Karbonatasi Handbook.docx

Aksi karbon dioksida pada jus Karbonatasi berasal dari pabrik gula bit oleh perier dan possoz, pada tahun 1859. Mereka melaporkan bahwa, jika endapan kalsium karbonat terbentuk dalam jus, itu menjerat zat pewarna dan gusi, jika reaksi tetap bersifat basa, dan dengan demikian memberikan tanda tambahan tingkat klarifikasi. Endapan yang terbentuk adalah granular dan filter dengan mudahCo2 + Ca (OH) 2 = CaCO3 + H2O Reaksi yang sama telah digunakan di pabrik gula tebu. Namun, meskipun karbonatasi adalah praktik umum dengan bit, tetap pengecualian dengan tebu. Prosedur Ada berbagai cara pengoperasian, yang paling penting adalah: Cabonatation tunggal Cabonatasi ganda Karbonatisasi De Haan Karbonatasi menengah-jus Karbonatasi ganda, yang lebih efektif daripada tunggal, terdiri secara umum: Pengapuran berat Karbonatasi meninggalkan alkalinitas yang sangat tinggi Penyaringan Karbonatasi kedua hingga alkalinitas turun ke nilai yang sangat rendah Mendidih Filtrasi kedua.

Karbonatasi tidak boleh dilakukan pada suhu di atas 55C (131F), maksimum yang diizinkan jika penghancuran gula pereduksi harus dihindari. Mengurangi gula, terlepas dari nilai mereka dalam penyulingan, berfungsi untuk mencegah hilangnya sejumlah sukrosa dalam molase. Di sisi lain, di bawah 45C (113F), reaksinya sangat lambat dan tidak lengkap. Kita harus berhatihati, oleh karena itu, untuk mendekati 55C (131F), dan untuk menghemat margin keselamatan di kedua arah, suhu 50C (122F) umumnya dipertahankan. Suhu ini diperoleh dengan melewatkan jus melalui pemanas, atau dengan menggunakan pipa uap di bagian bawah tangki karbonat. Dalam proses karbonatasi pertama, terbentuk oleh kapur, CO2 dan sari buah, sucokarbonat kapur: C12H22011, 3CaCO3, 2Ca (OH) 2

Yaitu agar-agar dan tidak larut, dan akan menyimpan sejumlah besar gula dalam kombinasi. Untungnya, ia terurai setelah waktu tertentu. Senyawa kental ini juga mempromosikan pembentukan buih yang berlimpah. Oleh karena itu, jus akan disimpan dalam tangki karbonat selama 25 menit untuk karbonatasi pertama, katakanlah 30 menit termasuk dalam pengisian dan pengosongan, dan total 15 menit untuk yang kedua. Kapasitas tanki karbonatisasi kedua adalah setengah dari yang pertama. Karbonatasi ganda. Pertimbangan yang telah menimbulkan karbonatasi ganda adalah sebagai berikut: (1) (1) Jika aksi CO2 didorong ke batas, garam kapur yang tidak larut yang terbentuk akan terurai, dan dengan demikian akan dilarutkan kembali dalam jus. Karenanya karbonatasi dihentikan pada tingkat alkalinitas yang diinginkan untuk mencegah dekomposisi ini. Setelah filtrasi, yang menghilangkan garam-garam ini, karbonatasi dapat dilanjutkan, atau lebih tepatnya karbonatasi kedua yang ditemukan, yang kemudian akan dibawa praktis ke netralitas.. (2) (2) Potongan besar kapur yang tercampur buruk akan terus larut perlahan setelah karbonatasi pertama, dan secara bertahap akan membuat reaksi basa. Ketika jus mengalir ke pemanas, gula pereduksi akan mengalami dekomposisi (karena dekomposisi tersebut terjadi pada pH tinggi dan suhu tinggi), dan jus akan kembali mengembangkan warna.. Filtrasi pertama dan karbonatasi kedua menghilangkan potongan kapur ini dan menstabilkan pH. Dalam pekerjaan gula bit, kadang-kadang bahkan 3 karbonatasi berturutturut dilakukan. Sulfitasi. Dengan tujuan yang sama untuk menghilangkan semua alkalinitas, sulfitasi dapat dikombinasikan dengan karbonatasi dengan sulfitasi setelah penyaringan pertama, ke netralitas atau sedikit keasaman. Ini adalah proses yang akan memberikan gula putih terbaik. Ini membuat karbonatasi kedua berlebihan. Dalam formosa, karbonatasi ganda dioperasikan dengan sulfitasi ganda. Jus dipanaskan hingga 55C (131F), batchwise berkarbonasi selama 1015 menit di menara vertikal, sedangkan susu kapur pada a5 ° Be diperkenalkan di bagian atas menara, dalam rasio sekitar 2% pada berat jus, jus sehingga mencapai pH 10,5, yang memberikan endapan berlebihan dari garam kapur yang menahan koloid. Langkah selanjutnya adalah sebagai berikut: filtrasi pertama (menggunakan 0,7 - 0,8 m2 / t.c.h. (75-85 sq.ft./t.c.h.)); pemanasan hingga 85C (185F); filtrasi kedua (2,8-3,2 m2 / t.c.h. brix; Sulphitation ke-2 dan filtrasi ke-3. Ini memberikan sirup yang jelas dan tidak berwarna yang masuk ke panci vakum. Proses ini memberikan gula 99,6-99,9% pol, 0,04% kelembaban, gula pereduksi 0,04% dan abu 0,06%.

