Технічне переоснащення сокоочисного відділення

До недоліків цієї переддефекації  слід віднести те, що прогресивність плавного наростання лужності соку забезпечується поверненням великих  кількостей соку (200…250%) із останньої секції (де досягається максимальний ступінь осадження нецукрів) в попередні, що може презвести до часткової пептизації осаджених нецукрів, а також різну тривалість перебування окремих порцій соку в переддефекаторі.

Якість  переробленого буряка механічного збирання потребує постійного удосконалення технології очищення дифузійного соку. Це особливо стосується проблем більш повного осадження нецукрів і покращення структури осаду, який утворюється в процесі прогресивної переддефекації.

Одне з можливих рішень цієї проблеми – обробка преддефекованого соку сатураційним газом, якій приділено значну увагу в дослідженнях М.І. Даішева, А.А. Славянского, Л.Л.Гаврилова та інш. [8-10].

Роботи, які були виконані в цьому напрямку раніше, підтвердили  ефективність сатурування преддефекованого соку до рН 8,0…8,5. При цьому було відмічено покращення фільтраційних і седиментаційних властивостей осаду(збільшення швидкості осадження твердої фази соку зменшення об’єму

осаду нецукрів), що можна пояснити специфічною осаджуючою дією Са(ОН)2 на речовини колоїдної дисперсності, за рахунок чого чистота соку ІІ сатурації підвищується на 0,4-0,8%. Це дозволило промисловості запропонувати вдосконалений спосіб проведення прогресивної преддефекації. Основним елементом в цій схемі  є контур рециркуляції, який дозволяє відбирати в безперервному режимі частину соку на виході із преддефекатора з рН 10,9, а потім,після сатурації до рН 8,5...8,7, направляти його в зону преддефекатора з відповідним значенням рН.

У ході експериментів було досліджено вплив повернень відсатурованого до рН 7,5…9,5 преддефекованого соку на перерозподіл матеріальних потоків по зонам перед дефекатора шляхом анализа впливу рециркуляції соку впреддефекаторі на ступінь видалення нецукрів і формування структури преддефекаційного осаду.

Проведені Л.П.Ревою та Г.О.Сімахіною [11,12] дослідження залежності якісних показників преддефекованого соку від ступеня карбонізації вапна в повертаємій на преддефекацію суспензії соку І сатурації показали, що найкращі якісні показники соку досягаються при поверненні суспензії зі ступенню карбонізації вапна 30-40%. При цьому переддефекація проводиться самим поверненням,витрата якого складає 40…60% до маси перероблених буряків.

Отримав широку  популярність спосіб оброблення преддефекованого соку [13-16],який заключається в наступному:   до соку після попередньої дефекації з рН20 11,2...11,4 додають 0,2...0,5% СаО і подають в швидкоструменний сатутатор , де рН соку знижується на 0,4...0,6 одиниць.

Введення в технологічну схему ступені часткової карбонізації преддефекованого соку дозволяє знизити вміст колоїдних речовин в ньому на 10...18%, підвищити стійкість осаду до десорбції на основній дефекації , покращити фільтраційні показники соку І сатурації на 25...30%, підвищити загальний ефект очищення соку на 3...4%.

Активувати осад ІІ сатурації , обробленням  його вапном , призначеним для переддефекації і в такому вигляді використовувати  його як реагент на преддефекації  вперше запропонував К.Вуков.ці ідеї були розвинуті в подальших роботах А.Н.Ковтуна, В.З.Семененко, К.П.Захарова, Ю.Д.Головняка [17,18]. Було показано, що найбільша технологічна ефективність повернення суспензії СаСО3 соку ІІ сатурації на преддефекацію спостерігається при введенні її в зону з рН 8,9 прогресивного протитечійного преддефекатора.

В УкрНДІЦП були проведені досліди для оцінки впливу повернень суспензії соку ІІ сатурації, активованою вапном, на технологічні показники соку І, ІІ сатурації і сиропу при очищенні дифузійного соку різної якості по типовій технологічній схемі, в яких прогресивну переддефекацію дифузійного соку різної якості здійснювали при 50°С протягом 15 хв, комбіновану основну дефекацію при 50°С – 30 хв і при 85°С – 10 хв,дефекацію перед ІІ сатурацією при 95°С – 5 хв. По отриманих даних можна зробити висновок, що при активації суспензії соку ІІ сатурації, що вводиться на переддефекацію, істотного зниження кольоровості сиропу і вмісту солей кальцію не отримано, фільтраційний коефіцієнт соку І сатурації при цьому остався приблизно однаковим [19].

