Цукрове виробництво

Зміст

1.  Ненормальності при випарюванні соку їх дія, заходи по усуненню.

2.  Якість витоків І кристалізації. Режим уварювання утфелю II кристалізації.

3.  Регенерація активного гранульованого вугілля.

4.  Одержання пресованого цукру-рафінаду на автоматизованих лініях.

5.  Накреслити та описати апаратурно-технологічну схему цукрорафінадного виробництва з двома рафінадними кристалізаціями.

1. Ненормальності при випарюванні соку їх дія, заходи по усуненню

При згущуванні в соку відбуваються зміна рН, розкладання сахарози і моносахаридів, утворення фарбувальних речовин і випадання опадів. Ці зміни особливо інтенсивно протікають при випаровуванні нестійких до температурної дії соків.

Зміна рН. Зазвичай при згущуванні соку розкладається сахарози 0,04-0,06% і редукуючих цукрів близько 30% до їх маси, внаслідок чого утворюються органічні кислоти, що знижують рН соку. Зниження рН не закінчується у випарній установці, а продовжується в продуктовому відділенні. Спостережуване на практиці надмірне пониження рН соку при випаровуванні обумовлене незавершеністю хімічних реакцій на дефекації, що пов'язане з малою тривалістю дефекації, низькою температурою процесу і переробкою буряка з високим вмістом амидів і редукуючих речовин. На зниження рН соку при згущуванні великий вплив робить буферна ємкість, яка, зокрема, залежить від залишкової лужності соку II сатурації.

Для підтримки у випарній установці оптимального рН соку (близько 8) в нього перед згущуванням можуть вводити кальциновану соду, сульфіт натрію або калія, тринатрійфосфат. Збільшення рН соку при випаровуванні буває рідко, тільки коли сік володіє високою натуральною лужністю. Якщо його пересатурировати на II сатурації, то лужні карбонати калія або натрію переходять в бікарбонати. Коли такий сік сатурується то бікарбонати знов перетворюються на лужні карбонати і рН збільшується.

Якщо при згущуванні соку відбувається підвищення рН, то необхідно визначити його оптимальне значення на II сатурації і не допускати пересатурування соку.

Наростання кольоровості. Кольоровість в соку наростає в результаті розкладання редукуючих речовин, їх взаємодії з аміносполуками і карамелізації сахарози. Інтенсивність утворення фарбувальних речовин залежить від рН, температури, концентрації реагентів, тривалість процесу наявності іонів заліза і ін. Наприклад, найбільший вихід фарбувальних речовин на одиницю моносахаридів, що розклалися, відбувається при рН 8. Збільшення концентрації початкових реагентів (аміносполук і редукуючих речовин) в соку в  приводить до підвищення кольоровості в  раз, оскільки меланоиднова реакція, що обумовлює переважне наростання кольоровості, є реакцією другого порядку. Іони заліза прискорюють утворення фарбувальних речовин в 2-3 рази.

Одним з найбільш ефективних способів гальмування реакцій утворення фарбувальних речовин у випарній установці є повне розкладання редукуючих речовин в процесі очищення соку і мінімальне розкладання сахарози при випаровуванні.

Важливе значення мають також підтримка оптимального рівня соку в кип'ятильних трубах і рівномірний розподіл гріючої пари в об'ємі парових камер випарних апаратів, що оберігає поверхні нагріву від пригорання цукру, особливо в місцях введення пари.

Утворення опадів. Осад при згущуванні соку випаровуванням може утворитися по наступних причинах.

У сиропі, що згущує, збільшується концентрація багатьох солей кальцію (в порівнянні з соском) і вони, знаходячись в пересиченому стані, випадають в осад.

В процесі згущування соку можуть продовжуватися реакції розкладання органічних кислот, зокрема оксамінової кислоти і алантоїну, що не закінчилися в сіковідчисному відділенні з утворенням оксалата кальцію:

;

Оксамінова Щавлева

кислота кислота

.

Оксалат кальцію

(у осіданні)

При згущуванні соку, пересатурированного на II сатурації, бікарбонат кальцію, розкладаючись, утворює нерозчинний :

(У осіданні)

Продовжуються реакції обміну між розчинними солями кальцію і карбонату калія або натрію з утворенням нерозчинного карбонату кальцію:

(У осіданні)

Невелика частина опадів (до 20%), що утворюються, залишається в сиропі у вигляді суспензій, а остання осідає на поверхнях нагріву у вигляді накипу. Наявність в I корпусі накипи, що складається переважно з, свідчить про порушення технологічного режиму на II сатурації.

