Принципы очистки соков сахарной свёклы Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

Принципы очистки соков сахарной свёклы

Ф. БОННАНФАН

Введение

Технологии очистки сока на свеклосахарном производстве предназначены для удаления как можно большего количества примесей при экономически выходных условиях.

Они направлены на получение сока:

— обладающего термостойкостью;

— не образующего накипь при сгущении соков;

— максимально очищенного от примесей;

— с минимальной возможной цветностью.

Данные технологии позволяют получить продукт

необходимого качества с минимальным содержанием сахара в мелассе.

Из всех возможных технологий очистки сахаросо-держащих соков известково-углекислотная очистка является единственной, используемой на сахарном производстве повсеместно. Причина проста: её реагенты самые дешёвые. Ультрафильтрация, например, на сегодняшний день ещё не позволяет получить такую же низкую себестоимость; более того, полученные соки не обладают термостойкостью.

Двумя основными реагентами известково-углекис-лотной очистки являются известь и диоксид углерода. Их получают в результате разложения известнякового камня в печах для обжига известняка. Известь вводят на стадии предварительной и основной дефекации, диоксид углерода — на стадиях сатурации. Необходимо соблюдать пропорцию между этими двумя составляющими во избежание значительного повышения расхода извести.

Для отделения сока от осадков карбоната кальция используют либо процесс декантации, либо процесс фильтрации. Таким образом, фильтруемость соков является важным параметром в работе сокоочистки.

В настоящей работе затронуты следующие моменты:

— некоторые теоретические основы очистки;

— определение качественных целей очистки: стандартная очистка;

— получение извести и диоксида углерода: печь для обжига известняка и аппарат дефекации;

— сравнение наиболее часто используемых схем очистки;

— оборудование сокоочистки;

— расход реагентов;

— дополнительные процессы:

а) сульфитация сока; б) декальцинация сока.

1. Некоторые теоретические основы очистки

В норме надлежащим образом очищенным от мезги диффузионным соком является сахаросодержа-щий раствор с примесями, видимая чистота которого принимается в пределах от 85 до 91 в зависимости от зон выращивания сахарной свёклы и от условий её хранения. Некоторые из содержащихся в ней примесей (или несахаров) находятся в растворённом виде в соке; желательно, чтобы их устранение было как можно более полным, поскольку эти вещества препятствуют кристаллизации сахара и тем самым способствуют снижению выхода сахара.

Но есть и другие примеси коллоидной природы, присутствие которых делает невозможной кристаллизацию, поэтому необходимо полное их исключение.

Наконец, существуют и такие, которые, находясь в окклюзиях кристаллов сахара, изменяют свойства растворов, полученных из этих сахаров. Это, в частности, касается сапонинов.

1.1. Четыре важных явления

1.1.1. Обработка соков высоким рН

Чтобы осадить органические соединения (белки, пектины, альбуминоида:), соки обрабатывают высоким рН.

1.1.2. Двухвалентность иона кальция

Стабилизирующее влияние на осадки двухвалент-ность ионов кальция оказывает в большей степени, нежели простая одновалентность («мостики» между некоторыми веществами с высокой молекулярной массой и внутри них).

1.1.3. Равновесие солей

органических кислот

К частичному осаждению сульфатов, оксалатов, цитратов, тартратов, фосфатов приводит равновесие солей органических кислот.

Пример оксалата СООК + Са(ОН)2 СОО

\

са + 2кон

СООК

СОО

1.1.4. Осаждение катионов магния, железа и алюминия (некомплексы с алюмосиликатом)

Примеры

FeQ3 ^е(ОН)3

MgCL ^Mg(OH)2

лоты (молочные, сахарная, гуминовая и т. д.). Гуми-новые кислоты осаждаются вместе с известью, другие кислоты образуют растворимые кальциевые соли.

1.2.3. Жиры

Жиры диффузионного сока разлагаются путём омыления с образованием глицерина и нерастворимых кальциевых солей.

1.2. Реакции разложения

Данные реакции являются неполными и зависят от температуры, длительности, но не от избытка извести.

1.2.1. Реакции по типу осаждения

Эти реакции касаются солей аммония и амидов (аспарагин, глютамин, оксаминовая кислота, аллан-тоин).

