахарози не менше 99,9%.

Історично першим почали виробляти литий цукор у вигляді цукрових голів, що потім розколювали на дрібніші шматки. Для їх вироблення рафінадний утфель заливали у конічні форми, пробілювали насиченим розчином цукру і повільно охолоджували, чекаючи застигання.

За органолептичними показниками цукор-рафінад має відповідати наступним вимогам – мати білий колір (без плям і сторонніх домішок), допускається голубоватий відтінок; смак – солодкий без стороннього присмаку і запаху; розчин повинен бути прозорим.

У цукрорафінадному виробництві для відділення сахарози від нецукрів використовують багаторазову (шести або семиразову) кристалізацію. Кожній кристалізації передує механічне і адсорбційне очищення сиропів.

При виробленні цукру-рафінаду розрізняють дві групи продуктів – рафінадну (2...3 ступені) і продуктову (3...4 ступені). Цукор-рафінад одержують тільки в перших двох або трьох циклах, подальші цикли потрібні для знецукрення відтоків і повернення отриманого жовтого цукру на адсорбційне очищення і кристалізацію в рафінадних циклах.

При цьому реалізується циклічна повторюваність технологічних операцій, в результаті яких сахароза цукру-піску перетворюється в цукор-рафінад, а нецукри, утримуючи деяку частину сахарози (0,6...0,9% до маси цукру-піску), концентруються в рафінадній патоці. Рафінадна патока використовується для різних потреб, зокрема для випікання хліба “Бородинський”.

Технологічна схема виробництва пресованого рафінаду включає стадії: 1) зважування і просіювання цукру-піску; 2) приготування клерсу; 3) видалення з сиропу механічних домішок;

4) адсорбційна очистка сиропу;

5) згущення сиропу до утворення кристалів;

6) кристалізація; 7) центрифугування і відбілювання кристалів,одержання рафінадної кашки;

8) пресування рафінадної кашки;

9) сушка і охолодження брикетів;

10) фасування і пакування цукру-рафінаду;

11) зберігання.

151

Клерс – це рафінадний сироп, виготовлений з найкращого за якістю цукрупіску і відходів рафінадного виробництва. Він має вміст сухої речовини 73%, температуру 75ºС, рН не менше 7,5.

Клерс фільтрують через гравій для видалення механічних домішок і піддають адсорбційному очищенню для знебарвлення і відділення мінеральних домішок. В якості адсорбентів використовують кістяне і активоване вугілля, порошкоподібне вугілля та іонообмінні смоли.

Сиропи обробляють у апаратах періодичної чи безперервної дії. В апаратах безперервної дії адсорбент підтримується в завислому стані. Адсорбент періодично направляють на регенерацію (вугілля, яке отримують спалюючи деревину твердих порід без доступу повітря не регенерують).

Ефективним є спосіб комбінованого очищення сиропів карборафіном (активоване вугілля), який полягає в тому, що водну суспензію вугілля вводять безпосередньо в сироп при температурі 80...85ºС на 15 хвилин, після чого суміш фільтрують через дискові або барабанні фільтри.

Знебарвлені сиропи подаються до вакуум-апаратів для згущення. Варка утфеля принципово не відрізняється від варки утфеля в цукровому виробництві, тільки проходить швидше, завдяки високій якості сировини і більшому вмісту сухої речовини в сиропі (73% порівняно з 65%).

Центрифугування і сушка рафінаду-піску подібні до вироблення цукрупіску. Фасування рафінаду частіше ведуть у дрібну споживчу тару (пакети тощо).

Для вироблення пресованого шматкового рафінаду вологий цукор після центрифуг, пробілений водою (рафінадну кашку) з вологістю близько 2% (швидкорозчинний) або 3...5% (литий) пресують у прес-формах та висушують, за рахунок чого кристали цукру зцементовуються у шматки. Виробництво ведуть на автоматичних чи напівавтоматичних лініях.

