Технология производства сахара

Вода, используемая для диффузии должна быть специально подготовленной − это барометрическая вода, подкисленная до pH 6,2-6,5.

Необходимо, чтобы вдоль всей диффузионной установки значение pH сока было не ниже 5,6-6,0. При температуре в диффузионном аппарате выше 70°C бактериальные процессы практически подавляются. В качестве антисептика для подавления активной жизнедеятельности микроорганизмов в диффузионном аппарате используют формалин.

Для проведения процесса диффузии на предприятии используют ротационный диффузионный аппарат − это горизонтальный цилиндр, опирающийся на ролики и вращающийся. В головной части барабана, входящий в неподвижный кожух (головку), находятся два сетчатых ковша, по всей его ширине вращаются сетчатые перегородки. В торцовой стенке головки установлен патрубок для подачи сокостружечной смеси из ошпаривающей установки в аппарат. Диффузионный сок, поступающий в аппарат вместе со стружкой, фильтруется на сите и вместе с соком из аппарата стекает в сборник, далее качается в производство. Освобожденная от сока стружка при вращении барабана движется к хвостовой части барабана [9].

Через распределительную головку в центр хвостовой части аппарата подается вода навстречу стружки. Хвостовая часть аппарата закачивается бункером для вывода жома. В качестве антисептика для подавления активной жизнедеятельности микроорганизмов в диффузионном аппарате используется «Ардон – Н». Из сборника диффузионный сок в количестве 500-600% к массе подаваемой стружки, пропускается через подогреватель и возвращается, ошпаривая подаваемую стружку и нагревая ее до 70-75°C. Потери сахара в жоме к массе свеклы при этом составляет 0,030-0,50%. Качество свекловичной стружки определяется ее длиной 100 г, которая должна быть  10-16м. Расход воды для  диффузионного процесса к массе свеклы  колеблется в пределах 100-110%, pH сульфитированной воды составляет 6,2-6,6. Диффузионный сок из сборника насосом через регулирующий клапан направляют на преддефекацию. В преддефекатор добавляют всю суспензию сока II сатурации и по необходимости небольшое количество сока I сатурации. В IV секцию преддефекатора вводят известковое молоко. При этом pH диффузионного сока повышается от 5,5-6,5 до 10,8-11,5 и под действием извести происходит нейтрализации кислот, коагуляция микромолекул веществ в коллоидном состоянии и осаждении органических кислот в виде солей кальция. Преддефекованный сок поступает на подогрев и в дефекатор  на основную дефекацию, куда добавляется 12-15% (к массе свеклы) известкового молока (2,5-3,0% CaO) pH сока при этом повышается до 12,2-12,3 (щелочность 1,0-1,8% CaO), ряд несахаров разлагается, продолжаются реакции осаждения солей кальция некоторых органических кислот.

Из дефекатора сок поступает в аппарат I сатурации, где обрабатывается газом, содержащим диоксид углерода.

При обработке диоксидом углерода pH сока снижается до 10,8-11,5 (щелочность 0,08-0,11% CaO), а на поверхности образующихся кристаллов карбоната кальция адсорбируются несахара.

На I сатурации не вся свободная известь связывается диоксидом углерода, часть ее остается в соке, чтобы не допустить растворения осажденных на пред-дефекации не сахаров [2].

После I сатурации сок направляется через напорный сборник на фильтры сока I сатурации, где фильтруется через полотно лавсана АРТ. 86030 и направляется на II сатурацию, а спущенная суспензия направляется на фильтр-пресса. Осадок на фильтре промывается горячим конденсатом и выводится в отходы, а отфильтрованный сок и промой отводят через сборник и смешивается с профильтрованным соком после фильтров I сатурации. Перед II сатурацией сок нагревают на подогревателях до 90-95 °C. Для увеличения адсорбционной поверхности в сок добавляется известковое молоко в дефекаторе перед II сатурацией в количестве 0,25 % CaO к массе свеклы.

Сок II сатурации с pH 9,2-9,5 (щелочность 0,015-0,25% CaO) пропускают через фильтры TF-110 II сатурации, обрабатывают диоксидом серы SO2 в сульфитаторе до pH 8,5-9,0 (щелочность 0,005-0,01% CaO) и направляют на фильтры TF-110 контрольной фильтрации. Суспензия с фильтров II сатурации направляется на преддефекатор. Суспензия с фильтров контрольной фильтрации направляется в сборник - дозреватель сока после II сатурации. Сок II сатурации должен иметь минимальное содержание кальциевых солей и оптимальное значение pH (щелочности), обеспечивающие проведение сульфитации сока в оптимальном режиме и получение на выпарной установке сиропа заданной щелочности (pH). Основным элементом тепловой схемы является выпарная станция, состоящая из семи выпарных аппаратов и концентратора.