Ю.І. Молотин, Н.В. Орлова та ін. [20] розробили і провели випробування способу, який передбачає пересатурування до рН 7,5…8,0 суспензії осаду соку ІІ сатурації, яку після доущільнення в тонкошаровому гравітаційному відстійнику подають на змішування з дифузійним соком перед прогресивною переддефекацією. З результатів цього способу видно, що подача суспензії соку ІІ сатурації активована  пересатуруванням в дифузійний сік до початку його лужної обробки, значно покращує фільтраційні і седиментаційні властивості осаду переддефекованого соку: вдвічі збільшується швидкість відстоювання, в 2,5 раза знижується коефіцієнт фільтрації і майже вдвічі – об’єм осаду. Значно покращуються також аналогічні показники соку І сатурації.

Попереднє видалення  нецукрів до основної дефекації відобразилось на чистоті соку ІІ сатурації – вона підвищилась в порівнянні з типовою схемою на 2,1%,що забезпечує збільшення виходу цукру на 0,15…0,20%. При цьому зменшилась кольоровість соку ІІ сатурації і сиропу,а також вміст в них солей кальцію.

Спосіб оброблення дифузійного  соку обпаленним при 900 °С фільтраційним осадом , що містить регенерований СаСО3, СаО і активний вуглець, запропонували В.В.Манк та В.А.Михайлик та ін. [21,22] Оброблення дифузійного соку лише одним порошком – реагентом (преддефекація) дозволяє підвищити чистоту до 86,3%, а додаткове оброблення соку  вапном у кількості 0,85...1,0 % до маси соку з послідуючою сатурацією забезпечує підвищення чистоти соку до 90,3...90,5 %. Загальній ефект очищення при цьому складає близько 43%,що на 4…6% більше, ніж в контрольному варіанті очищення з витратою 2,8% СаО до маси соку.

В НУХТ [23] розроблений спосіб попереднього очищення соку з одночасною дією відкритої пари і вапняного молока, при якому дифузійний сік після підігрівачів надходить в пароструменний кавітатор,  куди,  разом  з відкритою парою подається вапняне молоко в кількості 0,015...0,020% СаО до маси буряка, після чого оброблена суміш надходить в апарат попередньої  дефекації, в який додається також 70...80% соку І сатурації. Подальше очищення соку здійснюється по типовій схемі . При цьому способі було встановлено значні покращення седиментаційних властивостей осаду соків і якості очищеного соку .

Дослідженнями Н.М.Пушанко, Л.М. Хомічака та О.В. Тернавської [24,25] встановлено , що проведення попередньої дефекації з додатковою обробкою хлорним вапном і сирим дифузійним соком дає можливість отримати коагулят , більш стійкий в умовах високої лужності і температури на основній дефекації. Цим досягається зменшення в середньому на 23 і 1,8% відповідно приросту кольоровості і вмісту білкових з’єднань в соці основної дефекації, в порівнянні з контрольним дослідом.

Л.П.Рева і В.В.Пишняк [26,27], спираючись на дослідження умов проведення попередньої дефекації і аналіз існуючих варіантів її апаратурного оформлення, розробили вертикальний секційний апарат прогресивної преддефекації, в якому витримується принцип прогресивної протитечійної преддефекації апарату Брігель – Мюллєра. Преддефекатор працює наступним чином. Дифузійний сік надходить в нижню частину апарату через патрубок, заповнює першу секцію і через отвір в конусній перегородці надходить в другу секцію і далі поступово проходить всі секції. Отвори для проходу соку вверх по висоті апарату розташовані зигзагоподібно, завдяки чому збільшується час перебування його в апараті. В останню секцію подається вапняне молоко в кількості, необхідній для підтримування рН соку в межах 11,0...11,3. При відкриванні заслінок регулюючого пристрою частина соку з допомогою турбінки і циліндра повертається із шостої секції в п’яту де змішується з потоком соку із четвертої секції , який має меншу лужність. В результаті чого рН соку в п’ятій секції знижується , і так далі.

Основна дефекація

Метою основної дефекації  є якомога повне лужне розкладання  інвертного цукру, амідів та солей амонію для одержання термостійкого соку без суттєвого розчинення та деструкції  осаджених на попередній дефекації нецукрів в жорстких умовах високої лужності та температури.

Найбільш ефективною вважається комбінована тепло –  гаряча дефекація, яка забезпечує більш повне розкладання нецукрів до випарної установки, оскільки після дефекації в схемі є потужне видалення кислотних продуктів розкладання інвертного цукру та амідів адсорбцією на поверхні карбонату кальцію на І та ІІ сатурації, а після випарки такого адсорбційного очищення уже немає і тому продукти розкладання накопичуються в мелясі. Але нинішнє апаратурне оформлення її незадовільне. Особливо це стосується великих односекційних теплих дефекаторів з поганим перемішуванням і тривалістю перебування соку 30 хв і більше, а також гарячих

дефекаторів ОД з поганим  перемішуванням, характерними байпасами  та застійними зонами, великою дисперсією часу перебування окремих елементів сокового потоку.

