Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Введение в технологии производства продуктов питания. Учебное пособие для СПО
.pdf
8.2 Мойка и взвешивание свеклы
Свекла, поступающая на завод с кагатного поля или из бурачной, содержит значительное количество примесей: от 1 % до 3 % при ручной и от 10 % до
12 % к массе свеклы при поточной механизированной уборке.
При подаче свеклы по гидравлическому транспортеру часть механических примесей отделяется, но остаются примеси в виде прилипшей земли и другие. Для их удаления свекла подается в моечное отделение завода. Процесс мойки должен проводиться очень тщательно, так как оставшиеся примеси ухудшают
работу свеклорезок и загрязняют диффузионный сок. Для мойки свеклы применяют свекломоечные машины различных систем.
Для мойки сильно загрязненной свеклы применяют комбинированные
свекломойки, в корпусах которых имеются отделения с пониженным уровнем
воды для лучшего отмывания прилипших к поверхности свеклы примесей и отделения с повышенным уровнем воды для лучшего улавливания легких примесей. Они представляют собой корытообразные емкости, заполненные водой, в
которых расположены валы с кулаками. Кулаки образуют винтовую линию и исполняют роль шнека. Перегородки делят емкость машины на несколько отделений. Во время перемещения свеклы происходит отделение примесей. Свекломоечные машины снабжены песколовушками и камнеловушками. В камерах, где
уровень воды выше кулаков от 300 до 400 мм, легкие примеси всплывают и удаляются. Переброс свеклы из одного отделения в другое и выброс ее из моечной
машины осуществляется с помощью ковшей. В комбинированных свекломойках
предусматривается противоточное движение свеклы и воды, автоматическое
поддерживание уровня воды, надежное удаление легких примесей и мелких
осевших примесей по всей длине моющей части.
Вода, предназначенная для транспортирования и мойки свеклы, называется транспортерно-моечной.
61
После моечных машин свеклу поднимают в верхнее отделение завода на
высоту до 20 м, чтобы обеспечить ее гравитационный спуск на автоматические
весы и свеклорезки. Для этой цели используют карманные вертикальные свеклоэлеваторы. Свеклоэлеваторы часто выходят из строя из-за перекоса карманов и
обрыва цепей, поэтому в настоящее время на сахарных заводах для подачи свеклы на нужную высоту используют свеклонасосы различных систем. На контрольном транспортере, расположенном на высоте от 18 до 20 м, свекла очищается от ферромагнитных примесей и подается в бункер автоматических весов
для взвешивания.
Для взвешивания свеклы используют автоматические ковшовые весы ДС500-2 и ДС-800 с опрокидывающимся дном. Весы работают под действием силы
тяжести свеклы и кинетической энергии ее потока. Весы снабжены счетным механизмом с двумя шкалами. Верхний счетчик фиксирует суммарную массу отмеренных порций свеклы, а нижний - перевес сверх 500 кгс (или 800 кгс в зависимости от марки весов). По показаниям весов ведется химико-технологический
учет на заводе. Из ковша весов свекла выгружается в бункер-накопитель и затем
в свеклорезку.
8.3 Изрезывание свеклы
Сахар из свеклы извлекают диффузионным способом. Для этого свеклу
измельчают в тонкую стружку желобчатой или пластинчатой формы. Толщина
пластинок свекловичной стружки не должна превышать от 0,5 до 1 мм, ширина
полоски желобчатой стружки от 4 до 6 мм, пластинчатой – от 2,5 до 3 мм.
Качество свекловичной стружки оказывает решающее влияние на работу
диффузионной установки и оценивается длиной 100 г стружки в метрах.
Наибольшее распространение в промышленности получили центробежные свеклорезки. Центробежные свеклорезки дают стружку наилучшего качества по сравнению с другими конструкциями. Производительность их можно ре-
62
гулировать, изменяя частоту вращения ротора или количество ножей.
Свекловичная стружка затем по ленточному конвейеру с автоматическими весами поступает в отделение для получения диффузионного сока.
8.4 Получение диффузионного сока
Диффузией (или экстрагированием) называется процесс извлечения из
сложного по составу вещества одного или нескольких компонентов с помощью
растворителя (экстрагента), обладающего избирательной способностью растворять только вещество, подлежащее экстрагированию. Движущей силой диффузии является разность концентраций веществ в соприкасающихся растворах, которая перемещает растворенное вещество в сторону меньшей концентрации.