Запитання для самоперевірки

1.Опишіть процес уварювання утфелю у вакуум-апаратах. Навіщо потрібно підтримувати вакуум під час уварювання? Що таке затравка?

2.Які напівфабрикати отримують після центрифугування утфелю? Чим біла патока відрізняється від зеленої патоки? Як використовують відтоки? Опишіть двопродуктову та трипродуктову схеми уварювання утфелю.

3.Опишіть конструкцію двобарабанної конвективно-сушильної установки.

4.Як використовують мелясу та жом?

5.За якими основними показниками оцінюють ефективність бурякоцукрового виробництва?

6.Для чого та у який спосіб проводять рафінування цукру? Що таке клерс? Яким чином його очищують?

152

16. СИСТЕМИ ТЕПЛОПОСТАЧАННЯ ТА ЇХ СКЛАДОВІ. 16.1. Система теплопостачання та її складові

Система теплопостачання – це комплекс обладнання, споруд, призначених для вироблення, розподілу та споживання теплової енергії (рис. 60). Вона складається з трьох частин.

Рис. 60. Принципова схема системи теплопостачання

1.Підсистема генерації теплової енергії (котельна, ТЕЦ та ін.). Завдання цієї підстеми генерації – стабільно виробляти теплову енергію (теплоносій) потрібної якості (температура теплоносія, тиск водяної пари тощо) та у потрібній кількості (зазвичай вимірюють у кіловатах або визначають витратою теплоносія встановлених параметрів). При цьому слід забезпечити: мінімальні затрати палива (а отже мінімальні втрати та витрати енергії на власні потреби), мінімальну шкоду для довкілля, безпечність експлуатації обладнання, надійність теплопостачання (підтримання потрібних кількості та якості теплової енергії протягом всього необхідного часу). На деяких харчових підприємствах, що мають порівняно невисокі потреби у тепловій енергії, власна підсистема генерації може бути відсутня. Тоді це підприємство купує теплову енергію від іншого джерела теплопостачання (від ТЕЦ сусіднього підприємства, від районної котельної та ін.).

2.Підсистема транспортування теплової енергії (теплотраси). Завдання цієї підстеми – передати теплову енергію від генерації до споживача у потрібній кількості, зберігши потрібну якість. При цьому слід забезпечити: мінімальні втрати теплової енергії та витрати енергії на транспортування, надійність і безпечність експлуатації обладнання, мінімальну шкоду для довкілля (зокрема теплові викиди).

3.Підсистема теплоспоживання (споживачі теплової енергії). Для організації раціональної системи теплоспоживання слід: зменшити витрату

153

теплової енергії чи штучного холоду (а отже палива чи електроенергії), оптимізувати перебіг теплових технологічних процесів для підвищення їх ефективності, забезпечити надійність і безпечність експлуатації обладнання.

16.2. Типи споживачів теплової енергії

Споживачі теплової енергії поділяють на два типи:

-виробничі (технологічні установки);

-комунально-побутові (системи опалення, вентиляції, кондиціювання повітря, гарячого водопостачання);

За режимом споживання теплової енергії впродовж року також виділяють дві групи споживачів:

-цілорічні, що споживають теплову енергію впродовж усього року , до них належать більшість виробничих споживачів, системи гарячого водопостачання.

-сезонні, що споживають теплову енергію лише у певний період року (опалювальний сезон, виробничий сезон), до них належать цукрові заводи, плодоконсервні заводи, системи опалення;

16.3. Графіки теплоспоживання

Споживання теплової енергії підприємством впродовж доби або року залежить від режиму його роботи, а також від характеру технологічних процесів, що відбуваються на підприємстві. Отже для теплопостачання слід знати не лише кількісне споживання теплової енергії, а і його розподіл за годинами доби (добовий графік) та за місяцями року (річний графік). Графіки складають відповідно до технологічних процесів підприємства. Приклади добового та річного графіків теплопостачання наведені на рис. 61, 62. Величину теплоспоживання на добовому графіку наводять за кожну годину доби (у МДж або у відсотках до максимального чи середнього значення). Величину теплоспоживання на річному графіку наводять за кожен місяць року (у ГДж або у відсотках до максимального чи середнього значення).