Сульфитированный сок подают насосом через подогреватели в I корпус выпарки. Проходя последовательно через все корпуса, сок за счет испарения из него воды сгущается и в виде сиропа насосом откачивается из последнего корпуса. Сироп в смеси с клеровкой желтого сахара подают на сульфитацию, затем насосом через подогреватель на фильтрование, откуда направляют на уваривание и кристаллизацию [9].

Для обогрева первого корпуса выпарки и подогревателя последней группы перед выпарной станцией используют отработавший пар паровых турбин и редуцированный пар паровых котлов.

Вторичные пары, получаемые при выпаривании воды из сока в I, II, III и IV корпусах выпарной станции, направляют для обогрева последующих корпусов выпарки, подогревателей и остальных потребителей в соответствии с принятым парооборотом.

Вторичный пар из последнего корпуса выпарки используют в пароконтактном  подогревателе питательной воды для диффузии, а избыточный пар направляют в конденсатор, из которого смесь неконденсирующих газов выкачивают вакуум-насосом. Конденсаты из пароиспользующих аппаратов отводят в сборники конденсата, где их группируют по принципу равных температур (давлений). Конденсаты отработавшего пара и вторичного пара I корпуса выпарной станции насосами откачивают в ТЭЦ.

Конденсаты вторичных паров II, III и IV корпусов, а также избыток возвращаемого из ТЭЦ конденсата, пропущенные последовательно через гидравлические колонки соответствующих корпусов направляют в сборник конденсата последнего корпуса и насосом откачивают в сборник, откуда расходуют на технологические нужды.

Температурный режим на выпарной станции поддерживают подачей пара в греющую камеру I корпуса. Температура вторичных паров должна обеспечивать нормальную работу потребителей (нагрев соков, сиропа, обогрев вакуум-аппаратов).

Уровень соков в аппаратах поддерживают таким образом, чтобы верхняя трубная решетка омывалась кипящим соком по всей поверхности. Такое положение достигается при равномерной работе выпарной станции по подаче сока и отводу сиропа и равномерном отборе вторичных паров [9].

Уваривание, кристаллизация и центрифугирование утфелей.

На заводе продуктовый цех работает по двухкристаллизационной схеме:

- утфель I кристаллизации уваривают  из смеси сиропа с клеровкой  сахара II кристаллизации: к концу  уваривания используют весь второй оттек утфеля I кристаллизации;

- утфель I кристаллизации центрифугируют  нагорячо. Сахар промывают в центрифугах (Ц) водой, нагретой до 80-90°C;

- кристаллический сахар-песок транспортируют в сушильное отделение, где его высушивают, охлаждают и очищают от железомагнитных примесей , комков сахара и пудры. Высушенный, охлажденный и отсеянный сахар-песок направляют в упаковочное отделение;

- первый оттек утфеля I кристаллизации поступает на уваривание утфеля II кристаллизации ;

- дополнительную кристаллизацию утфеля II проводят в утфеле-мешалках – кристаллизаторах (УМК) непрерывного действия с искусственным противоточным охлаждением утфеля и охлаждающей воды. Утфель охлаждается до 35-40 °C и перед центрифугированием подогревают до 45-48°C;

- при центрифугировании утфеля II кристаллизации отбирают один оттек - мелассу;

- желтый сахар II продукта растворяют  фильтровальным соком II сатурации.  Мелассу, полученную при центрифугировании утфеля II кристаллизации, взвешивают и направляют в резервуар для хранения.

При изменении качества перерабатываемой свеклы допустимы следующие отклонения от схемы:

а) при переработке свеклы с высокой доброкачественностью сиропа из выпарной установки выше 92%, переходят на 3 кристаллизационную схему.

б) при переработке свеклы с пониженной доброкачественностью утфель I кристаллизации уваривают только из сиропа с клеровкой. Второй оттек в этом случае  используют для уваривания утфеля II кристаллизации [9].

К качеству продуктов, поступающих на уваривание утфеля II кристаллизации  предъявляют следующие требования: поступивший на уваривание сироп в смеси с клеровкой должен содержать не менее 50-65% массовой доли  сухих веществ, быть прозрачным и иметь pH 7,8-8,2, содержать солей кальция 0,12-0,5% CaO к массе сиропа, цветность не более 40 усл. ед.

Технологические параметры процесса уваривания утфеля I кристаллизации:

• массовая доля сухих веществ в готовом  утфеле 92,0-92,5%;
• разряжение в аппарате 0,80-0,85кгс/см; температура кипения утфеля 72-78°C;
• эффект кристаллизации 12-13 ед.

