Beetwortelsuikerfabricage 2: De winning van witte suiker uit het gezuiverde dunsap

~--- ~-~---

-(

B EET

WOR

TEL

S

U I

K

ERF

A

B

R

I C A GE.

11

De winning van vvi tte suiker ui t het gezuiverde dunsap •

door

P.van der Wal jr.

Delft, Maart

1953

-I· cr; .~ --j 'J' C ~ CF ~ r <..., T:.

c

---[

__

_

-.J

~- -1 DJ ! .c=;;-J

Hoofdstuk I . Hoofdstuk

11

.

Hoofdstuk

111.

Hoofdstuk IV. Hoofdstuk V. Literatuur ,.

-1-1 N HOU D

Inleiding. Verdampstation 1. Algemeen 2. Berekeningen Diksapfiltratie . 1. Algemeen 2. Berekeningen Kookstation. 1. net koken 2. Kristallisatie

3

.

Centrifugestation 4. 'Tijdschema

Afwerking van de witte suiker.

2

3

6 10 11 12

13

1

4

14

15

16

I")

/

-2

-I . lnle iding •

De in dit; ontwerp gepro jecteerde suikerfabriek omvat de verwerking van het dunsap op suiker, het z.g." suikereinde" van de suikerfabricage, en dient ter completering van het door Tjoa Boe Tjoan ontworpen "bieteinde" van de fabriek.

De 3ane van zaken is in de bijgevoegde tekening

aange-geven, ter,'Ji j l de keuze van de gebruikte a9paratuur en de

eventuele berekeningen onderwerp van deze verhandeling vormen. Alvorens daartoe over te gaan is het echter misschien wel

ge-wenst even aandacht te schenken aan een Russische publica ti e l )

uit

1947.

In dat jaar produceerde men daar 2,5 millioen ton

geraffineerde suiker :per jaar, ter _--ijl men streefde naar

ver-hoging tot

7

millioen ton. Daartoe kon men dus, hetzij nieu~i'e

fabrieken opzetten, dan. wel de capaciteit van de besta8.t""lde vergroten. !:.![en wilde het laatste en dan door verlenging van de cam:pagne van 100 - 120 tot ca. 300 dagen per jaar. De bieten

zouden dan door droging bestendiger tegen bewaren gemaakt worden.

Enorme besparingen zouden verkregen kunnen worden want het

oorspronkelijke gewicht neemt illet

75

%

af, waardoor niet alleen

---de transportkosten aanzienlijk dalen, maar ook de

brandstof-kosten, omdat het dunsap veel geconcentreerder dan in normale

gevallen is.

De droosstations worden in de centra van de bietencultuur

gebouwd om alle overbodig trans-port van de bieten te vermijden

en hun vvarmte voor de drogins ontlenen ze aan de verbranding van

het daar ruimschoots voorhanden zijnde natuurlijke gas. Op deze

manier kunnen dus dan ook bieten 'tJorden verbouwd op plaatsen,

die anders te ver van de bestaande fabrieken zouden afliggen.

Het gehele plan is ook voor Nederland zeer aantrekkelijk.

De huidige si tuatie met haar jaarlijkse

3

maanden van een tot het uiterste tempo opgevoerde campagne, gevolgd door

9

maanden

"rusten" is zOl,vel financieel- en arbeidseconomisch als

technisch-aesthetisch hoogst onbevredi,:;end. De vereiste middelen ter verbetering: goedkope brandstof voor het drogen (voor de Zuid-hollandse eilanden kraak;as en voor de noordelijke ~Ç)rovincies

aardgas) en goedkoop vervoer te water van het gedroogde materiaal naar de centrale fabrieken zijn aanwezig en vormen redenen te

meer de ont\vikkelingen op dit gebied ter dege te volgen.

Voor dit ontwerp is echter nog maar niet van de geijkte

-3-11. Verdampstation.

1. Algemeen.

Het overtollige vvater in het dunsap, dat uit het

"bieteinde

l'

verkregel1 "Ilordt, dient voor ca.

90%

in het

ver-dampstati on verdampt te v/orden. r'ile~J. heeft daartoe drie principes

te r be sc hikking :

1). vacuumverdamping.

2) . drukverdam';ling.

3)

.

verdamping met toepassing van thermocompressie.

De stoom vo or deze verdampingen komt uit twee bronnen,

n .l. directe stoom en retourstoom van de machines en wel is het

voor de warmte-economie gewenst, dat de gehele

retourstoompro-ductie door de verdam;ünG opgenoI1en ·wordt. Vroeger bij de

stoownachines met lage tegendruk, b.v. 0,5 ato bij een k

etel-druk van

5

-

10 ato met een overeenkomstige temperatuur van ca.

110°C, vv-as in: de laatste trap van een 4 of

5

traps multiple

effect een onderdruk van 0,75 - 0,90 ata vereist, overeenkomende

met een kooktemperatuur van 55 - 60°C. Toch gelukte het dan

Î

/ . meestal nog niet al het vlater met de retourstoom te verdampen.