Примеры

Соли аммония

Т

2 N^0 + Са(ОН)2 ^ 2 NH4OH + СаС12

1.2.4. Пектиновые вещества

Не выпавшие в осадок пектиновые вещества и белки распадаются:

— на арабан (вещество, содержащееся в мезге свёклы), не вступающий в реакцию с известью;

— пектины, распадающиеся на метиловый спирт (который испаряется при выпаривании), пектиновый спирт (из которого образуется пектат кальция в присутствии извести) и пектинат (соль неомыленных пектиновых веществ).

В отличие от пектатов пектинаты хорошо поддаются фильтрации.

1.3. Окрашивающие вещества

СН2 — CONH2 + Н20 СН2

-соон

CHNH2 — СООН

Аспарагин

Аспараги-

новая + Са (ОН)2 кислота

CHNH2 — СООН Аспарагиновая кислота

+NH3Т

сн—СОО

CHNH2— СОО Аспартат кальция

Са + Н2О

Амиды сложно поддаются распаду при очистке из-за высокого произведения растворимости и при выпаривании могут преобразовывать кислоты, неустойчивые к термическим воздействиям. Их распад способствует стабилизации рН сиропов.

1.2.2. Редуцирующие сахара

Редуцирующие сахара (глюкоза, фруктоза) в щелочной среде образуют окрашенные продукты с высокой молекулярной массой типа

О

II

Н — С —(С=С)п R ОН

или продукты щелочного распада гексоз, а также кис-

1.3.1. Разложение продуктов щелочного распада гексоз

Разложение редуцирующих сахаров до продуктов щелочного распада приводит к значительному окрашиванию; оно слабее в известково-щелочной среде (по сравнению с натриевой или калиевой средой) и в случае, когда происходит в холодных условиях, а не в горячих.

1.3.2. Полифенолы

Удаление полифенолов происходит в начале диффузии под действием кислорода, за исключением случаев анаэробных диффузий (колонны и DDS).

1.3.3. Меланоидины

Меланоидины являются продуктами реакции Май-яра из редуцирующих сахаров и азотистых веществ (аминокислот). Они способны находиться в виде включений в кристаллах сахара. Поэтому важно разложение редуцирующих веществ до молочной кислоты (и др.), чтобы предотвратить образование мелано-идинов.

1.3.4. Карамели

Карамели представляют собой продукты теплового распада сахарозы. Они не появляются до выпаривания.

1.4. Реакция адсорбции

Кристаллы СаСО3, образовавшиеся при первой сатурации, адсорбируют средние молекулы, главным

—>

—>

образом продукты щелочного распада гексоз, а также некоторые кальциевые соли. Адсорбция — важное явление в технологическом процессе очистки.

1.5. Роль извести в очистке

1.5.1. Площадь адсорбции

Чем больше площадь адсорбции (т. е. чем больше извести), тем лучше будет адсорбция.

1.5.2. Фильтруемость сока

Известь играет роль в фильтруемости соков из-за размера фильтрующей среды (чем больше среда, тем лучше фильтруемость). Уменьшение количества извести можно компенсировать адаптацией проведения реакций коагуляции и адсорбции. Отсюда важность схемы очистки.

1.5.3. Процессы, не связанные с количеством извести

1.5.3.1. Обратимость процессов: коагуляция,

адсорбция

Коагуляция может быть обратима при плохой пред-дефекации сока, если было недостаточно времени или температура была недостаточно высокой. Адсорбция может быть обратима под действием слишком низкой рН первой сатурации.

1.5.3.2. Термостойкость соков

Термостойкость зависит главным образом от качества несахаров, а также от того, каким образом происходили распады (которые зависят в основном от продолжительности и температуры выдерживания). Уменьшение количества извести ощущается очень медленно и постепенно.

1.6. Поведение декстранов во время очистки

В результате замерзания и оттаивания сахароза разлагается путём ферментации лейконостоков. Конечным продуктом является декстран — полисахарид, полученный из глюкозы. Это повышающий вязкость продукт, который может вызвать увеличение давления на фильтры, что приведёт к снижению фильтрации и в крайнем случае полностью её остановить.

