Успешный ввод кристаллизационной установки в эксплуатацию

В прошлом году в этой рубрике мы информировали о заказе финской компании Fazer на поставку, монтаж и ввод в эксплуатацию оборудования для кристаллизации ксилозы и ксилитола, а также на поставку сушильной установки. Тем временем этот инновационный проект получил дальнейшее развитие: совместно с BMA компания Fazer успешно ввела в эксплуатацию кристаллизационную установку для производства ксилозы и ксилитола. 

Этому предшествовали многочисленные исследования в области кристаллизации испарением и охлаждением в лаборатории BMA, а также в области сушки двух кристаллических продуктов. Результаты этих исследований легли в основу расчетов машин и аппаратов для промышленного процесса. 

Из-за своей химической структуры ксилоза и ксилитол обладают различными физико-химическими свойствами. Тем не менее цель заключалась в том, чтобы всего одна конфигурация установки позволяла кристаллизовать оба продукта и путем изменения технологических параметров в процессе кристаллизации реагировать на специфический состав обоих водных растворов. 

Кристаллизация по принципу переработки партий в комбинированном процессе кристаллизации испарением и охлаждением позволяет учесть разную растворимость ксилозы и ксилитола, рост кристаллов, кристаллическую форму, размеры кристаллов, в также различные данные материалов и удельный выход. Такая гибкость кристаллизационной установки означает, что процесс кристаллизации ксилозы и ксилитола можно адаптировать в случае изменения граничных условий, а также протестировать новые варианты процесса.  

Сложность задачи в процессе проектирования установки заключалась в том, чтобы расположить оборудование в здании в условиях ограниченного пространства. Поэтому для процесса испарительной кристаллизации было найдено нестандартное индивидуальное решение по расположению установки. Также пришлось изменить концепцию отвода конденсата из аппарата. 

Пандемия 2020 года привела к задержке всего проекта, что также сказалось на монтаже. С целью продолжения проекта вопреки ограничениям на передвижение компания Fazer в основном выполняла работы своими силами. 

В начале марта 2021 года компания Fazer сообщила, что кристаллизационная установка готова к вводу в эксплуатацию. Для оказания поддержки на месте в условиях соблюдения строгих санитарных правил специалисты BMA в области несахарозного сахара отправились в Лахти.  

Во время ввода установки в эксплуатацию были получены кристаллы ксилозы, которая является исходным продуктом для производства ксилитола. В процессе ввода в эксплуатацию стояла задача адаптировать технологические параметры, полученные в ходе предварительных лабораторных исследований.  

Для этого технический раствор ксилозы был протестирован и охарактеризован в лаборатории предприятия компанией BMA в Лахти. В упрощенных условиях проводились эксперименты по растворимости и спонтанному образованию зародышей. Испытания позволили определить начальные условия испарительной кристаллизации раствора ксилозы и параметры добавления семян. 

После завершения процесса испарительной кристаллизации вся партия утфеля ксилозы направляется в вертикальный кристаллизатор с охлаждением. Контролируемое охлаждение служит для стимулирования дальнейшего роста кристаллов во время второй стадии кристаллизации, повышая выход всего технологического процесса.  

Активное перемешивание утфеля улучшает однородное распределение суспензии в кристаллизаторе и теплообмен между продуктом и проходящей в контуре охлаждающей средой. Это позволяет отводить тепло, образующееся в процессе кристаллизации, и поддерживать необходимое перенасыщение на протяжении всего процесса. 

Последовательный отбор проб в течение всего процесса позволил определить и проанализировать состав утфеля, а также морфологию и размер кристаллов в процессе кристаллизации охлаждением. После достижения конечной температуры было установлено, что развившиеся кристаллы по форме, морфологии и размеру сравнимы с кристаллами, полученными во время предварительных экспериментов в лаборатории BMA. 

После достижения цели процесса второй стадии кристаллизации утфель можно направлять на станцию центрифуг для отделения кристаллов ксилозы, которые далее по технологической цепочке сушатся в сушильной установке BMA. По организационным причинам ввод сушильной установки в эксплуатацию был смещен во времени, и завершился успешно.   

После успешного ввода оборудования BMA в эксплуатацию последует адаптация технологических параметров на начальной стадии производства с учетом изменений в исходном продукте. Для этого требуются высокий уровень знания технологического процесса и опыта, полученного и расширенного в процессе дальнейшей эксплуатации установки. Важную роль при этом играет установленная компанией Fazer система видеокамер, позволяющая наблюдать за процессом кристаллизации в вакуум-аппарате и изучать влияние различных параметров процесса на образование и рост кристаллов в режиме реального времени. Эта система позволяет также быстрее оптимизировать процессы кристаллизации и сушки таких специфических продуктов, как ксилоза и ксилитол. 

Одной из следующих задач будет кристаллизация и сушка ксилитола, который производится из ксилозы в ходе отдельного процесса путем гидрирования. Мы, разумеется, снова предложим свою помощь на месте, в Лахти, для обеспечения процесса кристаллизации ксилозы и ксилитола.