Сточные воды предприятий крахмало-паточной промышленности

К предприятиям крахмало-паточной промышленности относятся заводы и цехи комбинированной переработки картофеля на крахмал и спирт, картофельного крахмала, кукурузно-паточные и кукурузно-крахмальные заводы, заводы по переработке картофеля на сухой крахмал и кукурузы на сухой крахмал.

Сточные воды на предприятиях крахмало-паточной промышленности образуются в результате технологических процессов переработки сырья от гидротранспортера, мытья сырья и оборудования, охлаждения аппаратов, вакуум-насосов, воздуходувок, холодильников, барометрических конденсаторов и т. д.

Среднегодовое количество сточных вод цехов комбинированной переработки картофеля на крахмал и спирт на смешанном сырье (картофель и зерно) на 1 т сухого крахмала при прямоточной системе водоснабжения составляет 137,7 м3, в том числе 137,0 м3 — производственных и 0,7 ж3 хозяйственно-бытовых, а при работе на картофельном сырье расходы составляют 200; 199,3; 0,7 м3 соответственно. Коэффициент неравномерности поступления стоков летом и зимой равен единице .

На кукурузно-паточных заводах с системой повторного использования воды среднегодовое количество сточных вод на 1 т патоки составляет 34,06 ж3, из них 4,52 м3 — производственных, 0,24 м3 — хозяйственно-бытовых и 29,3 м3 — условно чистых. Коэффициент неравномерности поступления стоков летом и зимой равен единице .

На кукурузно-крахмальных заводах при производстве крахмала с прямоточными системами водоснабжения на 1 т крахмала среднегодовое количество сточных вод составляет 15,0 ж3, из них 3,0 м3 производственных, 1,5 м3 хозяйственно-бытовых, 10,5 м3 условно чистых, а при производстве глюкозы с повторным использованием воды на 1 т глюкозы расход стоков составляет 262,2 ж3, в том числе 5,8 м3 производственных, 0,4 ж3 хозяйственно-бытовых и 256,0 м3 условно чистых. Коэффициент неравномерности поступления стоков летом и зимой равен единице .

При переработке картофельного сырья образуются транспортерно-моечные воды, а при переработке пшеницы, кукурузы, риса — сточные воды предварительной обработки зерна, т. е. воды замочки или набухания в результате химической обработки кукурузы сернистой кислотой, а риса — едким натром.

Сточные воды предприятий крахмало-паточной промышленности можно разделить на четыре категории: трапспортерио-моечные, соковые, промывные и прессовые.

Транспортерно-моечные воды образуются при гидротранспорте и мойке картофеля. Количество их зависит от степени загрязненности картофеля, типа моечных машин и составляет 1300—1400% от веса перерабатываемого картофеля. По отношению к общему стоку завода эти воды составляют 55%.

Загрязнения транспортерно-моечных вод картофеле-крахмальных заводов состоят из земли, отмытой от клубней, мелкого картофеля, ботвы, картофельных ростков, соломы. Количество загрязнений составляет 5—20% от веса картофеля. При мойке здорового картофеля сухое вещество его не вымывается и почти не теряется, но он отдает взвешенные и растворимые вещества, а гнилой и мороженый картофель отдает часть сухих веществ.

В начале сезона переработки сырья крахмальные заводы в первую очередь перерабатывают картофель, непригодный для длительного хранения: засоренный, мокрый, примороженный, поврежденный гнилью. Зимой обычно перерабатывают лучший по качеству картофель, а весной — проросший, пораженный гнилью. Это обуславливает значительные загрязнения сточных вод в осенний и весенний периоды работы предприятий по переработке картофеля.

Количество транспортерно-моечных сточных вод составляет от 6 до 8 м3 на 1 т картофеля с понижением до 5 в случае повторного использования на гидравлическом транспортере.

Количество загрязнений транспортерно-моечных вод, мг/л:

1. Земля (неорганические суспензии) — 750
2. Органические — 230
3. Неорганические растворимые — 200
4. Органические растворимые — 190
5. Азотистые вещества — 150
6. БПК5 — 152

Состав транспортерно-моечных вод в разные сезоны работы не стабилен и характеризуется большими колебаниями (табл. 26).

Таблица 26. Состав сточных вод, мг/л, Шацкого картофеле-крахмалного завода (Беларусь)

Транспортерно-моечные воды имеют желто-бурый цвет, землисто-картофельный запах; рН = 6,5; взвешенных веществ—950-— 30600 мг/л осенью и 600—4700 весной; БПК5 — 100—500 мг/л осенью и весной, бихроматная окисляемость 500—2000 мг/л осенью и 300—1300 мг/л весной.

Транспортерно-моечные воды и промывные воды в общем комплексе сточных вод картофеле-крахмальных заводов являются разбавляющими, так как содержат меньшие концентрации загрязнений по сравнению с соковыми прессовыми водами.

Соковые воды представляют собой разжиженный клеточный сок картофеля. Они образуются путем выделения крахмала на осадочных центрифугах и промывки его на гидроциклонах или промывных чанах. Количество соковых вод составляет 7—12 м3 на 1 т перерабатываемого картофеля и зависит от мощности завода.

Загрязнения состоят из большого количества органических растворимых и нерастворимых веществ, способных к загниванию и брожению, а также небольшого количества неорганических солей калия и фосфорной кислоты. Характерной особенностью этих сточных вод является брожение. В процессе брожения образуется молочная, масляная кислоты и выделяется неприятный запах. Завершается процесс брожения гниением с интенсивным выделением сероводорода.

В зависимости от условий работы предприятия концентрация соковой воды колеблется в пределах 0,6—1,0%-

В состав сухих веществ соковой воды входит до 15% минеральных, 35—40% азотистых и белковых соединений, примерно 10% крахмала, 20—25% растворимых Сахаров, 3% жира и до 15% прочих веществ.