Рис. 61 Приклад добового графіку теплоспоживання підприємства.

154

120

100

80

60

40

20

0

I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII

Рис. 62 Приклад річного графіку теплоспоживання житлового району.

На підставі аналізу добового та річного графіків можна визначити середнє та пікове енергоспоживання, підібрати теплогенеруюче обладнання, що забезпечуватиме потреби споживачів у тепловій енергії за мінімальної витрати палива.

16.4. Показники ефективності системи теплопостачання

Одним з основних показників ефективності системи теплопоспоживання є спожита витрата теплової енергії, Qсп, (МДж, Мкал) за годину, добу, місяць, рік

Але підприємство може працювати нерівномірно, виробляти різну кількість продукції і відповідно споживати різну кількість енергії у різні місяці. Тому вводять ще один показник – питому витрату теплової енергії (МДж/од, Мкал/од) на одиницю виробленої продукції чи переробленої сировини:

qсп =

Qсп

,

(30)

Авир

де Авир – вироблення продукції, од (т, дал, м3 тощо)

Система транспортування має отримати таку кількість теплоти Qвідп, щоб забезпечити:

-споживання теплової енергії споживачем (Qсп)

-втрати теплової енергії у зовнішніх мережах (Qвтр.з).

Показником ефективності системи транспортування є коефіцієнт тепловтрат або ККД теплового потоку

ηтп =	Qсп	(31)
	Q
	відп
		155

де Qвідп – витрата теплової енергії, відпущена з джерела теплопостачання (МДж, Мкал) за годину, добу, місяць, рік, визначена за фактом чи з формули

Qвідп = Qсп + Qвтр.з

(32)

де Qвтр.з – втрати теплової енергії у зовнішніх тепломережах (МДж, Мкал) за годину, добу, місяць, рік

Для сучасних ефективних тепломереж ηтп = 0,97...0,99, а для занедбаних неефективних тепломереж значно нижчий (ηтп = 0,75...0,9).

Підсистема генерації має виробити таку кількість теплоти Qвир, щоб забезпечити:

-відпускання теплової енергії споживачеві (Qвідп)

-витрати теплової енергії на власні потреби (Qв.п)

-втрати теплової енергії у внутрішніх мережах (Qвтр.вн) Показниками ефективності підсистеми генерації є:

-питома витрата умовного палива на вироблення теплової енергії, bт , кг у.п./Гкал

-коефіцієнт витрат теплової енергії на власні потреби, αвп ;

-коефіцієнт внутрішніх втрат теплової енергії, kвтр ;

-ККД за виробленням теплової енергії, ηт ;

Детальніше про визначення цих та інших показників ефективності ви дізнаєтесь, вивчаючи дисципліни “Теплотехнологія промислових виробництв”, “Джерела енергопостачання промислових підприємств”.

Запитання для самоперевірки

1.Що таке система теплопостачання? З яких підсистем вона складається? Опишіть кожну з підсистем.

2.Яка різниця між комунально-побутовими та виробничими споживачами теплової енергії?

3.У чому особливість сезонних споживачів теплової енергії? Наведіть приклади таких споживачів.

4.Для чого складається річний графік теплоспоживання?

5.Якими показниками характеризується ефективність роботи системи теплопостачання?

6.Що таке вироблена, відпущена та спожита витрати теплової енергії?

156

17. ЕНЕРГОЗБЕРЕЖЕННЯ У СИСТЕМАХ ТЕПЛОПОСТАЧАННЯ

17.1.Теплозбереження

ВУкраїні виробництво зараз є занадто енергомістким. В структурі собівартості продукції частина паливно-енергетичних ресурсів у 2011 році досягла 15...25% (при 2...3% в 1992 році), що пов'язано з переходом на світові ціни на енергоносії, а також зі старінням основних фондів підприємств. Одним з найреальніших шляхів вирішення цієї проблеми для України є енергозбереження, зокрема теплозбереження.

