Производство сахара

Свекла частично отмывается от приставших к ней примесей в гидравлическом транспортере и  свеклоподъемных устройствах. Для  окончательной очистки свеклы от загрязнений и дополнительного отделения тяжелых и легких примесей применяются свекломойки.

Земля и глина  лучше всего отмываются при трении корней друг о друга. Поэтому в  начальной стадии мойки свекла должна находиться в скученном состоянии, т.е. вначале происходит отмывание  свеклы в барабанной свекломойке  типа Ш25-ПСБ-3. Принцип работы свекломойки  заключается в том, что свекла в барабане не отмывается от грязи  водой, а грязь оттирается от свеклы в суспензии определенной плотности. Степень отмывания земли от свеклы до 70%. Расход свежей воды до 30% к массе  свеклы. Преимущество свекломоек барабанного  типа заключается в том, что эффективность  при очистке сильно загрязненной свеклы более высокая, постоянное удаление примесей, низкий процент повреждения  свеклы. В комплексе с барабанной мойкой работает ополаскиватель Ш25-ПОС-3.

После барабана свекла поднимается в ополаскиватель. Из него свекла поднимается двумя шнеками. Внизу ополаскивателя имеется камнеловушка. Всплывшие в ополаскивателе легкие примеси удаляются ситчатым транспортером. После ополаскивателя свекла дополнительно очищается в гидрокамнепескоулавливателе.

После барабанной свекломойки  и ополаскивателя свекла поступает в корытную свекломойку типа Ш1-ПМД-2. Свекломойка состоит из отделения с низким уровнем воды и отделением с высоким уровнем воды.

В первой части отделения  мойки с низким уровнем воды происходит интенсивное механическое удаление поверхностных загрязнений свеклы при недостатке воды, во второй части  этого отделения свекла частично отмывается при наличии незначительного  объема воды. Во втором отделении при  наличии избытка воды завершается  отмывание свеклы и отделение  примесей.

Чистая свекла выводится  шнековыми конвейерами, в верхней части которых установлены форсунки для подачи чистой хлорированной воды для ополаскивания свеклы.

Потери сахара в  транспортерно-моечной воде зависят  от качества свеклы и времени года. До наступления морозов размер потерь определяется в зависимости от качества свеклы, доставляемой железнодорожным  транспортом, и находится в пределах (0.17-0.35)% от массы свеклы.

Чтобы потери сахара были в допустимых пределах, необходимо, чтобы температура воды при мойке  здоровой свеклы была не более (15-18)оС, а при мойке мороженой свеклы была такой, чтобы свекла не смерзлась в аппарате. В случае повышения температуры воды потери сахара увеличиваются.

Поступающая в свекломойку  вода должна содержать минимальное  количество микроорганизмов.После отмывания свеклы, вода от свекловодяной смеси отделяется на дисковых водоотделителях.Отмытую свеклу из свекломойки элеватором, после которого установлен контрольный ленточный транспортер с подвесным электромагнитным сепаратором, направляют в бункер перед свеклорезками.Для удаления из массы свеклы ферромагнитных примесей, неуловимых на предыдущих стадиях очистки, применяются электромагнитные сепараторы типа ЭП2М.Наличие двух свекломоек в моечном отделении необходимо для более высокого эффекта отмывания свеклы от загрязнения, и для повышения чистоты диффузионного сока.

1.5. П О Л У  Ч Е Н И Е С В Е К  Л О В И Ч Н О Й С  Т Р У Ж К И И Д И Ф Ф У З И О Н Н О Г О С О К А.

Для учета количества свеклы, поступающей на переработку  в свеклосахарный завод, она взвешивается. Взвешивание свеклы производится на автоматических порционных весах.

Для извлечения сахара из свеклы диффузионным способом свекле необходимо придать вид стружки. Процесс получения стружки из свекловичного корня осуществляется на свеклорезках при помощи диффузионных ножей, установленных в специальных  рамках.

Производительность  диффузионной установки и содержание сахара в обессахаренной стружке  в очень большой степени зависит  от качества стружки. Свекловичная стружка, получаемая на свеклорезках в настоящее  время, может быть желобчатой или  пластинчатой в зависимости от типа диффузионного аппарата. Толщина  нормальной стружки составляет (0.5-1) мм. Поверхность ее должна быть гладкой  без трещин. Слишком тонкая стружка  нежелательна, так как она деформируется, сбивается в комки и ухудшает циркуляцию сока в диффузионных установках. Качество свекловичной стружки принято  определять длиной ее в метрах в  навеске массой 100 г. Хорошим показателем  качества стружки может являться температура и давление на слой.

