1 Badanie mieszadeł warnikowych w kaskadowych stacjach gotowania cukru B i C „Postęp techniczny w przemyśle cukrowniczym” Zakopane, 30-31.05.2005

2 Autorzy M. Grabowski, K. Urbaniec, Politechnika Warszawska Z. Węgrzynowski, Pfeifer & Langen Polska J.P. Lindner, Stelzer Rührtechnik K. Wolf, P. Pajonk, M. Bruhns, Pfeifer & Langen KG

3 E ntwicklung  T echnologie  A nalytik STC Zakopane 2005 3 Stosowanie kaskad warników do krystalizacji cukru w systemie ciągłym - znaczenie mieszadeł w przenikaniu materiałowym i cieplnym

4 E ntwicklung  T echnologie  A nalytik STC Zakopane 2005 4 Krystalizacja Systemem periodycznym Systemem ciągłym Taki sam czas krystalizacji Cel optymalizacji: Jakość kryształów zapobieganie powstawania kryształów wtórnych Proces pomocniczy: krystalizacja przy pomocy cukrzycy zarodowej Podzielony czas krystalizacji Cel optymalizacji: Jakość kryształów zapobieganie powstawania kryształów wtórnych + przenikanie ciepla Proces pomocniczy: krystalizacja przy pomocy cukrzycy zarodowej Proces Czas Droga

5 E ntwicklung  T echnologie  A nalytik STC Zakopane 2005 5 Gotowanie przy pomocy cukrzycy zarodowej cel: Powierzchnia kryształów w krystalizatorze powinna być taka, aby nie dopuścić do krystalizacji wtórnej. Ilość cukrzycy zarodowej w warniku periodycznym > 10 % max. 20 % Ilość cukrzycy zarodowej w 1-szej komorze kaskady > 20 % max. 30 % Krystalizacja systemem periodycznym Krystalizacja systemem ciągłym

6 E ntwicklung  T echnologie  A nalytik STC Zakopane 2005 6 Połączenie warników kaskadowych 1981: Produkt III - Cukrownia Lage WZ PIII Para grzejna Mieszadło Slurry W1W1 W2W2 W3W3 W4W4 Opary warnikowe Syrop dociągowy Magma [Austmeyer et al. Zuckerind. 108 (1983) 927-934]

7 E ntwicklung  T echnologie  A nalytik STC Zakopane 2005 7 Połączenia kaskad w nowych systemach warników BMA VKTVerdampfungs-Kristallisations-Turm (Krystalizator odparowujący pionowy) BMA VKHVerdampfungs-Kristallisation Horizontal (Krystalizator odparowujący poziomy) Połączenia kaskad w dotychczasowych systemach Cukier bialy:Cukrownia Brühl 1984 Cukrzyca III z 3 komorami:Cukrownia St. Michaelisdonn 1993

8 E ntwicklung  T echnologie  A nalytik STC Zakopane 2005 8 Zalety połączeń kaskadowych Niski poziom cukrzycy nad komorą grzewczą umożliwia stosowanie pary o niższym ciśnieniu Stosowanie stałej regulacji zamiast czasowych systemów sterujących 4 komory w porównaniu z 10-cioma (lub więcej) działami: - każda komora może być oddzielnie dozorowana i sterowana - podczas czyszczenia komora może być ominięta (zamiast 100 % postoju, tylko 25 % zmniejszenie produkcji) +/- konieczna prawie ta sama ilość cukrzycy zarodowej, w praktyce nie ma prawie żadnej różnicy w rozrzucie kryształów

9 E ntwicklung  T echnologie  A nalytik STC Zakopane 2005 9 Niezbędne warunki pracy w kaskadzie 1 warnik do gotowania cukrzycy zarodowej (poprzedzony krystalizacją chłodzącą) 4 (min. 3) warniki z mieszadłami wchodzące w skład kaskady Komory grzewcze z cyrkulacją wewnętrzną (centralna rura cyrkulacyjna) Mieszadła dla poprawy efektu przenikania ciepła i masy Technika sterująca: obiegi regulujące ilości, gęstości i ciśnienia,

10 E ntwicklung  T echnologie  A nalytik STC Zakopane 2005 10 Technologiczne zalety stosowania mieszadeł w warnikach + Lepsza homogenizacja cukrzycy: równomierne przesycenie + Siły tnące pomiędzy kryształami a roztworem macierzystym => lepszy transport materiałowy do powierzchni kryształów => zapobieganie powstawaniu mączki i kryształów bliźniaczych Lepsza jakość cukru ! [Rodgers, T.; Lewis, C.: BSC 15th Tech.Conf. 1962] Lepsze przenikanie ciepła

11 E ntwicklung  T echnologie  A nalytik STC Zakopane 2005 11 Rodzaje mieszadeł Marine Propeller (mieszadło śrubowe) Kaplan „Turbine“ (mieszadło osiowe, turbina) Impeller (mieszadło promieniowe) Warnik z cyrkulacją wewnętrzną, mieszadło z kierownicami strumienia

12 E ntwicklung  T echnologie  A nalytik STC Zakopane 2005 12 Badania modelowe przepływów w laboratorium [Zuckerind. 118 (1993) Nr. 11, S. 853-858]

13 E ntwicklung  T echnologie  A nalytik STC Zakopane 2005 13 Wyniki badań laboratoryjnych Prędkość przepływu w zależności od gęstości mocy mieszadła. Model mieszadła promieniowego jest od 2 do 4 razy efektywniejszy

14 E ntwicklung  T echnologie  A nalytik STC Zakopane 2005 14 Wyniki stosowania mieszadeł promieniowych w warnikach na skalę techniczną 1.Aarberg 1992: Cukier bialy cukrzyca zarodowa, Próby z niskim poziomem cukrzycy Warnik o niekonwencjonalnej budowie. Mieszadło promieniowe było efektywniejsze od konwencjonalnego. 2.Groß-Munzel 1995: Cukrzyca II Praca w systemie periodycznym, Warnik z dnem kulistym. Warnik porównawczy miał inne wymiary (> + 50 %) Lepsze przenikanie ciepła przy wysokiej zawartości krysztalów 3.Badania w Goslawicach w roku 2003: Idea pana Karola Wolfa Dające się wymienić mieszadła w tych samych warnikach kaskady cukru II i III. Od strony aparaturowej całkowicie porównywalne warunki prowadzenia badań. Badania były przeprowadzone przez zespół kierowany przez Prof. Urbańca podczas kampanii 2004

15 E ntwicklung  T echnologie  A nalytik STC Zakopane 2005 15