Nu de tegendruk der machine s opgevoerd is beschikt men over

2~ ato retourstoomdruk met een verzadigingstemperatuur van

1.380_{C. Men kan dus in alle trappen met hogere kooktemperatuur}

en dus hogere dampdrukken werken. Hierdoor wordt het

condensor-verlies bijna opgeheven (een geri nGe onderdruk, enkele cm's,

moet namelijk in de vierde trap gehandhaafd blijven) en de

gehele hoeveelheid st oom, waarmede de verdamping gevoed wordt

-globaal gesproken - is gelijk aan de verwarmingsstoom, die de

verdampi ng afgeeft. Op het brandstofverbruik kan door dit alles

zeker 10

%

stoom, betrokken op bieten, bespaard worden, 10),

terwi j l bovendien de sapdam'gerl door hun hoge temperatuur waa

rde-voller zijn. Voor het koken is dan ook geen directe- of

retour-stoom nodi g, hetgeen enkele procenten stoom betrokken op bieten

bespaart 10), en de di verse voorwarmers kunnen kleiner ui

tge-voerd ~orden, 4) .

De drukverdamping is dus economischer en heeft het in

de suikerindustrie dan ook glansrijk van de vacuumverdamping :;ewon

nen 2).

-4-bietsuike.rindus trie gevonden te Aarberg in Zvli tserland in een

fabriek met een capaciteit van 2400 ton bieten per dag

3)

.

De

condensors voor de verdamp- en kookstat ions zijn daar verl,vijderd

en in plaats' van de Geproduceerde damp te condenseren comprimeert men die tot een hogere druk en de overeenkomstige hogere temperatuur om hem daarna weer in de corresponderende verwarminGslichamen

terug te voeren. De verdampers werken in monoeffect en elk heeft

een eigen compressor gedreven door een 3000 KW motor. In dit

geval maakt de overvloed aan hydro electriciteit deze werk.vijze

voordeliger dan die met gestookte ketels en het zijn dan ook de

Zwitserse Escher-W1Jss IVlaschinenfabriken A.3-., die zich op dit

gebied bewegen 11) . Als de grote hoeveelheden electriciteit echter

door middel van stoomturbines opgevJ'ekt moeten worden moet de

thermocompressie in het algemeen af,,,;eraden vvorden

3)

.

Bij

riet-suikerfabrieken met hun ampas ligi;en deze omstandigheden

natuur-lijk anders, maar eventuele toepassingen daar zijn t ot dusverre

niet gepubliceerd.

Zoals uit de verschillende verhandelingen blijkt is

voor de lage landen, met hun dure steenkool de thermocompressie,

althans voorlopig, nog alleen maar .vetenschappelijk interessant.

4) 8) 9) . Ik meende echter volledigheidshalve toch enige aandacht

hieraan te moeten ,'lijden omdat door de Europese integ~atie en de

daarmee gepaard gaande economische samenwerking misschien nog wel

eens de mogelijkheid geschapen wordt goedkope hydro-electriciteit

van het ~uropese koppelnet af te nemen.

Uit het bovenstaande zal het volkomen duidelijk zijn,

dat er slechts één keuze overbleef: de drukverdamping, en enkele

facetten daarvan zullen dan nu ook wat uitvoeriger bezien worden.

Zoals gezegd zi jn de toegepaste temperaturen hoger dan

bij de vacuum verdamping, en ter voorkoming van te grote

suiker-verliezen door hoge verhitting is zeer snelle stroming nodig,

teneinde een zo kort mogelijk verblijf op die hoge temperaturen

te verkrij gen. In korte tijd zal dus een grote warmteoverdracht

op het sap moeten plaatsvinden, wat dus verkregen kan worden door

de zo gewenste snelle stroming van de vloeistof en door het kokende

sap tot circulatie te d.::ingen door o.a. zie lpijpen aan te brengen,

de sapruimte onder de pijgen zo klein mogelijk te houden en het

sap uit de pijpen te koken in plaats van te laten overstromen.

Naast de grotere warmte overdracht levert de grotere

(

I

I

,,-h,~. ,~_ ,,,-,/ r:-, -:---1 ____ ., ., ... ;,,/.',".. " .

I

J

I •

I '

---

-~----

5

-de verdamplichamen. In suikerfabrieken is het n3.I!lelijk z6, dat gedurende de campagne van ca.

3

maanden de verdampinstallaties meestal

1

soms

2

keer schoonGemaakt dienen te worden, omdat de

warmteoverdrachtscoëfficienten te klein en daardoor de brand-stofkosten te hoog gaan worden. Dit betekent dan een stop van ca. 24 uur en een verlies van minstens f .7000,- per keer aan productie, salarissen en stookkosten aan de ketels, die niet geheel uit mogen gaan. Het blij~{:t nu, dat voor verdatnpingen in suikerfabrieken verwar:"l'lde opyervlal<..ken van omtrent 2 m2 per ton per etmaal verwerkte bieten vereist zijn om tussentijds schoon

-maken te voorkomen 2) .