Причиной диффузии является беспорядочное непрерывное движение молекул вещества.
Различают несколько видов диффузии:
1) свободная диффузия, когда два раствора (или раствор и растворитель)
непосредственно соприкасаются друг с другом и самопроизвольно проникают
один в другой;
2) осмос - это мембранная диффузия, когда растворы разделены полупро-
ницаемой перегородкой (мембраной), которая пропускает только чистый растворитель;
3) диализ - тоже мембранная диффузия, но в данном случае мембрана
пропускает кроме растворителя еще и частицы растворенного вещества, но только до определенного размера, а более крупные задерживает.
Цель диффузионного процесса в сахарном производстве - извлечь из
свекловичной стружки максимально возможное количество сахарозы. Для этого,
прежде всего, необходимо нагреть стружку до температуры денатурации протоплазмы свекловичных клеток, которая является полупроницаемой мембраной и
пропускает только чистый растворитель (воду). Процесс такой термообработки
63
стружки называется ошпариванием.
В сахарном производстве диффузионный процесс представляет собой
сложный комплекс трех видов диффузии: свободной диффузии, осмоса и диализа. В начале происходит диффузия сахара из разорванных при изрезывании свеклы в стружку клеток (свободная диффузия), затем начинается проникновение
воды в клеточный сок (осмос) и после нагревания стружки до 60 °С (ошпаривания) и денатурации протоплазмы начинается основной процесс извлечения сахара из вакуолей клеток свеклы в диффузионный сок (диализ).
Процесс получения диффузионного сока имеет ряд естественных ограничений. Отбор сока составляет от 115 % до 130 %, т.е. из 100 кг стружки извлекают от 115 до 130 кг сока.
Для осуществления диффузии сахара из свеклы используют диффузионные полностью автоматизированные аппараты непрерывного действия, которые
позволяют снизить потери сахара в стружке от 0,25 % до 0,3 % к массе свеклы.
Различают диффузионные аппараты непрерывного действия: горизонтальные,
ротационные, вертикальные колонные (одноколонные, многоколонные), наклонные двухшнековые. Наиболее распространены одноколонные аппараты типа
КДА и наклонные аппараты С-17.
8.5 Очистка диффузионного сока
В настоящее время сахарные заводы очистку ведут в несколько стадий:
1) дефекация - обработка сока известью;
2) первая сатурация - обработка сока диоксидом углерода для удаления
избытка извести;
3) фильтрование;
4) вторая сатурация;
5) фильтрование;
6) сульфитация - обработка сока сернистым газом.
64
8.5.1 Дефекация
Цель дефекации - очистка диффузионного сока известью в виде известко-
вого молока. Дефекацию проводят в две стадии: предварительная (преддефекация) и основная.
При преддефекации происходит нейтрализация фосфорной, щавелевой,
оксилимонной, лимонной, винной и других кислот и их осаждение в виде нерастворимых солей кальция. Также происходит коагулирование белков, красящих
веществ диффузионного сока.
Таким образом, при преддефекации создаются оптимальные условия для
образования хорошо фильтруемого плотного осадка из относительно крупных
частиц. Этот осадок при дальнейшем добавлении извести (основная дефекация)
почти не изменяет своего состояния. Длительность преддефекации составляет
около 4 мин.
После преддефекации сок сразу же обрабатывают известковым молоком
из расчета общего расхода извести в пересчете на СаО 2,5 % к массе переработанной свеклы. При этом идет дальнейшее воздействие извести на несахара сока
с разложением амидов кислот, редуцирующих и пектиновых веществ, омылением жира, а также создается избыток извести, необходимый для получения достаточного количества карбоната кальция на первой сатурации.
Дефекацию проводят в дефекаторе, представляющем собой вертикальный
цилиндрический сосуд с коническим днищем. Диффузионный сок и известковое
молоко поступают в нижнюю часть дефекатора, перемешиваются и через верхний патрубок и слив, регулирующий уровень сока в аппарате, направляются на
последующую стадию.
