Дифузійний процес необхідно здійснювати за відсутності повітря, оскільки при доступі повітря дифузійний сік сильно піниться, в ньому посилено розвиваються мікроорганізми, що викликають корозію стінок апарату. Втрати цукру в процесі дифузії не повинні перевищувати встановлених норм, а втрати тепла повинні бути мінімальними. На даному підприємстві застосовуються дифузійні апарати похилого типу
Достоїнствами похилих дифузійних апаратів є: компактність, зручність в обслуговуванні, відносно низькі втрати цукру в жомі, низьке відкачування, можливість автоматизації роботи.
До недоліків відносяться наступні параметри: подрібнення стружки при транспортуванні, різні порції стружки знаходяться у різний час в апараті, причиною цього є неефективність транспортуючих органів.
Основні технологічні показники похилого дифузійного апарату (процесу):
Довжина 100 г стружки 9–12 см.
Втрати цукру в жомі 0,3% до маси буряка.
Відкачування соку 120 % до маси буряка.
Час перебування стружки в апараті 70–100 хв.
Температурний режим по камерах в апараті, 68˚С;70˚С;72˚С;68˚С.
Спроби застосування жорсткішого температурний режим в апаратах на підприємстві викликали потребу в застосуванні грубішої стружки і необхідність пригнічення мікробіологічних процесів. Підвищення мікробіологічних процесів спричинило за собою невраховані втрати цукру і корозію апаратів. Для регулювання температури застосовують воду для екстракції стружки з t=70˚С і pH 6,2–6,5.
При дотриманні оптимального технологічного режиму, в першу чергу температури, коли діяльність мікроорганізмів пригнічена, невраховані втрати не перевищують 0,13% до маси буряка.
Коли режим порушений, або поступає буряк низької якості з великим вмістом уламків, заражених бактеріями, грибами; життєдіяльність мікроорганізмів інтенсифікувалася, втрати сахарози зростають до 0,5% і більше, що негативно позначається не тільки на роботі дифузійної установки, але і на роботі всього заводу, оскільки кожна десята відсотка неврахованих втрат сахарози призводить до зниження виходу цукру на 0,2–0,25 % до маси буряка.
Оскільки в головній і хвостовій частинах апарату часто буває температура 60˚С і нижче, то для придушення мікрофлори в точку, розташовану на 1/4 активної довжини дифузійного апарату, від місця подачі свіжої води, через кожні дві години вводять 40%–й розчин формаліну (10 л на 100 т буряка).
На дифузії 98% сахарози переходить в дифузійний сік, 80% солей кальцію, 60% солей натрію, 30% білкових речовин.
Свіжий жом, що виходить з дифузійного апарату, пресують до вмісту сухих речовин 22%, що дає можливість повертати жомопресову воду на дифузію.
Жомопресову воду перед поверненням в дифузійний апарат піддають очищенню: фільтрації, тепловії стерилізації і т.д.
Дифузійний сік, звільняючись від мезги на ротаційному пульповловлювачі типу ПР–25/30, прямує на вапняково-вуглекислотну очистку.
Дифузійний сік – плікомпонентна система. Він містить сахарозу і нецукри, представлені розчинними білковими, пектиновими речовинами і продуктами їх розпаду, інвертованими цукрами, амінокислотами та ін.
Всі нецукри в певній мірі перешкоджають отриманню кристалічної сахарози і збільшують втрати сахарози з мелясою. Тому одним з найважливіших завдань технології цукрового виробництва є максимальне видалення нецукрів з цукрових розчинів.
Очищений в пульповловлювачах дифузійний сік поступає в підігрівачі для нагріву до температури 85–90˚С і потім прямує в котел прогресивної попередньої дефекації. В останню секцію вводиться вапняне молоко в кількості 0,2–0,3% до маси буряка, що забезпечує вихід соку з нього з pH 10,8–11,6. На переддефекації, де сік досягає метастабільного стану pH 8,5–9,5, вводиться вся згущена суспензія соку II сатурації, а також 150% до маси буряка соку I сатурації (нефільтрованого). Холодна переддефекація (температура до 50˚С) триває 20–30 хвилин, тепла – температура 50–60˚С – 15 хвилин.
З переддефекатора сік без підігріву поступає в апарат на холодну (теплу) основну дефекацію, де змішується з вапняним молоком 1–1,8% CaO до маси буряка. Оптимальна тривалість холодної дефекації 20–30 хвилин, теплої – 15 хвилин.
Після холодної дефекації сік нагрівається до температури 85–90˚С в підігрівачах і подається в дефекатор (гаряча дефекація), де витримується 10 хвилин. На виході з дефекатора до соку додається вапняне молоко 0,5–0,7% CaO до маси буряка для підвищення фільтрувальних властивостей соку I сатурації. Далі дефекований сік поступає в циркуляційний збірник, де змішується з 5–7 кратною кількістю соку I сатурації, рециркулюємого по зовнішньому контуру, і в апараті I сатурації сатурується протягом 10 хвилин до pH 10,8–11,6.
Потім сік самопливом поступає в збірник і насосом через підігрівач перекачується в напірний збірник.
У ФІЛСах сік I сатурації розділяється на фільтрат і згущену суспензію. Перевгами ФІЛС є: простота конструкції, мала металоємність, в 3–5 раз менше витрат часу на фільтрування, у 1,5–2 рази вищий вміст твердої фази в суспензії, що підвищує продуктивність вакуум-фільтрів.