Для получения качественной свекловичной стружки на центробежных свеклорезках необходимо, чтобы свекла в процессе изрезывания с достаточным усилием прижималась к поверхности ножей и внутренней поверхности барабана. Для центробежных свеклорезок с диаметром барабана 1200 мм при скорости резания 8.2 м/с давление на внутреннюю поверхность барабана около 40 кПа.

На центробежных свеклорезках при нормальных условиях эксплуатации получают стружку наилучшего качества, при этом расходуется наименьшее количество ножей на изрезывание 100 т свеклы по сравнению с другими конструкциями свеклорезок. Производительность свеклорезок можно регулировать изменением частоты вращения ротора или количеством работающих ножей. При переработке волокнистой свеклы диффузионные ножи часто забиваются волокнами и получить стружку хорошего качества невозможно. Для очистки ножей применяется продувка их паром или сжатым воздухом с избыточным давлением 0,7 МПа. После того, как свекла была изрезана в стружку, стружка по ленточному транспортеру направляется к диффузионному аппарату, предварительно производят взвешивание стружки ленточными весами.                                                                                          Диффузией называется извлечение из сложного по своему составу вещества, с помощью растворителя.                                                                                                     В механизированных диффузионных аппаратах непрерывного действия свекловичная стружка и диффузионный сок находятся в непрерывном противоточном движении.

Важнейшее требование, предъявляемое к диффузионным аппаратам - это строгое соблюдение принципа противотока сока и стружки при  равномерном заполнении всего аппарата. Хорошая работа диффузионного аппарата возможна только на стружке высокого качества. Стружка не должна перемешиваться в ходе процесса, а лишь перемещаться, если в аппарате имеются транспортирующие устройства. Для получения диффузионного  сока высокого качества в аппарате следует поддерживать определенную температуру, а длительность диффундирования должна быть оптимальной.

Диффузионный процесс  необходимо осуществлять при отсутствии воздуха, так как при доступе  воздуха диффузионный сок сильно пенится, в нем усиленно развиваются  микроорганизмы, вызывающие коррозию стенок аппарата. Потери сахара в процессе диффузии не должны превышать установленных  норм, а потери тепла должны быть минимальными. Диффузионные аппараты не должны быть сложными в обслуживании и ремонте.

Достоинствами наклонных  диффузионных аппаратов являются: компактность, удобство в обслуживании, относительно низкие потери сахара в жоме, низкая откачка, возможнось автоматизации работы.

К недостаткам относятся  следующие параметры: измельчение  стружки при транспортировке, разные порции стружки находятся в разное время в аппарате, причиной этого  является неэффективность транспортирующих органов.

Основные технологические  показатели наклонного диффузионного  аппарата:                                                                                                                                 Длина 100 г стружки 9-12 мм                                                                                          Потери сахара в жоме 0,3% к массе свеклы                                                                      Откачка сока 120% к массе свеклы                                                                                   Время пребывания стружки в аппарате 70-100 мин.                                                         Температурный режим                                                                                                                       по камерам в аппарате, оС 68;70;72;68

Более жесткий температурный  режим в аппаратах непрерывного действия вызвал применение более грубой стружки и необходимость подавления микробиологических процессов. Для  регулирования температуры применяют  воду для экстракции стружки с t=70oC и pH 6,2-6,5. Повышение микробиологических процессов повлекло за собой неучтенные потери сахара и коррозию аппаратов. _

При соблюдении оптимального технологического режима, в первую очередь температуры, когда деятельность микроорганизмов подавлена, неучтенные потери не превышают 0,13% к массе свеклы. Когда режим нарушен, или поступает  свекла низкого качества с большим  содержанием обломков, зараженной бактериями, грибами; жизнедеятельность микроорганизмов интенсифицируется и неопределена, потери сахарозы возрастают до 0,5% и более, что отрицательно сказывается не только на работе диффузионной установки, но и на работе всего завода, так как каждая из 0,1% неучтенных потерь сахарозы приводит к снижению выхода сахара на (0,2-0,25)% к массе свеклы.

Так как в головной и хвостовой частях аппарата часто  бывает температура 60оС и ниже, то для  подавления микрофлоры в точку, расположенную  на 1/4 активной длины диффузионного  аппарата, от места подачи свежей воды, через каждые два часа вводят 40%-ый раствор формалина (10л на 100 т свеклы).

Для достижения более  длительного действия антисептика  и уменьшения его расхода, эту  дозу формалина можно разделить  на несколько частей и вводить  одновременно и быстро в разные точки  диффузионного аппарата.

На диффузии сахарозы переходит на 98% в диффузионный сок, солей кальция на 80%, солей натрия на 60%, белковых веществ на 30%.

Выходящий из диффузионного  аппарата свежий жом прессуют до содержания сухих веществ 22%, что дает возможность  возвращать жомопрессовую воду на диффузию.

