Свеклосахарный завод
19-12-2016, 09:14
Современный свеклосахарный завод представляет собой крупное предприятие, перерабатывающее в сутки от 15 до 50 тыс. ц свеклы (в настоящее время для России обычной является переработка 20 тыс. ц или 100 вагонов свеклы и выработка 15 вагонов сахара в сутки). Период работы заводов составляет 6 месяцев — с 1 сентября по 1 февраля.
При большом масштабе сахарного завода все операции должны быть механизированы и выполняться непрерывным поточным способом круглосуточно, без остановок на выходные дни.
Из первичных (бурачных) приемников свеклы или из кагатов свеклу доставляют в здание завода при помощи гидравлических транспортеров, т. е. желобов, в которые подается вода. Водой свекла уносится на завод. На гидравлическом транспортере обычно устанавливают механические соломоловушки и камнеловушки. отделяющие от свеклы грубые примеси.
На заводе свекла поступает в корытообразную мойку, снабженную валом и кулаками, в которой отмывается от земли. Затем свеклу элеватором поднимают на высоту примерно 15 м, чтобы дальнейшие операции осуществлялись самотеком. С элеватора вымытую свеклу подают на автоматические весы, регистрирующие массу сырья, поступившего на завод.
Следующей задачей является получение из свеклы сока. Раньше для этого свеклу истирали на терках и выжимали сок на гидравлических прессах, но на эту операцию затрачивалось много ручного труда. Поэтому уже около 100 лет назад прессовый способ сокодобывания был заменен диффузионным.
В современных диффузионных аппаратах непрерывного действия свекла, изрезанная в стружку, движется навстречу горячей воде, в которую постепенно диффундирует сахар из свекловичной стружки. При таком противоточном высолаживании получают диффузионный сок, содержащий почти весь сахар свеклы, а в обессахаренной стружке («жом») теряется всего лишь около 0,3% сахара по свекле.
Диффузионный сок мутный, черного цвета. Для очистки диффузионный сок нагревают паром в особых подогревателях (решоферах) до 90° С п прибавляют к нему известковое молоко (на 100 кг свеклы расход извести составляет от 2 до 3 кг). При нагревании сока и действии на него извести коагулируют белки и черные красящие вещества свеклы. Кроме того, анионы многих солей и кислот, содержащихся в диффузионном соке, образуют осадок с ионом кальция и, таким образом, удаляются из раствора (например, анионы щавелевой, фосфорной и ряда других кислот), происходит, следовательно, очистка сока. Операцию добавления извести для очистки сока называют дефекацией (осаждением).
На дефекацию расходуют значительный избыток извести. Затем дефекованный сок вместе со всеми осадками насыщают углекислым газом (это так называемая I сатурация, т. е. насыщение), при этом избыточная известь превращается в нерастворимый мелкий кристаллический осадок СаСО3, на поверхности частиц которого собираются (адсорбируются) некоторые, особенно окрашенные, несахара сока; таким образом, достигается дополнительная очистка сока путем адсорбции.
Отсатурированный сок нагревают до 90° С, чтобы улучшить фильтрацию, и фильтруют на вакуум-фильтрах, которые отделяют дефеко-сатурациоиный осадок, содержащий СаСО3 и несахара, осажденные на дефекации.
Цвет профильтрованного сока светло-желтый. В профильтрованном соке содержится еще в растворе небольшой избыток извести, поэтому его подвергают II сатурации углекислотой и выпавший осадок СаСО3 снова отфильтровывают. Перед II сатурацией сок нагревают в подогревателях до 100° С, что препятствует вредному образованию на II сатурации растворимого бикарбоната кальция Са(НСО3)2.
Остающуюся в соке тонкую муть удаляют повторной фильтрацией при малом давлении. Полученный сок обрабатывают газом SО2 (сульфитация) для дополнительного обесцвечивания его и еще раз фильтруют. Очищенный сок светло-желтого цвета. В нем содержится около 15% сухих веществ и около 14% сахара. Очищенный сок выпаривают на выпарном аппарате до концентрации 65% сухих веществ, из которых около 60% сахара и 5% несахаров. Сироп еще раз сульфитируют для дополнительного обесцвечивания и фильтруют.
Наконец, очищенный сироп уваривают под разрежением в вакуум-аппаратах до высокой концентрации — около 92,5% сухих веществ (из них около 85% сахара). Этот продукт называется утфелем. Небольшого количества воды, остающейся в утфеле (7,5%), недостаточно, чтобы удержать в растворе весь сахар. Поэтому в процессе уваривания большая часть сахара выкристаллизовывается и утфель содержит более 50% кристаллов сахара. Остается лишь отделить этот сахар от окружающей маточной жидкости, содержащей также сахар в растворе и все несахара.
