Балансы и продукты диффузионных аппаратов
25-04-2017, 11:24
Отходы диффузионных аппаратов. Из хвостовой части диффузионного аппарата удаляется жом, т. е. свекловичная стружка, лишенная сахара. Следовательно, на 100 кг свеклы при содержании в ней 17,5% сахара и извлечении в сок 17,0 кг сахара должно бы получиться 100—17,0 = 83 кг жома, даже еще меньше (около 80 кг), так как извлекается и часть несахаров. На самом деле масса жома на 100 кг свеклы — колеблющаяся величина и зависит от типа диффузионного аппарата. Для диффузионной батареи масса жома составляет около 90 кг, так как он захватывает и часть воды из диффузионной воды, вместе с которой он выгружается. В аппаратах непрерывного действия жом удаляется безо всякой диффузионной воды и, наоборот, при выгрузке может отдавать и часть своей воды.
По определениям ЦИНСа, на 100 кг свеклы получается жома:
Количество диффузионной воды, удаляемой вместе с жомом, из диффузионных батарей считают обычно 120 кг.
Аппараты непрерывного действия никакой диффузионной воды не дают, что является их большим преимуществом. Однако жом рекомендуется прессовать, причем количество сухих веществ в нем следует доводить не менее как до 16%.
Можно считать, что в отжатом жоме содержится мякоть свеклы (5 кг) и около 0,5 кг сахара и растворимых несахаров, т. е. всего 5,5 кг сухих веществ на 100 кг свеклы. Масса отжатого жома при содержании в нем 16% сухого вещества, следовательно будет, приблизительно, 5,5*100/16 = 34 кг на 100 кг свеклы, а масса сока в отжатом жоме будет 34-5 = 29 кг.
Масса отжатой жомопрессовой воды будет: для РДА — 84-34 = 50 кг; для КДА — 70-34 = 36 кг; для наклонной диффузии и для диффузионных батарей — 90-34 = 56 кг; для аппарата Олье и J — 80-34 = 46 кг.
Вся жомопрессовая вода должна полностью возвращаться в аппараты непрерывного действия, что значительно снижает потери сахара в отходах диффузии. В отжатом жоме останется лишь некоторая доля сока (а следовательно, и сахара) свежего жома: для РДА — 29/84-5 = 0,37; для КДА — 29/70-5 = 0,40; для наклонной диффузии и для диффузионных батарей — 29/90-5 = 0,34; для цепных аппаратов — 29/80-5 = 0,39/кг. Отсюда видно, какое большое значение имеет возврат жомопрессовой воды на диффузию.
Откачка сока. Откачку сока, т. е. количество диффузионного сока на 100 кг свеклы, легко определить, зная содержание сахара в свекле, в жоме и диффузионной воде (для диффузионных батарей) и в получаемом диффузионном соке и составляя баланс сахара. Кроме того, следует учитывать и так называемые неопределяемые (в химической лаборатории) потери сахара, т. е., например, потери от микроорганизмов. Их можно считать примерно 0,1 кг на 100 кг свеклы.
Переход несахаров в сок. Судя по коэффициентам диффузии, следовало бы ожидать, что растворимые несахара будут более полно, чем сахар, переходить в диффузионный сок. На опыте оказалась другая картина. Переход несахаров и сахара в диффузионный сок характеризуется следующими данными (табл. 15).
Как видно из данных, приведенных в табл. 15, белковые вещества переходят в сок лишь в количестве 30%; это — белки главным образом из вскрытых на резке клеток, вымытые из них в головном диффузоре. Остальные 70% белков — из внутренних клеток стружки — свернулись при нагревании и в сок не попадают, а остаются в жоме.
Слабое сравнительно с сахарозой выщелачивание солей калия (80%) и натрия (60%) можно объяснить, с точки зрения теории Доннана, задерживающим влиянием высокополимерных анионов свекловичного сока (пектины, белки); эти анионы сами почти не диффундируют и вместе с собой удерживают катионы калия и натрия, связанные с ними силами электростатического притяжения.
Из катионов мало выщелачивается на диффузии кальций (менее 10%), очевидно, потому что он в значительной степени находится в свекле в виде нерастворимых в воде солей. Кроме того, фосфорная и серная кислоты, вероятно, входят отчасти в состав каких-нибудь сложных органических соединений и поэтому извлекаются неполно (например, фосфорная кислота — в виде лецитинов).