:.~ijn keuze viel op een verdamper, die bli2kens zlJn uitgebreide toepassing i n lTederland (Coö:geratieve fabrieken in

Puttershoek en Groningen), zO:'Jel als i n de moderne Dui tse

suikerfabrieken

5),

door de firma Buckau R. \,'.jolf te Grevenbroich/

Niederrhein onder D.R.P. 805.037 f:1;efabriceerd '.Jfordt. Onafhanke

-lijk van de .fabrikant zijn gedurende verscheidene campaGnes metingen aan deze installaties verricht en de gegevens g

epubli-ceerd 6). Aan de hand va.n nevens taande schets 2) hm, à_e werking

verklaard ~orden.

Zoals dadelijk opvalt is de stoomkast van het

verdamp-lichaam door een rincvormige ,pl aat in t '/:ee concentrische ruimten gescheiden. Het dunsa:,? komt 'bttj a in de ringvormige kamer b en verdeelt zich over de stijgbuizen c, die onder de kap d verzameld

zijn. In het onderste gedeelte van de verwarrningsbuizen der

eerste trap wordt het sap op de verdrunpingstemgeratuur verwarmd

opdat de verdamping begint . Dij de volgende trappen ontbreekt deze voorvJarming omdat het intredende sap daar reeds een hogere temperatuur heeft en de dampvorming meteen inzet.

Het damp- sapmengsel , dat uit c opsti ~gt valt door de zielLüjp f en komt via de verdeelinrichtinc; g in de buizenbundel

' h. TengevolGe van het vertjrote volume van het dampmengsel '.vordt ten opzichte van de vroegere verdamyers een grotere stroomsnel

-heid

(7

m/sec i .p.v. 2 -

3

m/sec) en een aanzienlijk ~rotere

warmteoverdracht verkref!;en. In de dampruimte vindt tenslotte

de damp- sapscheiding plaats , vlaarna het ingedikte sap de

ver-damper via de goot met afvoer 1 uitvloeit. De damp verlaat, na het doorlopen van een 50 Cll dikke la'-l.<; van "Raschigringen", met

de voor ee:1 verdamper grot e snelheid van ~:1mdmaal 1,4 m/sec het

I ~ I

I

I

_

I

,

I

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. . - - - -~----

----

-6-men het omhoosgevoerde condensaat van de verdamper zich laat

ontspannen teneinde stoom terug t e vlÏnnen door zelfverdamping

bij het afkoelen van de (hogere) condensaattemperatuur op de

(lagere) sapdamptemperatuur. De aldus gevormde stoom heeft

dezelfde temperatuur als de sapdamp en wordt daaraan dan ook via

p bijgevoegd.

Het aanbrengen va.YJ. de ontspantank boven in de verdamper

heeft als voordelen: ()laatsruimtebesparing, isolatie van het

betreffende vat overbodi s e~ een grote beschikbare hoogte van het

uitlopende condensaat waar door men, in plaats van met con dens-potten, met een waterslot kan volstaan 7).

2. Berekeningen.

De gehele verda~rr~ün::; wordt door o'2cLcrstaande tabel,

'waarin alle belangri jke grootheden 7ijn samengevoegd, >·,veergegeven.

I dunsa}2 i _, I 11 111

IV

diksa}2 ! V.O.sapzijde m

2

1040 1040 650 650 Brix 14,05 22,1 39,6 51,2 59,2 59,2 saphoeveelh. ton/hr 1

105

•

5

66,7 37,3 28,8 25,0 25,0

verdampt '.Natel' ton/hr 38,8 29,4 8,5 3,8

I stoomdruk ata I _{2,78 2,45 1,91} : Oe i verz • temp. bi,j ₅ f _, 130,28 126,15 lV3,0 108,3 , dampdruk ata , _{2,52 1,952 1,46} verz.temp bij ₇ °C

,

, 1 127,06 118,83 110,0 100,5 temp.verschil (5-7) oc _! 3,22 7,32 8,0 7,8 10.kookpts.verh. °c I i 0,26 0,46 2,0 3,3 !

I

ll.effectief temp.versch.oC ! _{2,96 !} 6,86 6,0

I

4,5

12.verd.warmte sap Cal/kg I _521,7 I _{527,3 532 539}

~

!

Cal .m-2

,

13.warmteoverdrachts- , i coëff. oc-l hr- l ,

l

i _{6560 2070 1210} 1730 ; , j' I

De waarden vOOr de eerste twee effecten werden verkregen

door omrekening van àe literatuurr:;egevens 6), die betrekking

had-den op hoeveelheden van dezelfde grootteorde n .l. 117,5 ton

dunsap/hr, terwijl vdj over 105,5 ton/hr beschilrJcen. Uit de

verdampte hoeveelheden '.r:ater volgt dan de Brix van het ingedikte

I

-I

•

I

-7-105,5 x 14,05 = 22,1

0Bx

(105,5-38,8) 11: 66,7 x 22,1 (66,7 2~,4) o

=

39,6

B

x

.

