Комбинированная холодно или тепло-горячая ОД позволяет повышать растворимость извести в дефекованном соке, обеспечивать термоустойчивость продуктов и одновременно снижать их цветность.
На основной холодно-горячей дефекации идут реакции: разложение амидов кислот и солей аммония, дающих с известью растворимые соли Ca; разложение редуцирующих веществ (РВ); при этом образуются 2 группы кислот:
1) дающие с ионами Са2+ осадки;
2) дающие с ионами Са2+ растворимые соли, часть из которых окрашена;
разложение пектиновых веществ (ПВ). Полностью провести реакцию разложения на основной дефекации нельзя, но стремиться к этому нужно, т.к. незаконченные реакции разложения приводят к разложению инвертного сахара, при этом снижается рH и повышается цветность (ЦВ); падению Щ на выпарке; усилению пенообразования. На ОД подается избыток извести, большая растворимость извести в соке на холодной ступени дает возможность, сатурируя перенасыщенный известью горячий сок получать на I сатурации сок с мелкими однородными кристаллами CaCO3, обладающей повышенной фильтрационной и _ адсорбционной способностью.
Цель первой сатурации - очистка сока методом адсорбции и получение осадка CaCO3 с хорошими фильтрационными свойствами. Происходит адсорбция солей Са и некоторых кислот, представляющих собой продукты щелочного распада инвертного сахара, образовавшегося на ОД. Особое значение имеет адсорбция поверхностно-активных веществ (ПАВ), замедляющих процесс кристаллизации и ухудшающих качество продукции.
Дополнительной дефекацией перед II сатурацией достигают разложение оставшихся в соке РВ и дополнительного разложения амидов, повышается эффект очистки и уменьшается ЦВ и содержание солей Са.
II сатурация необходима для промежуточного отделения осадка несахаров при избыточной Щ, которая необходима для предотвращения перехода осажденных солей Са снова в раствор сока. При проведении II сатурации нужно как можно полнее осадить ионы Са, довести активную Щ до такой величины, которая обеспечивала бы эффективное проведение сульфитации и минимальное разложение сахарозы при выпаривании, получение термоустойчивого сока и сиропа.
Основные цели сульфитации: обесцвечивание соков путем восстановления красящих веществ в бесцветные соединения, уменьшение Щ и вязкости сиропа путем замены K2CO3 на K2SO3. Основной эффект сульфитации заключается в предотвращении образования красящих веществ.
При выборе схемы очистки диффузионного сока из свеклы того или иного качества необходимо руководствоваться требованиями к технологическим показателям диффузионного сока и сока очищенного. Критерием в этом должен быть максимальный выход сахара, соответствующего показателям ГОСТ, при оптимальном расходе извести.
Достижение поставленных требований обеспечивают соблюдение оптимальных параметров и использованием вспомогательных материалов (флокулянтов, пеногасителей, подщелачивающих агентов) для интенсификации процессов.
1.6.1.Т е х н о л о г и ч е с к и е п а р а м е т р ы п р о ц е с с а П Д.
Холодная Теплая Температура, оС 40-50 50-60 Длительность процесса, мин 20-30 12-15 pH2o преддефекованного сока, ед. 10.8-11.2 10.8-11.2 Количество возврата, % к массе свеклы: сгущенная суспензия, % 10-20 10-20 сок I сатурации, % 30-100 30-100 скорость отстаивания см/мин 1.5-3.0 1.5-3.0 _
1.6.2.Т е х н о л о г и ч е с к и е п а р а м е т р ы п р о ц е с с а О Д.
Холодная Теплая Горячая Температура, оС 40-50 50-60 85-90 Расход извести, % к массе НСХ диффузионного сока 85-120 85-120 (% к массе свеклы) (2.0-3.0) (2.0-3.0) Щ по ф-ф, % СаО 0.8-1.1 0.8-1.1 0.8-1.1 Оптимальная длительность с учетом возврата, мин 20-30 10-15 5-10
1.6.3.Т е х н о л о г и ч е с к и е п а р а м е т р ы п р о ц е с с а I с а т у р а ц и и. Длительность, мин 10 pH2o сока, ед. 10.8-11.2 Содержание СО2 в сатурационном газе, % 28-35 Давление сатурационного газа, МПа 0.04-0.06 Количество рециркулирующего сока I сатурации, % (регулируется в зависимости от качества диф. сока) 300-800 Средняя скорость отстаивания, см/мин 2.5-5.0 Коэффициент использования сатурационного газа, % 65-75
1.6.4.Т е х н о л о г и ч е с к и е п а р а м е т р ы п р о ц е с с а д е ф е к а ц и и п е р е д II с а т у р а ц и е й. Температура, оС 90-96 Длительность, мин 2-5 Щ по метилоранжу, % СаО 0.2-0.6 Расход извести, % от общего 10-25
- для порченной свеклы 30
1.6.5.Т е х н о л о г и ч е с к и е п а р а м е т р ы п р о ц е с с а II с а т у р а ц и и. Длительность, мин 10 pH2o, ед. 9.2-9.7 Содержание СО2, % 28-35 Цветность, усл. ед. не более 18 Содержание солей Са, % СаО 0.03-0.10 Доброкачественность, % 88-92
1.6.6.Т е х н о л о г и ч е с к и е п а р а м е т р ы п р о ц е с с а с у л ь ф и т а ц и и. pH2o сока 8.9-9.2 pH2o сиропа 8.0-8.5 pH2o клеровки перед сульфитацией не ниже 7.2 Содержание свободных сульфитов в соке и сиропе, % SO2 к массе продукта 0.002-0.003
1.7.С Г У Щ Е Н И Е С О К А В Ы П А Р И В А Н И Е М.