Теплозбереження – економія теплової енергії – політика, спрямована на скорочення витрати теплової енергії у виробництві та інших сферах діяльності завдяки раціоналізації систем теплопостачання, насамперед теплоспоживання.

Напрямів теплозбереження є декілька: розроблення енергозбережних технологій вироблення продукції, вдосконалення тепловикористовувального обладнання, раціоналізація схем теплопостачання, боротьба з втратами теплової енергії у довкілля та інші.

Ефективність теплозбереження аналізують у декількох аспектах:

1) економічний аспект теплозбереження – завдяки скороченню затрат на закупівлю енергії та палива знижується собівартість продукції. Внаслідок цього отримується додатковий прибуток, зростає рентабельність та конкурентоздатність виробництва.

2) екологічний аспект теплозбереження:

- завдяки скороченню тепловтрат зменшуються викиди теплової енергії у довкілля, що зменшує ефект глобального потепління;

- зменшуються обсяги продуктів згоряння, що викидаються у довкілля, що сприяє очищенню атмосфери та зменшенню парникового ефекту;

- зменшуються необхідні обсяги видобування вичерпних паливних ресурсів (вугілля, нафти, природного газу);

- зменшуються витрати енергії на видобування, транспортування, переробку енергоносіїв.

3) соціальний аспект теплозбереження – покращення якості життя (зокрема зростання температури у житлових приміщеннях). Крім того, для України, що змушена імпортувати енергоносії, теплозбереження дасть змогу скоротити їх імпорт та вивільнити бюджетні кошти на соціальні програми.

17.2.Шляхи теплозбереження

Скоротити витрати теплової енергії на підприємствах можна за рахунок різних енергозбережних заходів, серед яких:

-скорочення втрат теплової енергії за рахунок раціональної організації виробництва;

157

-використання теплоти вторинних енергоресурсів (продуктів, теплих стічних вод, теплого повітря тощо);

-встановлення сучасного енергоефективного обладнання;

-розроблення енергоефективних технологій вироблення продукції. Впровадження більшості енергозбережних заходів потребує певних

капіталовкладень. Для отримання найкращого результату на підприємстві слід розробляти поетапну програму впровадження енергозбережних заходів. Спочатку слід впроваджувати дешевші заходи (зокрема організаційні), так щоб економічний ефект від них давав змогу накопичувати кошти для дорожчих, проте значно ефективніших заходів (закупівля енергоефективного обладнання, впровадження енергоефективних технологій тощо).

17.3. Використання конденсату

Серед вторинних енергоресурсів, що можна корисно використати на харчових підприємствах, найпоширенішим є гарячий конденсат, що утворюється внаслідок конденсації пари у теплотехнологічних установках (підігрівниках, випарних апаратах тощо). Використання конденсату – один з простих, а отже порівняно дешевих енергозбережних заходів.

Конденсат доцільно збирати та повертати на виробничу котельну чи ТЕЦ з декількох причин:

-конденсат не містить розчинених солей, тому немає потреби його додатково очищувати на іонообмінних фільтрах, як звичайну воду;

-конденсат має температуру лише на 5…20°С нижчу за температуру насичення пари, тому потребує для випаровування значно менше теплоти ніж холодна хімочищена вода;

-зменшується споживання води, що у деяких випадках може коштувати досить дорого.

Не завжди є можливість повернути конденсат на котельну. У підігрівниках змішування він змішується з речовиною, що нагрівається, а під час пропарювання обладнання втрачається. Крім того, можливе забруднення конденсату органічними речовинами (жиром, цукром) або солями. Так у випарних установках навіть у нормальному режимі роботи можливе винесення крапель розчину через сепаратор на наступний і подальші корпуси та змішування його з конденсатом. Виділяють два типи конденсату: умовно чистий та умовно забруднений.