По химическому составу соковая вода является органическим, преимущественно азотнокалийным удобрением. По содержанию основных питательных элементов (азота, калия, фосфора) 1000 м3 соковой воды приравниваются к смеси 15 ц сульфата аммония, 5 суперфосфата и 12 ц 40%-ной калийной соли. Кроме растворимых веществ, в соковой воде содержится не более 0,015% мезги и крахмала.

Промывные воды образуются в процессе промывки крахмала. Количество их незначительное 1—3 м3 на 1 т перерабатываемого картофеля. Содержание загрязнений промывных вод незначительное, так как основная часть их уходит с соковыми водами. Загрязнения состоят из растворимых веществ картофеля и сравнительно небольшого количества мелких частиц пульпы и крахмала.

Прессовые воды появляются в результате прессования пульпы путем ее промыва. Количество прессовых сточных вод составляет 0,4—0,6 м3 на 1 т картофеля. Состав загрязнений этих сточных вод аналогичен составу загрязнений соковых вод.

Формирование общего стока предприятия, характер и размеры загрязнений зависят от отдельных технологических процессов, источников образования сточных вод, их загрязнений. Например, количество сточных вод от переработки картофеля зависит главным образом от технологии снятия кожуры. При очистке с применением каустической соды сточные воды имеют рН = 10—11.

При паровом или абразивном способе этот показатель значительно ниже.

Удельный расход сточных вод па единицу выпускаемой проекции для заводов, работающих на смешанном сырье (картофель, зерно), составляет 140 м3, а при картофельном — 200 м3 на 1 т сухого крахмала.

При производстве картофельного крахмала сточные воды имеют взвешенных.веществ 1500—5000 мг/л, среднюю минерализацию 1800—3500 мг/л, бикарбонатно-сульфатиый состав, кислую реакцию среды, рН=4,2—4,8. Содержание азота в среднем составляет 120 мг/л, калия — 300, фосфора — 15, кальция — 80 мг/л. Состав сточных вод непостоянен, с большой амплитудой колебания.

Общий сток предприятий, перерабатывающих картофель на крахмал , характеризуется следующим размером загрязнений: взвешенных веществ 2500—18000 мг/л, БПКб — 1100—1500 мг/л. При этом состав взвешенных веществ, мг/л, составляет: общее количество 2824, в том числе органических— 1454, азота общего — 265, фосфора — 93, калия — 486.

Сточные воды крахмальных предприятий имеют большое количество органических, поддающихся биологической (биохимической) очистке, загрязнений. Концентрация углеводов и белков у них выше, чем у хозяйственно-бытовых сточных вод. Они мало прозрачны, в свежем состоянии имеют слабо-щелочную и в редких случаях кислую реакцию среды. Снижение рН может быть отнесено за счет развития в сточных водах молочно- и масляно-кислого брожения. Разложение белков сопровождается выделением сероводорода.

Сточные воды от производства крахмала из кукурузы, пшеницы, риса отличаются от сточных вод картофеле-крахмального производства более высоким содержанием солей натрия и органических веществ, менее кислой реакцией среды, непостоянным составом.

При производстве крахмала с использованием кукурузы в качестве сырья сточные воды образуются в размере 24—28 м3 на 1 т крахмала. В это количество не входят сточные воды предварительной обработки зерна, т. с. от замочки и набухания, так как они проходят обработку в выпарных аппаратах с последующим использованием па корм скоту или как исходное сырье для производства пенициллина.

Помимо консервирования картофеля это сырье является основным для получения крахмала. Крахмал производят на крупных специализированных предприятиях, на небольших заводах и даже в мелких цехах. В качестве сырья можно использовать как обычный продовольственный картофель, так и мелкий, который, как правило, отбраковывается по размерам при сушке или заморозке. Главное требование – картофель должен быть зрелым, так как в молодых незрелых клубнях средний размер крахмальных зерен меньше, соответственно, качество готового крахмала из них будет ниже, а количество потерь при производстве – выше.

В среднем в одном клубне содержится около 18 % крахмала от общего веса. При извлечении крахмала клеточные стенки сырья разрушаются, из них извлекается максимально большое количество крахмальных зерен, которые затем отделяются от жидкости и примесей и высушиваются. При получении крахмала используется холодная вода, сушка его производится при невысокой температуре. Так как сухой безводный крахмал имеет удельный вес 1,65 г на мл, то крахмальные зерна при отделении от клеток мякоти быстро осаждаются. Это позволяет улавливать их в виде осадка и отделять при помощи центрифуги от жидкой части.