Пектиновые вещества. Эти вещества играют главнейшую роль на диффузии. Их свойства в значительной степени определяют методику работы на диффузионной батарее. В растворе в нормальном соке находится лишь незначительная часть пектиновых веществ (около 0,1%); они (хотя и медленнее сахарозы) путем диффузии переходят в диффузионный сок. Но следует всегда иметь в виду, что нерастворимый протопектин при нагревании с водой способен разбухать и постепенно переходить в раствор в виде пектина. Ускоряющее влияние повышенной температуры на пептизацию пектиновых веществ было уже указано выше. Было показано, что эта пептизация особенно растет при температурах выше 80° С, а потому при работе на диффузионных аппаратах их следует избегать. На аппаратах непрерывного действия обычно стараются работать лишь при температуре 70—72° С.
Продолжительность действии воды при повышенной температуре также имеет большое значение: пептизация почти пропорциональна времени, как было указано выше. Таким образом, при быстрой работе на диффузии уменьшается переход пектиновых веществ в диффузионный сок.
В слабокислой среде (pH 5,0) пектиновые вещества переходят в раствор в наименьшем количестве. Поэтому для уменьшения количества пектиновых веществ в диффузионном соке следует вести диффузию на слабоподкисленной воде. Ее рекомендуется сульфитировать до pH 6—6,5, хорошо бы и еще ниже—до pH 5, но уже угрожает инверсия сахарозы.
К сожалению, мы до сих пор не имеем настолько быстрого метода определения пектиновых веществ в растворе, чтобы ввести его как один из текущих анализов. Поэтому при получении сока стремятся избежать лишь совершенно катастрофических явлений при чрезмерном перегреве: разбухание пектиновых веществ делает стружку мягкой, она теряет свою упругость, так как разрыхляются именно те вещества, которые склеивают отдельные клетки одну с другой. Такая обваренная стружка сминается, плотно прилегает к ситам, забивает их, вследствие чего прекращается движение сока.
Цвет диффузионного сока. Цвет сока темно-серый, почти черный. Черные вещества — продукты окисления тирозина, допа и пирокатехина свеклы кислородом воздуха при помощи фермента оксидазы — находятся не в растворенном состоянии, а в виде суспензии, которая не оседает благодаря «защитному» действию белков. Поэтому, если удалить белки, например, путем коагуляции с известью, то одновременно удаляются и темные окрашенные вещества. Также, если профильтровать диффузионный сок через ультрафильтр (пленка коллодия), то фильтрат уже не имеет темной окраски, а лишь желтую.
Пенообразующая способность диффузионного сока весьма велика: продувая воздух, его можно почти целиком превратить в пену. Пенообразователем является сапонин (около 0,1% по массе сока), который тоже частично находится в виде суспензии, защищенной белками.
Инфекция в диффузионных аппаратах. Свекла, поступающая на переработку, даже после мойки значительно заражена бактериями почвы. Диффузионный сок представляет собой чрезвычайно благоприятную почву для развития инфекции.
В аппарате непрерывного действия при падении температуры ниже 70° С наблюдается уже значительное развитие инфекции, поэтому следует работать при температуре 70—72° С; некоторые из микробов могут еще развиваться и при 70—80° С.
Разложение сахарозы микробами на диффузии может и не сопровождаться повышением кислотности и нарастанием содержания инвертного сахара. Таким образом, иногда трудно бывает заметить наличие потерь. В головной части аппарата преобладает влияние сока свежей стружки с pH 6—6,5, поэтому получается диффузионный сок с pH тоже 6—6,5, даже при наличии развития микроорганизмов. В хвостовой части аппарата преобладает влияние поступающей свежей воды тоже с pH 6—6,5 и незаметно влияния инфекции. Но все же о развитии инфекции легко узнать, определяя pH сока в средних частях аппарата: там при инфекции наблюдается минимум pH, например pH 5 и даже ниже. Обязательно нужно наблюдать за pH в средних частях аппарата, чтобы своевременно заметить развитие инфекции.
Для борьбы с инфекцией нужно обращать внимание на тщательность мойки свеклы, поддерживать чистоту диффузионного аппарата. Очень важное значение имеет также темп работы: при быстрой работе деятельность микроорганизмов не успевает развиться.
В случаях, когда работа замедлена, а температура понижена, особенно при переработке испорченной свеклы, может наступить брожение, иногда с выделением газов СО2, СН4 и Н2, как при маслянокислом брожении. Горючий водород иногда вызывал взрывы на диффузии. Этого особенно следует опасаться при остановках работы аппаратов непрерывного действия.