1.7. Физические характеристики сока

Целью очистки является отделение несахаров при максимально выгодных экономических условиях с учётом требований к качеству сахара. Для этого очень важен физический критерий с точки зрения основного процесса отделения примесей, а именно фильтрации. Речь идёт о фильтрационном коэффициенте сока, обозначаемом Fk.

Уравнение фильтрации при постоянном давлении на единицу площади можно представить следующим образом:

t/ v = п • a • W/ (2 • AP) + n • Rs / AP,

где t — время фильтрации;

v — фильтруемый объём;

П — динамическая вязкость фильтрата;

a — удельное сопротивление осадка;

W — масса осадка на единицу объёма фильтрата;

AP — разность давления фильтрации;

Rs — сопротивление среды (фильтрующая ткань) на единицу площади.

В упрощённом виде это уравнение можно записать как

t / v = Fk • v / 2 + n • Rs/ AP

и в случае, если сопротивление среды ничтожно мало по отношению к сопротивлению осадка —

t/ v = Fk • v / 2,

где

Fk = n • a • W/AP.

Измерение Fk очень важно на уровне лабораторного контроля, потому что оно постоянно даёт представление о фильтрационных свойствах соков. Нормальное значение Fk составляет от 1 до 3. При показателе выше 6 возникают трудности фильтрации, причину происхождения которых придётся искать.

1.8. Критерии качества очистки

В плане качества очистка соков должна давать результаты, целевые показатели которых определяются с помощью стандартной очистки, проводимой в лаборатории.

1.8.1. Принципы стандартной очистки

Это прерывистая очистка, выполняемая в условиях лаборатории на типовом образце диффузионного сока. Она осуществляется путём дефекации с использованием 20 г CaO на 1 л диффузионного сока. Затем дефекованный сок подвергают двум прерывистым сатурациям с фильтрацией соков между ними. Очищенный в лаборатории сок будет служить целевым показателем для результатов, получаемых при промышленной очистке. Это сравнение основывается на следующих показателях.

1.8.2. Цветность

Цветность сока, полученного на промышленном производстве, должна быть такой же, как и при стандартной очистке.

1.8.3. Кальциевые соли

Кальциевые соли должны быть в незначительном количестве, насколько это возможно, так как они вызывают образование накипи при выпаривании и, главное, являются причиной возникновения мутности в белых сахарах.

1.8.4. Чистота очищенных соков

В норме разница между стандартной и промышленной очисткой должна быть менее 0,5.

Слишком большая разница может быть вызвана:

— наличием вредных продуктов рециркуляции;

— наличием диффузионной инфекции в аппарате предварительной дефекации, желобах фильтров для высолаживания осадка, в контурах промоя;

— плохим течением первой сатурации, с низкой рН сатурации.

Очистку можно осуществлять и при 10 г/л извести, обеспечивая хорошую чистоту, но это предел фильтру-емости соков, при котором возникает необходимость возврата СаСО3 на стадию предварительной дефекации, чтобы получить общее количество извести не менее 15—17 г/л. С экономической точки зрения это возможно лишь путём повторного использования осадка первой сатурации на стадии предварительной дефекации (вместо рециркуляции сока после сатурации).

Отсюда рекомендуемая нами схема очистки, приведённая ниже.

2. Схема очистки соков

Очистка сока — это чётко определённая линия в процессе производства сахара, но сама по себе схема очистки является недостаточной. Приступая к процессу, следует принять меры предосторожности.

2.1. Качество сахарной свёклы и её переработки

Используемая свёкла не должна быть порченой, т. е. замороженной или, точнее, размороженной.

Клеточная структура корнеплода при замерзании разрушается, и тогда в нём начинают размножаться бактерии, что ведёт:

— к значительным потерям содержания сахара;

— выработке бактериями полисахаридов (декстра-нов);

— высвобождению пектинов из клеточных стенок.

Помимо потерь содержания сахара размножение

бактерий вызывает серьёзные трудности при фильтрации. Можно наблюдать достижение коэффициентами фильтрации Ш значений от 15 до 20, а иногда и выше.

2.2. Мойка сахарной свёклы

Этот процесс предназначен для удаления огромного количества примесей, прилипших с землёй.

