Технологический процесс производства сахара-песка из сахарной свеклы

1.3 Описание аппаратурно-технологической схемы

Основными элементами процесса производства: очистка свеклы от посторонних примесей, получение свекловичной стружки, экстрагирование сахара методом диффузии, известково-углекислотная очистка, сгущение сока, кристаллизация сахара, сушка и хранение сахара-песка. Технологическая схема производства сахара- песка приведена в  схеме После проведения технологической оценки сахарной свеклы, она поступает на хранение. Корнеплоды укладывают в кагаты на предварительно подготовленном кагатном поле. Корнеплоды сахарной свеклы - живые организмы, в которых протекают процессы дыхания, а при неправильном хранении может происходить прорастание и загнивание корнеплодов сахарной свеклы.

Прорастание характеризуется отношением массы ростков к массе всей свеклы в образце. Прорастание начинается через 5-7 сут. после уборки при повышенной температуре и влажности. Корнеплоды, находящиеся в кагате, прорастают неравномерно: в верхней части в 2 раза больше, чем в нижней. Прорастание - отрицательное явление, так как ведет к потерям сахарозы, в связи с усилением дыхания и увеличения выделения теплоты. Интенсивнее прорастают корнеплоды в невентилируемых кагатах, и те, на которых остались ростовые почки.

Для борьбы с прорастанием удаляют верхушки головки корнеплода при уборке и обрабатывают корнеплоды перед укладкой в кагаты 1 % раствором натриевой соли гидразида малеиновой кислоты (3-4 л на 1т свеклы). Если головка свеклы низко срезана, или она слегка подвялена, то при укладке в кагаты используют 0,3% раствор пирокатехина (3-4 л на 1т свеклы).

Микроорганизмы в первую очередь развиваются на отмерших клетках, механически поврежденных, подмороженных и увядших участках корнеплодов, затем поражаются живые, но ослабленные клетки. Поэтому важным условием предохранения сырья от порчи является его целостность. Необходимо создать благоприятные условия для защитных реакций в ответ на механические и другие повреждения.

Для подавления жизнедеятельности микрофлоры на корнеплодах применяют 0,3 % раствор пирокатехина, 18-20 % раствор углеаммиаката (2-2,5% на 1т свеклы), препарат ФХ-1 (1-1,5% к массе обрабатываемой свеклы). ФХ-1 представляет собой суспензию свежего фильтрационного осадка =1,05-1,15г/см, обработанного свежей хлорной известью (1,5 % к массе свеклы).

Большое значение имеет температура и влажность, как для прорастания, так и для развития микроорганизмов. Поддержание температуры 1-2 °С, газового состава воздуха в межкорневом пространстве, влажности с помощью принудительного вентилирования кагатов, ликвидация очагов гниения способствуют сохранению корнеплодов сахарной свеклы от гниения, прорастания.

Современный тракт подачи свеклы в завод на переработку предназначен для ее транспортировки и очистки.

Свекла из бурачных  и полевых гидротранспортеров  в виде свекловодяной смеси в соотношении от 1:8 до 1:10 поступает в лоток главного наземного гидротранспортера. Она проходит последовательно пульсирующий шибер, перед которым установлена наклонная и горизонтальная решетки. Затем свекловодяная смесь свеклонасосами, подается в лоток гидротранспортера, прикрытого прутковыми решетками, проходит последовательно стоящие 2 камнеловушки и одну  соломоловушку. Далее свекла через водоотделители  поступает в мойки. В водоотделителе транспортерная вода отделяется от свеклы. После мойки свекла ополаскивается чистой водой и обрабатывается раствором хлорной извести или раствором известкового молока из расчета 10-20 кг на 100 т свеклы. Транспортерно-моечная вода, содержащая примеси, и обломки свеклы поступает на хвостикоулавливатель, где примеси отделяются, а вода направляется на станцию осветленных вод.

Транспортирование мытой свеклы осуществляют ковшовыми элеваторами. После элеватора на контрольном транспортере улавливаются железомагнитные предметы, попавшие со свеклой. Для этого контрольный конвейер оборудуют специальным подвесным магнитом. Подвесной электромагнит помещают над серединой конвейера, по длине, и обеспечивают возможность отвода его в сторону для разгрузки уловленных железомагнитных примесей, на пересыпке свеклы после контрольного конвейера устанавливают устройство для отдувки легких примесей потоком сжатого воздуха. Уловленные легкие примеси направляют на классификатор отходов моечного отделения.

После контрольного транспортера свекла направляется для взвешивания на автоматические весы. До начала сезона весы предъявляют на государственную проверку территориальному органу Госстандарта.

Для изрезывания свеклы установлены центробежные 16-ти рамные свеклорезки. Для эффективной работы диффузионных аппаратов решающее значение имеет качество свекловичной стружки, которая должна обладать достаточно высокой удельной поверхностью, прочностью на разрыв, изгиб и сжатие, хорошей проницаемостью в течение всего процесса − экстракции. Качество свекловичной стружки оценивается длиной 100 г стружки в метрах, а также содержанием в стружке брака. В диффузионных аппаратах используется стружка, длина 100 г которой составляет 10-15 м. Содержание брака в стружке ограничивается 5 %. После резок стружка по ленточному транспортеру подается к диффузионному аппарату.

Большое значение для эффективности сокодобывания диффузионным методом имеют такие факторы, как качество стружки, величина отбора диффузионного сока, температура и продолжительность процесса диффузии, выход жома, зависящий от содержания мякоти в свекле и ее сухих веществ, а также pH сокостружечной смеси.

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.

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  10-16 м. Расход воды для  диффузионного процесса к массе свеклы  колеблется в пределах100-110 %, 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 несахаров .

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.

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.

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 (36), 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.