Технічне переоснащення сокоочисного відділення

Удосконалені  і нові технологічні схеми очищення  дифузійного соку

Вершиною  зусиль по удосконаленню схем очищення дифузійного соку, крім інтенсифікації та оптимізації окремих їхніх елементів, є перехід до технологічних схем з відділенням нецукрів до основної дефекації.[39]

Дифузійний  сік — складна хімічна система, до складу якої входять органічні (азотисті, пектинові й ін.) і мінеральні речовини. На прогресивній попередній дефекації при додаванні до соку 0,2...0,3% СаО відбувається осадження нецукрів, що в умовах високої лужності основної дефекації (головним чином речовини колоїдного комплексу) можуть розкладатися, що знижує загальний ефект очищення. Для зменшення впливу цього явища, на якість (чистоту) продуктів необхідно прагнути до видалення коагуляту нецукрів дифузійного соку на перших етапах очищення і не допускати його

 

потрапляння у високолужне середовище основної дефекації.[40,41]

Використовуючи  схеми з відділенням осаду  нецукрів дифузійного  соку до основної дефекації можна досягти таких основних переваг:

1. Зниження витрати вапна (і, отже, вапняку і палива для його випалу) на очищення дифузійного соку;

2. Підвищення   ефекту   очищення   дифузійного   соку,   що   обумовлює підвищення якості цукру і зниження вмісту його в мелясі;
3. Утилізації   цінних   нецукрів   буряків   у   вигляді   органо-мінеральної кормової добавки для подальшого використання її в птахівництві.

Виходячи  з основної цільової спрямованості, розглянемо різні варіанти здійснення технологічних схем, регламентів і їхнього апаратурного оформлення, випробуваних і експлуатованих на ряді вітчизняних і закордонних цукрових заводів.

Розглянуті  нижче схеми умовно можна розділити  на:

1. Схеми з відділенням осаду до основної дефекації (без використання переддефекації);
2. Схеми з використанням переддефекації;
3. Схеми, які використовуються при переробці буряків пониженої якості.

 

І. Спеціалістами кафедри технології цукристих речовин і полісахаридів НУХТ, ТОВ «Блок-Цукор» спільно зі спеціалістами ТОВ «НТ-Пром» розроблена удосконалена схема очистки дифузійного соку, яка в останні роки отримала масове впровадження на цукрових заводах України, Росії, Білорусії. Схема забезпечує переробку буряків різної технологічної якості з отриманням стандартного цукру, а також цукру високої якості для безалкогольної промисловості (Жданівський і Яреськівський цукрові заводи, Україна). Відмінними складовими елементами даної схеми є:

- використання ефектів  пароконденсаційної кавітації з  метою 

 

сенсибілізації  колоїдів дифузійного соку шляхом обробки  його суспензії соку

ІІ карбонізації і парою  до попереднього вапнування;

- тепле вапнування  в горизонтальному секційному  апараті лабіринтного типу;

- гаряче вапнування  в вертикальному секційному апараті  без механічного перемішування  з можливістю плавного регулювання  тривалості процесу в широкому  діапазоні;

- ведення І карбонізації в двох послідовно з’єднаних апаратах;

- фільтрування  соку І карбонізації у фільтрах-згущувачах (ФС-2000S-137/2500-90 абоМВЖ-60) і знецукрення  осаду на камерно-мембранних фільтр-пресах;

- ведення ІІ  вапнокарбонізації в дві стадії  з частковою карбонізацією змішаного з вапняним молоком фільтрованого соку відпрацьованим карбонізаційним газом ІІ карбонізації на першій ступені і наступним класичним проведенням ІІ карбонізації;

- використання  відстійника-дозрівача соку ІІ  карбонізації для зниження надлишкового пересичення карбонату кальцію в очищеному соку;

- застосування  для гасіння вапняного молока  промоїв - додаткова очистка його  від зважених домішок і активація  вапняного молока, що поступає  в сокоочисне відділення, з допомогою  пароконденсаційного кавітатора.[42]

Схема з відділенням осаду нецукрів дифузійного соку до основної дефекації на заводі "Нові Сад"

Ця схема  була розроблена югославським інститутом цукрової промисловості і вперше випробувана на цукровому заводі "Нові Сад", а потім впроваджена на ряді заводів Югославії й інших країн.[43]

Схема представлена на (рис. 2.1). До дифузійного соку в мішалці -змішувачі додають дефекований сік і згущену суспензію соку другої сатурації з гравітаційного відстійника. Суспензія соку другої сатурації, що повертається, містить близько 65...68% вапна у вигляді карбонату кальцію,

яке витрачається на очищення. При цьому рН соку в  мішалці складає близько 8,5. Ця операція, називається сенсибілізацією, обмежує руйнування макромолекул під дією гідроксильних іонів і високої температури. Речовини колоїдної дисперсності, які знаходяться в соку являють собою лінійновидні і нитковидні поліелектроліти, які дисоціюють з утворенням катіонів і аніонів. При реакціях іонного обміну, наприклад К⁺ або Мg⁺² із Са⁺², зменшуються ступінь дисоціації і вільний заряд, що приводить до зменшення гідратної оболонки. У такому стані можливе зближення часток і прояв сил Ван-дер-Ваальса. Таким чином, частки здатні утворювати асоціати, "сенсибілізуються" — стають готовими до коагуляції.