Voor de berekeningen van de verdampers 111 en IV werden zowel

de temperaturen als de procentuele hoeveelheden verdampt .'/ater

van de moderne verdamping der }i"'riesch-Groningsche Coöp .Beetwo

r-telsuikerfabriek, 12), als basis aangenomen. De warmteoverdrachts -coëfficienten der effecten I en 11 in d.a t schema '.'Jaren echter aanzienlijk lager dan die door 'Nagner gevonden werden. W aarschijn-lijk zijn eerstgenoemden door middeling over geruime tijd

ver-kregen en veroorzaru~t aankorsting deze verlaging. Ons sap is

echter van een behoorlijke zuiverheid zodat de incrustaties gerinGer en de naar de tijd gemiddelde warmteoverdrachtscoëffi -cienten groter zullen zijn.

Directe berekening van de coëfficienten zou volgens

de li teratuur met een door rl.Ic DonaId

c.s.

gegeven formule

U

= 14,5 (t/100)2 mOGelijk moeten zijn, 13) . Hierin is

U

de

V

u.c

overa11-coëfficient, t de kooktemperatuur en u de viscositeit in centipoises bij de temperatuur t en de concentratie c van

het ingedikte sap bij het verl2.ten van de verdamper. De verkregen

waarden wijken echter aanzienli,jk van de in dit geval mogelijke

af en zijn alleen vo1ledi ,gheidsha1ve hieronder opgenomen. Gebruikt zijn tenslotte de vlaarden verkregen door de door 1JJagner 6) gevonden

warmteoverdrachtscoëfficient van e.ffect 11 te extrapoleren met

behulp van de v/aarden der Friesch-Groni ngsche .

0/

Warmteoverdrachtscoëfficienten in C a 1 .m -2 0C-l irlln /~ -1

1 11 111 IV

v1gs formu1e,13) 1272 984 816 630

v1gs literatuur 6) 6560 2070

Friesch-Gron. 12) 4212 1140 666 402

berekend 2070 1210 730

- - - --'- -I • verwarmingsdamp oC. kooktemperatuur °C. sapverd.warmte Cal/kg. kookpuntsverhoging oC

effectief temp .verschil

°c

te verdampen ton/hr eind Brix -8-111 118,0 110,0 532 2,0 6,0 8,5 51,2 IV 108,3 100,5 539 3,3 4,5 3,8 59,2

A.benodigde warmte Cal/hr.

'warmteoverdr.coëff Cal.m-2 °C-lhr-1 B.warmteoverdracht Cal .m-2hr-1

8,5

x 103 x 532 1210 3,8 x 103 x 539 730 A/B

=

V.O m2

gecorr .voor stralingsverliezen

(ca 4

%(

13) 1210 x 6,0 624 ca 650 730 x 4,5 623 ca 650

Nu dus het V.O. van elke eenheid bekend is moeten nog

de afmetingen bepaald worden. Voor de verwarmingslichamen kiezen

we pijpen van 1 -il:-" nomina:::.1 B.WG 12 met een in.'.cendig oppervlak

van 0,2701 sq.ft/ft waarvan er bij 1 5/8"driehoekige steek

per 0,9 m. diameter 380 geplaatst kunnen ':orden.

Bij de berekening van de minimale zielpijpdiameter wordt

aangenomen, dat de snelheid daar a.v. 50 cm/sec bedraagt.

V.o.

m

2

pijplengte ft

aantal pijpen

r/; stoomkast m

zielpijp cap I/sec

o

zielpijp m dikte tussenschot r/; verdamper verdampt verdampt tonjhr m3/sec max.damnsne1h. m/sec

min r/; dampruim-te m I

& 11

111

& IV

1040

9

1040 x 10 t 76 = 4610 9 x 0,2701

Vo

,

9

2

x

'

461<57380

=

3,13

ca 28 650

9

650 x 10.76 - 2870

9

x 0,2701

-V

7

_{S;cj'x-2870!38c5'= 2,48} ca 10 \flOx

"

4}5

1f '= 0,16 0,05

\f

28 ~~"-47~fi{ = 0,27 0,05 3,13+0,27+2xO,05

38,8

= 3,50 2,48+0,16+2xO,05=2,75 8,5 7,8 1,4 2,6 4,4 1,4 2,0

I

~

I

.

I

-I

I

-9-die verwarmd ...,vordt met damp uit het eerste lichaam. De volgende berekening leidt tot de af:netL'1gen vaD deze warmte'!,'isselaar. Voor de warmteovel'drachtscoëflïcient in dunsapvoorwarmers 'Norden

verschillende waarden vermeld b .v. van 900 - 1100, 2), of ruimer van 800 - 1600 Cal . m-2 °C-l hr-l • 14).

'i

v

e

kiezen het gemiddelde:

1100 Cal m-2 0C-l

hr-

l •

aan Het

V

.

O

.

Q

v

.

o

.=

--:r;:K~T

.

~ JJaarin

de sanzijde berekenen we ui t de formule

T

=

.& 1 - ~2

L 1 en Q= G.cm(t_{e -} tb)

1 n

---:--=--~2 terwij 1:

Q = de warmte opname van het sap in Cal/hr. T = het loc;arithmisch tem'lerat;uur:;emiddelde.