De karbonatasi haan. De haan telah menyusun gagasan menambahkan kapur dan CO2 secara bersamaan, sehingga alkalinitasnya tetap relatif rendah. Prosedur ini memiliki keuntungan besar: (1) Menekan buih (2) Menghindari pembentukan sukrosa karbonat. Jus dipanaskan hingga 55C (131F) dalam pemanas dan dikirim ke tangki karbonasi. Gas diperkenalkan pada saat yang sama dengan susu kapur yang mengalir masuk, sehingga menjaga pH pada nilai konstan, yang diperiksa dengan bantuan kertas fenolftalein khusus yang diolah dengan asam oksial, dan yang berubah warna pada alkalinitas tertentu.. Ketika jumlah kapur yang diinginkan telah diperkenalkan, karbonatasinya dilanjutkan ke netralitas terhadap fenolftalein, dan selesai seperti untuk karbonatasi tunggal. Proses ini memungkinkan ekonomi substansial dalam ruang, sementara meningkatkan kapasitas pemanas, anad memberikan ekonomi yang ditandai dalam konsumsi kapur, dengan sedikit peningkatan kemurnian, dan memberikan kualitas gula yang lebih baik. Hal ini, menurut Douwe Dekker2, proses yang menjamin penghapusan non-gula terbaik. Karbonatasi menengah-jus. Istilah "jus tengah" digunakan jus yang ditunjuk yang sebagian terkonsentrasi, dan ditarik dari evaporator pada titik di mana ia telah mencapai 35-42 brix.. Karbonatasi menengah-jus dimulai sekitar tahun 1938 di Jawa, tetapi hari ini terbatas pada formos, di mana secara bertahap memanjang (Cho3). Ini terdiri dari tahap-tahap berikut: (1) Panaskan jus hingga 101,5C (215F) (2) Tambahkan kapur ke pH 7-7,2 (3) Kirim jus yang dikapur ke evaporator, di mana ia dilewatkan melalui bejana 1, 2 dan 4 Ini meninggalkan sekitar 35-42 ° C brix dan 55C; pilihan vessel yang terakhir dibuat karena suhu ini adalah optimal untuk karbonatasiLime and carbonate to pH of 9,8-10,3 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7)

Filter Second carbonatation to pH of 8,2 or 8,5 Heat to 77-88C (170-175F) Second filtration Sulphitation Return to the evaporator, to 3rd vessel Second shulpitation to pH of 6,0-6,2.