Після підігріву сік  надходить у коагуляційний "осаджувальний" — сатуратор, а точніше — у центральну сатураційну трубу, де відбувається пересатурація соку. Всередині труби сік і сатураційний газ рухаються в прямотоці. У периферійному кільцевому просторі рН соку збільшується до значення рН соку першої сатурації, оскільки на переливі з труби до переддефекосатураційного соку додається дефекований сік. Після "осаджувальної" сатурації сік надходить у гравітаційний відстійник, звідки згущена суспензія переддефекосатураційного соку направляється на вакуум-фільтр. Декантат і фільтрат переддефекосатураційного соку через підігрівник надходять в апарат основної дефекації і далі — в апарат першої сатурації для адсорбційного очищення. З нього сік подається на кінцеву сатурацію, де обробляється до лужності соку другої сатурації, після чого надходить у гравітаційний відстійник. Згущена суспензія з відстійника направляється в мішалку як один з компонентів для сенсибілізації колоїдної дисперсності дифузійного соку.

рис 2.1. Схема очищення дифузійного соку з відділенням осаду нецукрів до

основної дефекації  „Нові Сад"

1 - мішалка-змішувач; 2 - насос; 3 - підігрівач; 4 - коагуляцій  ний сатуратор; 5 - внутрішня циркуляційна труба сатуратора; 6 - відстійник; 7 - збірник освітленого соку; 8 - вакуум-фільтр; 9 - ресивер; 10 - апарат основної дефекації; 11 - апарат першої сатурації; 12 - апарат другої сатурації; 13 - гравітаційний відстійник соку другої сатурації.

Особливістю цієї схеми очищення є роздільне  здійснення процесів видалення речовин колоїдної дисперсності і речовин, що видаляються адсорбцією. При цьому забезпечуються оптимальні умови для проведення обох процесів. Короткочасна пересатурація у внутрішній трубі переддефекосатуратора поліпшує якість осаду, не погіршуючи при цьому якості соку. Подача вапна в сік, який звільнений від речовин колоїдної дисперсності, створює сприятливі умови для поліпшення адсорбційної здатності СаС0₃. При роботі за цією схемою зафіксоване видалення нецукрів на 20% більше, ніж при роботі звичайних схем. Слід зазначити, що постійно проводиться робота з удосконалювання схеми і її апаратурного оформлення.

На заводі "Войводис" дана схема очищення випробувана в удосконаленому апаратурному оформленні. Між сенсибілізатором і двома коагуляційними передсатураторами А і Б встановлений вертикальний

прогресивний  переддефекатор системи Наво. Згущення осаду передсатураційного соку здійснювалося за допомогою гідроциклонів. Частина згущеної суспензії соку першої сатурації поверталася на попередню дефекацію без подачі туди вапняного молока. Схема працювала при наступних усереднених технологічних показниках: підлужування дифузійного соку здійснювали до рН₂₀ 8,27 при загальному вмісті вапна по метилоранжі 0,53% СаО; рН₂о соку на переддефекації складало 9,28 при загальному вмісті вапна 1,05% СаО. Температура соку на переддефекосатурації в першому апараті підтримувалася на рівні 80°С, рН₂о— 9,76, а рН₂о на передсатурації в другому апараті — 10,64. Фільтраційні і седиментаційні властивості осаду передсатураційного соку були наступні; Fк — 0,8 с/см; S₅ — 12,8 см/хв; У₂₅ — 11,5%. Друга сатурація протікала при температурі 90,2°С, рН₂₀ 9,3 і лужності 0,023% СаО.[43]

Схеми з відділенням осаду нецукрів переддефекованого соку до основної дефекації

Велике практичне значення мають схеми, в яких осад нецукрів відокремлюється або відразу після переддефекації, або після її сполучення з передсатурацією, в яких виключається потрапляння коагулянту ВМС дифузійного соку в середовище з підвищеним рН, у якому відбувається пептизація частини нецукрів, у першу чергу, білків і продуктів їхнього розщеплення. Це сприяє підвищенню ефективності адсорбційного очищення в умовах першої сатурації тому що відносно вільна від ВМС, вилучених безпосередньо після переддефекації, поверхня СаСОз інтенсивно сорбує деякі барвні речовини, солі кальцію азотовмісні і безазотисті органічні кислоти, що, в остаточному підсумку, веде до зменшення витрати вапна на очищення. Крім того, у схемах з видаленням осаду після прогресивної попередньої дефекації, за рахунок повернення вільного від речовин колоїдної дисперсності карбонату кальцію, досягаються задовільні седиментаційні, і фільтраційні властивості осаду переддефекованого соку. Використовують для цього переважно згущені суспензії соків першої і другої сатурації.

Схема КТІХП із відділенням осаду нецукрів до основної  дефекації

К.Д. Жура і  С.П. Олянська [42] розробили схему очищення дифузійного соку, успішно випробувану і впроваджену на Городищенскому цукровому заводі.