~l= temDeratuurverschil intredend sap - stoom

~2=

temperatuurverschil ui ttredend sap - stoom in °C. k = 'Narmteoverdrachtscoëfficient in Cal m-2 0C-l hr-l

G

=

gevJicht doorstromende sap in kg/hr.

tb = sap teill)erat-uren in °c aan het einde ,resp. begin van de voorw'armer.

Cm = gemiddelde soortelijke ',','ar:nte van het sap tussen te en tb.

In dit geval is te = 115°C en t_b= 50°C ter'i'lijl de

ver-warmingsstoom een temperatv.ur van 126°C heeft zodat ~l = 76°C en

L

₂ = 11°C, waardoor '11 _{= 65/1n}

i~

_{= 33,66 °C. Omdat van het}

dunsap met Brix = 14,05 en R.Q. = 88,8 bij 115

~

50 = 82,50C de

c_m= 0,92 Cal/kg wordt

Q

= 105,5 x 103x 0,92 x (115 - 50) =5340 x

103 Cal/hr.

Het vereiste

v.

o

.=

5340 x 103 x 10,76/11oox33,76=1547 sq.ft

Gebruiken Vle 5/4" pijpen B.'/l.G 14 met een inwendig oppervlak van

0,27 sq.ft/ft dan mag daardoor raaximaal 1439 lb 'Hater/hr. De capaciteit van de voorwarmer moet 105,5 ton/hr = 232.900 lb/hr

zijn en dit vereist minstens 232.900/1439 = 162 pijpen in de

bundel, \:/aarbij dan eeD. Reynoldsgetal van ruim 20.000 behoort.

Ter verkortin:::; van de bundellen~:;te kan dit aan tal opg e-voerd worden tot 500, \vaardoor deze dan l547/50J x 0,27 = 11,5 ft =

3.50 meter lang wordt. Bij een 1 5/2

f'

driehoekige steek gaan er

380 van deze PlJpen op 0,9 m

0,

zodat de 500 pijpen een diameter

500 2

leveren van 380 x 0,9 = 1,03 m. 'Ne kri,jgen dus een enkelvoudige

I

.

I I I I

I

I

I

-- - -

-

-10-lIl. Diksaufiltratie. , 1. Algemeen.

Tijdens het indampen zullen zich verontreinigingen af-scheiden, waarvan het merendeel zich niet in de verdampers afzet maar met het diksap het verdampstation verlaat. Iller verwijdering

van deze later bij de kristallisatie hinderlijke verontreinigingen

wordt het diksap, nadat daaraan de A en B suixer uit de tweede en derde kookpan zijn toegevoegd, gefiltreerd. De ontstane vloei-stof heet dan standaard diksap en dient als voeding voor de z.g.

"wi tte pan", die de hoofdsuiker produceert. 16)

Voor deze filtratie paste men sedert vele jaren de

normale raampersen toe . Deze filtratie methode is echter tamelijk

grof omdat hij gepaard gaat met hoge kosten, zowel aan arbeids-loon als filterdoeken. Beiden kunnen nu echter aanzienlijk

ver-~ laagd ?lorden door de toepassi:J.g van een z.g. "Niagara" filterpers

waarmee opmerkelijke resul taten zijn verkregel1. -.---.-.- ..

~v _ _ •• _ _ • • _ ·

Dit nieuwe filter draagt dezelfde principes als de Kelly-,

Sweetland- en Vallez types in zich en biedt dezelfde voordelen

boven de filtergersen,maar de bediening is eenvoudiger in verge-lijking tot de bladfil terapparat en in het al gemeen. Het gehele filtrerende gedeelte is ondergebracht in een verticale cylinder en de bladen zijn boven door te verwijderen.

De voordelen van dit filter zijn een automatische door-spoelinrichting gemonteerd aan het deksel en de constructie van de filterbladen, die maken dat de metalen filterbekleding, die in de plaats treedt van het textielweefsel, stevig, precies en permanent lekvrij kan worden aan;::;ebracht in de rechthoekige

ramen die cylindrisch in doorsnede zijn. Verder kan het apparaat

geheel ui t één metaal, zOClder solderen e.d., ',vorden vervaardigd zodat galvanische corrosie onder medewerking van ongelijksoortige metalen uitgesloten is.

Ter illustratie v~n de capaciteit dienen de volgende

waarnemi"l.gen, die 'i'Jerden verricht in Michi2;an in eerl bietsuiker

-fabriek met een capaciteit van 1350 ton bieten per dag. Daar moes

-ten

3

Niagara's met totaal

133

8

sq.ft . filtrerend oppervlak 8 filteryersen met totaal 2016 sq.ft. vervangen.

15).

Bij dit ex[)eriment bleek toen, dat een enkele filter ongeveer 22.000 gallons standaard diksap per 24 uur, ongeveer 44

%

van de totale dagproductie, vvist af te leveren en daarbij gedurende 40 - 72 uren achtereen in bedrijf bleef. Aldus werd een dagcapaciteit van

50

I •

- - -

-

-11-gallons/sq.ft. overeenkomende met 2040 1/m2 verkregen, tervdjl

de gebruikelijke filterpersen per dag 37 gallons/sq.ft leveren.