Proses ini akan menawarkan keuntungan mengurangi secara substansial konsumsi kapur, sekitar 40%; memberikan pemurnian yang lebih baik dan penghapusan non-gula yang lebih besar; memberikan gula gula yang lebih berkualitas; pembentukan skala sangat menurun Dalam berbagai efek, dengan ekonomi konsekuen dalam soda abu untuk membersihkan vessels. Di sisi lain, sangat sensitif untuk beroperasi dan membutuhkan kontrol yang ketat.

Jumlah kapur yang diperlukan Tabel 27.1, setelah Prinsen Geerligs4, memberikan jumlah, dalam kg / ton tebu, kapur yang diperlukan untuk prosedur klarifikasi pokok, juga untuk jumlah batu kapur dan bahan utama lainnya. Kami telah menyelesaikan tabel ini dengan menambahkan baris terakhir. Honig5 memperkirakan 25-30 kg (55-65 lb.) batu kapur per t.c. (mungkin untuk karbonatation de Haan); 15 kg / tc. (33 lb./t.c.) Dalam kasus karbonatation menengah-jus. Rault6 menyatakan bahwa semakin banyak kapur yang digunakan, semakin baik adalah penghapusan getah.

Lime kiln CO2 yang diperlukan untuk karbonatasi diproduksi pada saat yang sama dengan kapur, dalam kiln kapur yang berdekatan dengan pabrik. Karena kapur adalah bahan padat dan relatif mudah disimpan, pabrik-pabrik defekasi dapat membelinya dari pemasok luar. Karbondioksida menjadi gas, sejauh ini belum memungkinkan untuk memperolehnya selain dengan menyiapkannya di lokasi, menggunakan sebagai batu kapur atau karang rawa, yang terdiri dari kalsium karbonat murni yang lebih banyak atau lebih sedikit; kapur diperoleh pada saat yang sama: CaCO3 = CaO + CO2 Kristalisasi dan fugalisasi

Bahan bakar. Untuk mempromosikan disosiasi ini, perlu disediakan sekitar 700 kcal / kg (1.260 B.T.U./lb.) Batu kapur. Panas ini diperoleh dengan membakar coke atau bahan bakar lainnya di killn. Untuk memastikan distribusi panas yang tepat dalam massa batu gamping, lapisan coke dan batu kapur dimasukkan ke dalam killn secara bergantian.. Umumnya, 8-10 kg kokas digunakan per 100 kg batu kapur. Dalam kasus luar biasa, ini dikurangi menjadi 7 kg. Kokas mengandung karbon 75-90%, rata-rata 85%. Nilai kalornya sekitar 7.000 kkal / kg (12.600 B.T.U./lb).

