糖汁紊流絮凝强化沉降过程研究论文.docx

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：絮凝剂在沉降池入口加入未经充分混合、碰撞即进行静止沉降。这样既浪费了絮凝剂又造成反应时间短沉降停留时间长清汁质量不高泥汁密实性差。霍汉镇在提到蔗汁沉降使用PAM（即絮凝剂）的注意事项时也指出：糖厂将絮凝剂加入到沉降池顶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没有良好效果的主要原因应当改进[1]。絮凝效果的好坏取决于两个因素[2]：一是絮凝剂水解后产生的高分子络合物形成吸附架桥的连接能力这是由絮凝剂的性质决定的；二是微小颗粒碰撞几率和如何控制它们进行合理有效的碰撞这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。因此要强化沉降过程就必须重视第二个因素设法实现设备的动力条件。鉴于目前糖厂传统絮凝沉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凝充分发挥絮凝剂的絮凝作用从而强化沉降过程缩短沉降时间减少蔗汁在沉降器内停留时间。糖汁在沉降器内停留时间的减少有两方面的益处：（1）减少由于高温和适温细菌的作用造成的糖分损失。（2）增加沉降器的生产能力从而可以使用更小型的沉降器降低制造成本。我们已经研究了糖汁紊流絮凝强化沉降过程的可行性[3]本文主要研究糖汁紊流絮凝强化沉降过程在亚硫酸法糖厂的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]可知絮凝实质上是通过向胶体或悬浊体系（“悬浊体系”是在水处理方面对被处理溶液的总称本文所研究的紊流絮凝机理同时适用于蔗汁胶体体系及水处理中的悬浊体系）提供必要的化学条件和流体力学条件促使微粒体积变大从而与介质分离的过程。对于絮凝微粒之间的接触碰撞是必要条件。紊流是一种随机的不规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的理想化的模式目前己为大家接受的是理查孙—柯尔莫戈罗夫的紊流图像描述如下[5]：在很高雷诺数的充分发展的紊流中存在着各种频率、振幅、周期的脉动或涡旋或扰动即充分发展的紊流是由各种不同尺度的涡旋组成。平均流丧失稳定性分解为一级尺度的涡旋并由平均流给它提供能量；一级尺度的涡旋丧失稳定性分解为二级尺度的涡旋并给它提供能量。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最小尺度的涡旋将能量耗散即由机械能转变为非机械能。由这种紊流图象可知：紊流运动可以看成是各种不同尺度的涡旋运动迭加于平均流速束的结果而涡旋运动产生的剪切力和惯性离心力是絮凝颗粒产生接触碰撞的主要动力。3管道式紊流絮凝器的结构设计用于实验的管道式紊流絮凝器为管状由快混管段、快搅管段和慢搅管段组成如图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用于本次实验的SK型静态混合器购于上海化工研究院所属的上海天乐技术经济发展公司SK型单元是由单孔道左、右扭转的螺旋片组焊而成；慢搅管段采用螺纹管管内的螺旋槽具有一定深度。1-快混管段2-快搅管段3-慢搅管段图1管道式紊流絮凝器示意图4糖汁紊流絮凝强化沉降过程在亚硫酸法糖厂的应用研究4.1实验流程本次实验在亚硫酸法糖厂进行（20__年12月至20__年1月）实验地点选在广西欧亚糖业有限公司的那彭糖厂。如图2所示在进入沉降器之前的管道上安装一旁路管接上管道式紊流絮凝器。经二次加热的中和汁流过管道式紊流絮凝器同时加入絮凝剂使絮凝剂与中和汁在此器中进行“闪烁式混合”然后沉降得清汁。（按糖厂的工艺条件进行实验）4.2实验方法对比分析管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、清汁简纯度、清汁色值、还原糖、钙盐含量和水不溶物。4.3测定方法[8]①沉降速度：以20mL澄清汁作衡量基准②过滤速度：以30mL滤汁作衡量基准③清汁简纯度（AP）：折光法和一次旋光法④还原糖：兰—艾农恒容法⑤清汁色值（IU560）：ICUMSA方法2（560nm波长）⑥清汁钙盐含量：滴定法⑦糖汁水不溶物：重量法4.4主要仪器与药品仪器：WZZ-T2旋光仪(上海精密科学仪器有限公司)阿贝折光仪(上海精密科学仪器有限公司)滴定管（50mL分度0.1mL）电炉秒表精密温度计（0.1℃分度值