Deze grote filtreercapaciteit gecombineerd met de één-mans

be-diening, de grote koekcapaciteit, het wegvallen van de

filter-doéken en de i;rotere bestendigheid tegen corrosie deden cl jn

keuze op het Niagara rilter vallen.

Wat de uitvoeri:'J.S va...l1. de filtratie betreft: deze

ge-schiedt bij 90 - 100°C in verband met de hoge viscosi teit van het

standaard diksap (Brix = 67,6). De berekening van de noodzakelijke

voor:'iarmer en van het fi.l teroppervlak wordt in het volgende

hoofdstuk uitgevoerd. 2. Berekenin'jen .

De verdamping levert per uur 25 ton diksap, die zoals

de tekening aangeeft na passering van de smeltpan vermeerderd is

tot ca 35 ton door toevoeging van A en B suiker. Bij de

filtratie-temperatuur van 90 - 95°C zal deze hoeveelheid een volume bezitten

van omstreeks 27 m3• Bij een filtercapaciteit van 20L~O 1.m-2 .dag-l

wordt dus het vereiste filtrerende op)ervlak 27 x 103 x 24/2040 =

318 m2

=

3400 sq.ft. Bij een gebruikelijk oppervlak van 500 sq.ft

per filter zullen dus 7 apparaten nodig zijn.

De voorVilarmer van het hoofddiksap vÓÓr de filtratie

'.'.'ordt op dezelfde ;rJijze als in 11, 2 berekend en dan met de

volgende waarden voor de verschillende grootheden:

saptemt,)eratuur: bi j invoer 40°C, bij afvoer 95°C.

gem.soortelijke Vlarmte: 0,67 Cal/kG.

warmteoverdrachtscoëfficient l.HJO - 600, ,gemiddeld 500 Cal m- 2 •

oC-l hr-1 • 14).

temperatuur verwarmingsdamp 1000C.

capaciteit 35 ton/hr.

Het logari thmisch (;emiddelde tem~eratuurverschil T =(60-5)'2,3

log 10 = 24°C, ter'/iLil de over te dragen. v!armte

Q

= 35 x 103 x

0,67 x 55 = 129.104 Cal/hr. ThJ.s i.'ordt het V.O.=

~~6

~

~~4

=

108 m2 = 1160 sg.ft.

Voor de constructie gebruiken we lilt normaal B.Vv.G

18 bui smet inwendi ge diaI2e ter 1,152", inwe ndi g oppervlak 0,3015

sq.ft/ft en doorsnede 6,5 cm2 • '

Bij 64°C, de logari"thmisch gemiddelde temperatuur

-I

.

-12-getal onder die

omstandi~heden

Re= D.G = 1,152 x 2,5 x 35 x 106

b U O , 08 x 3600 x n x 6, 5

=

2100 vereist, dat n ~25,6. Zekerheidshalve dus 24 :9ijpen.

De lengte van elke pijp ',vordt dus 1160/24 x 0,3015 = 16 ft . = 4,88 m. Voor een redelij:.\:e verhouding tussen lengte en diameter

van de voorvIarmer zal dus tot 4 "passes" overgegaan moeten ','lorden waardoor de afmetingen dE.u worden: lenr;te 1,25 m, aantal pijpen

96,

diameter

47

cm.

IV. Kookstation.

1

.

Het koken.

Het standao.rd diksap, dat door het oplossen van de A en

B suiker een hogere reinheid heeft verkregen, is na de filtratie

in de wachtbak beland teneL~de te zijner tijd verkookt te worden

tot de witte suiker die voor de consument geschikt is. Het

ver-blijf in de vvachtbak.ken is zo kort mogelijk om kleuring en inversie te voorkomen, omdat de di.ksappeIl ti~; dens dat -"'!achten

op de temperatuur van de pan, waarvoor zij als voedins dienen,

worden gehoudeG. Het intrekken van koude voeding in een pan

veroorzaakt namelijk vals grein.

Dit valse grein oeboort eveo.als een te grote spreiding

in de kristalgrootte vaD. de s t.üker tot de ongewenste produc ten,

die bij het ve rkoken voorkomen dienen te 'Norden • Een exacte

wetenschap heeft zich echter op di t gebied nog niet kurulen

ont-',"lilLlcelen zodat men nos steeds 0.) de kunde van de koker moet vertrouwen. 16).

Weliswaar v/Orden in de zeer vooruitstrevende raffinaderij

te 'l'irlemont in Bel.;ië 17) metin:~en van brekingsindex,

kookpunts-verhoging, viscositeit, specifieke refractie en kristalgrootte

uitgevoerd ter vervolging van de kristallisatie in parmen en

malaxeurs en wordt er aldus bespaard op tij d, \7armte en suiker

maar de controle! s zi jn ei~enlijk nOf,!; te omslachtig om alsemeen

toepassing te kunnen vinden. Ook andere po;;ingen om automatische controle op hel., verkoken uit te oefenen zijn mislukt. Automatische

controle is naI!lelijk niet moeilijk wa0.r de voedinL?; cO!"lstant van samenstelling is, maar dat is echter in bietsuikerfabrieken, in

tegenstelling to t de rietvervlerkende industrie, onselukkiger:ä jze

meestal niet het beval. In dit ont','!erp zijn dan ook geen autom

a-tis che regelaars opgeno:nen .