65
8.5.2 Первая сатурация
Сразу же после основной дефекации сок вместе с осадком поступает в сатуратор, где через него продувают сатурационный газ, содержащий от 30 % до
36 % СО2. Сатурационный газ получают на сахарном заводе при сжигании известкового камня при высокой температуре в специальных печах, В соке, поступающем на первую сатурацию, около 10 % содержащейся извести находится в
растворе, а около 90 % - в виде осадка. При продувании СО2 почти вся избыточная известь, проходя через более растворимое сахаратное соединение, выпадает
в осадок в виде углекислого кальция.
Первая сатурация осуществляется в противоточном решетчатом сатураторе - цилиндрической емкости с коническим днищем и расширенной верхней
частью для предотвращения вспенивания сока. В нижней части корпуса сатуратора установлены решетчатые перегородки, предназначенные для равномерного
распределения по всему объему сатурационного газа, который подается снизу.
Дефекованный сок подается сверху, при этом большая часть газа реагирует с
Са(ОН)2, образуя кристаллический карбонат кальция. Скорость сатурации влияет
на чистоту и фильтрационную способность сока. Чем она больше, тем мельче
частицы осадка и выше их адсорбционная способность. Сатурацию проводят при
температуре от 80 °С до 85 °С в течение 10 мин.
Отсатурированный сок отводится из нижней части сатуратора через кон-
трольный переливной ящик, обеспечивающий определенную высоту слоя в аппарате, и делится на два потока - один возвращается на преддефекацию, а второй
- на фильтрование.
Использование сатурационного сока в первом сатураторе составляет от
70 % до 75 %.
66
8.5.3 Вторая сатурация
На II сатурацию поступает тщательно отфильтрованный сок I сатурации
для дальнейшего удаления извести и солей кальция, присутствие которых ухудшает процессы уваривания сока, приводит к образованию накипи на стенках выпарных аппаратов, увеличивает потери сахара с мелассой.
Для разложения бикарбоната кальция и осаждения как можно большего
количества СаСО3 II сатурацию ведут при температуре кипения сока от 101 °С
до 102 °С в течение 10 мин. При этом происходит дополнительная физикохимическая очистка сока.
8.5.4 Фильтрование соков (сиропа)
Сок в процессе получения и очистки фильтруют несколько раз: после I и
II сатурации, а также фильтруют сироп после сгущения сока в вакуум-выпарных
аппаратах.
Фильтрование соков после I и II сатурации производят для удаления
взвешенных, не выпавших в осадок частиц. После первой, грубой фильтрации
сок фильтруют еще раз для удаления остающейся тонкой мути. Сироп фильтруют для удаления осадков, выпадающих в процессе выпаривания.
Движущей силой фильтрования является разность давлений по обе стороны фильтрующей перегородки. При этом на одной стороне перегородки должно быть избыточное давление или вакуум, а на другой - атмосферное давление.
Фильтрование можно осуществлять при постоянном давлении или при постоянной скорости. В процессе фильтрования толщина осадка увеличивается и, следовательно, растет его сопротивление. Поэтому при фильтровании с постоянным
давлением скорость фильтрования постепенно падает, а при фильтровании с постоянной скоростью растет давление.
Для контрольного фильтрования сока I сатурации и фильтрования соков
67
II сатурации применяют дисковые фильтры, работающие под избыточным дав-
лением от 0,15 до 0,20 МПа или тарельчатые фильтры с центробежной выгрузкой осадка.
8.5.5 Сульфитация сока (сиропа)
Последней стадией очистки диффузионного сока является сульфитация,
т.е. обработка сока диоксидом серы. Цель сульфитации – обесцвечивание сока,
снижение его вязкости, а также его обеззараживание. Диоксид серы на сахарном
заводе получают путем сжигания серы в специальных сернистых печах.
Сульфитация сока обычно проводится в оросительных или жидкостноструйных сульфитаторах. Коэффициент использования диоксида серы составляет 98 %; оптимальное значение рН сульфитированного сока 8,5 - 8,8.
Несмотря на достаточно сложный комплекс мероприятий по очистке
диффузионного сока, удается отделить только от 35 % до 40 % несахаров сока.
Остальные от 60 % до 65 % переходят в мелассу, снижая выход сахара и удерживая от кристаллизации от 1,8 % до 2,2 % сахарозы к массе переработанной
свеклы.