Умовно чистий конденсат не містить забруднень у разі нормальної роботи пароконденсатної схеми підприємства (поверхневі підігрівники тощо). Його забруднення можливе у разі аварійних ситуацій чи роботи обладнання у режимах, відмінних від паспортних. Такий конденсат доцільно повертати на котельну, контролюючи його чистоту.

Умовно забруднений конденсат може містити домішки навіть за нормального режиму роботи обладнання. Такий конденсат може бути і чистим,

158

проте ризиковано, а отже недоцільно повертати його на котельну без попереднього очищення. Для видалення з конденсату домішок його очищують різними способами: фільтрування (для видалення механічних домішок та жирів), відстоювання та коагуляція (для видалення колоїдно-дисперсних домішок), очищення сорбентами (для видалення розчинених солей). Очищений конденсат можна використати для живлення парогенераторів. Слід пам’ятати, що встановлення системи очищення конденсату потребує значних коштів, тому попередньо слід провести аналіз економічної ефективності цього кроку.

Забруднений конденсат, що не повертають на котельну, може бути використаний на підприємстві-споживачі (для технологічних потреб, миття обладнання, транспорту, підлог та ін.).

Міра повернення конденсату від споживача характеризується часткою повернення конденсату:

	βз.к =	Gз.к	(33)
		D

де Gз.к – витрата зворотнього конденсату, кг/с; D – витрата пари, відпущена споживачеві.

Залежно від специфіки підприємств-споживачів ця величина може лежати у межах від 0 (коли конденсат не повертають зовсім) до 1,1...1,25 (якщо додатково повертають на котельну конденсат з багатокорпусних випарних установок). Такі споживачі можуть компенсувати втрату конденсату з інших споживачів.

Запитання для самоперевірки

1.Що таке теплозбереження? Чому воно важливе для України?

2.У яких аспектах аналізують ефективність теплозбереження?

3.Які теплозбережні заходи вживають у системах теплопостачання? Для чого потрібна програма впровадження теплозбережних заходів?

4.Чому доцільно повертати конденсат нагрівної пари на котельну чи ТЕЦ? Що таке умовно чистий та умовно забруднений конденсат? Що таке частка повернення конденсату?

159

СПИСОК РЕКОМЕНДОВАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ Основна

1.Домарецький В.А., Остапчук М.В., Українець А.І. Технологія харчових продуктів: Підручник.– К: НУХТ.– 2003.– 572 с.

2.Прядко М.О., Масліков М.О., Петренко В.П., Павелко В.І., Філоненко В.М. Основи теплотехнології цукрового виробництва.– Вінниця: Нова книга, 2007.– 296 с.

3.Технология пищевых производств. Учебник для вузов / Ковальская Л.П., Шубин И.С., Мельник Г.М. и др. – М.: Колос. –1999. –752 с.

Додаткова

4.Дробот В.І.,Довідник з технології хлібопекарного виробництва.–К:

Руслана, 1998, 416 с.

5.Масліков М.М. Холодильна технологія харчових продуктів: Навч. посіб. –

К.: НУХТ, 2007.– 379 с.

6.Методичні вказівки для нормування теплової енергії на вироблення продукції олієдобування та переробки.– Харків, УкрНДІОЖ.— 1998

7.Ноздрин С.И., Руденко Г.С. Рациональное использование топлива и теплоты на предприятиях мясной и молочной промышленности. – М.: Агропромиздат.— 1985.

8.Копейковский В. М. Технология производства растительных масел. М.: Легкая и пищевая промышленность.—1983.

9.Технология переработки жиров. Под общ. ред. Тютюнникова Б. Н.— М.: Пищевая промышленность.— 1970.

10.Технологія консервування плодів та овочів, м’яса і риби. За ред. Б.Л.Флауменбаума. К.: Вища школа.— 1995, 302 с.

11.Технология солода, пива и безалкогольных напитков. – М.: Колос. – 1992. – 446 с.

12.Файнберг Е.Е., Товбин И.М.. Технологическое проектирование жироперабатывающих предприятий.– М.: Легкая и пищевая промышленность.— 1983.

160