Среди бактерий, найденных в диффузионном соке, следует упомянуть Leuconostoc, Bacterium coli, Bacillus mesentericus, Bacillus subtilis.
Если в диффузионном аппарате непрерывного действия (КДА, РДА) везде поддерживается температура не ниже 70° С, т. е. в стружка подается с температурой выше 70° С и питательная вода с температурой 70—72° С, то нет надобности применять формалин в диффузионном аппарате, но его все же нужно давать в ошпариватель, в сок поперечной циркуляции. В аппараты наклонные (двухшнековые) и цепные (J и Олье), в которых проходит и предварительный подогрев стружки, т. е. всегда есть зоны пониженной температуры, всегда необходимо применять формалин, зато здесь нет аппаратов предварительного ошпаривания и связанного с ними расхода формалина.
Работы ВНИИСПа показали, что расход 40%-ного формалина для диффузионных аппаратов должен быть около 0,01 % по массе перерабатываемой свеклы, для ошпаривателей — 0,015%, по подавать его нужно не непрерывно, а периодически быстро крупными порциями: в диффузионный аппарат — через каждые 2 ч, а в ошпариватель — каждый час. Очевидно, при непрерывной подаче концентрация формалина была бы все время одинаково низка и малоэффективна. Можно применять и разбавленный в 4 раза, т. е. 10%-ный формалин, но в количествах, в 4 раза больших, т. е. 0,04% в диффузионный аппарат и 0,06% — в ошпариватель.
Место подачи формалина в аппарат располагают на 1/4—1/5 длины диффузионного тракта, считая от точки ввода питательной воды в аппарат. В ошпариватель формалин подается в сок поперечного потока.
Чтобы не загрязнять воздух парами формалина, приемный резервуар его (около 1 м3) помещают вне завода, внутри же стоит лишь герметически закрытый мерник для подаваемых порций формалина.
Приемный резервуар вне завода имеет мешалку и в него можно давать пар для подогрева через барботер. Это устроено для того, чтобы здесь можно было и деполимеризовать формалин, если в нем много содержится твердого, плохо растворимого параформальдегида. Рецепт для деполимеризации таков: на 60 кг твердого параформальдегида прибавляют 500 л воды и 100 г каустической соды (NaOH), нагревают паром до 64°С; для деполимеризации достаточно 23 мин. Получается 10%-ный раствор формалина.
Инверсия сахарозы на диффузии. Хотя диффузионный сок имеет кислую реакцию на фенолфталеин (0,04%, считая на СаО), но инверсия сахарозы в нем незначительна. Это объясняется тем, что кислотность диффузионного сока вызывается весьма слабыми, очень малодиссоциированными органическими кислотами и активная кислотность — концентрация ионов водорода — весьма мала: она равна приблизительно миллионной части нормальной (pH 6,0—6,5).
Столь малая концентрация ионов водорода вызывает лишь незначительную инверсию сахарозы на диффузии.
Суммарная потеря сахара от брожения и инверсии при нормальной работе весьма невелика — она близка к нулю и не превышает 0,1% сахара по массе свеклы.
Эффект очистки сока на диффузии. Диффузионный сок имеет более высокую чистоту, чем соответствующий нормальный сок свеклы. Это объясняется тем, что большая часть белков свеклы остается в жоме, остается также около одной трети элементов золы.
Таким образом, в диффузионном соке оказывается меньшее количество несахаров, тогда как сахар довольно полно (98%) переходит в диффузионный сок.
В нормальном соке на 1 кг сахара приходится некоторое количество несахаров, характеризующее как бы степень загрязненности сахара. Например, если чистота нормального сока равняется 87,0%, то в 100 кг сухого вещества содержится 87,0 кг сахара и 13,0 кг несахаров. Следовательно, на 1 кг сахара приходится 13,0/87,0 = 0,1494 кг несахаров (загрязненность).
Предположим, что Ч диффузионного сока равна 88,8%. Тогда для него на 1 кг сахара приходится 11,2/88,8 = 0,1261 кг несахаров.
Следовательно, загрязненность сока уменьшилась на станции диффузии на 0,1494-0,1261 = 0,0233 кг, или в процентах от первоначальной загрязненности на
Эта величина называется эффектом очистки на диффузии. Итак, эффектом очистки сока называется понижение загрязненности сахара, выраженное в процентах от первоначальной загрязненности.