Производство крахмала состоит из нескольких операций. Сначала весь картофель моется на специальной моечной машине, которая снабжена глубоким желобом с валом в верхней части. Расход воды при мойке картофеля составляет 4-5 куб. метров воды на 1 тонну сырья. Затем, как и при консервировании картофеля, клубни измельчаются. Но на этот раз они измельчаются таким образом, чтобы разрушить максимальное количество клеточных стенок (это позволит извлечь из них как можно больше крахмала). Однако чрезмерное измельчение затруднит последующее их отделение от крахмала и жидкости. Поэтому для измельчения картофеля его пропускают через терочные устройства, превращающие клубни в кашеобразную массу, основная часть крахмальных зерен в которой находится в свободном состоянии. Картофельная растертая масса собирается в сборник, а потом подается на сито. На линии могут использовать полуцилиндрическое, цилиндрическое (ротационное) и плоское (сотрясательное) оборудование. Именно здесь под воздействием воды крахмальные зерна отделяются от других составляющих массы. Больше половины крахмала проходит через сито вместе с водой и другими веществами. На сите при этом остается мезга, клетчатка и около 25 % крахмала. Чтобы уменьшить потери, оставшуюся кашку снова измельчают и пропускают через сито с более мелкими отверстиями. Крахмальные зерна, которые прошли через сито вместе с водой, называются крахмальным молочком. Раствор сливается в отдельный резервуар, где от воды отделяется крахмал путем отстаивания в чанах, отстаивания в потоке (на лотках или в желобках) или центрифугированием. В первом случае молочко сливается в баки и оставляется на 7-8 часов. Крахмал оседает на дне бака, а жидкость с образовавшейся пеной аккуратно сливается через фильтры для улавливания оставшегося в ней крахмала. Крахмал выгружается в промывной чан, где снова смешивается с водой и оставляется для оседания. С поверхности воды удаляется образовавшийся при вторичной промывке налет, а крахмал-сырец направляется на сушку. Сырец содержит до 55 % воды. В процессе сушки при температуре 45-50° уровень его влажности снижается до 20 %. Так как в результате этой операции в крахмале образуются комки, их необходимо потом измельчить. Наконец, готовый крахмал просеивается через бурат и упаковывается.

На большинстве современных предприятий используются автоматизированные линии по производству крахмала четырех сортов (экстра, высший, первый, второй). Они позволяют выполнять все операции – мойку сырья, измельчение, сбор и очищение каши, механическое обезвоживание полученного крахмала, выделение свободного крахмала из каши, обезвоживание и сушку – с минимальным участием людей и по безотходной технологии. Специальная гидроциклонная установка используется для разделения картофельной кашки на крахмальную суспензию и смесь мезги с картофельным соком.

Это позволяет значительно уменьшить расход свежей воды, который составляет в данном случае около 0,5 куб. метров на 1 тонну картофеля. Кроме того, практически полностью ликвидируются сточные воды, а получаемые концентрированные отходы (с содержанием около 7-10 % сухих веществ) идут на корм скоту в натуральном или переработанном виде. Такие установки не требуют большой производственной площади для размещения и отличаются высокой производительностью (до 10-15 тонн крахмала в сутки). Стоимость такого комплекта оборудования начинается от 7 миллионов рублей. При выборе помещений под производства и склады имейте в виду, что мелкая крахмальная пыль в воздухе может взрываться от соприкосновения с огнем. Поэтому на таком предприятии к оборудованию помещений, где вырабатывают крахмал (особенно на участках, где его сушат и упаковываются), предъявляются особые требования, в том числе и по соответствию правилам противопожарной безопасности. Кроме того, вам потребуется собственная система очистки сточных вод или наличие возможность расположения полей фильтрации около производства. Располагаться такое предприятие должно за городом. Также необходим собственный транспорт: картофель доставляется на завод с хозяйств в радиусе 100 км. Одна лишь стоимость доставки составляет на 6 тонн обработанного картофеля или 1 тонну готового крахмала порядка 1000 р. Для обслуживания среднего производства потребуется 14-16 человек, работающих в две смены. Средняя заработная плата работника составит около 18 тысяч рублей. Таким образом, расходы на заработную плату в себестоимости 1 тонны готовой продукции составляют 320 рублей. Прибавьте к этому расходы на закупку сырья (картофель), сульфат натрия, расходы на воду, электроэнергию, газ, покупку упаковки (мешки). При таких цифрах себестоимость производства 1 тонны картофельного крахмала составляет примерно 31-32 тыс. рублей.

Средняя рыночная оптовая цена картофельного крахмала – около 37 рублей за килограмм. Таким образом, доход предприятия по производству картофельного крахмала без учета налоговых отчислений, а также организации сбыта продукции и прочих затрат, кроме тех, что учтены выше, может составить 3,5-4 млн. рублей в месяц при производительности 1-1,5 тонны крахмала в час. Конечно, за вычетом всех расходов чистая прибыль окажется на порядок ниже. Тем не менее, можно увеличить рентабельность предприятия за счет расширения ассортимента, реализации отходов от переработки картофеля (клетчатки) в качестве комбикорма и т. д.

Бизнес по консервированию картофеля и производству крахмала является сезонным. Так как при хранении картофель теряет большую часть содержащегося в нем крахмала, сезон переработки сырья составляет около 250-300 дней – с сентября по май. Но для получения крахмала более высокого качества рекомендуется перерабатывать весь картофель в течение 200 дней. Уже с апреля (а в некоторых регионах и ранее) потери крахмала значительно возрастают.

Сысоева Лилия
- портал бизнес-планов и руководств

Глава 15

ТЕХНОЛОГИЯ КРАХМАЛА И КРАХМАЛОПРОДУКТОВ

Современная крахмало-паточная промышленность - важная отрасль народного хозяйства. Перерабатывая картофель и кукурузу, крахмало-паточные предприятия выпускают сухой крахмал, глюкозу, различные виды крахмальных паток, модифицированные крахмалы, декстрины, глюкозно-фруктозные сиропы и т. д. Ассортимент вырабатываемой продукции составляет десятки наименований. Крахмал и крахмалопродукты используют в различных отраслях пищевой промышленности: кондитерской, хлебопекарной, консервной, молочной, пищеконцентратной и др., а также в других отраслях промышленности (медицинской, текстильной, полиграфической, бумажной и т. д.).

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПОЛУЧЕНИЯ СЫРОГО КАРТОФЕЛЬНОГО КРАХМАЛА

Сырьем для производства картофельного крахмала служит картофель. Химический состав клубней картофеля колеблется в довольно широких пределах и зависит1 от сорта картофеля, климатических, почвенных и других условий. Средний химический состав картофеля (%): вода - 75, сухие вещества - 25. Из них (%): крахмал - 18,5, азотистые вещества - около 2, клетчатка -

1, минеральные вещества - 0,9, сахара - 0,8, жир - 0,2 и прочие вещества (пектиновые, пентозаны и др.) - 1,6.