В частности, следует удалить кремнезём, так как он затрудняет фильтрацию и способствует накипио-бразованию на последних этапах выпаривания. Плохо проведённая мойка провоцирует также появление диффузионных бактериальных инфекций. В некоторых случаях целесообразен полив чистой свёклы раствором гипохлорита натрия на конвейере перед бункером.

В целом проблема мойки редко является следствием плохой регулировки процесса, чаще — следствием недостаточных размеров или неэффективной конструкции самого моечного оборудования.

2.3. Диффузия

Клеточные стенки сахарной свёклы играют роль первого фильтра. Поэтому следует организовать процесс диффузии так, чтобы избегать по мере возможности разрушения клеточных стенок. Оно происходит при значительном диффузионном нагревании или слишком высоком рН и влечёт за собой наличие в соках пектиновых веществ.

2.3.1. Температура при диффузии

Хороший диффузионный баланс составляет около 75 оС для труб RT, немного меньше (68—70 оС) — для Колонн или DDS.

2.3.2. Значение pH

Для любой диффузии рН должен быть в пределах от 5,6 до 6.

2.3.3. Инфекции

Крайне важно избегать диффузионных инфекций. Они искусственно окисляют диффузию, а развитие бактерий вызывает разрушение сахара и образование примесей, которые не удаляются при очистке (т. е. органические кислоты, из них образуются растворимые кальциевые соли) или вырабатывают полисахариды, препятствующие фильтрации.

Необходимо анализировать диффузионный сок на наличие молочной кислоты как минимум один раз в смену или чаще. Изменение количества молочной кислоты является хорошим индикатором наличия инфекции в диффузии, более заметным, чем изменение рН.

2.3.4. Сапонин

Молекула сапонина со средней молярной массой удаляется путём адсорбции при дефекации. Сапонин содержится главным образом в недозрелой сахарной свёкле и исчезает в середине сезона.

2.4. Схема собственно очистки соков

2.4.1. Предварительная дефекация

Данный процесс производится при температуре 75 оС, если необходимо, после подогрева диффузионного сока.

Согласно теории более низкая температура была бы предпочтительна с точки зрения окончательной цветности очищенных соков, но на практике повышенная температура позволяет предотвратить риск любой инфицирования, в частности лейконо-стоками.

Во время предварительной дефекации диффузионный сок взаимодействует с небольшим количеством извести (2,5 г/л на выходе из аппарата предварительной дефекации) прогрессивным способом. Такое количество извести позволяет коагулировать пектиновые вещества на преддефекации без разрыва очень длинных цепей. При избыточном количестве извести эти цепи могут разорваться.

Двухвалентность иона кальция создаёт сцепления, которые препятствуют разрыву пектиновых цепей. Фактически при предварительной дефекации образуется необратимый осадок, стойкий и очень плотный. Кроме того, предварительная дефекация позволяет получить Fk порядка от 1 до 2.

Помимо известкового молока именно на ступень предварительной дефекации возвращают осадок первой сатурации, что позволяет поддерживать высокое содержание общей извести (сильную концентрацию СаС03 в соках первой сатурации, несмотря на низкое содержание извести при основной дефекации), получая таким образом низкий Fk, несмотря на малое потребление извести.

Продолжительность предварительной дефекации зависит от температуры: при 75 оС необходимо от 12 до 15 минут, при 30 оС — 30 минут. Таким образом, чем ниже температура, тем большего размера должен быть преддефекатор, чтобы обеспечить необходимое время процесса (допустим, 30 мин при 30 оС). При работе в таких условиях есть больший риск появления инфекции в аппарате.

Циркуляция сока в аппарате предварительной дефекации должна быть как можно более размеренной (см. разд. 3.1).

2.4.2. Основная дефекация

Основная дефекация проводится при той же температуре, что и предварительная, т. е. при 75 оС. Щёлочность увеличивается до значений СаО от 8 до 12 г/л в зависимости от качества обработки свёклы. При дефекации начинаются такие процессы, как адсорбция и разложение редуцирующих сахаров.

Кроме того, используется бактерицидное действие

высокой щёлочности для возврата на уровень аппарата дефекации всех продуктов, которые могут быть загрязнены:

— это незрелые соки в фильтрах удаления сахара;

— роспуски мусора;

— сахаросодержащие воды от влажных циклонов сушильных аппаратов сахара.