Легко составить и формулу для вычисления эффекта очистки сока. Положим, что первоначальная Ч была q1, а после очистки стала q2. Следовательно, первоначальная загрязненность сахара была -100-q1/q1; после очистки загрязненность будет 100-q2/q2. Понижение загрязненности получит следующее выражение:
Это понижение загрязненности, выраженное в процентах от первоначальной загрязненности, т. е. эффект очистки, будет
Продукты диффузионного аппарата. Примерный средний состав продуктов диффузии, т. е. диффузионного сока и жома, приведен в табл. 16, причем для сравнения указан и состав сахарной свеклы.
Как видно из табл. 16, большая часть растворимых несахаров свеклы переходит в диффузионный сок. Только количество белков значительно ниже — лишь одна треть белков свеклы. Это — белки из вскрытых на резке клеток свеклы.
Жом содержит в основном вещества свекловичной мякоти (клетчатка, гемицеллюлоза и пектиновые вещества) и скоагулированный белок неразрезанных клеток свеклы. Все эти сухие вещества жома представляют собой хороший корм для скота, повышающий удои молока. Недостатком жома является низкое процентное содержание сухих веществ (лишь 6%, а воды 94%). Следовательно, жом — корм нетранспортабельный и должен скармливаться на месте. Поэтому на территории сахарного завода обычно устраивают скотооткормочный пункт. Часть жома разбирается посевщиками свеклы.
В настоящее время при работе с диффузионными аппаратами непрерывного действия следует считать обязательным прессование всего жома до повышения содержания сухих веществ в нем до 16% и возврат всей жомопрессовой воды в диффузионный аппарат.
Жом иногда, на старых заводах, хранят в специальных жомовых ямах. Под дном ямы устраивают дренаж для отвода жомовой воды. При хранении жом закисает; под действием бактерий образуются кислоты — молочная, масляная и уксусная. Бактерии сбраживают сахар, а также в значительной степени и пектиновые вещества, предварительно переводя их в растворимое состояние. Потери сухих веществ жома под влиянием бактерий при длительном хранении могут достигать 20—40% к массе сухих веществ. Поэтому весьма рационально высушивать жом. При этом получается ценный транспортабельный и хорошо сохраняющийся корм, занимающий по питательности среднее место между луговым сеном и овсом.
Весь жом аппаратов непрерывного действия должен прессоваться. Прессованный жом или высушивают, или направляют непосредственно на корм скоту как достаточно транспортабельный. Таким образом жомовые ямы делаются ненужными.
Тепловой баланс диффузионного аппарата. Для определения расхода тепла и пара на диффузионный аппарат составляют тепловой баланс: количество тепла, поступающего на аппарат, при установившейся работе должно быть равно количеству тепла, покидающего аппарат. Разберем два примера.
По определениям ЦИНСа, на 100 кг свеклы получается жома:
Количество диффузионной воды, удаляемой вместе с жомом, из диффузионных батарей считают обычно 120 кг.
Аппараты непрерывного действия никакой диффузионной воды не дают, что является их большим преимуществом. Однако жом рекомендуется прессовать, причем количество сухих веществ в нем следует доводить не менее как до 16%.
Можно считать, что в отжатом жоме содержится мякоть свеклы (5 кг) и около 0,5 кг сахара и растворимых несахаров, т. е. всего 5,5 кг сухих веществ на 100 кг свеклы. Масса отжатого жома при содержании в нем 16% сухого вещества, следовательно будет, приблизительно, 5,5*100/16 = 34 кг на 100 кг свеклы, а масса сока в отжатом жоме будет 34-5 = 29 кг.
Масса отжатой жомопрессовой воды будет: для РДА — 84-34 = 50 кг; для КДА — 70-34 = 36 кг; для наклонной диффузии и для диффузионных батарей — 90-34 = 56 кг; для аппарата Олье и J — 80-34 = 46 кг.
Вся жомопрессовая вода должна полностью возвращаться в аппараты непрерывного действия, что значительно снижает потери сахара в отходах диффузии. В отжатом жоме останется лишь некоторая доля сока (а следовательно, и сахара) свежего жома: для РДА — 29/84-5 = 0,37; для КДА — 29/70-5 = 0,40; для наклонной диффузии и для диффузионных батарей — 29/90-5 = 0,34; для цепных аппаратов — 29/80-5 = 0,39/кг. Отсюда видно, какое большое значение имеет возврат жомопрессовой воды на диффузию.
