3. Перспективні напрямки технологічних рішень
Зрізування під шаром соку
3.1. Спосіб екстрагування Стеффена
Він включає теплове оброблення та пресування стружки, яка після цього підлягає екстрагуванню в дифузійному апараті. Стружка нагрівається дифузійним соком та парою до температури 72С і направляється в гомогенізатор, де старанно перемішується та направляється в сепаратор для відділення соку. Дальше стружка направляється в одношнекові преси Феррарі, де відпресовується до СР=22%, після чого змішується з циркуляційним соком та поступає в дифузійний апарат RT.
Підігрівання стружки відбувається в контактних підігрівачах, що являє собою металічну ємність прямокутного перерізу з нахиленим плоским дном. Стружка та нагрітий сік попадають у верхню частину підігрівача, а сокостружкова суміш відводиться через отвір у днищі.
Гомогенізатор являє собою горизонтальний циліндричний апарат діаметром 2.5 м та довжиною 6 м, всередині якого в якості транспортного та перемішуючого засобу є шнек.
Сепаратор виконаний у вигляді грабельного транспортера з горизонтальними та нахиленими ділянками. Днище його являє собою металічне сито. Сам транспортер знаходиться всередині металічного кожуха, закритого та покритого ізоляцією
Пресування стружки перед надходженням в дифузійний апарат відбувається на одно шнекових пресах звичайної конструкції..
Згідно даних фірми Феррарі нова технологія отримання соку дозволяє знизити витрати електроенергії, зменшити втрати цукру в жомі, підвищити якість соку та продуктивність дифузійних апаратів.
3.2. Екстрагування в лужному середовищі.
Існуючий сьогодні спосіб екстрагування має ряд недоліків, серед яких необхідність використання хімічних реагентів для підкислення води, збільшення вмісту РР, корозія металу. ЇЇ можливості для підвищення ефективності даного способу практично вичерпані.
Тому в останній час проводяться дослідження по способу екстракції з використанням вапна. З теоретичної точки зору використання вапна під час екстракції повинно сприяти:
Одержання пресованого жому з більш високим вмістом СР;
Зменшенню розкладання цукрози та утворення РР;
Зменшенню зносу металу за рахунок корозії.
Попередні дослідження показали, що такий спосіб сприяє зменшенню витрат допоміжних матеріалів у два рази, особливо під час пресування жому.
Відомо [І], що ВМС буряка, особливо ПР, можуть приймати участь в реакціях:
обміну іонів Са2+ на іони Na+ та К+ , що завдяки взаємодії двох карбоксильних груп ПР зменшує перехід останніх в сік;
етерифікації ПР з утворенням метанолу та оцтової кислоти;
гідролізу з утворенням розчинних ПР, котрі погано осаджуються вапном та ускладнюють процес фільтрування.
Протікання цих реакцій суттєво залежить від температури процесу. Так, за температурі більше 20оС переважають реакції деетерефікації та гідролізу протопектину над реакцією обміну іонів. Результати при обробленні стружки 0,6% СаО за температури 20оС показалт, що СР пресованого жому збільшились на 5-6%, а чистота отриманого при цьому соку майже не відрізнялась від класичного способу.
Проте перші напіввиробничі дослідження на дифузії Роберта за звичайних температур (60-70 оС) не дали очікуваних результатів, особливо проблематично було з фільтруванням соку. Не дали очікуваних результатів і виробничі дослідження на дифузії РТ з використанням цукату вапна замість вапняного молока.
Тому попробували провести дифузію із бурякової кашки за температури 20оС. Отримані за цих умов соки легко фільтрувалися, але ступінь вилучення цукрози склав лише 80%. Не дивлячись на перші негативні результати, пошуки в цьому напрямку продовжуються.
3.3. Отримання дифузійного соку з бурякової мезги. Одним із перспективних напрямків є інтенсифікація процесу вилучення цукрози за одночасного очищення соку в процесі отримання. Існуючий спосіб екстрагування з бурякової стружки має ряд суттєвих недоліків, до яких можна віднести тривалий час екстрагування (90-120 хв.), значні втрати від діяльності мікроорганізмів, високі відкачки соку, необхідність отримання бурякової стружки необхідної якості, металоємкість та енергоємність дифузійних установок.
Тому на кафедрі ТЦР НУХТ під керівництвом професора Ліпєца А.А. розроблено спосіб отримання соку з бурякової мезги [3], котрий передбачає, що бурякова стружка після різок проходить термічне оброблення в типовому ошпарювачі дифузійного апарату, насосом подається на шнекове сито, де відділяється сік (кількість вилученої цукрози на цій стадії складає 20-25% від початкового вмісту), а стружка направляється на терточні машини для подрібнення до мезги. Отримана мезга поступає в мішалку, куди подається сік, відокремлений на другому ступені промивання мезги. На першому ступені відділення соку в горизонтальній шнековій центрифузі під дією відцентрової сили з суміші відділяється сік із розірваних клітин (кількість вилученої цукрози на цій стадії складає 30% від початкового вмісту),, котрий нагрівається до 85 – 90о С та направляється в ошпарював на теплове оброблення свіжої стружки, а потім у виробництво. Мезга з центрифуг поступає в мішалку, куди подається живильна вода за температури 72 о С, що містить сульфат алюмінію в кількості 0,05…0,08% від к.б. Кількість ступенів промивання залежить від кінцевого вмісту цукрози в меззі та може бути 2-4. Живильна вода подається в мішалку останнього ступеня промивання. При центрифугуванні до вмісту СР у меззі 22-25% вилучається до 50% цукрози, що містилася у меззі, тобто залишковий вміст цукрози складає 0,4…0,5% до к.б. Загальна тривалість процесу вилучення цукрози з мезги складає 7-10 хв.
Аналіз якісних показників соків, одержаних за традиційним способом і в лабораторних умовах Саливонківського ц/з за новою технологією показали, що ефект очищення соку із розірваних клітин в 2…2,5 рази вищий, чистота соку ІІ сатурації на 1…1,2 одиниці більша, а вміст пектинових речовин та ВМС менше на 20…40%. Вміст молочної кислоти в соках при цьому відповідав вмісту її у клітинному соку, що пояснюється значно меншою тривалістю процесу та відповідно зменшенню утворенню кислоти від розкладання цукрози.
Безпосередньому застосуванню в промисловості такої технології перешкоджають дві причини: необхідність розроблення конструкцій та виготовлення самих шнекових центрифуг великої потужності і проблема сушіння чи безпосереднього застосування отриманої бурякової мезги.
Але така технологія може знайти своє застосування для переробки бою та хвостиків ц/б, сумісна переробка яких з основними коренеплодами має ряд відомих недоліків. Попередні ж дослідження переробки бою і хвостиків за способом, що включає подрібнення їх до мезги, термічне та хімічне оброблення мезги при 75…85 о С протягом 5-7 хв., промивання мезги та пресування з жомом показали, що за рахунок значного скорочення тривалості знецукрення бурякових уламків ефект очищення отриманого соку склав 18…24%.