Di Jawa, campuran arang dan arang digunakan sebagai bahan bakar, dalam proporsi 1 coke hingga 5 arang. Tromp7 melaporkan bahwa ampas tebu telah berhasil digunakan sebagai bahan bakar di tanur kapur, dengan hasil yang sangat baik. Batu gamping. Batu kapur diperoleh baik dari tambang batu kapur atau dari desakan karang. Batu kapur umumnya mengandung 85-98% CaCO¬3, rata-rata 90%. Endapan karang, seperti yang biasanya digunakan dalam kapur di Mauritius dan Reunion, mengandung 87-94% CaCO3. Sekali lagi, 90% dapat dianggap sebagai angka rata-rata. Batu kapur karang, jika baru saja pulih dari laut, harus dicuci atau ditinggalkan di tengah hujan, untuk menghilangkan garam yang dikandungnya. Disarankan agar kapur karang dengan proporsi tinggi magnesium harus dihindari. Rekomendasi ini agak tidak konsisten dengan prosedur yang dijelaskan dalam Bab 28. Diharapkan untuk menggunakan batu dengan ukuran yang kurang lebih sama, jika tidak, potongan besar tidak akan terbakar ('underburnt'), dan yang lebih kecil akan terbakar. Potongan-potongan coke harus sekitar setengah ukuran potongan batu kapur (0,5-0,6). Pengoperasian kiln. Suhu dalam kiln harus dipertahankan antara batas-batas tertentu: jika melebihi 1,350C (2,460F) memberikan apa yang dikenal sebagai kapur mati-mati, yaitu kapur inert dan tidak cocok. Disosiasi kapur dimulai pada sekitar 600C (1,110F). suhu kiln kapur yang baik dipertahankan antara 1.100 dan 1.300C (2.000 dan 2.400F). Kiln. Kami memberikan Gambar. 27.1 pandangan dari Khern lime iln, yang merupakan jenis yang paling banyak digunakan. Pengisian (dengan melewati) dilakukan di bagian atas, juga penghilangan CO2; penyalaan bahan bakar, dan penghilangan kapur, dari bawah. Gas daun pada suhu sekitar 70-120C (160-250F), dan melewati penghilang bersih dan penghilang debu yang menguranginya menjadi sekitar 60C (140F). pada suhu ini, 1 kg CO2 menempati 617 liter di bawah tekanan atmosfer (10 cu.ft./lb.). Capacity of lime kiln. This capacity is very variable. Tromp8 estimates a production of (((Halaman 422 skip)… Dalam prakteknya, tidak mungkin untuk beroperasi dengan jumlah udara teoritis yang tepat, dan perlu untuk mentolerir kelebihan udara tertentu. Oleh karena itu, dalam prakteknya proporsi CO2 berdasarkan volume dalam kiln gas bervariasi dari 25 hingga 33%, rata-rata 30%.

Oksigen yang tidak tergabung dalam gas bervariasi dari 0,5 hingga 8%. Kinerja yang luar biasa adalah Tirlemont Refinery9, di Belgia, memberikan 38% CO2 dalam kiln yang sangat modern dan ditingkatkan, dan mengurangi kokas hingga 7%. Kami dapat berkomentar bahwa, untuk kondisi yang diadopsi di atas, kami memperoleh: 39,6 + 24,9 = 64,5 g CO2 untuk 50,4 gram CaO, atau sekitar 128 g CO2 / 100 g CaO. Bahkan memungkinkan untuk efisiensi rendah dari tangki crarbonating, jumlah ini cukup banyak untuk memasok karbonatation. CO2 PUMP Gas CO2 meninggalkan mesin cuci pada suhu sekitar 60C (140F). tekanannya, pada hisapan pompa, bervariasi dari -5 hingga -12 cm (-2 hingga -5 in) dari merkuri, paling sering -7,5 hingga -10 cm (-3 hingga -4 in). Tekanan pengiriman bervariasi dari 0,3-0,7 kg / cm2 (4 - 10 p.s.i). sebagai rata-rata, kami dapat mengambil 0,4 kg / cm2 (6 p.s.i). pompa untuk CO2 sepenuhnya analog dengan pompa udara, yang akan kita bahas nanti (Bab 40). Namun, mereka tidak memerlukan pendinginan air, berkat perbedaan kecil antara tekanan hisap dan pengiriman.

Spesification of a CO2 pump. Untuk memperbaiki gagasan kami, mari kita ambil contoh konkret. Diberikan:

Batu gamping. Mendasari perhitungan kami pada CaO diperlukan, kita melihat dari reaksi (27.1) bahwa kita akan membutuhkan per ton tebu:

Untuk memungkinkan kerugian dan tidak terbakar, kita harus memperbolehkannya

Densitas CO2. Mari kita asumsikan bahwa penarikan gas dari kiln kapur dilakukan pada tekanan absolut 68 cm (27 in) merkuri (8 cm vakum). Kepadatan CO2 relatif terhadap udara adalah 1,529. Pada 60 oC (140 oF) dan 68 cm absolut, densitas gas akan menjadi:

Power for the pump. Karena perbedaan kecil dalam tekanan antara tekanan hisap dan pengiriman, piston CO2, dalam pompa uap, cukup besar dibandingkan dengan piston uap. Secara umum, diameternya ganda. Daya yang dibutuhkan diperkirakan sebesar 1,1 - 1,5 kW / m3 / jam (0,04 - 0,06 h.p / cu.ft./h). Carbonating tanks Karbonasi umumnya dilakukan secara batch bijaksana dalam satu set tangki karbonasi untuk "boiler". Ini adalah tangki vertikal, dari penampang persegi panjang atau lingkaran. Mereka menyimpan jus hingga kedalaman 2 - 3 m (7 - 10 kaki) dan tangki memanjang hingga ketinggian 4 -7 m (13 - 23 kaki), perbedaan melayani untuk memungkinkan buih berlebihan dari karbonatasi pertama. Tank-tank untuk carbonatation kedua sama mengharapkan tinggi, yang kurang, karena buih praktis dapat diabaikan. Tangki persegi panjang mengambil lebih sedikit ruang daripada yang berbentuk silinder, tetapi harus dilengkapi dengan batang-tetap agar terhindar dari menggelembung dinding di bawah tekanan jus. Selain itu, jus di dekat sudut tangki kurang berkarbonasi secara efektif. Carbonating gas setelah melewati jus di dalam tangki. Seringkali, mereka dibiarkan terbuka di atas. Mereka memiliki koil untuk pemanasan dengan uap, pipa ap untuk masuknya CO2 yang berakhir pada distributor berbentuk bintang, dengan tepi bergerigi (Gambar 2.2), pipa inlet jus, pipa luapan, dan, umumnya, saran untuk memecah busa, terbuat dari pipa berlubang meniup semburan kecil uap dalam bidang horizontal di atas permukaan jus.

Kapasitas tangki karbonasi. Instalasi karbonatasi akan direncanakan atas dasar 3-6 kapal, sebaiknya 4, untuk masing-masing dari dua karbonatasinya. Ini akan diasumsikan bahwa seseorang mengosongkan, satu pengisian, memungkinkan 5 menit untuk masing-masing operasi ini dan kapasitas satu. Kapal akan disimpulkan dari ketinggian jus yang dipilih (2 - 3 m) dan dari kebutuhan memungkinkan jus untuk tetap selama setidaknya 20 menit di setiap kapal selama saturasi dengan CO2, atau sekitar setengah jam total, untuk karbonatasi tunggal atau karbonatasi pertama dan 15 menit untuk karbonatasi kedua. Honig specifies:

(a) Volume pemanas untuk karbonatasi pertama 1,4 - 1,7 m3 / t.c.h. (50 -60 cu.ft./t.c.h.). untuk periode penahanan jus 8 -12 menit per batch, dengan kedalaman jus 2 - 2,5 m (7 -8 kaki); susu jeruk nipis 15 - 20 oBe (b) volume pemanas untuk karbonatasi kedua 0,11 - 0,15 m3 / t.c.h. (4,5 - 6 cu.ft./t.c.h.), Sesuai dengan curah hujan 200 - 400 mg CaO per liter jus yang disaring dan dipanaskan sampai 70 oC (160 oF)