После диффузионной установки жом направляется на двухступенчатое  прессование. После первой ступени  наклонных прессов СВ=12%, жом направляется либо на вторую ступень прессования до СВ=22%, либо - на реализацию свеклосдатчикам.

После второй ступени  прессования жом направляется в  отделение высушивания в барабанных жомосушках до СВ=87%.

Жомопрессовую воду перед возвращением в диффузионный аппарат подвергают очистке: фильтрации, тепловой стерилизации и т.д. Схема работает следующим образом. Жомопрессовая вода через мезголовушку поступает в сборник исходной воды и оттуда насосом подается в одноходовой пароконтактный подогреватель I ступени, где нагревается паром самоиспарения отработанной воды. Из подогревателя вода проходит через гидрозатвор с высотой столба жидкости около 9 м и поступает в одноходовой пароконтакный подогреватель II ступени, где вторичным паром IV или III ступени выпарной установки подогревается до температуры (85-90)оС. Из подогре_ вателя вода поступает в цилиндрический отстойник, где в течении (10-12) мин осветляется, стерилизуется и направляется в охладитель. Очищенная жомопрессовая вода, охлажденная до (70-75)оС, поступает в сборник жомопрессовой воды.

Использование аммиачных  конденсатов в качестве питательной  воды весьма выгодно. Но для того, чтобы  использовать ее на диффузии, ее необходимо подготовить.

В контрольный ящик дефекосатуратора подается аммиачная и жомопрессовая воды из сборников и. Затем смесь барометрической, аммиачной и жомопрессовой вод поступает в сульфитатор I ступени, потом в сульфитатор II ступени, в результате чего pH воды снижается до 6-6.5. Далее сульфитированная добавочная вода подогревается в пароконтактном подогревателе до температуры 75-85оС и аэрируется перед попаданием в сборник питательной воды на диффузию, в котором она имеет следующие параметры: pH=6-6,5; t=70оС. Подготовленная вода поступает на диффузию.

Удаление аммиака  осуществляется продуванием аммиачной  воды в течение 12-15 мин диспергированным воздухом.

При переработке  свеклы пониженного качества аммиачные  конденсаты обрабатывают ортофосфорной  кислотой, которая осаждает ионы железа, аммония, магния, а с ионами кальция  при pH=5.8-6.5 образует Ca(H2PO4)2. Эта соль кальция переводит пектиновые вещества в нерастворимое состояние и делает свекловидную стружку более упругой. На дефекации ортофосфорная кислота полностью осаждается.

Такой способ подготовки питательной воды предусматривает  подщелачивание ее известью до pH 11.5, сульфикацию до pH 7.0-7.2 и добавление ортофосфорной кислоты до pH 5.8-6.5.

Диффузионный сок, освобождаясь от мезги на ротационной  пульполовушке типа ПР-25/30, направляется на известково-углекислотную очистку.

1.6. О Ч И С  Т К А Д И Ф Ф У З И О Н Н О Г О С О К А.

Диффузионный сок - поликомпонентная система. Он содержит сахарозу и несахара, представленные растворимыми белковыми, пектиновыми веществами и продуктами их распада, редуцирующими сахарами, аминокислотами и др.

Все несахара в большей или меньшей мере препятствуют получению кристаллической сахарозы и увеличивают потери сахарозы с мелассой. Поэтому одной из важнейших задач технологии сахарного производства является максимальное удаление несахаров из сахарных растворов. Для решения этой задачи применяются физико-химические процессы очистки. Несахара диффузионного сока различны по химической природе и в силу этого обладают широким спектром физико-химических свойств, что обуславливает различную природу реакций, приводящих к удалению их из осадка. При использовании в качестве реагентов для очистки гидроксида кальция и диоксида углерода осуществляются реакции коагуляции, осаждения, разложения, гидролиза, адсорбции и ионообмена.

Эти мероприятия  направлены на решение двух основных задач: повышение общего эффекта  очистки, который до настоящего времени  не превышает 40%, и сокращение расхода  реагентов.

Очищенный в пульполовушках диффузионный сок поступает в подогреватели для нагрева до температуры (85-90)оС и затем направляется в котел прогрессивной преддефекации. В последнюю секцию вводится молоко в количестве (0.2-0.3)% к массе свеклы, обеспечивающим выход сока из него с pH 10.8-11.6. На преддефекации, где сок достигает метастабильного состояния pH 8.5-9.5, вводится вся сгущенная суспензия сока II сатурации, а также 150% к массе свеклы сока I сатурации (нефильтрованного). Холодная преддефекация (температура до 50оС) длится (20-30) минут, теплая (температура 50-60оС) - 15 минут.