Кристаллы сахара отделяют из утфеля на центрифугах — быстровращающихся вертикальных барабанах с ситчатой боковой поверхностью (1000 об/мин и более). Утфель, загруженный в центрифугу, под действием центробежной силы располагается по боковой поверхности барабана: межкристальный оттек про гоняется центробежной силой сквозь ситчатую поверхность, и в барабане остаются лишь кристаллы сахара, которые промывают небольшим количеством горячей воды. Полученный сахар-песок высушивают и упаковывают в мешки.
Маточный раствор («зеленый оттек»), отделенный на центрифугах. содержит еще много сахара (примерно 62%), поэтому его еще раз уваривают в вакуум-аппарате до содержания 95% сухих веществ и получают утфель II кристаллизации. Чтобы выкристаллизовать больше сахара, утфель II кристаллизации охлаждают до 40° С при перемешивании в корытообразных кристаллизаторах. Затем кристаллы сахара отделяют на центрифугах. Получается сахар уже худшего качества — «желтый сахар», который возвращают в производство (растворяют в сатурационном соке и прибавляют к сиропу).
В маточном растворе, отделенном от утфеля II кристаллизации, хотя и содержится около 50% сахара по массе раствора, но получить этот сахар методом дальнейшего уваривания и кристаллизации уже не удается, так как содержащиеся в нем несахара затрудняют кристаллизацию. Это раствор является отходом производства, называемым мелассой (или кормовой патокой). Он употребляется на производство спирта или дрожжей, частично идет на корм скоту и на получение комбинированный кормов. Кроме того, в настоящее время из мелассы извлекают сахар, применяя химические методы. Действуя известью или окисями стронция или бария («сепарация», т. е. выделение сахара из мелассы), сахар переводят в слаборастворимые соединения.
При работе со свеклой более высокого качества в настоящее время часто недостаточно двух увариваний и кристаллизаций для того, чтобы выделить весь хорошо кристаллизующийся сахар и получить достаточно истощенную мелассу. Позтому производят три уваривания: из утфеля I кристаллизации получают белый сахар-песок, утфель II кристаллизации и, наконец, утфель III кристаллизации, который уваривают из оттека утфеля II кристаллизации. Из утфеля II и III кристаллизации получают желтые сахара, возвращаемые в сироп. Эта так называемая трехпродуктовая схема работы.
Итак, свеклосахарное производство, перерабатывая сахарную свеклу, дает обычный белый сахар-песок и в качестве отходов — жом (обессахаренную свекловичную стружку), дефеко-сатурационный осадок, получаемый при очистке сока, и мелассу.
При большом масштабе сахарного завода все операции должны быть механизированы и выполняться непрерывным поточным способом круглосуточно, без остановок на выходные дни.
Из первичных (бурачных) приемников свеклы или из кагатов свеклу доставляют в здание завода при помощи гидравлических транспортеров, т. е. желобов, в которые подается вода. Водой свекла уносится на завод. На гидравлическом транспортере обычно устанавливают механические соломоловушки и камнеловушки. отделяющие от свеклы грубые примеси.
На заводе свекла поступает в корытообразную мойку, снабженную валом и кулаками, в которой отмывается от земли. Затем свеклу элеватором поднимают на высоту примерно 15 м, чтобы дальнейшие операции осуществлялись самотеком. С элеватора вымытую свеклу подают на автоматические весы, регистрирующие массу сырья, поступившего на завод.
Следующей задачей является получение из свеклы сока. Раньше для этого свеклу истирали на терках и выжимали сок на гидравлических прессах, но на эту операцию затрачивалось много ручного труда. Поэтому уже около 100 лет назад прессовый способ сокодобывания был заменен диффузионным.
В современных диффузионных аппаратах непрерывного действия свекла, изрезанная в стружку, движется навстречу горячей воде, в которую постепенно диффундирует сахар из свекловичной стружки. При таком противоточном высолаживании получают диффузионный сок, содержащий почти весь сахар свеклы, а в обессахаренной стружке («жом») теряется всего лишь около 0,3% сахара по свекле.
Диффузионный сок мутный, черного цвета. Для очистки диффузионный сок нагревают паром в особых подогревателях (решоферах) до 90° С п прибавляют к нему известковое молоко (на 100 кг свеклы расход извести составляет от 2 до 3 кг). При нагревании сока и действии на него извести коагулируют белки и черные красящие вещества свеклы. Кроме того, анионы многих солей и кислот, содержащихся в диффузионном соке, образуют осадок с ионом кальция и, таким образом, удаляются из раствора (например, анионы щавелевой, фосфорной и ряда других кислот), происходит, следовательно, очистка сока. Операцию добавления извести для очистки сока называют дефекацией (осаждением).