Суспензія через нижній збірник і верхній напірний збірник прямує у вакуум-фільтри, де після відділення і промивання фільтрований осад виводиться у відходи, а фільтрат відділяється на ресивері і змішується з нефільтрованим соком I сатурації в нижньому збірнику.
До фільтрованого соку, що поступає з ФІЛС, додають вапняне молоко 0,2–0,5% CaO до маси буряка, нагрівають суміш до температури 92–95˚С і протягом 4–5 хвилин піддають додатковій дефекації в дефекаторі.
З дефекатора сік самопливом поступає в сатуратор, де протягом 20 хвилин сатурується до оптимальної лужності 0,01–0,025% CaO (pH 9–9,5), потім насосом через нижній збірник перекачується в напірний збірник, фільтрується на листових фільтрах і подається в сульфітатор, де його обробляють сульфітаційним газом (10–12% SO2) до лужності 0,05–0,1% CaO (pH 8,5–8,8).
Сульфітаційний газ одержують шляхом спалювання сірки в печах. Газ охолоджують в субліматорі і вентилятором подають в нижню частину сульфітатора. Сульфітований сік насосом подається на дискові фільтри.
Фільтрований сік направляють на випарну станцію.
Згущена суспензія соку II сатурації із збірника повертається на переддефекацію, де кристали карбонату кальцію (CaСO3) цієї суспензії використовуються як затравочні центри для осадження коагулюючих нецукрів.
При переробці буряка хорошої якості застосовують простішу схему очищення дифузійного соку з гарячою оптимальною перед дефекацією, коли дифузійний сік нагрівають до температури 85–90˚С і вводять в нього відразу все вапно, необхідне для досягнення оптимального pH; поверненням соку або згущеної суспензії соку I сатурації на переддефекацію, гарячою основною дефекацією, без дефекації перед II сатурацією.
В процесі холодної основної дефекації в соці розчиняється в 3–4 рази більше вапна, ніж при гарячій. Пізніше, коли сік нагрівається, і проводиться гаряча дефекація, велика частина розчиненого вапна в осад не випадає, а осідає в пересиченому стані, що забезпечує повніше розкладання нецукрів. Для цієї ж мети призначена і додаткова дефекація перед II сатурацією. Окрім розкладання нецукрів, введення вапна перед II сатурацією дає можливість підвищити ефективність адсорбційного очищення соку карбонатом кальцію.
До додаткових радикальних заходів щодо підвищення якості і виходу цукру можна віднести відділення преддефекованного осаду, заміну соку I сатурації при поверненні на попередню дефекацію згущеної суспензії.
При переробці зіпсованого буряка з наявністю коренеплодів, уражених слизистим бактеріозом, для поліпшення фільтрування на підприємстві застосовують розчин активованого поліакриламіду.
Метою переддефекації є максимальне осадження речовин колоїдної дисперсності і високомолекулярних сполук та утворення осаду, структура якого була б достатньо стійкою до руйнуючої дії іонів Са в умовах високої лужності і температури на основній дефекації. Попередня дефекація дозволяє при постійному додаванні вапна добитися поступового наростання лужності, при цьому досягаються сприятливі умови для коагуляції не тільки при pH 11,0, але і нижчих значеннях, що дає можливість помітно прискорити фільтрування соку I сатурації, тобто дозволяє виконати ланцюг процесу. Додавання згущеної суспензії осаду соку I сатурації в зону із значенням pH<10 дає можливість одержати осад з кращими фільтраційними властивостями, оскільки випадаємі в осад частинки коагуляту іони Ca2+ будуть зв'язуватися частинками звороту, що містять CaCO3, в жорсткіші агрегати. Тут відбуваються реакції коагуляції і осадження. Іон Ca2+ з аніонами щавлевої, лимонної, винної, оксилимонної, фосфорної і в деякій мірі сірчаної кислоти утворює солі Са, нерозчинні у воді. Осадження відбувається поступово в інтервалі pH 9,0–11,5 разом з агрегатами високомолекулярних сполук, але повністю вони випадають в осад лише на сатурації після зниження лужності в результаті адсорбції аніонів карбонатом Ca і осадження Ca2+ у вигляді CaCO3. Також проходять реакції коагуляції і осадження високополімерів. Коагулюють білки, сапоніни, барвники.
На основній холодно–гарячій дефекації йдуть реакції: розкладання амідів кислот і солей амонію, даючі з вапном розчинні солі Ca; розкладання редукуючих речовин; при цьому утворюються 2 групи кислот:
1) що дають з іонами Са2+ осад;
2) що дають з іонами Са2+ розчинні солі, частина з яких забарвлена; розкладання пектинових речовин. Повністю провести реакцію розкладання на основній дефекації не можна, але прагнути до цього потрібно, оскільки незавершені реакції розкладання приводять до розкладання інертного цукру, при цьому знижується рH і підвищується кольоровість; падіння лужності на випарці; посилення піноутворення. На основній дефеації подається надлишок вапна, велика розчинність вапна в соку на холодному ступені дає можливість, сатуруючи перенасичений вапном гарячий сік одержувати на I сатурації сік з дрібними однорідними кристалами CaCO3, з підвищеною фільтраційною і адсорбційною здатністю.