Типовим обладнанням  для проведення основної дефекації є апарати Ш1-ПДХ-3,0 (потужністю 3000 т. буряків на добу), Ш1-ПДХ-4,5(4500т буряків на добу) і Ш1-ПДХ-6,0 (6000т буряків на добу. Крім того використовують на деяких заводах дефекатори  типу ОД, які виготовляються по окремим заказам цукрових заводів.

Апарат  Ш1-ПДХ  для  холодної ступені основної дефекації, являє собою циліндричний  корпус з плоским днищем, оснащений перемішуючим пристроєм, на валу якого закріплені дві взаємно перпендикулярні форми.

Тривалість процесу  дефекації регулюється автоматично в широкому діапазоні (0…60). Апарат працює в режимі інтенсивного змішування, служачи при цьому буферною ємкістю, що стабілізує соковий потік при порушеннях роботи попередніх чи наступних ділянок заводу.  Випробування даного апарату показали, що при надходженні соку в апарат забезпечується висока ступінь його операції, яка забезпечує завершенню процесу окислення поліфенолів  „на холоду ”. В апараті практично відсутня рециркуляція, яка негативно впливає на дефекацію соку. Процес здійснюється в дефекаторі при низькій температурі і оптимальній тривалості, забезпечує високу розчинність і гарний контакт вапна з дифузійним соком, що, в комбінації з  аерацією соку, дозволяє отримати менш забарвлені і більш термостійкі напівпродукти і підвищити ефект очищення соку, зменшити на 0,5% витрати вапна, знизити вміст цукру в мелясі і забезпечити якість цукру, відповідно до ДСТУ.

Глибина реакцій розкладання  залежить від ряду факторів, в тому числі від температури  і тривалості процесу. Розкладаючись в умовах дефекації, редукувальні речовини утворюють барвні речовини і кальцієві солі органічних кислот, а також надають сильний вплив на седиментаційні властивості соку. Оптимальна тривалість гарячого ступеня основної дефекації (15…20хв.) забезпечує отримання малозабарвлених соків з мінімальним вмістом РКД.

Для прискорення і досягнення повного  розкладання РР та амідів передбачено  короткочасний гарячий ступінь  основної дефекації. Завдяки тому, що вапняне молоко , необхідне для  дефекації , вводиться на холодну  ступінь , де відбувається його змішування з соком і досягається повний контакт фаз , відпадає необхідність використовувати переміщуючі пристрої на гарячій ступені основної дефекації.

Для досягнення ретельного змішування соку з вапном при вході  в дефекатор існує пропозиція дообладнання апаратів холодної і гарячої ступені змішувальною камерою [28] , при чому для апаратів гарячої дефекації автори рекомендують вбудовану змішуючу камеру, а для апаратів холодної дефекації – зовнішню.

Одним із відомих способів підвищення термостійкості соку є вдування повітря , кисню чи озону на основну дефекацію, що призводить до більш повного розкладання РР, в цьому випадку менше утворюється барвних речовин, які погано видаляються, але більше солей кальція. [29,30] Запропоновано також аерувати сік на дефекації перед ІІ сатурацією, так як утворені солі органічних кислот найбільш повно видаляються осадом карбонату кальція при рН ізоіонної точки, до якого і слід сатурувати сік ІІ сатурації , якщо використовується аерація.

На Ульянівському цукровому заводі були проведені виробничі дослідження аерації соку основної дефекації перед І сатурацією і перед ІІ сатурацією [31]. Дослідження показали, що найбільший технологічний ефект досягається при одночасній аерації соку на основній дефекації перед ІІ сатурацією ефект очищення підвищується до 5%; забарвленість соку знижується на 20%, сиропу – на 15%, знижується також вміст РР.

І Сатурація

 Оброблення дефекованого  соку на І сатурації діоксидом  вуглецю має на меті досягнення  максимального ефекту очищення шляхом адсорбції розчинних Нц  на повехні частинок СаСО3, що утворюються в процесі карбонізації вапна дефекованого соку, забезпечення високого коефіцієнта використання СО2 сатураційного газу і отримання соку з гарними седиментаційно-фільтраційними властивостями.

Ідеальний режим проведення безперервної І сатурації – поступове зниження лужності соку. Тоді в перших секціях такого сатуратора в зонах високої лужності утворюється високодисперсний СаСО₃ з максимальним адсорбційним ефектом очищення соку і досягаються високі коефіцієнти використання СО₂.