Принципиальная технологическая схема получения сырого картофельного крахмала (рис. 51) состоит из следующих этапов: хранение картофеля; доставка картофеля на завод; мойка картофеля в моечных машинах; взвешивание картофеля; тонкое измельчение картофеля на терочных машинах -- получение кашки; выделение картофельного сока из кашки; выделение свободного крахмала из кашки; отделение и промывание мезги; рафинирование крахмального молока; промывание крахмала.

Хранение картофеля. Предприятия, перерабатывающие картофель, работают сезонно. До подачи на производство убранный картофель хранят в буртах при температуре 2...8 “С. На хранение закладывают только здоровые клубни. При хранении картофель дышит. Хранить картофель свыше 5...7 мес нецелесообразно, гак как это приводит к значительным потерям сухих веществ, в том числе крахмала.

Доставка картофеля на завод. Картофель подают на производство с помощью гидравлического транспортера (подачу осуществляют точно так же, как подачу сахарной свеклы в свеклосахарном производстве), при этом частично отделяют легкие примеси, песок и землю.

Мойка и взвешивание картофеля. Этому процессу придается очень большое значение, так как на последующих стадиях картофель не очищают от кожуры, а наличие в крахмале минеральных примесей недопустимо.

Картофель моют в моечных машинах комбинированного типа, имеющих камеры с высоким уровнем воды, где отделяют солому и другие легкие примеси; камеры с низким уровнем воды, в которых хорошо оттирают землю; сухие камеры, в которых вода, не задерживаясь, стекает в грязевую канаву Моечные машины снабжены ботво-, песко- и камнеловушками. На крупных заводах широкое распространение получила моечная машина КМЗ-57М. Продолжительность процесса мойки составляет
10... 14 мин, расход воды - 200...400 % к массе картофеля.

Для учета массы переработанного картофеля производится взвешивание отмытых клубней, на автоматических весах с откидным днищем.

Измельчение картофеля на терочных машинах - получение кашки . Крахмал содержится внутри клеток картофеля в виде крахмальных зерен. Чтобы извлечь его, необходимо вскрыть клеточные стенки. Для этого картофель измельчают на терочных машинах, принцип работы которых состоит в истирании клубней поверхностью, набранной из пилок с мелкими зубьями. Измельчение проводят дважды. При первом измельчении используют пилки с высотой зубьев 1,5... 1,7 мм, для повторного (перегар) - 1,0 мм. Качество измельчения характеризуется коэффициентом измельчения К.

На современных предприятиях коэффициент измельчения достигает 85...95 %, в том числе 79...85 % при первом измельчении к 6... 10 % при перетире.

Выделение картофельного сока из кашки . Полученная после терочных машин картофельная кашка представляет собой смесь, состоящую из разорванных клеточных стенок, крахмальных зерен и картофельного сока. Важная задача получения картофельного крахмала - скорейшее выделение из кашки сока при минимальном его разбавлении. Контакт сока с крахмалом ухудшает качество крахмала, вызывая его потемнение в связи с окислением тирозина, снижает вязкость крахмального клейстера, способствует образованию пены, слизи и других нежелательных явлений. Картофельный сок выделяют из кашки на осадительных шнековых центрифугах.

Шнековая осадительная центрифуга типа ОГШ (рис. 52) состоит из наружного 2 и внутреннего 3 барабанов с приваренным к барабану 3 шнеком 1. Оба барабана вращаются в одну сторону, причем внутренний с опережением на 15...25 с-1. Картофельная капгка, пройдя центрифугу, через трубу 6 и полый вал 4 поступает в пространство между барабанами через окна 7. Здесь под действием центробежной силы происходит ее разделение на две фракции.

Картофельный сок выводится из центрифуги через сливные окна 8, а осадок (тяжелая фракция) за счет разницы во вращении барабанов выводится шнеком 1, разбавляется водой и удаляется через окна 5 в виде крахмального молока определенной плотности.

Сгущенную кашку концентрацией сухих веществ до 40 % получают при минимальных потерях крахмала с картофельным соком (0,1 %).

Рис. 52 Шнековая осадительная центрифуга типа ОГШ

Выделение свободного крахмала из кашки, отделение и промывание мезги . После отделения картофельного сока на осадительных центрифугах кашку направляют на ситовую станцию завода. Здесь на различных ситовых аппаратах от нее отделяют и промывают крупную и мелкую мезгу, осаждают и промывают крахмал. Весьма перспективным является использование гидроциклонных установок для разделения тонкоизмельченной картофельной кашки на крахмальную суспензию и смесь мезги с картофельным соком. Однако в настоящее время для выделения из кашки мезги используют центробежные ситовые аппараты: барабанноструйные (БСС) или центробежно-лопастные (ЦЛС).

Барабанно-струйное сито (рис. 53) состоит из вращающегося перфорированного конического барабана 2, на внутренней поверхности которого крепят металлические рамки в виде секторов, обтянутых одной или двумя разными по крупноте сетками. Кашка подается через трубу / и питатель 8 в вершину ситового конуса. Барабан вращается с частотой 900 с"1. Под действием центробежной силы кашка равномерно распределяется по внутренней поверхности барабана и продвигается к большему его основанию. Навстречу движению кашки подается вода или жидкое крахмальное молоко через вал 5, который вращается внутри вала 3. Струйный ротор-ороситель состоит из коллектора 7 и разбрызгивающих сопел 6. Привод 4 обеспечивает опережение вращения ротора-оросителя на 50 с-1 по сравнению с частотой вращения барабана 2. Вода под давлением 0,2...0,25 МПа образует против движе-ния кашки как бы водяной шпек, задерживающий ее продвижение по ситу и способствующий отмыванию свободного крахмала.

