Мета першої сатурації – очищення соку методом адсорбції і отримання осаду CaCO3 з хорошими фільтраційними властивостями. Відбувається адсорбція солей Са і деяких кислот, що є продуктами лужного розпаду інвертного цукру, що утворився на ОД. Особливе значення має адсорбція поверхнево-активних речовин, що уповільнюють процес кристалізації і погіршують якість продукції.
Додатковою дефекацією перед II сатурацією досягають розкладання залишившихся в соці редукуючих речовин і додаткового розкладання амідів, підвищується ефект очищення і зменшується кольоровість та вміст солей Са.
II сатурація необхідна для проміжного відділення осаду нецукрів при надмірній лужності, яка необхідна для запобігання переходу осаджених солей Са знову в розчин соку. При проведенні II сатурації потрібно якомога повніше осадити іони Са, довести активну лужність до такої величини, яка забезпечувала б ефективне проведення сульфітації і мінімальне розкладання сахарози при випаровуванні, отримання термостійкого соку і сиропу.
Основні цілі сульфітації: знебарвлення соків шляхом відновлення фарбувальних речовин в безбарвні сполуки, зменшення лужності і в'язкості сиропу шляхом заміни CO3 на SO3. Основний ефект сульфітації полягає в запобіганні утворенню фарбувальних речовин.
При виборі схеми очищення дифузійного соку з буряка тієї або іншої якості на заводі керуються вимогами до технологічних показників дифузійного соку і соку очищеного. Критерієм в цьому є максимальний вихід цукру, відповідного показникам ДСТУ, при оптимальній витраті вапна.
3.7.1 Технологічні параметри процесу перед дефекації
Холодна Тепла
Температура, ˚С 40–50 50–60
Тривалість процесу, хв 20–30 12–15
pH переддефекованого соку 10,8–11,2 10,8–11,2
Кількість звороту, % до маси буряка:
згущена суспензія 10–20 10–20
сік I сатурації 30–100 30–100
Швидкість відстоювання, см/хв 1,5–3,0 1,5–3,0
3.7.2 Технологічні параметри процесу основної дефекації
Холодна Тепла Гаряча
Температура, ˚С 40–50 50–60 85–90
Витрати вапна %:
до маси нецукрів
дифузійного соку 85–120 85–120
до маси буряка 2,0–3,0 2,0–3,0
Оптимальний час перебігу
процесу з урахуванням
звороту, хв 20–30 10–15 5–10
3.7.3 Технологічні параметри процесу І сатурації
Тривалість, хв 10
pH соку 10,8–11,2
Вміст СО2 в сатураційному газі, % 28–35
Тиск сатураційного газу, МПа 0,04–0,06
Кількість рециркулюючого соку I сатурації, % (регулюється залежно від якості дифузійного узійнсоку) 300–800
Средняя швидкість відстоювання, см/хв 2,5–5,0
Коефіцієнт використання сатураційного газу, % 65–75
3.7.4 Технологічні параметри процесу дефекації перед ІІ сатурацією
Температура, ˚С 90–96
Тривалість, хв. 2–5
Лужність по метилоранжу, % СаО 0,2–0,6
Витирати вапна, % від загального 10–25
для ушкодженого буряка 30
3.7.5 Технологічні параметри процесу ІІ сатурації
Тривалість, хв. 10
pH 9,2–9,7
Вміст СО2, % 28–35
Кольоровість, ум. од. не більше 18
Вміст солей Са, % СаО 0,03–0,10
Доброякісність, % 88–92
3.7.6 Технологічні параметри процесу сульфітації
pH соку 8,9–9,2
pH сиропу 8,0–8,5
pH клеровки перед сульфітацією не нижче за 7,2
Вміст вільних сульфітів в соці і сиропі, % SO2 до маси продукту -- 0,002–0,003
3.8 Згущування соку випаровуванням
По значенню виконуваних функцій, складності і вартості в тепловій схемі центральне місце займає випарна установка, яка складається з окремих апаратів.
Сік II сатурації повинен згущувати до сиропу із вмістом сухих речовин до 65–70% при первинному значенні цієї величины14–16%.
Випарна установка дозволяє витрачати на згущування соку 40–50% пари до маси всього соку за рахунок багатократного використання парового тепла.
Сік поступає в I корпус, а потім проходить всі корпуси установки послідовно і з концентратора віддаляється сироп.
Ретурний пар використовується тільки в I корпусі випарної установки. Подальші корпуси обігріваються вторинними парами попередніх корпусів. З останнього корпусу соковий пар поступає на концентратор, а з нього на конденсатор.
Чотирьохкорпусна випарна установка даного підприємства з концентратором відрізняється підвищеною стійкістю в експлуатації і високою тепловою економічністю, завдяки великій кратності використання нею вторинного пару. Маса води, випаровуваної в випарній утановці, залежить від вмісту сухих речовин в очищеному соці і сиропі.
Конденсатщо утворюється у випарних апаратах і інших теплообмінниках систематично виводиться в збірники через конденсатні колонки. Конденсат відпрацьованої пари використовується для живлення парових котлів, а конденсат вторинної пари – для нагріву різних проміжних продуктів.