Время пребывания на дефекации должно быть в диапазоне от 7 до 10 минут при максимально возможной размеренной циркуляции сока.

2.4.3. Резервуар выдерживания,

или резервуар известковой дефекации

После нагревания соков до температуры 88 оС дефе-кованный сок поступает в резервуар выдерживания, который предназначен для того, чтобы обеспечить время пребывания, достаточное для разложения всех редуцирующих сахаров и завершения процессов адсорбции.

Циркуляция в нём должна происходить как можно более размеренно в течение 12—15 минут.

При выходе из резервуара выдерживания осадок второй сатурации возвращается в цикл. Эти кристаллы практически чистого карбоната кальция будут служить затравочным материалом для роста кристаллов карбоната кальция при первой сатурации.

2.4.4. Первая сатурация

Первая ступень сатурации должна отвечать нескольким требованиям:

— обеспечивать однородную кристаллизацию кристаллов карбонатов кальция, что достигается либо внутренней рециркуляцией соков, либо внешней рециркуляцией с использованием циркулятора;

— обеспечивать как можно более высокую абсорбцию диоксида углерода с минимально возможной высотой барботирования, чтобы уменьшить поглощаемую газовыми насосами электрическую мощность и обеспечить правильный баланс между потребностью в извести и потребностью в диоксиде углерода.

Отсюда важность конструктивного решения распределения газа и соков:

— работать как можно более стабильно в отношении изменений содержания С02 в газе и колебаний давления газа, поэтому очень важны регулирование и автоматизация контуров подачи газа и сока;

— очень важно найти рабочую точку (значение рН) первой сатурации, чтобы обеспечить оптимум между качеством сока, который требуется получить, и его фильтруемостью. Подбирают значение рН, которое соответствует минимальной цветности фильтрованных соков первой сатурации при наличии приемлемых фильтрационных свойств. На практике этот оптимум приходится на рН при 20 оС от 11,2 до 11,3.

Он также соответствует минимальной растворимости кремнезёма для предотвращения образования накипи при выпаривании;

— время пребывания на ступени сатурации должно составлять от 12 до 15 мин для достижения достаточного размера кристаллов карбоната кальция.

2.4.5. Резервуар для мутного сока первой сатурации. Этот резервуар играет двойную роль, он должен служить буфером между сатурацией и фильтрацией. С другой стороны, время пребывания от 6 до 9 минут необходимо для обеспечения хорошей досатурации сока перед фильтрацией. Без досатурации засорение фильтров происходит быстрее. Резервуар должен быть оснащён механическим перемешивающим устройством.

2.4.6. Фильтрация соков первой сатурации

Перед фильтрацией не следует подогревать прошедший сатурацию сок по двум основным причинам:

— подогрев мутного сока вызывает повышение цветности очищенного сока;

— подогрев соков из-за завихрений в подогревателях вызывает разрушение хлопьев и, следовательно, значительное увеличение Fk.

Фильтрация мутного сока первой сатурации направлена на получение светлого сока путём удержания веществ, находящихся в суспензии, примесей, осаждённых или коагулированных известью — с одной стороны, углекислым кальцием — с другой стороны, при этом последний составляет наибольшую массовую долю взвешенных веществ.

Для этого используют различные типы фильтров:

— рамные или свечные фильтры-сгустители;

— фильтр-прессы (затратное решение);

— также можно модифицировать фильтры Fils.

В любом случае эффективная работа фильтрационного цеха предполагает:

— автоматические фильтры;

— применение, по возможности, фильтрующей ткани из полипропилена или (что лучше) из Шкап с од-нониточным плетением.

В светлом соке не должно содержаться более 10 ррт взвешенных частиц. Осадок должен быть максимально плотным с целью минимизации объёмов, возвращаемых в аппарат предварительной дефекации для того же количества рециркулированного карбоната. Возможно доведение концентрации осадка до порядка 500 г/л, в таком случае необходимо будет его разбавлять перед отправкой на фильтры обессахаривания.