Рис. 53. Барабанно-струйное сито

Центробежно-лопастное сито ЦЛС (рис. 54) по своему устройству напоминает центробежный насос. Лопатки рабочего колеса заменены на сита-пластинки, вогнутые по направлению вращения. Под каждым ситом расположено три маленькие камеры. Кашка по трубе 3 через щелевидные отверстия 1 поступает в ротор 2 под давлением, которое развивается благодаря центробежной силе, и течет по ситам 5. Крахмальное молоко процеживается, попадает в камеры, расположенные под ситами, и выводится через отверстия 6 в неподвижной стенке 4. Мезга перемещается по поверхности сит от центра аппарата и выбрасывается под ротором. Для отмывания свободного крахмала кашку последовательно обрабатывают на барабанно-струйном и центробежно-лопастном ситовых аппаратах и направляют на повторное измельчение (перетир), после чего ее вновь промывают на БСС и ЦЛС. После выделения мезги на ситовых аппаратах или гидроциклонах крахмальная суспензия содержит некоторое количество мелкой мезги (4...8 %), водорастворимых веществ
(0,1.-0,5 %) и сильно разбавленного картофельного сока. Поэтому ее подвергают рафинированию на центробежных ситах, гидроциклонах или дуговых ситах. Концентрация крахмальной сус-пензии, поступающей на рафинирование, должна быть 12...14 а концентрация рафинированной суспензии - 7-9 %.

Рафинирование крахмальной суспензии . Рафинирование на центробежных ситах проводят в две ступени, после чего крахмальную суспензию подают на пеногасящее устройство, а затем на песковые гидроциклоны для удаления песка. Полученную сгущенную суспензию подают в гидроциклоны для промывки крахмала, которую проводят в три ступени. Далее крахмал обезвоживают на вакуум-фильтрах и высушивают.

Гидроциклоны (рис. 55) представляют собой батарею микрогидроциклонов. Принцип действия этих аппаратов прост. Крахмальное молоко под давлением 0,15 МПа поступает в аппарат тангенциально по касательной по трубе 2, за счет чего поступательное движение продукта преобразуется во вращательное, развивается большая центробежная сила, в результате действия которой тяжелые частицы отбрасываются на внутреннюю поверхность конуса и сползают вниз к дюзу сгущенного схода 1. Легкая фракция продукта (жидкий сход) вытесняется сгущенной фракцией, поднимается к дюзу жидкого схода 3 и выводится из него. Габариты микрогвдроциклонов зависят от размеров частиц разделяемой смеси. В картофелекрахмальном производстве применяют микрогмдроциклоны с внутренним диаметром цилиндрической части 20 мм, высотой конуса 92 мм и углом конуса около 12й. Диаметр входного круглого сопла 3,3 мм. Производительность одного микрогидроциклона невелика, поэтому их объединяют в мультициклоны - батареи гидроциклонов, состоящих из большого количества параллельно работающих микрошдроциклонов. На производстве работают станции гидроциклонов СГ-4М1 (производительностью 100 т/сут картофеля) и СГ-5 (производительностью 200 т/сут картофеля).

Рафинирование крахмальной суспензии
можно проводить также на луговых ситах. Слабонапорное луговое сито марки РЗ-ПРД (рис. 56) состоит из ситовой поверхности 3, укрепленной на рамке, вставленной в корпус I Продукт под небольшим давлением

через питатель 2 поступает сверху на ситовую поверхность. Крахмальная суспензия проходит сквозь сито и собирается в корпусе 1, а мезга сползает в нижнюю часть ситовой поверхности и выводится из него.

Процесс рафинирования крахмальной суспензии ведут в две ступени.

Мелкую мезгу промывают на ситах в три ступени. Чтобы получить крахмальное молоко достаточно высокой концентрации, на ситовой станции завода многократно используется разбавленное крахмальное молоко, а процесс ведут по принципу противотока.

Рис 54. Центробежно-лопастное сито ЦЛС

Выход и коэффициент извлечения крахмала . Выход картофельного крахмала это отношение полученного крахмала к массе переработанного сырья, выраженное в процентах. Выход крахмала зависит от его содержания в перерабатываемом сырье и потерь с мезгой и сточными водами. В среднем выход крахмала равен 15,7 %, потери крахмала составляют 2,8 %.

Отношение массы полученного крахмала к массе крахмала,

Качество сырого картофельного крахмала . Сырой картофельный крахмал в зависимости от содержания в нем влаги подразделяется на две марки: А (содержание влаги 38...40 %) и Б (содержание влаги 50...52 %). Крахмал каждой марки делится на три сорта. Качество его должно соответствовать требованиям отраслевого стандарта ОСТ 18-158. Крахмал I и II сортов должен иметь однородный белый цвет и залах, свойственный крахмалу, наличие постороннего запаха не допускается. Крахмал Ш сорта может быть сероватым, без прожилок и вкраплений, в нем допускается слабокислый, но незатхлый запах. Показатели качества сырого картофельного крахмала приведены в табл. 15.1.

Таблица 15.1

Из-за высокого содержания влаги сырой картофельный крахмал не может долго храниться, он закисает и поэтому его перерабатывают в сухой крахмал, бескислотные декстрины, модифицированные крахмалы, патоку, глюкозу и др. При необходимости сырой картофельный крахмал хранят в течение некоторого времени наливным способом или в складах, утрамбовывая и заливая его водой. Наиболее надежный способ - хранение его в замороженном состоянии. Однако при хранении в крахмале протекают микробиологические процессы, приводящие к появлению кислого запаха, увеличению кислотности, нарастанию растворимых веществ и снижению сухих веществ крахмала.