Необхідно постійно відводити неконденсатні гази з парових камер, які накопичуючись у верхній частині гріючих камер, перешкоджають потоку притікати до поверхні теплообмінника. Гази, що не конденсуються, з верхньої частини гріючих камер по трубопроводах виводяться в камеру з тиском пари на один ступінь нижче, ніж тиск гріючої пари. Пара, що відводиться за таких умов з газами, не втрачається марно; крім того, через різницю тиску створюється безперервний рух газу від I корпуса до конденсатора змішування.
Для створення розрідження в останньому корпусі і концентраторі і видалення газів, що не конденсуються, з системи в схему включена вакуум-кондесаційна установка, що складається з: передконденсатора, основного конденсатора, краплевловлювачів, збірників барометричної води і вакуум-компресора.
При випаровуванні в соці відбуваються хімічні перетворення: зниження рН, наростання кольоровості, утворення осадів. Ці процеси протікають найінтенсивніше в термолабільному соці, тобто соці, нестійкому до температурної дії.
Зниження рН обумовлене розкладанням в соці 0,04–0,06% сахарози, до 30% редукуючих речовин і утворенням органічних кислот. Щоб підтримувати необхідне рН у випарній установці (приблизно 7,5–8),в сік перед II сатурацією додають тринатрійфосфат.
Кольоровість сиропу наростає в результаті розкладання редукуючих речовин і їх взаємодії з амінокислотами, а також карамелізації сахарози. Інтенсивність цих реакцій залежить від рН, t˚, концентрації реагуючих речовин, реагентів, тривалості випаровування, наявності іонів заліза і інших чинників.
Результатом утворення осадів в сиропі при випаровуванні є зниження розчинності солей Са, коли вони опиняються в пересиченому стані і їх надлишок викристалізовується.
Одним з ефективних способів гальмування реакції утворення фарбувальних речовин у випарній установці є досягнення достатньо повного розкладання інвертованих цукрів в процесі очищення соку і мінімального розкладання сахарози при випаровуванні. Важливе значення мають також вміст оптимального рівня в кип'ятильних трубках і рівномірний розподіл гріючого пару в гріючих камерах випарних апаратів, що оберігає поверхні нагріву в місцях введення пари від пригорання цукру.
Утворення накипу на внутрішній поверхні трубок випарних апаратів унаслідок виділення і осадження солей мінерального походження постійно знижує коефіцієнт теплопередачі і призводить до пониження продуктивності станції. Для відновлення нормальної роботи випарної станції застосовуються механічні методи методи очищення поверхні нагріву.
3.9 Уварювання, кристалізація і центрифугування утфелів
Кристалізація цукру – завершальний етап в його виробництві.
Тут виділяють практично чисту сахарозу з багатокомпонентної суміші, якою є сироп.
У сокоочистному відділенні з дифузійного соку видаляється близько 1/3 нецукрів, інші нецукри разом з сахарозою поступають в продуктове відділення, де велика частина сахарози викристалізовується у вигляді цукру–піску, а нецукри залишаються в міжкристальному розчині.
Вихід цукру на 75% залежить від втрат цукру в мелясі. Втрати в продуктовому відділенні визначають техніко-економічні показники заводу. Якість цукру прямо пов'язана з втратами його в мелясі.
Завдання отримання цукру стандартної якості розв'язується за допомогою багатоступінчатої кристалізації.
Найбільшого поширення набули двоступінчата і триступінчата схеми продуктового відділення. Раціональна технологічна схема продуктового відділення повинна мати стільки ступенів кристалізації, щоб сумарний ефект кристалізації складав 30–33%, а коефіцієнт заводу складав би 80% при середній якості буряка.
До переваг триступеневої продуктової схеми даного заводу можна включити вищий вихід (37%) і високу якість одержуваного товарного продукту.
Початковою сировиною для продуктового відділення є сульфітована суміш сиропу з клеровкою цукрів II кристалізації і цукру-раффінаду III кристалізації з чистотою не менше 92%. Найефективнішим для утворення центрів кристалізації є використання кізельгурової пасти (кізельгур - пухка форма діатоміту).
З цієї суміші у вакуум-апаратах I продукту уварюють утфель I кристалізації до масової частки сухих речовин 92,5%,при цьому вміст кристалів в утфелі складає 55%.
Уварювання здійснюють у вакуум-апаратах періодичної дії, тому після уварювання утфель вивантажується в буферну проміжну ємність приймальної мішалки. Після вивантаження апарат пропарюється екстра-паром I корпусу випарної установки і пропарка направляється в клеровочну мішалку. Якщо пропарка проводиться ретурним паром, то її можна направляти в приймальну мішалку, де при змішуванні з утфелем розчиняється близько 2–3% кристалів.
Утфель центрифугують гарячим (70–75˚C). При фугуванні відокремлюються 2 відтока. На першій стадії виділяється "зелена" патока I, яка прямує в збірник під центрифугою і перекачується в збірник перед вакуум-апаратами, для створення запасу зеленої патоки для уварювання утфеля II.