2.4.7. Удаление сахара из фильтр-прессного осадка

Данная операция может производиться на фильтрах двух типов:

— вращающихся вакуумных фильтрах;

— фильтр-прессах.

Вторые имеют преимущество перед первыми в том, что в них образуется 65—70 % осадка сухого вещества. Это позволяет транспортировать их на грузовиках непосредственно до места использования в сельском хозяйстве. Кроме того, у них намного меньше расход воды для эквивалентного удаления сахара из шлама.

Промой, полученный путём высолаживания осадка, используется в основном для приготовления используемого в процессе известкового молока. Остаток будет направлен в общий резервуар дефекации.

2.4.8. Резервуар для светлого сока, полученного

из сока первой сатурации

Его роль сводится к буферу между фильтрами и второй сатурации. Время нахождения в нём составит от 6 до 9 минут. Он оснащён механическим перемешивающим устройством для возможности возврата, в случае необходимости, осадка второй сатурации.

2.4.9. Вторая сатурация

Роль второй сатурации заключается в кристаллизации (осаждении) как можно большего количества карбоната кальция с целью сведения до минимума содержание кальциевых солей в соках.

Этот оптимум, который лежит в диапазоне рН от 9,1 до 9,4 (при 20 оС) в зависимости от природы сока, может определяться экспериментально либо на заводе, либо посредством стандартной очистки.

Как и для первой сатурации:

— эффективность абсорбции диоксида углерода должна быть как можно выше, отсюда и важность конструктивного решения распределения газа и сока;

— кристаллы карбоната должны быть как можно большего размера, отсюда важность внутренней рециркуляции в котле;

— температура должна быть как можно выше, однако не более 95 оС, во избежание разложения сахара. На практике рабочая температура составляет от 92 до 94 оС. При более низких температурах возникает риск образования бикарбонатов, которые, разлагаясь во время фильтрации, вызывают образование накипи на фильтрах второй сатурации и даже вызывают образование накипи при выпаривании, а также увеличение количества нерастворимых веществ и мутности в белом сахаре.

— время выдержки составит от 10 до 12 минут.

Иногда применяют дефекацию перед второй сатурацией, что даёт преимущество в получении более крупных кристаллов карбонатов, когда устройство имеет конструктивные дефекты. В этом случае улучшается качество фильтрованного сока второй сатурации. Но при этом процессе существует опасность растворения кремнезёма, если известняковый камень

посредственного качества. Этот кремнезём будет затем осаждаться на последних этапах выпаривания со всеми вытекающими нежелательными последствиями, связанными с образованием кремнистой накипи. Если желательно получить более крупные кристаллы карбоната, предпочтительно возвращать суспензию осадка второй сатурации в резервуар для светлого сока 1-й сатурации. Результаты не будут иметь нежелательные последствия, связанные с кремнезёмом.

2.4.10. Дозреватель после второй сатурации

Дозреватель играет ключевую роль.

В действительности соки, выходящие после сатурации, могут иногда содержать бикарбонаты кальция, которые затем разлагаются на карбонаты, которые оседают либо в трубопроводах и насосах, либо в худшем случае на фильтровальных тканях. Дозреватель с перемешиванием и временем выдержки 20 минут может решить эту проблему.

Са(НС03)2 ^ СаС03 +Н20 + С02

I

Иногда даже есть два резервуара, один из которых обеспечивает время выдержки, а другой служит буфером между сатурацией и фильтрами.

2.4.11. Фильтрация соков второй сатурации

Данная операция применяется на свечных фильтрах, в лотках без частичной продувки, так как суспензия осадка очень плохо отстаивается и поэтому не может уплотняться, как осадок первой сатурации. В фильтрованном соке не должно содержаться более 10—15 ррт взвешенных частиц. При соблюдении этих условий нет необходимости предусматривать фильтрацию после сульфитации, если последняя применяется для светлых соков второй сатурации. Осадок второй сатурации возвращают на выход из резервуара выдержки, а часть — в резервуар светлого сока первой сатурации.

2.4.12. Сульфитация соков

В повседневной практике применяют сульфитацию светлых соков второй сатурации. Преимуществом её является обесцвечивание и особенно — ограничение повторного окрашивания во время выпаривания. Однако сульфитация светлых соков второй сатурации имеет недостаток, заключающийся в невозможности её проведения при слишком низкой натуральной щёлочности соков (засушливые годы, несвежая свёкла и пр.).