Использование побочных продуктов . Важнейшими задачами, стоящими перед крахмал о-паточной отраслью, являются комплексное и наиболее полное использование сухих веществ картофеля при выработке из него крахмала, снижение расхода свежей

воды на технологические нужды и, как следствие, уменьшение количества сточных вод, загрязняющих окружающую среду.

Побочные продукты картофелекрахмального производства - мезга и картофельный сок. Из 25 % сухих веществ картофеля извлекается 15,7 % крахмала, остальные 9,3 % сухих веществ распределяются примерно поровну между мезгой и картофельным соком. Картофельный сок содержит 5...7 % сухих веществ, в состав которых входит до 40 % азотистых веществ, 20...25 % растворимых углеводов, 9...12 % минеральных веществ, 3...5 % крахмала, около 3 % жира. Азотистые вещества картофельного сока на 50 % представлены белками, в соке содержится до 20 аминокислот, в том числе незаменимые (лизин). В состав золы входят оксид калия, соли фосфорной кислоты, кальция и магния. Обнаружены также железо, сера, хлор, цинк и другие элементы.

Сухие вещества мезги состоят (%): из крахмала - 45...50, клетчатки -- 25...30, растворимых углеводов - 25...30, белков -

5, минеральных веществ - 5...6. С целью рационального использования наиболее перспективно перерабатывать картофельный сок и мезгу в углеводно-белковый гидролизат и белковый корм. Для этого смесь мезги и картофельного сока с содержанием сухих веществ 8... 12 % разваривают при температуре выше 100 °С, в результате чего около 30...40 % белковых веществ сока коагулирует. Затем смесь охлаждают до температуры 62...64 “С, вносят ферментный препарат и ведут осахаривание крахмала мезги в течение 2,5...3 ч. Образующиеся редуцирующие вещества переходят в жидкую фазу. Смесь фильтруют. Жидкую фазу направляют на уваривание до содержания сухих веществ 50 %. Полученный углеводно-белковый гидролизат представляет собой густую коричневую жидкость с приятным запахом. В его состав входят глюкоза, мальтоза, сахароза и ряд аминокислот. Гидролизат может быть использован в хлебопечении в качестве заменителя красного ржаного солода при выпечке некоторых сортов хлеба, а также в качестве биостимулятора при выращивании кормовых дрожжей.

При снижении расходов воды сточные воды, поступающие на очистные сооружения, практически всегда имеют повышенное количество загрязнений, поскольку при неизменном технологическом процессе общее количество загрязнений в сточных водах остается постоянным. Это обстоятельство может осложнить работу очистных сооружений, особенно при биологическом методе очистки сточных вод. Для уменьшения концентрации загрязнений целесообразно предусматривать частичное удаление их на локальных очистных установках, а также возможность последующей утилизации.

При строительстве новых и реконструкции действующих промышленных предприятий большое значение имеет внедрение новых технологических процессов и разработка систем оборотного водоснабжения вместо прямоточных. Так, например, при прямоточной системе для выработки 1 т высококачественной целлюлозы требуется 350…400 м 3 воды, а при оборотной – 150…200 м 3 .

Наиболее широко применяются системы оборотного водоснабжения при наличии сточных вод, имеющих лишь термальные загрязнения. В этом случае эти воды проходят через охладительные сооружения (градирни, брызгальные бассейны, пруды) и вновь подаются в производство. В процессе мокрого обогащения руд и при гидрозолоудалении воды загрязняются, и перед повторным использованием их следует отстаивать. За последнее время оборотное водоснабжение внедрено практически во всех охлаждающих системах. Опыт эксплуатации таких систем показывает, что повторное использование отработанных вод более экономично, чем освоение новых источников водоснабжения. Большое значение имеет также научное обоснование норм расхода воды на единицу готовой продукции или используемого сырья.

Значительная экономия воды и снижение потерь ценных продуктов достигаются в результате замены водяного охлаждения воздушным . Применение аппаратов воздушного охлаждения на нефтеперерабатывающих заводах позволяет уменьшить расход воды для производственных целей в 3…5 раз.

На металлургических предприятиях сокращение водопотребления возможно при замене парового привода в кислородных и паровоздушных станциях электрическим , а также при замене в газоочистках доменного и сталеплавильного цехов водяной очистки на воздушную. Целесообразно применение воздушного охлаждения и на предприятиях химической промышленности в производствах капролактама, аммиака и т.д. Для сокращения водопотребления на металлургических заводах и предприятиях цветной металлургии весьма перспективным является применение испарительного охлаждения . Следует также учитывать, что количество пара, отходящего от установок испарительного охлаждения, вполне достаточно для нужд технологического процесса, а также отопления, вентиляции и горячего водоснабжения предприятия.

Применение аппаратов воздушного охлаждения сводит к минимуму потребность в охлаждающей воде. Кроме того, аппараты с воздушным охлаждением надежнее аппаратов с водяным охлаждением.

Одним из путей утилизации производственных сточных вод является использование их в сельском хозяйстве для нужд орошения. Естественно, сточные воды, имеющие преимущественно минеральные загрязнения, применять для орошения нецелесообразно, поскольку удобрительная ценность их невелика, а содержание в них токсичных веществ или солей отрицательно влияет на жизнедеятельность почвенной микрофлоры. Кроме того, эти вещества разрушают структуру почв. Сточные воды, содержащие органические вещества, могут быть использованы для орошения самостоятельно, а также вместе с бытовыми сточными водами после предварительной механической очистки. Наиболее пригодными для орошения являются сточные воды некоторых производств пищевой (табл. 4.3), химической и легкой промышленности. Целесообразно применение в целях орошения сточных вод предприятий по производству минеральных удобрений, азотной кислоты и т.д.