8.6 Сгущение сока до сиропа
Полученный очищенный сок содержит от 15 % до 16 % сухого вещества,
из которого от 14 % до 15 % составляет сахароза. Чтобы выделить сахарозу
необходимо сгустить сок и получить пересыщенный сахаром раствор. Эту операцию ведут в два приема: сначала сок сгущают до содержания сухого вещества
65 %, при котором сахароза еще не кристаллизуется. После дополнительной
очистки сироп повторно концентрируют (упаривают) до содержания сухого вещества от 92,5 % до 9.3,5 %. Всего при сгущении из очищенного сока удаляют от
110 % до 115 % воды к массе свеклы. Разделение процесса сгущения на два этапа
68
- сгущение сока выпариванием и уваривание утфеля - вызвано тем, что на пер-
вом этапе при небольшой вязкости раствора процесс ведут с использованием
многокорпусных выпарных установок, что позволяет снизить удельный расход
топлива примерно в 2,5 раза.
После сгущения сиропа до содержания сухого вещества 65 % производят
его очистку. Очищенный сироп направляют в вакуум-аппараты для получения и
уваривания утфеля.
8.7 Варка сиропа и оттеков до утфелей. Получение кристаллического
сахара
Очищенный сироп, содержащий 65 % сухого вещества, поступает на
дальнейшее уваривание. Продукт, полученный после уваривания сиропа, называется утфелем и содержит около 7,5 % воды и около 55 % выкристаллизовавшегося сахара. Межкристальный (маточный) раствор представляет собой вязкий
раствор, содержащий все несахара и насыщенный раствор сахарозы.
Уваривание утфеля ведут в периодически действующих вакуумаппаратах в четыре стадии: сгущение сиропа до пересыщения раствора и начала
заводки кристаллов; заводка кристаллов сахара (образование центров кристаллизации сахарозы); наращивание кристаллов сахара; окончательное сгущение и
спуск утфеля.
Своевременная заводка кристаллов и своевременное прекращение их образования имеют очень важное значение. Поэтому, как только в утфеле окажется
достаточное количество центров кристаллизации, заводку прекращают.
Когда кристаллы сахарозы достигнут нужной величины, утфель доводят
до максимально возможной концентрации сухого вещества - 92,5 %, при этом
его температура не должна превышать 75 0С.
69
8.8 Центрифугирование утфеля, пробеливание и сушка
сахара-песка
Уваренный утфель сразу же центрифугируется. Для этой цели используют автоматизированные центрифуги периодического действия. Ротор центрифуги, представляющий собой сетчатый, закрепленный на валу барабан, заполняется
утфелем. Первые порции межкристального раствора (первый оттек) под действием центробежной силы отделяют от кристаллов и направляют в сборник
первого оттека. На поверхности кристаллов сахара остается еще тонкая пленка
межкристального раствора, придающая им желтоватый цвет. Чтобы удалить ее,
здесь же в центрифуге ведут пробеливание сахара-песка горячей артезианской
водой, которая отделяется как второй оттек в соответствующий сборник. Выгружаемый из центрифуги сахар-песок имеет влажность от 0,8 % до 1,2 %.
Для сушки сахара-песка применяют двухбарабанную конвективную установку, состоящую из двух вращающихся барабанов. На внутренних стенках барабанов по винтовой линии прикреплены железные лопатки. При вращении барабанов сахар-песок пересыпается и передвигается вдоль барабана. К первому
сушильному барабану вентилятором подается горячий воздух. Ко второму очищенный холодный воздух для охлаждения сахара-песка. Охлажденный сахар-песок направляется на упаковывание.
Для сахарных заводов больших мощностей используется двух и трехпродуктовые схемы. Согласно схеме в процессе уваривания от 55 % до 60 % сахара
выкристаллизовывается и получается утфель I. Он представляет собой смесь
кристаллов сахарозы и маточной жидкости, содержащей также сахар и оставшиеся несахара. Кристаллы сахара отделяют от маточного раствора (зеленого оттека) на центрифугах, промывают горячей водой, высушивают в сушилках до
влажности от 0,05 % до 0,14 % и упаковывают в пакеты или мешки.
70
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]