Диффузионный сок

Получение диффузионного сока.

Свекловичная стружка от свеклорезок направляется при помощи грабельного транспортера в диффузионный аппарат для извлечения из нее сахара экстрагентом горячей водой. В настоящее время применяются различные диффузионные аппараты, но принцип их действия одинаков - противоточныв - противоточныичная стружка и диффузионный сок перемещаются навстречу друг другу.

Наиболее распространенные диффузионные аппараты КДА, ДdS, C- 17.

В аппарате КДА свекловичная стружка, предварительно ошпаренная в отдельном ошпаривателе, поступает снизу и транспортируется вверх шнеком или лопастным устройством. Обессахаренная стружка (жом) удаляется из аппарата по лотку. Подогретая вода (экстрагент)поступает через патрубок, перемещается противоточно свекловичной стружки и в качестве диффузионного сока удаляется из аппарата по трубе.

Продуктами диффузионного процесса являются диффузионный сок и жом. Диффузионный сок содержит в среднем 15 % сахара по отношению к массе свеклы, а также растворимые пектиновые вещества и другие несахара. Он направляется на очистку. Жом содержит в основном вещества свекловичной мякоти (клетчатка, гемицеллюлоза, пектиновые вещества) скоагулированный белок неразрезанных клеток свеклы. Направляется на корм скоту.

Очистка диффузионного сока. Неочищенный диффузионный сок имеет почти черный цвет, сильно пенится и содержит тонкие взвешенные частицы обрывков клеточных стенок, скоагулированных белков, которые трудно отфильтровать. Из неочищенного сока сахар получился бы темного цвета и с малым выходом, при этом получение сахара связано с технологическими трудностями. Поэтому диффузионный сок очищают.

Дефекация. Цель - осторожным воздействием извести нейтрализовать кислоты, осадить несахара, образующие нерастворимые соли с ионами кальция, коагуляция и осаждение высокополимеров (белки, сапониты и красящие вещества). Белки начинают коагулировать уже при нагревании, а в присутствии извести образуют крупные и рыхлые хлопья.

Оптимум плотности осадка и прозрачности раствора при дефекации наблюдается при рН 11 (при 0,2 - 0,3 % извести). Если на дефекации прибавить сразу к соку 2 - 3 % необходимой извести, то образуется рыхлый желатинозный осадок, который трудно отделяется путем фильтрации. Поэтому дефекацию ведут в 2 приема.

Преддефекация - к диффузионному соку добавляют 0,2 - 0,3 % извести (рН 11). Сок предварительно нагревают до 85 - 90  0С и направляют в аппарат непрерывного действия - д е ф е к а т о р, который представляет собой вертикальный цилиндрический сосуд с коническим дном. Внутри дефекатора на вращающемся валу насажены перемешивающие лопасти и внизу, над самым дном - скрепковая мешалка. Диффузионный сок по трубе и известковое молочко (СаО) через патрубок направляются вместе в нижнюю часть дефекатора, хорошо перемешиваются и переливаются через патрубок и слив, регулирующий уровень сока в аппарате. Вал мешалки вращается с частотой 60 - 80 об/мин. Длительность преддефекации около 3 -5 мин.

Основная дефекация  - преддефекованный сок самотеком поступает в аппарат основной дефекации, куда при помощи струйного дозатора добавляется известковое молоко из расчета 2,0 - 2,5 % СаО к массе свеклы. Продолжительность основной дефекации 8 - 10 мин. Дополнительный подогрев сока не производится, а температура его поддерживается равной 80 - 85  0С.

Далее дефекованный сок самотеком поступает на 1-ую сатурацию.

Сатурация - дополнительная очистка сока путем адсорбции на свежеобразованных частицах СаСО3 и разложение сахаратов кальция.

Са(С12Н21 О11) 2 + СО2 + Н2О = СаСО3 + 2С12Н22О11.

Таким образом происходит дополнительная очистка и осветление сока, нейтрализация извести.

СаО + СО2 = СаСО3

Сатурация производится в аппаратах непрерывного действия сатураторах, где обрабатывается сатурационным газом, содержащим 28 - 32 % СО2. Сатурационный газ подается в сатуратор при помощи специального газового насоса. Температура сока должна быть 82 - 84оС, а щелочность - 1,7 - 2,0 % СаО.

В результате воздействия углекислоты на свободную известь щелочность сока на 1-ой сатурации снижается до 0,08 - 0,10 % СаО. При этом происходит постепенная нейтрализация извести, сок немного остывает, его подогревают до температуры 100  0С, фильтруют и направляют на 2-ую сатурацию.

Длительность процесса 10 мин.В настоящее время сок сатурируют в сатураторах непрерывного действия, которые представляют собой цилиндрический корпус с расширенной верхней частью и коническим дном. Внутри котла расположено 3 -5 горизонтальных металлических или деревянных решеток, которые предназначены для раздробления и равномерного распределения пузырьков сатурационного газа. Сок поступает сверху на распределительную коническую тарелку, с которой зонтообразно стекает вниз.

Отводится сок из нижней конической части сатуратора через контрольный переливной ящик, обеспечивающий высоту слоя сока в аппарате 3 - 3,5 м.

Сатурационный газ подводят в нижнюю коническую часть сатуратора через кольцевую трубу с 4 отверстиями, расположенными касательно к корпусу сатуратора, чтобы вызвать завихрение сока для лучшего перемешивания его с газом.

Сатурация 2. Цель - уменьшить содержание извести и солей кальция в соке до min (0,015 - 0,025 % СаО, рН 9 - 9,5).

Недостаточное удаление извести и кальциевых солей приводит к образованию накипи на стенках выпарных аппаратов, вызывает затруднения при уваривании сока и увеличивает выход мелассы и потерю сахара в ней.

Сок перед подачей в котел 2-ой сатурации нагревают до 100 - 102  0С, чтобы разложить бикарбонат кальция, имеющий большую растворимость:

Са(НСО3)2 = СаСО3 + Н2О + СО2

Фильтрация - сок 2-ой сатурации фильтруют через патронные фильтры или фильтр-прессы, вакуум-фильтры и т.д.

Сульфитация - осветление сока путем превращения красящих веществ в бесцветные лейкосоединения и снижение его вязкости для улучшения условий фильтрации и стерилизации, а также его обезжиривание.

При сульфитации сок обрабатывают сернистым газом, содержащим 12 - 15 % сернистого ангидрида (SO2), образующаяся H2SО3 является сильным восстановителем.

Органические окрашенные вещества имеют активные химические непредельные хромофорные группы (т.е. с двумя связями). При восстановлении их сернистой кислотой по месту двойных связей присоединяется водород и окрашенные вещества превращаются в бесцветные лейкосоединения, которые хотя и остаются в соке, но уже не окрашивают его. После сульфитации сок имеет слабую щелочную реакцию (рН 8,5). Время сульфитации в сульфитаторах 5 мин.