Сточные воды, опасные по санитарным показателям (например, от кожевенных заводов), применять для орошения запрещается. Воды с высокой концентрацией органических загрязнений от дрожжевых и крахмальных заводов перед использованием необходимо разбавлять, а от ликероводочных заводов – обрабатывать известью.

Нормы орошения зависят от многих факторов: концентрации сточных вод, вида выращиваемых культур, климатических условий, типа почв. Использование производственных сточных вод на полях орошения должно быть согласовано с органами Государственного санитарного надзора. Основным требованием к предназначенным для орошения производственным сточным водам является исключение возможности вредного их воздействия на почву, подземные воды, выращиваемые культуры, а также на здоровье людей.

Таблица 4.3

Весьма перспективны для орошения сельскохозяйственных культур сточные воды крахмальных заводов, которые могут быть использованы во всех почвенно-климатических зонах; при этом наибольшей удобрительной ценностью обладают сточные воды производства картофельного крахмала.

Меньшей удобрительной ценностью обладают сточные воды сахарных заводов. Применение их целесообразно (после предварительного осветления) для орошения черноземных почв. При использовании сточных вод для орошения значительная часть площади полей фильтрации, где ранее очищались сточные воды сахарных заводов, может быть возвращена в сельскохозяйственное землепользование.

Представляет интерес также использование спиртовой барды, которая образуется при производстве спиртов на основе растительного сырья, как добавки в корм для скота. В этой связи целесообразно расположение животноводческих ферм в непосредственной близости от промышленного объекта.

Эффективным путем снижения загрязненности производственных сточных вод является извлечение из них ценных веществ, которые попадают в сточные воды в виде отходов в процессе производства. Извлечение ценных веществ осуществляется либо в цехах сразу после выхода отработанных сточных вод из технологического аппарата, либо в прицеховых локальных установках. Как правило, ценные вещества извлекают из сточных вод не только для снижения концентрации загрязнений, но и для их утилизации.

Из сточных вод нефтеперерабатывающих и нефтедобывающих заводов извлекаются и утилизируются нефть и нефтепродукты, из сточных вод целлюлозно-бумажных комбинатов – целлюлозное волокно. В сульфатцеллюлозном производстве после варки целлюлозы регенерируются крепкие щелоки; сульфитцеллюлозные щелоки используются для получения спирта и дрожжей. Из сточных вод фабрик первичной обработки шерсти (ПОШ) извлекают шерстный жир, который идет на изготовление ланолина – ценного продукта, применяемого в медицинской, электронной, парфюмерной и других отраслях промышленности.

В сооружениях механической очистки сточных вод от производства минеральных пигментов задерживается практически чистый пигмент.

Для очистки от сероводорода дренажных вод законтуренных скважин и вод внутрикарьерного водоотлива горно-химических комбинатов может быть применен физико-химический метод очистки с последующей аэрацией в скрубберах-дегазаторах (при концентрации сероводорода 50…100 мг/л). Выделяющийся сероводород используется для получения серной пасты.

Для обезвреживания сернисто-щелочных сточных вод нефтеперерабатывающих заводов рекомендуется карбонизировать их диоксидом углерода, содержащимся в дымовых газах, с получением раствора кальцинированной соды. Может быть применен также метод электролиза, при котором регенерируется щелочь.

Очистка сточных вод предприятий вискозного волокна включает применение регенеративных методов с целью возврата цинка в производство.

На кожевенных заводах проектируются установки по извлечению и утилизации хрома и шерсти.

Способы извлечения ценных примесей из производственных сточных вод могут быть различны, и их применение обосновывается многими факторами.

Для извлечения тяжелых металлов применяются химические и физико-химические методы. При производстве фото- и киноматериалов образуются воды, содержание серебра в которых составляет 20…70 мг/л. В локальной установке по регенерации серебра сточные воды собираются в резервуар, из которого насосом перекачиваются в емкость и в ней подогреваются острым паром до температуры 35…45 °С. В эту же емкость подается 10 %-й раствор сульфата железа. Затем воды самотеком поступают в реактор, в котором при рН = 9,2…10,2 образуется осадок, содержащий серебро. Вместе с водой осадок поступает в отстойник, откуда насосом перекачивается в сушилку. В подсушенном виде осадок отправляют на завод, где его утилизируют. Вода, освобожденная от серебра, из отстойника направляется на очистные сооружения. В течение года на установке перерабатывается 25 тыс. м 3 воды, содержащей серебро, и утилизируется около 500 кг серебра.

При производстве калиевой селитры отходом является рассол с содержанием хлорида натрия 220…250 г/л, С вводом на заводе цеха утилизации хлорида натрия содержание последнего в общем стоке снизилось с 4 800 до 1 200 мг/л, При этом ежегодно утилизируется свыше 3 500 т хлорида натрия, 40 % которого выпускается в виде химической продукции реактивной чистоты.

Таким образом, сточные воды промышленных предприятий представляют собой сложные водные растворы. Методы их обработки, пути использования и возможность утилизации содержащихся в них ценных веществ должны обосновываться с учетом технологии производства, экономических факторов, санитарных требований и местных условий.

ОПИСАНИЕ ИЗ%7

Союз Сбветбкиз

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 03Л 11.1965 (№ 1015052/28-13) с присоединением заявки ¹

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

УДК 664.2.037.2.05 (088.8) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛАВЛИВАНИЯ КРАХМАЛА И ОЧИСТОК

ИЗ СТОЧНЫХ ВОД КАРТОФЕЛЕЧИСТОК ПЕРИОДИЧЕСКОГО

ДЕЙСТВИЯ

Известны устройства для улавливания очисток и крахмала из сточных вод картофелечисток, состоящие из фильтрующей емкости с сетчатым дном и крахмалоотстойника.