-I •

-13-De opzet van dit schema is om alleen vdtte suiker en

melass e af te leve ren en daarbi j he t re inhe idsversc hil tussen beide zo hoog mogelijk op te voeren. De keuze viel daarbij op het z .g. driepan systeem, waarmee dan bedoeld '.'lordt het maximale aantal kristallisaties, dat elk suikerdeeItje theoretisch ondergaat voor het als product het kookstation verlaat. Daarvoor is meer apparatuur en stoom nodiG dan bij een een- of tweepans methode maar het driepan systeem heeft zichzelf reeds betaald, niet alleen door de hogere k'Haliteit suiker, die verkregen '~mrdt, ro.aar ook door de, ZlJ het kleine, verlaging van de melasse reinheid, b.v. van 60,4 bij de tweepan- tot

58,3

bij de diiepan-;nethode, 10) 16).

Het koken wordt verder op de gebruikelijke wijze, dus bij omstreeks 600_{C en 16 cm kvvik uit gevo erd en wel T:let spiraalpannen ,}

v.aarbij het ver:,7arminsseleme:>J.t dus bestaat uit een serie onafhanke-lijke, in elkaar geschoven conische spiralen. Zij vinden steeds romer toepassing. 16).

Omtrent het verwarmend oppervlak van de kookpannen kan moeilijk iets definitiefs gezegd worden . Het koken op vulrnassa is nu eenmaal een onregelmatige handeline; en kan daardoor moeilijk berekend worden . Voor moderne kook~)annen schijnt echter bij een

inhoud van 30 - 50 ton een oppervlak van 5 m2 jton inhoud een zeer gebruikelijke en goede grootte te zijn. Dit komt dan dus neer op

150 - 250 m2 per pan. In dit ontwerp is gerekend op 150 m2 per pan.l4: Aan de hand van enke le driepan kookschema IS (ter Linden, Me .Ginnis), kon ook voor deze ontwerpfabriek een materiaalbalans per uur worden oPbesteld. Deze is op de tekening aangegeven;

enkele tijdsproblemen dienaangaande zullen in IV, 4 besproken 1!1orden.

2. Kristallisatie.

De kristallisatie snelheden dalen snel met verlaóing van de reinheid. Het resultaat openbaart zich in de kristallisatietijden, die de verschillende vulmassa's nodig hebben, namelijk voor de

RQ

tijd

',vi _{tte 12an}

92

.

7

2-

_-

_{l~ uur} 4-ca 2 uur Dan A 85,L~ 2 -

5

ca ₃ Dan B

77,5

16)

uur

₇

_-

12 uur +

9

-

72 uur malaxeur

uur 10 - 18 uur / 14)

Omdat de kristallisatie tij den in de lagere vulmassa zolang zijn moet er tegen oververzadiging in het labiele gebied gewaakt worden, teneinde de vorming van vals grein te voorkomen en moet de

-

14-vulmassa direct na het verlaten van de pan snel Gekoeld worden

om kristallisatie te bewerkst elligen. Daartoe past Elen dan de

malaxeur met draaiende ;ekoel de segTileIlten toe waardoor de

kris-tallisatie

5

-

6 keer versneld wordt .

3.

Centrifu~estation.

Het heeft '.-..-einig nut in het "biet-ei nde" van de fabriek

de ni et-suikers ~-joed te vervJijderen dan \'/e1 in het "suiker-einde"

goede lU'is ta1lisa tie te verkrij .-;e L1 als de zo verkregen kris tallen

nie t schoon en efficien t van de stroop \'Jorden se scheiden . Daarom

verdient het centrifugeren alle aandacht.

In dit ont vverp werd uit de naar aandrijving or.lllerscheiden

centrifuges n.l. : riem- (nadee 1: sli:9pen), lNater- (lekken),

indi vidue1e electromotor- en centrale aa1'ldrijving (b ij één defecte

staat alles stil), di e met de individuele electromotor gekozen.

Weliswaar vereist deze methode meer energie per machine, maar

gedurende het snelheid mi nderen wordt daarvan terug.~::;ewonnen,

tervlijlook de rem mind,=;'r ~lijt . Bovendien kan de controle appara

-tuur in een geschikt centraal punt weg van vocht en warfilte ',vorden

opgesteld .

llaar ui jn mening verdient hie r de zelflossende Reineveld

centrifube de voorkeur ook al ofildat het l'le der1ands fabrikaat is.

4. 'rirj dschema .

De in IV, 2 gen,oemde lange krist allisat ieperioden van

de B vulmassa :nakell die pan de "bottleneck!! van het bedri j f .

Ter verduidelijking vervolge ~ne!l de weg, die de

2

5

ton

diksap, die het ver darnpstation per uur pr oduceert, aflegt . Eerst

"wrdt daarin A en B suiker opgelost, wau,rna gefiltreerd wordt.