Технологический процесс уваривания утфеля II кристаллизации имеет следующие параметры: массовая доля сухих веществ в готовом утфеле 94,0-95,0%; разряжение в аппарате 0,8-0,9кгс/см2, температура кипения утфеля 60-72°C; давление греющего пара 0,7-1,0кгс/см2, эффект кристаллизации 10-12 ед.

Кристаллизация утфеля последней ступени осуществляется в мешалках - кристаллизаторах в непрерывном режиме, в утфелемешалках вертикального типа. Процесс имеет следующие параметры: температура утфеля в последней охлажденной зоне кристаллизатора 35-40°C;температура утфеля перед центрифугированием 40-45°C.

Сахар II кристаллизации растворяют горячим фильтрованным соком II сатурации в мешалке непрерывного действия. Полученную клеровкут откачивают на сульфитацию для обработки сернистым газом вместе с сиропом. Клеровочные мешалки (КО) и трубопроводы изолируют.

Количество сухих веществ в готовом растворе регулируют так, чтобы при смешивании его с сиропом, выходящим из выпарной установки, смесь содержала не менее 65% массовой доли сухих веществ. Длительность растворения сахара 15 мин. Во избежание повышения цветности клеровки нагревание раствора выше 85°C не допускается. Реакция раствора должна быть слабощелочной (pH не ниже 7,0) [2].

Центрифугирования утфеля I кристаллизации проводят без охлаждения, при температуре 70-75°C с промывкой его водой, отводом 2 оттеков и получением равномерно промытого сахара, соответствующего требованиям стандарта. Температура промывной воды должна быть 80-90°C, а расход воды к массе утфеля 2,0-3,5%. Влажность сахара при выгрузке из центрифуги (Ц) в среднем  составляет 0,8-1,2%. Разность между доброкачественностями первого оттека и межкристального раствора должна быть не более 1,0 ед.

Сахар промывают в центрифугах (Ц) горячей артезианской профильтрованной водой или конденсатом первых корпусов выпарной установки. Подогрев воды автоматизирован. Количество воды для промывки должна быть минимальным.

Промывку начинают после отделения основного количества межкристального раствора. Правильно проведенная промывка во многом определяет цветность сахара, поэтому необходимо обеспечить равномерное распределение воды по высоте ротора.

Утфель последней кристаллизации центрифугируют после его охлаждения и подогрева (для снятия избыточного пресыщения) с получением сахара доброкачественностью не ниже 92% и цветностью не выше 40%.

Центрифугирование ведут без промывки желтого сахара (43). Разность между доброкачественностью мелассы и межкристального раствора не более 0,5%.

Технологическая схема сушки и охлаждения сахара-песка включает транспортировку влажного сахара в сушильный барабан, сушку и охлаждение сахара-песка, улавливание железомагнитных примесей, отделение комков сахара на сите, улавливание сахарной пыли.

После центрифуг сахар-песок влажностью 0,85% подают трясуном (виброконвейером) в элеватор, далее транспортером в сушильный барабан (СОУ).

В сушильной камере сахар влажный, а в охладительной камере высушенный сахар пересыпается лопатками навстречу потоку воздуха. Воздух, нагнетаемый в аппарат вентиляторами, предварительно очищают от механических примесей. Для герметизации аппарата в местах загрузки и выгрузки сахара установлены турникеты [9].

Количество подаваемого воздуха регулируют с помощью заслонок. Воздух перед подачей в сушильную камеру подогревают в калориферах. Отработанный воздух отсасывают из аппарата вентилятором и подают в циклон (Цк) для очистки.

Процессы сушки и охлаждения имеют следующие технологические параметры: влажность сахара, поступающего в сушильные установки не более 1,0%; температура сахара, поступающего в сушилку, 40-50°C; температура высушенного сахара не выше 25-37°C. Сахар на ощупь должен быть сухим, без комков.

Сахар-песок должен поступать на сито равномерно по всей его ширине. Применяют штампованные сита с сечением 3,0-3,5мм. Комки сахара направляются транспортером на расклеровку в мешалку.

Для очистки отработавшего воздуха от сахарной пыли применяют циклон (Цк). Остаточная запыленность воздуха должна быть не более 100 мг/м3.Взрывоопасная концентрация сахарной пыли 17,5г/м3. Сахарная пыль смывается соком в клеровочную мешалку [9,10].

Устройства для улавливания железомагнитных примесей должны обеспечивать очистку сахара от них в соответствии с требованиями ГОСТ 21-94 на сахар-песок. Для улавливания железомагнитных примесей используют электромагнит. Пропускная способность конвейера обеспечивает улавливание железомагнитных примесей из всего вырабатываемого сахара [11].