Для получения более чистого крахмала путем предварительного слива загрязненных вод предлагают устройство, имеющее сливную емкость с шарнирно укрепленным на ее стенке, непосредственно под отводящим патрубком картофелечистки, лотком с поплавком. Б сливной емкости предусмотрено отверстие, снабженное пробкой, которая с помощью тяги связана с рычагом, установленным на картофелечистке. Устройство содержит также крахмалоотстойник, на дпе которого установлены перегородки для улучшения условий отстоя крахмала.

Предлагаемое устройство изображено на чертеже. Оно состоит из стандартной картофелечистки 1, сливной емкости 2, лотка 8, фильтрующей емкости 4 и крахмалоуловителя 5. Сливпая емкость 2 снабжена донной пробкой б, открываемой вручную или при помощи рычажного механизма, состоящего из тяги 7 и рычага 8 с шарнирами. Шарнирная опора рычага 8 установлена на крышке картофелечистки 1. Рычаг 8 имеет площадку 9, устанав,1иваемую на пути овощей. Лоток 8 шарнирно укреплен на стенке сливной емкости 2 и снаб кен поплавком 10. Дно и степки фильтрующей емкосги 4 выполнены с фильт- ° рующими отверстиями или в виде фильтрующей сетки (па чертеже не показаны).

Крахмалоуловитель 5 установлен под

5 фильтруюшей емкостью 4 и имеет дно, секциопировапное. например, в виде спирали 11, с поперечными перегородками 12.

Работает предлагаемое устройство следующим образом. Промывная вода (при работе

10 картофе1ечисткн), содержащая загрязненные отходы овощей, через лоток 8 поступает в сливную емкость 2. По мере заполнения сливной емкости 2 лоток 8 под действием поплавка 10 всплывает до тех пор, пока слив не ока15 жется направленным в фильтрующую емкость 4. Из фильтрующей емкости 4, задерживающей овощные отходы, промывная вода, содержащая крахмал во взвешенном состояш1и, сливается в крахмалоуловитель 5. Сек20 ционирова нное дно крахмалоуловптеля задерживает крахма1, уменьшая унос его с промывной водой в канализацию.

Под действием вновь загружаемых в картофелечистку овощей площадка 9 опускается и

25 при помощи рычага 8 и тяги 7 открывает пробку б. Овощные отходы сливаются из сливной емкости. По окончании загрузки площадка 9 под действием веса пробки 6 и тяги

7 возвращается в исходное положение. Днако метр сливного отверстия, закрываемого пробПредмет изобретения Д 7772)7

Составитель Салпгиовская

Техред Л. Бриккер

Редактор Т. Ларина

Корректоры: Т. В. Муллина и С. М. Белугина

Заказ 3755 17 Тираж 525 Формат бум. 60 90 /а Обт ем 0,1б пзд. л. Подппсно=

ЦНИИП11 Комитега по дела.", и::oup теппй и î.t(9ûгий i:ðI1 Сопеге.11и!!петров СССР.11оскпа, Центр, 1lp. Серова, д. 4

Т((пография, пр. Са:1уиова, 2 кой б, выбирается таким, чтобы ООес1.спить полный слив отходов из сливной емкостл! 2 " моменту окончания "-.ÿãðóçêè карто:..1 слс!истКИ. Пробк б МОЖНО OTI(j)blIIQTb Вр!7чl!у10.

Время переключения слива промывной воды в чистую фильтрующую емкость 4 регулируется выбором объема сливной емкости 2 и изменением расхода промывной воды го время работы картофелечистки таким образом, чтобы в фильтруюшую емкость 4;юступалн 10 только чистые отходы овощей.

1. Устройство для улавг!иван!!я крахмала и 15 очисток из сточных вод картофелечисток периодического действия, включающее фпльтру!

Ошую 0ìêîñòü и установленный под нею крахмалоо(с ой пик, Ог. 111чпюи1ввся тем, что, с цел!:!О пол I(0 Í1! ОО,.!(е Iпстого к13ахма! Iа Il) тем предварительного слива загрязненных вод, оно снабжено сливной емкостью с шарнирно укрепленным па ее степке, пепосредстгенно под отводящим патрубком картофеле-! пстки, лотком с поплавком, причем дно сливной емкости имеет отверстие, снабженное!. !00áê0é, которая с пом(яцын тяги шарнирно связана с концом установленного на картофелечистке рычага, другой конец которого рас-!

Толожеп внутри картофелечистки.

2. Устройство по и. 1, отличающееся тем, гг, с цел(яо улучшения условий отстоя крахм(!ла, и крахмалоотстойпике установлены верг lêÿë(, I!.Iå перегородки.

Похожие патенты:

Изобретение относится к кукурузокрахмальному производству, а именно к способам переработки кукурузного экстракта, образующегося при переработке кукурузы на крахмал на стадии ее замачивания, являющегося побочным продуктом крахмалопаточного производства. Способ очистки и концентрирования кукурузного экстракта предусматривает стадии тонкой очистки, стерилизации, предварительного концентрирования и доконцентрирования. Очистку экстракта проводят на микрофильтрационных мембранах с диаметром пор 0,2 и 0,45 мкм или крупнопористых ультрафильтрационных мембранах с рейтингом по молекулярной массе 150-170 кДа. Глубокое концентрирование до концентрации 25-30% СВ осуществляют на высокоселективных обратноосмотических мембранах с селективностью 99,5-99,8% при давлении до 100 МПа. Окончательное концентрирование до содержания 55-65% СВ осуществляют на вакуум-выпарной установке. Предлагаемый способ очистки и концентрирования кукурузного экстракта обладает высокой степенью химической и микробиологической чистоты и низкими затратами на его производство. 2 табл., 1 ил.