По корпусах випарної установки накип розподіляється таким чином (у % до загальної маси): I – 15, II – 25-30, III – 40-50, IV – 10. Верхня частина кип'ятильних труб випарних апаратів покривається накипом швидше, ніж нижня.

У складі накипу містяться до 60%, кальцієвих солей органічних кислот (в основному щавлевою), а також кальцієві солі кремнієвої кислоти, карбонати кальцію і магнію, невелика кількість фосфатів, сульфатів і ін. Найбільш щільний шар накипу утворюють кальцієві солі кремнієвої кислоти. Ці солі майже не розчиняються в розчинах соляної кислоти.

У міру збільшення шаруючи накипу на поверхні нагріву продуктивність випарної установки знижується. Це приводить до отримання рідшого сиропу. Коли шар накипи в I корпусі досягне товщини 0,1-0,5 мм, а в останніх – 2-3 мм, проводять її видалення за допомогою хімічних реагентів (виварювання випарної установки). Для цього випарні апарати по черзі відключають від сокових комунікацій (порядок руху пари по корпусах залишається незмінним), звільняють від соку, заповнюють 6-12%-ным розчином кальцинованої соди (у I і II корпусах на 1/3 висоти кип'ятильних труб, в III і IV – на 1/2) і розчин кип'ятять протягом 150-240 хв.

В результаті реакції з кальцинованою содою важкорозчинний в розбавленому розчині соляної кислоти сульфат кальцію та інші його солі перетворюються на легкорозчинні солі (карбонат кальцію і ін.).

 (У осіданні) (У осіданні)

(У осіданні)

(У осіданні)

Після кип'ячення розчину соди випарний апарат звільняють, промивають водою, заповнюють 1,0-2,5%-ным розчином соляної кислоти і кип'ятять протягом 20-50 хв. Що утворився при обробці содою карбонат кальцію легко розчиняється в соляній кислоті, утворюючи хлорид кальцію:

(У осіданні)

Відпрацьований розчин соляної кислоти з розчиненим в ній накипом зливають, випарний апарат ретельно промивають водою до нейтральної реакції і включають в робочу схему.

Очищення випарних апаратів від накипу проводять, не перериваючи процесу: спочатку обробляють останній корпус, потім передостанній і так до першого. Концентрація соди і кислоти в розчинах, вживаних для очищення, починаючи від I корпусу до останнього, збільшується: для I корпусу 6%-ный розчину соди, для IV – 12%-ный, для I корпусу 1,0%-ный розчину кислоти, для IV – 2,5%-ный.

Накип, що містить багато силікатів, рекомендується видаляти кип'яченням з розчином гідроксиду калію, а накип з домішкою згорілого цукру – розпушувати і промивати лужним розчином перманганату.

При великому змісті оксалату кальцію і товстому шарі накипи кип'ячення з содою слід проводити двічі.

При кип'яченні з соляною кислотою для захисту труб від корозії застосовують інгібітори, такі, як дібензилсульфоксид. Для зменшення інтенсивності освіти накипи на поверхнях теплообміну випарних апаратів необхідно:

§  ретельно дотримувати технологічні режими проведення I і II сатурації, що в основному відноситься до строгого контролю за рН соку;

§  зберігати високе значення рН (11,2-11,6) соку I сатурації при використанні вапняку з підвищеним вмістом ;

§  зберігати оптимальний рН соку II сатурації і достатню тривалість процесу (10 мін) для усунення пересичення карбонатів;

§  витримувати сік II сатурації в дозревателе при інтенсивному перемішуванні.

Ефективний засіб боротьби з освітою накипи в теплообмінній апаратурі – використання ультразвука. Його дія зводиться до безперервного порушення процесу кристалізації солей, особливо в місцях осадження кристалів на поверхні нагріву. Під впливом ультразвуку спостерігається або припинення освіти накипи (в результаті порушення умов кристалізації), або це розпушування і відшарування.

Перспективно також внесення поверхнево-активних речовин до соку перед випаровуванням.

Для зниження накипоутворення застосовують також обробку соку перед випаровуванням магнітними полями. Випробування такого способу на Дондюшанськом цукровому заводі показало, що електромагнітна обробка дозволяє значну частину солей кальцію виводити з соку у вигляді шламу.