Per uur komt aldus 34, LI-5 -co-, standàard diksap voor de :ii tt e pan

gereed. Deze kan die hoeveelheid ook juist i n ongeveer een uur

ver,:,'erken.

De afloopstroop, het sap A, is

1

5

,

6

9

ton en bestemd

voor Dan A. Daarin ~Joet het ca 2 uur koken en er is i n die ti jd

dus weer ruim

31

ton wachtbak verzameld. Juist één vulling voor

deze kookpan.

De afloopstroop van de A suiiçer bedraagt

5,95

ton/hr.

Als we 71eer een 30 t ons pan kiezen moeten daar dus

5

van deze

•

·. - - _._~. - - _ .

-

-15-duurt echter zeker

7

-

12 uur zodat hier t .'lee pa:men B behoren

te zijn.

De juiste kooktij den zijn niet op papier te bepalen

en deze paragraaf dient alleen om een globaal overzicht te geven.

V. Afwerkin;; vaD. de wi tte sui~{er.

De suileer u-i t cie witte pan verkregen bevat na het

afcentrifugeren onseveer 2

ry;

water. Alvorens tot opslag en later

tot verzending te kunnen overgaan moet eerst gedroogd viorden.

In dit ontwerp geschiedt dit met een Büttner turbine droger, die ui tstekend droogt, de kristallen weinig beschadigt,

goed..."k:oop in Gebrui k is, ook :0eer vochtige suiker droogt en zeer

flexible is. De offi'.'!entel ingssnelhe id van de bladen is variabel

al naar gelang de behoefte.

De gedroogde suiker ':iordt vervolgens gezeefd, om al

te fijne kristallet~jes te verwi jderen, en oPGezakt.

In de meeste fabrieken werken de gakafdelingen ook

continu Lil.aar dat betekent niet dat het niet voordeliger zou zijn

met één l)loeg per dag de ~)1:'oductie van

3

ploegen te verpakken, maar dat er geen massa opslag mogelijk is. Aal''). arbeidsloon wordt

er ::J.iet veel besDaard maar er is niet lan,-:;er het gevaar, dat een

stagnatie in de pakafdeliJ."; de '!;ehele pr'oductie zou beJ:nvloeden .

10) 16). Daarenboven krijgt de suiker dan de kans wat af te

koel en, en aldus bi j lager temgeratG.ur me t lucht van lagere

voch-ti~heid verpakt te ~iïorden. De ~)roductie dus opzai'nelen lijkt,

..

•

-16-Literatu

u

r.

1

_{• D}

C:'h

a

l

K

ln,

' Kh~

e enSKl

1

l ' &

B

e

t

"

l.l n, oa ar

.

0

kh

u.

''"l

la

• I)

:

rom

. _,

21

1047

-'

;

uittre

k

sel

i

n

S

u

gar I::e7JS

2,

No

.

5

,

23

-4

(1947)

2.

A

.L

abo

uchère,

Voordrn

.

Kon

.

Inst

.

Ing

.

4

8

, 793 -

8

04 (1951)

3.

L

.

A

.

Tromp.

Int

.

Su

g

ar J.

1.2,

289

-

92

(1947).

4.

f\l.J

.

Sm

it,

Be

et

wo

rt

e

lsui

k

erindus

t

rie in

l

\J

ederland

.

(Servire's

e

n

c

y

clopaedie, 1953).

5.

Particuliere mededeling

van Coöp.Suikerfabr.

G

.A.

Puttershoek.

6.

R

.'

.rr

agner,

Zeitschr

.fÜr

die

Zu

c

kerind

.

2,

N

o.5, 10-5, <.1952)

7.

Par

ticuliere

medede

li

nG

van

A

.

Labouchère

(Centrale

S

uiker

Mij.)

8.

A

.J.Chocquet.

J.fabr.sucre

88,

32, 52

(1947)·

9

.

B.Landorff,

Su

cr.

Be

l

g

e

68,

312

-

4 (194

9

)

10.

R

.

H

.Co

ttrel1

.

Int

•

S

u

[;a.r' J .

.2Q.,

240

-

2

(19

48)

•

11.

Z

'vV

i tsers oe

trooi

:

262

.

2

57, 16

S

_{ept. 1949·}

12. Verhn.

Kon

.l

n

st.l

ng

.

48,

7

S

7

(1

951

).

13.

J.C .j~1c

Donald

&

T

.

R

o

g

ers, Int.

S

U;'

;

ar

J.

i2.,

205-8

(1947).

14.

K

.

Schiebl

.

'

;'J

är

m.

e

wirts

c

h

af

t

i

n d

e

r Zu

c

ker

i

ndu

s

t

rie (2e

Aufl

.,

D

resden, 1939).

15.

:3::.A.

Ullric

h

,

8

u

g

ar 42,

N

o

.4,

22

-

6

(1947).

1

6

.

H

.

l!.

.

M

c

Gin

n

is ,

Beet

-

su

3

ar tech

n

o1

o,Sy

(

Re

i

nl10

1

d

, 1

9

51)

•