Continuous Carbonatation Tanam untuk karbonatasi kontinyu juga telah digunakan, yang mengurangi kebutuhan tenaga kerja untuk memudahkan operasi penyederhanaan. Ini mirip dengan karbonator batch, tetapi dirancang untuk memfasilitasi dan memperpanjang sebanyak mungkin kontak antara CO2 dan jus. Kontrol tingkat kejenuhan yang tepat lebih halus, dan dipengaruhi oleh pengaturan aliran jus. Karbonatasi kontinu sangat umum terjadi pada karbonatasi kedua, lebih jarang pada yang pertama. Ketika karbonatasi kedua dilakukan secara kontinu, tangki 2-karbonatasi umumnya diberi kapasitas jus 150l / t.c.h (33 gal./t.c.h), meskipun beberapa pabrik puas dengan 60 l / t.c.h (13 gal / t.c.h). jus dari karbonatasi ke-2 harus disaring pada 70 oC (158 oF). Dengan penekanan filter, 3 m2 (33 sq.ft) dari permukaan penyaringan harus disediakan per t.c.h; dengan filter Sweetland, 1,7 m2 / t.c.h. (18 sq.ft./t.c.h) harus memadai. Pemanas untuk membawa jus sampai 70 ° C sebaiknya dipanaskan dengan uap dari efek ke-2 atau ke-3. Permukaan pemanas yang diperlukan dapat dihitung sebagai 16 -20 m2 / t.c.h. (175 - 220 sq.ft./t.c.h.) Menggunakan uap dari efek ke-2, atau 20 - 22 m2 (220 - 260 sq.ft.) dengan uap dari efek ke-3. Efisiensi pemanfaatan CO2 Kelengkapan pemanfaatan CO2 terutama tergantung pada permukaan kontak antara jus dan gas, dan pada durasi kontak ini. Akibatnya, dan pada durasi kontak ini. Akibatnya, ada dua faktor utama yang mempengaruhi pemanfaatan ini: a. Sistem distribusi gas dalam massa jus. Kami telah merujuk pada distributor dalam bentuk bintang dengan cabang bergerigi. Semakin kecil dan semakin banyak gelembung terbentuk, semakin besar akan menjadi bidang kontak. b. panjang jalur gas dari pipa distributor ke permukaan jus, yaitu untuk tangki karbonasi biasa, kedalaman sari buah. Efisiensi tidak pernah sempurna. Efisiensi pemanfaatan CO2 adalah urutan: 30 - 75% menurut Quillard 40 - 60% according to Tromp Kadang-kadang mencapai 80 - 90% dalam keadaan yang paling menguntungkan. Bahkan dalam hal ini gas yang dibuang oleh cerobong masih mengandung sekitar 12 -15% CO2. Memang tidak perlu mencari kesempurnaan dalam pemanfaatan CO2, karena jumlah yang disediakan oleh kiln kapur dan sesuai dengan jumlah normal kapur yang digunakan selalu cukup memadai untuk kebutuhan karbonatasinya. Kondisi yang menguntungkan untuk penggunaan karbonatasi

Karbonatasi dan terutama karbonatasi ganda dan proses de Haan, adalah metode standar untuk pembuatan gula putih. Namun demikian, mahal, baik karena peralatan tambahan yang diperlukan, dan karena bahan baku ekstra yang dituntut. Penggunaannya secara logis akan dibatasi, oleh karena itu, untuk kasus-kasus di mana kedua kondisi berikut berlaku: (1) pabrik merencanakan pembuatan gula putih secara sistematis dan berkelanjutan. Jika diinginkan untuk membuat gula putih hanya dengan cara insidental atau aksesori, sulphitation akan diindikasikan, karena hanya memerlukan jumlah peralatan tambahan yang tidak signifikan; memasukkannya ke dalam operasi atau mematikannya tidak melibatkan kesal yang besar terhadap pengoperasian pabrik. (2) Pabrik dapat memperoleh dengan mudah dan murah batu kapur atau karang yang diperlukan. Pabrik karbonatation memiliki efisiensi yang umumnya lebih tinggi daripada pabrik yang bekerja pada defekasi sederhana atau pada sulphitation. Ini umumnya dapat diperhitungkan pada 1 - 2% hasil lebih tinggi dari gula. Honig memperkirakan 1,5 - 2,5%

Steam Consumption Diperkirakan oleh podder di India bahwa pabrik karbonatasi mengkonsumsi 10 - 12% lebih banyak uap (% pada tebu) daripada pabrik defekasi atau sulfitasi. Angka rata-rata negara itu akan menjadi

Di Taiwan itu juga bahwa karbonatasi melibatkan peningkatan 20% dalam konsumsi relatif terhadap itu untuk buang air besar