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白砂糖多层流化床冷却实验研究
古任平1 周少基2
(1广西工业技术职业学院 化工系 广西 南宁市530001；
2广西大学轻工与食品工程学院制糖工艺教研室 广西 南宁 530001)
摘 要：在多层流态化床上进行砂糖冷却实验研究，分析了空气温度、速度及砂糖流量，对冷却过程的影响。回归了新型砂糖冷却器的初步冷却模型，其相关系数为0.94。本实验研究结果表明，该砂糖冷却器具有工业应用前景。
关键词：砂糖；冷却；流化床
Abstract:The cooling of white granulate sugar with the multistage fluidized beds were investigated. The influences of the temperature and velocity of the cooling air, and the flow rates of the sugar on the cooling processes were investigated, a model was established through the regression of the experimental data, the relation coeficient of which being 0.94. The experument also shows that the new cooler shows good propect in the industry.
Keywords：white sugar；cooling；fluidization
白砂糖的干燥冷却直接影响成品糖的质量和贮存，在白砂糖生产中有重要意义。从离心机出来的白砂糖尚含有0.5%~2.0℅的水分，假如采用蒸汽汽洗的办法，砂糖温度约为80℃，若采用无汽洗分密，白砂糖温度约为50-60℃。白砂糖在长期存放时不可避免地逐渐发生某些化学反应使色泽加深，这种作用随温度升高而明显加强。在40℃以下较弱，在30℃以下就更弱了。若温度在40℃以下，放11d无增色，若温度高达60℃以上，糖的色值一天增加6.6℅以上。砂糖尚未充分冷却就包装入库，入库后与仓库温度差较大，会使砂糖吸收空气中的水分产生结块。因此，白砂糖从离心风机后，还需要经过干燥和冷却，才能包装贮存，以保证白砂糖的质量并更好地贮存。
我国目前普遍采用在分密过程中喷射过热蒸汽直接干燥白砂糖，然后采用干燥冷却方法，即通过输送带及振动筛让白砂糖自然冷却，一般一条输送带仅降温2-3℃，用这种方法干燥冷却白砂糖，装包温度仍然偏高。砂糖在储存过程中的变黄结块现象仍然是许多糖厂为之头痛的问题[3]。
国外糖厂多年来主要采用转筒式干燥和冷却机，并且一般分密不打汽或者用I效汁汽打汽。存在的主要问题在于：设备庞大，笨重。砂糖晶粒受磨损大，形成相当多的糖粉，使砂糖观感较差，而且设备动耗较大，近年来发展了振动硫化床，设备效率大为改进，糖粉率变小，但动耗仍然偏高。
本实验研究的目的是在多层硫化床实验装置上进行白砂糖冷却试验，找出冷却过程中砂糖出口温度的影响因素及其规律，以评估该技术用于白砂糖冷却的可能性。
1 实验装置及步骤
1.1 装置流程
本实验装置流程如图1所示。所用多层流化床的层数为5，板的开孔率为25%。
1.2 实验测试项目及步骤
（1）测试项目
（A）白砂糖的流量（kg/s）；（B）空气流量（m3/s）；(C) 白砂糖进出口温度（oC）；
（2）实验步骤
（A）启动鼓风机
（B）把球阀开到一定开度，砂糖闸阀开到一定刻度，用冷砂糖做出砂糖流量，并测出塔内压差及空气流量。
（C）测出加热的热糖温度，用热糖做在相同闸阀及球阀开度下的砂糖模拟实验，记下砂糖出口温度及空气进口温度。
（D）按实验方案调节几个不同闸阀开度，做出（B） （C）项各实验，记下数据。
（E）按实验方案改变球阀的开度，重复（B）~（D）步骤，记下有关数据。
2 结果讨论
2.1 白砂糖出口温度随空气速度的变化
图2是不同的砂糖流量下砂糖出口温度随空气速度的变化曲线。由图可见，当砂糖流量较小时，空气速度对降温的影响不明显，反应出此时空气与砂糖的对流传热已达极限。砂糖流量较高时，随空气速度的提高，砂糖的温降有所提高。
但是由实验看出，过大的空气流速除了增大风机负担外，还会造成尾气带走小颗粒增多。本实验在最大气速下，由尾气回收分离细糖装置中糖量增多（但是没有细糖被带离分离器的
如图3所示，当空气流速一定时，随着糖流量的增大，白砂糖温降明显减小，说明砂糖流量对冷却器操作影响较大。这是由于此时气固在器内的传热面积减小，气固相分散性较差，导致气固给热系数变小，所以砂糖出口温度下降变小。
另一方面，在相同的气速下，由于糖量的增大，相应单位量的糖被气流带走的热量减小，所以出口温度下浆值也就相应减小。
2.3 白砂糖冷却器的冷却模型初探
砂糖出口温度与砂糖质量流速及空塔速度有关，我们用无因次温降T2-T1/T2-t1 与 m/g（其中 T2 、T1为白糖进、出口温度℃，t1为空气进口温度℃），m-白糖流量kg/sm2，g-空气流量kg/sm2，并假设T2-T1/T2-t1 与 m/g的关系为多项式，由计算机处理得出如下合理的关联结果：
T2-T1/T2-t1=0.0041(m/g)3+0.0621(m/g)2-0.3327(m/g)+0.9069 (0.3式(1)的相关系数为R2=0.9401，图（4）是关联式（1）与实验值的比较，由图可见，关联式可较好地反映新型砂糖冷却器的温降与操作条件的关系。
由冷却模型可看出，当m/g<1时，T2-T1/T2-t1在0.6以上，如在实验点为m/g=0.5时,T2-T1/T2-t1=0.8,当空气温度为30℃，热砂糖的温度为65 ℃，可计算出砂糖的出口温度为37℃，砂糖流量为7 T/hm2,而风量为13200m3/hm2。对于一个产糖量为300T/D的糖厂而言，需要面积为2-3m2。可见在工业上可实现设备紧凑而高效的目的。
3 结论
3.1 新型砂糖冷却器结构简单，冷却效率高，耗动小，晶粒磨损小，尾器未见带走糖粉。
3.2 从实验看出，砂糖冷却器有很高的传热速度，并且被冷却的白糖温降较大，温度均匀。糖比较干燥，不易发生结块或冷却不均现象。
3.3本文所建立冷却模型与实验值基本一致。
参考文献
[1] 大连轻工学院、齐齐哈尔轻工学院合编. 甜菜制糖工艺学. 北京：轻工业出版社，1982
[2] 霍汗镇. 砂糖储存及质量变化. 甘蔗糖业，1992，3：27
[3] 霍汗镇. 砂糖干燥与冷却设备的变革. 甘蔗糖业，1993，3：
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