Відповідно  до цієї схеми (рис. 2.2) дифузійний сік після нагрівання до 85...90°С надходив у звичайний переддефекатор, де до нього поверталося 100... 120% нефільтрованого соку першої сатурації, а також додавалося вапняне молоко до рН 11,0. Переддефекований сік направлявся в багатоярусний відстійник, а згущена суспензія — на вакуум-фільтри разом зі згущеною суспензією соку першої сатурації (5... 10%). Це дозволяло фільтрувати і промивати осад на вакуум-фільтрах при товщині шару 5...6 мм. В останньому варіанті схеми КТІХП на Городищенскому цукровому заводі відстійник для переддефекованого соку переобладнали по типу БМА добором згущеної суспензії з кожної секції. Середня швидкість осадження S₅ складала 3,7 см/хв, Fк переддефекованого соку — 9... 11 с/см² при повернені 100% соку першої сатурації. Декантат і фільтрат після нагрівання до 85°С надходили на подальше очищення.

Рис. 2.2.. Принципова схема очищення соку з відділенням переддефекосатураційного осаду (КТІХП): 1 - підігрівник; 2 - переддефекатор; 3 - відстійник; 4 - вакуум-фільтри; 5 -дефекатор; 6 - перший сатуратор; 1,9 - дискові фільтри; 8 - другий сатуратор;10- мішалка

вапняного молока

 

Відділення осаду перед  основною дефекацією підвищило чистою очищеного соку на 0,7...1,4% і дозволило скоротити витрату вапна на очищення на 0,5% до маси буряків, Fк соку першої сатурації склав 2...6 с/см² (на типовій — 6...10с/см²), значно зменшився вміст кальцієвих солей в очищеному соку. При практично однаковій якості сировини в період випробувань застосування схеми КТІХП привело до збільшення виходу цукру на 0,1...0,2%, зниженню виходу меляси на 0,5% і зниженню вмісту цукру в ній на 0,2% до маси буряків.

 

Схема з відділенням осаду нецукрів на заводі

"Мозес-Лейк"

На цукровому  заводі "Мозес-Лейк" у США використовується різновид схеми з відділенням преддефекаційного осаду. Дифузійний сік змішується зі згущеною суспензією соку другої сатурації і частиною згущеної суспензії соку першої сатурації. Ця суміш направляється в переддефекатор Брігель-Мюллера, з якого переддефекований сік подається у відстійник з фільтруючим шаром осаду системи Енвіро-Клір. Освітлений сік надходить на основну дефекацію і потім на першу сатурацію, а згущена суспензія з відстійника фільтрується на вакуум-фільтрі.

Нефільтрований  сік першої сатурації направляється  в гідроциклони системи Кребса. Частина згущеної суспензії соку першої сатурації використовується для змішування з дифузійним соком, інша частина — фільтрується разом зі згущеною суспензією переддефекованого соку на вакуум-фільтрах. Апаратурне оформлення схеми з відділенням переддефекаційного осаду на цукровому заводі "Мозес-Лейк", що включає відстійник з фільтруючим шаром осаду і гідроциклони, є простим і компактним. Суспензії переддефекованого і сатураційного соків згущаються без витрат фільтрувальних тканин. Схема рекомендується у випадку, коли кількість редукувальних речовин, або азоту в буряках більш ніж на 10% перевищує нормальний їхній вміст.

 

Схема РТ

Одним з радикальних  способів поліпшення фільтраційних  і седиментаційних властивостей переддефекаційного осаду при очищенні дифузійного соку є його передсатураційна обробка. Тому в раціональній заводській схемі попередньої обробки дифузійного соку доцільно передбачати як прогресивну переддефекацію, так і передсатурацію.

Незважаючи  на те, що ця схема розроблена досить давно, вона з деякими модифікаціями продовжує експлуатуватися дотепер на деяких цукрових заводах Бельгії. В основу розробки схеми очищення фірми РТ закладені наступні технологічні ідеї:

1. Прогресивна переддефекація тривалістю до 20 хв. в апараті Брігель-Мюллера або Наво, у який замість вапна повертається передсатураційний сік із рН 10,8... 11,0 у кількості 300%, що поліпшує фільтраційні властивості осаду;
2. Дефекосатурація дифузійного соку з витратою 0,5...0,6% СаО до об'єму соку при рН 10,8...11,0 яка попереджає тривале і глибоке розкладання редукувальних речовин, і амідів і сприяє відділенню осаду;
3. Відстоювання дефекосатураційного соку і знецукрення осаду на вакуум-фільтрах;
4. Заміна відстійників фільтрами-згущувачами з використанням осаду в сільському господарстві;
5. Основна дефекація (фільтрату і декантата) тривалістю 20 хв. із витратою вапна 0,5...0,6% до об'єму соку;
6. Проведення першої сатурації в апараті з рециркуляцією;
7. Фільтрування  соку  першої  сатурації  на  фільтрах-згущувачах  і вакуум-фільтрах;
8. Проведення другої сатурації в апараті з рециркуляцією;