На дефекацию расходуют значительный избыток извести. Затем дефекованный сок вместе со всеми осадками насыщают углекислым газом (это так называемая I сатурация, т. е. насыщение), при этом избыточная известь превращается в нерастворимый мелкий кристаллический осадок СаСО3, на поверхности частиц которого собираются (адсорбируются) некоторые, особенно окрашенные, несахара сока; таким образом, достигается дополнительная очистка сока путем адсорбции.
Отсатурированный сок нагревают до 90° С, чтобы улучшить фильтрацию, и фильтруют на вакуум-фильтрах, которые отделяют дефеко-сатурациоиный осадок, содержащий СаСО3 и несахара, осажденные на дефекации.
Цвет профильтрованного сока светло-желтый. В профильтрованном соке содержится еще в растворе небольшой избыток извести, поэтому его подвергают II сатурации углекислотой и выпавший осадок СаСО3 снова отфильтровывают. Перед II сатурацией сок нагревают в подогревателях до 100° С, что препятствует вредному образованию на II сатурации растворимого бикарбоната кальция Са(НСО3)2.
Остающуюся в соке тонкую муть удаляют повторной фильтрацией при малом давлении. Полученный сок обрабатывают газом SО2 (сульфитация) для дополнительного обесцвечивания его и еще раз фильтруют. Очищенный сок светло-желтого цвета. В нем содержится около 15% сухих веществ и около 14% сахара. Очищенный сок выпаривают на выпарном аппарате до концентрации 65% сухих веществ, из которых около 60% сахара и 5% несахаров. Сироп еще раз сульфитируют для дополнительного обесцвечивания и фильтруют.
Наконец, очищенный сироп уваривают под разрежением в вакуум-аппаратах до высокой концентрации — около 92,5% сухих веществ (из них около 85% сахара). Этот продукт называется утфелем. Небольшого количества воды, остающейся в утфеле (7,5%), недостаточно, чтобы удержать в растворе весь сахар. Поэтому в процессе уваривания большая часть сахара выкристаллизовывается и утфель содержит более 50% кристаллов сахара. Остается лишь отделить этот сахар от окружающей маточной жидкости, содержащей также сахар в растворе и все несахара.
Кристаллы сахара отделяют из утфеля на центрифугах — быстровращающихся вертикальных барабанах с ситчатой боковой поверхностью (1000 об/мин и более). Утфель, загруженный в центрифугу, под действием центробежной силы располагается по боковой поверхности барабана: межкристальный оттек про гоняется центробежной силой сквозь ситчатую поверхность, и в барабане остаются лишь кристаллы сахара, которые промывают небольшим количеством горячей воды. Полученный сахар-песок высушивают и упаковывают в мешки.
Маточный раствор («зеленый оттек»), отделенный на центрифугах. содержит еще много сахара (примерно 62%), поэтому его еще раз уваривают в вакуум-аппарате до содержания 95% сухих веществ и получают утфель II кристаллизации. Чтобы выкристаллизовать больше сахара, утфель II кристаллизации охлаждают до 40° С при перемешивании в корытообразных кристаллизаторах. Затем кристаллы сахара отделяют на центрифугах. Получается сахар уже худшего качества — «желтый сахар», который возвращают в производство (растворяют в сатурационном соке и прибавляют к сиропу).
В маточном растворе, отделенном от утфеля II кристаллизации, хотя и содержится около 50% сахара по массе раствора, но получить этот сахар методом дальнейшего уваривания и кристаллизации уже не удается, так как содержащиеся в нем несахара затрудняют кристаллизацию. Это раствор является отходом производства, называемым мелассой (или кормовой патокой). Он употребляется на производство спирта или дрожжей, частично идет на корм скоту и на получение комбинированный кормов. Кроме того, в настоящее время из мелассы извлекают сахар, применяя химические методы. Действуя известью или окисями стронция или бария («сепарация», т. е. выделение сахара из мелассы), сахар переводят в слаборастворимые соединения.
При работе со свеклой более высокого качества в настоящее время часто недостаточно двух увариваний и кристаллизаций для того, чтобы выделить весь хорошо кристаллизующийся сахар и получить достаточно истощенную мелассу. Позтому производят три уваривания: из утфеля I кристаллизации получают белый сахар-песок, утфель II кристаллизации и, наконец, утфель III кристаллизации, который уваривают из оттека утфеля II кристаллизации. Из утфеля II и III кристаллизации получают желтые сахара, возвращаемые в сироп. Эта так называемая трехпродуктовая схема работы.
Итак, свеклосахарное производство, перерабатывая сахарную свеклу, дает обычный белый сахар-песок и в качестве отходов — жом (обессахаренную свекловичную стружку), дефеко-сатурационный осадок, получаемый при очистке сока, и мелассу.