По значению выполняемых функций, сложности и стоимости в тепловой схеме центральное место занимает выпарная установка, которая состоит из отдельных аппаратов.
Сок II сатурации должен быть сгущен до сиропа с содержанием сухих веществ до 65-70% при первоначальном значении этой величины 14-16%.
Выпарная установка позволяет расходовать на сгущение сока 40-50% пара к массе всего сока за счет многократного использования парового тепла.
Сок поступает в I корпус, а затем проходит все корпуса установки последовательно и из концентратора удаляется сироп.
Ретурный пар используется только в I корпусе выпарной установки. Последующие корпуса обогреваются вторичными парами предыдущих корпусов. Из последнего корпуса соковый пар поступает на концентратор, а с него на конденсатор.
Число ступеней выпарной установки выбирается на основании технико-экономического расчета, в котором учитывается: капитальные затраты, эксплуатационные расходы. Увеличение числа ступеней выпарной установки (ВУ) приводит, с одной стороны, к уменьшению расхода греющего пара, что влечет за собой уменьшение эксплуатационных расходов, с другой стороны, к увеличению суммарной поверхности нагрева выпарных аппаратов, что приводит к увеличению капитальных затрат.
На выбор числа ступеней существенное влияние оказывает температурный режим ВУ, т.е. условие, что полезная разность температур в каждом корпусе должна быть не менее 6-8оС.
Четырехкорпусная ВУ с концентратором отличается повышенной устойчивостью в эксплуатации и высокой тепловой экономичностью, благодаря большой кратности использования ее вторичных паров. Эта ВУ в настоящее время принята в качестве типовой. Масса воды (W), выпариваемой в ВУ, зависит от содержания сухих веществ в очищенном соке (СВ1) и сиропе (СВ2).
СВ1
W = Q (1 - ДДД ), где
СВ2 Q - масса очищенного сока.
Образующийся в выпарных аппаратах и других теплообменниках конденсат систематически выводится в сборники через конденсатные колонки. Конденсат отработавшего пара используется для питания паровых котлов, а конденсат вторичных паров - для нагрева различных промежуточных продуктов.
Необходимо постоянно отводить некондесирующиеся газы из паровых камер, которые накапливаясь в верхней части греющих камер, препятствуют потоку притекать к поверхности теплообменника. Неконденсирующиеся газы из верхней части греющих камер по трубопроводам выводятся в пространство с давлением пара на одну ступень ниже, чем давление греющего пара. При таких условиях отводимый с газами пар не теряется бесполезно; кроме того, из-за разности давлений создается непрерывное движение газа от I корпуса к кондесатору смешения.
Для создания разрежения в последнем корпусе и концентраторе и удаления неконденсирующихся газов из системы в схему включена вакуум-кондесационная установка, состоящая из двух ступеней: предконденсатора, основного конденсатора, каплеловушек, сборников барометрической воды и вакуум-компрессора.
При выпаривании в соке происходят химические превращения: снижение рН, нарастание цветности, образование осадков. Эти процессы протекают наиболее интенсивно в термолабильном соке, т.е. соке, неустойчивом к температурному воздействию.
Снижение рН обусловлено разложением в соке 0.04-0.06% сахарозы, до 30% редуцирующих веществ и образованием органических кислот. Чтобы поддерживать необходимый рН в ВУ (примерно 7.5-8), в сок перед II сатурацией добавляют тринатрийфосфат.
Цветность сиропа нарастает в результате разложения редуцирующих веществ и их взаимодействиями с аминокислотами, а также карамелизации сахарозы. Интенсивность этих реакций зависит от рН, t, концентрации реагирующих веществ, реагентов, продолжительности выпаривания, наличия ионов железа и прочих факторов.
Результатом образования осадков в сиропе при выпаривании является снижение растворимости солей Са, когда они оказываются в пересыщенном состоянии и их избыток выкристаллизовывается.