Холодная Теплая
Температура, 0С 40-50 50-60
Длительность процесса, мин 20-30 12-15
pH 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
Оптимальные параметры основной дефекации.
Холодная Теплая Горячая
Температура, 0С 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
Технологические параметры процесса I сатурации.
Длительность, мин 10
pH 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
Технологические параметры процесса дефекации перед II сатурацией.
Температура, 0С 90-96
Длительность, мин 2-5
по метилоранжу, % СаО 0,2-0,6
Расход извести, % от общего 10-25
Технологические параметры процесса II сатурации.
Длительность, мин 10
pH, 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
Технологические параметры процесса сульфитации.
pH сока 8,9-9,2
pH сиропа 8,0-8,5
pH клеровки перед сульфитацией не ниже 7,2
Содержание свободных сульфитов в
соке и сиропе, % SO2 к массе продукта 0,002-0,003
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 60-62% 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 6-8 0С. 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). 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. Одним из эффективных способов торможения реакции образования красящих веществ в ВУ является достижение достаточного полного разложения редуцирующих сахаров в процессе очистки сока и минимального разложения сахарозы при выпаривании. Немаловажное значение имеют также содержание оптимального уровня в кипятильных трубках и равномерное распределение греющего пара в греющих камерах выпарных аппаратов, что предохраняет поверхности нагрева в местах ввода пара от пригорания сахара.
Образование накипи на внутренней поверхности трубок выпарных аппаратов вследствие выделения и осаждения солей минерального происхождения постоянно снижает коэффициент теплопередачи и приводит к понижению производительности станции. Для восстановления нормальной работы выпарной станции применяются механические методы или химические методы очистки поверхности нагрева. Борьба с накипеобразованием в теплообменной аппаратуре возможна с помощью ультразвуковых колебаний, которые нарушают обычный процесс образования накипи и действуют разрушающе на нее.
Кристаллизация сахара - завершающий этап в его производстве. Здесь выделяют практически чистую сахарозу из многокомпонентной смеси, которой является сироп. В сокоочистительном отделении из диффузионного сока удаляется около 1/3 несахаров, остальные несахара вместе с сахарозой поступают в продуктовое отделение, где большая часть сахарозы выкристаллизовывается в виде сахара-песка, а несахара остаются в межкристальном растворе. Выход и качество сахара на 75 % зависит от потерь сахара в мелассе. Потери в продуктовом отделении определяют технико-экономические показатели завода. Задачей оптимизации технологического процесса является выбор между глубоким истощением мелассы и качеством песка. Задача получения сахара стандартного качества решается с помощью многоступенчатой кристаллизации, при этом потери будут минимальны. Наибольшее распространение получили двухступенчатая и трехступенчатая схемы продуктового отделения. Для получения сахара хорошего качества используют гибкие схемы, предусматривающие оперативное перераспределение потоков в соответствии с ситуацией на заводе.
Рациональная технологическая схема продуктового отделения должна иметь столько ступеней кристаллизации, чтобы суммарный эффект кристаллизации составлял 30-33 %, а коэффициент завода составлял бы 80% при среднем качестве свеклы. В достоинство трехпродуктовой схемы можно включить более высокий выход (37 %) и высокое качество получаемого товарного продукта. От прочих схем она отличается прямоточностью, существует один рециркуляционный контур - возврат клеровки. Исходным сырьем для продуктового отделения является сульфитированная смесь сиропа с клеровкой сахаров II кристаллизации и сахара-аффинада III кристаллизации с чистотой не менее 92 %. Из этой смеси в вакуум-аппаратах I продукта уваривают утфель I кристаллизации до массовой доли сухих веществ 92-92,5 %, при этом содержание кристаллов в утфеле составляет 50-55 %. Уваривание осуществляют в вакуум-аппаратах периодического действия, поэтому после уваривания утфель выгружается в буферную промежуточную емкость приемной мешалки. После выгрузки аппарат пропаривается экстра-паром I корпуса выпарной установки и пропарка направляется в клеровочную мешалку. Если пропарка проводится ретурным паром, то ее можно направлять в приемную мешалку, где при смешивании с утфелем растворяется около 2-3% кристаллов.
Утфель центрифугируют нагорячо (t=70-75 0С), при этом рекомендуется использовать центрифуги с фактором разделения 1000. При фуговке отделяем 2 оттека. На первой стадии отделяется I оттек, которая направляется в сборник под центрифугой и перекачивается в сборник перед вакуум-аппаратами, для создания запаса I оттека для уваривания утфеля II. По окончании отделения I оттека в ротор центрифуги подается горячая артезианская вода в количестве 3,0-3,5 % по массе сахара, проводится пробелка сахара и отделяется II оттек утфеля I кристаллизации, который направляется в сборник под центрифугами, а затем перекачивается в сборник перед вакуум-аппаратами, где создается запас для уваривания утфеля II. Выгруженный из центрифуг сахар-песок транспортируют для высушивания, охлаждения, отделения ферромагнитных примесей, комков сахара и пудры. Затем он поступает в бункеры, откуда в склад бестарного хранения или на упаковку. Уловленную циклонами сахарную пыль, а также комочки сахара с виброконвейера и из сушильного барабана растворяют в очищенном соке и подают в клеровочные мешалки.