Сульфитация светлых соков первой сатурации имеет те же преимущества, но при низкой натуральной щёлочности сульфитация возможна в такой же степени. Компенсация производится на уровне второй сатурации.

2.4.13. Декальцинация соков

Сок после очистки всё ещё содержит от 20 до 150 мг кальциевых солей на литр сока (иногда гораздо больше). Они являются источниками накипи, которая может быть очень значительной при выпаривании. Эти отложения вызывают ощутимое снижение коэффициентов теплообмена при выпаривании и, таким образом, уменьшение содержания растворимых сухих веществ сиропа, а следовательно, значительное увеличение расхода пара на предприятии.

Декальцинация является возможным ответом на это нежелательное последствие.

Для декальцинации соков их пропускают через катионную смолу, заряженную ионами №+. Ионы Са++ сока замещают ионы №+ смолы, которые переходят в раствор и образуют в соке соли натрия. Они гораздо более растворимы, чем соли кальция, и, следовательно, не будут оседать при выпаривании.

Смола после насыщения должна быть регенерирована. Это может быть реализовано несколькими способами:

— регенерация хлоридом натрия, которая исторически является основным методом. Тем не менее у него есть недостаток образования остаточных вод;

— регенерация с помощью сиропа или первого оттёка второго продукта (технология Gryllus), которая имеет недостаток восстановления кальция на первой кристаллизации с наличием мутности в белых сахарах;

— регенерация с помощью мелассы (модифицированная технология Gryllus) не имеет вышеуказанного недостатка, но при плохом контроле циклов существует риск возврата мелассы в сок;

— регенерация содой (технология NRS) — самая последняя технология, которая имеет много преимуществ, но при которой образуется немного больше мелассы.

3. Оборудование

3.1. Аппарат предварительной дефекации

На рынке представлены два типа аппаратов предварительной дефекации.

3.1.1. Горизонтальный аппарат предварительной

дефекации, или преддефекатор Бригель-Мюллера

Это устройство имеет шесть или семь отсеков, позволяющих осуществлять поэтапную предварительную дефекацию.

Он широко распространён в России, но имеет ряд недостатков:

— нужна несущая конструкция для установки на высоте;

— горизонтальная конфигурация аппарата требует большой площади для его размещения;

— большая площадь контакта между соком и атмосферой и, следовательно, повышенный риск бактериального заражения сока.

3.1.2. Вертикальный аппарат предварительной дефекации, или преддефекатор Наво

Это устройство имеет 11 секций, позволяющих обеспечить более плавное нарастание щёлочности,

нежели в преддефекаторе Бригель-Мюллера. Его преимущества:

— отсутствует необходимость в несущей конструкции (самонесущий аппарат);

— занимает немного места на поверхности в силу своей вертикальной конструкции;

— имеет незначительную поверхность контакта сока с атмосферой.

Установленная мощность 30 кВт

Рис. 1. Преддефекатор 6000 т/сут № 5 • 2019 САХАР 23 -

3.2. Резервуар общей дефекации

Этот аппарат также имеет вертикальную конфигурацию, т. е. является самонесущим и не нуждается

в дополнительной конструкции. Внутреннее устройство рассчитано на обеспечение размеренной циркуляции сока.

3.3. Резервуар выдерживания и резервуар гим, чтобы сэкономить место на полу и избежать

для мутного сока несущей конструкции. Резервуар выдержки также

Эти два резервуара устанавливаются один над дру- имеет размеренную циркуляцию сока.

Установленная мощность

Рис. 3. Вертикальный контактный сборник для мутного сока

3.4. Первая сатурация

Рис. 4. Первая сатурация 6000 т/сут

3.5. Вторая сатурация

0700

Рис. 5. Вторая сатурация 6000 т/сут

Выводы

Качество очистки оценивается:

— по качеству полученного сахара;

— количеству сахара в мелассе.

Целевые показатели могут быть получены лишь

посредством стандартной очистки, выполненной в лаборатории. Очистка начинается со склада сахарной свёклы. Первостепенное значение имеют схема и задействованное оборудование.