Откачка сока. Откачку сока, т. е. количество диффузионного сока на 100 кг свеклы, легко определить, зная содержание сахара в свекле, в жоме и диффузионной воде (для диффузионных батарей) и в получаемом диффузионном соке и составляя баланс сахара. Кроме того, следует учитывать и так называемые неопределяемые (в химической лаборатории) потери сахара, т. е., например, потери от микроорганизмов. Их можно считать примерно 0,1 кг на 100 кг свеклы.
Переход несахаров в сок. Судя по коэффициентам диффузии, следовало бы ожидать, что растворимые несахара будут более полно, чем сахар, переходить в диффузионный сок. На опыте оказалась другая картина. Переход несахаров и сахара в диффузионный сок характеризуется следующими данными (табл. 15).
Как видно из данных, приведенных в табл. 15, белковые вещества переходят в сок лишь в количестве 30%; это — белки главным образом из вскрытых на резке клеток, вымытые из них в головном диффузоре. Остальные 70% белков — из внутренних клеток стружки — свернулись при нагревании и в сок не попадают, а остаются в жоме.
Слабое сравнительно с сахарозой выщелачивание солей калия (80%) и натрия (60%) можно объяснить, с точки зрения теории Доннана, задерживающим влиянием высокополимерных анионов свекловичного сока (пектины, белки); эти анионы сами почти не диффундируют и вместе с собой удерживают катионы калия и натрия, связанные с ними силами электростатического притяжения.
Из катионов мало выщелачивается на диффузии кальций (менее 10%), очевидно, потому что он в значительной степени находится в свекле в виде нерастворимых в воде солей. Кроме того, фосфорная и серная кислоты, вероятно, входят отчасти в состав каких-нибудь сложных органических соединений и поэтому извлекаются неполно (например, фосфорная кислота — в виде лецитинов).
Пектиновые вещества. Эти вещества играют главнейшую роль на диффузии. Их свойства в значительной степени определяют методику работы на диффузионной батарее. В растворе в нормальном соке находится лишь незначительная часть пектиновых веществ (около 0,1%); они (хотя и медленнее сахарозы) путем диффузии переходят в диффузионный сок. Но следует всегда иметь в виду, что нерастворимый протопектин при нагревании с водой способен разбухать и постепенно переходить в раствор в виде пектина. Ускоряющее влияние повышенной температуры на пептизацию пектиновых веществ было уже указано выше. Было показано, что эта пептизация особенно растет при температурах выше 80° С, а потому при работе на диффузионных аппаратах их следует избегать. На аппаратах непрерывного действия обычно стараются работать лишь при температуре 70—72° С.
Продолжительность действии воды при повышенной температуре также имеет большое значение: пептизация почти пропорциональна времени, как было указано выше. Таким образом, при быстрой работе на диффузии уменьшается переход пектиновых веществ в диффузионный сок.
В слабокислой среде (pH 5,0) пектиновые вещества переходят в раствор в наименьшем количестве. Поэтому для уменьшения количества пектиновых веществ в диффузионном соке следует вести диффузию на слабоподкисленной воде. Ее рекомендуется сульфитировать до pH 6—6,5, хорошо бы и еще ниже—до pH 5, но уже угрожает инверсия сахарозы.
К сожалению, мы до сих пор не имеем настолько быстрого метода определения пектиновых веществ в растворе, чтобы ввести его как один из текущих анализов. Поэтому при получении сока стремятся избежать лишь совершенно катастрофических явлений при чрезмерном перегреве: разбухание пектиновых веществ делает стружку мягкой, она теряет свою упругость, так как разрыхляются именно те вещества, которые склеивают отдельные клетки одну с другой. Такая обваренная стружка сминается, плотно прилегает к ситам, забивает их, вследствие чего прекращается движение сока.
Цвет диффузионного сока. Цвет сока темно-серый, почти черный. Черные вещества — продукты окисления тирозина, допа и пирокатехина свеклы кислородом воздуха при помощи фермента оксидазы — находятся не в растворенном состоянии, а в виде суспензии, которая не оседает благодаря «защитному» действию белков. Поэтому, если удалить белки, например, путем коагуляции с известью, то одновременно удаляются и темные окрашенные вещества. Также, если профильтровать диффузионный сок через ультрафильтр (пленка коллодия), то фильтрат уже не имеет темной окраски, а лишь желтую.
Пенообразующая способность диффузионного сока весьма велика: продувая воздух, его можно почти целиком превратить в пену. Пенообразователем является сапонин (около 0,1% по массе сока), который тоже частично находится в виде суспензии, защищенной белками.
Инфекция в диффузионных аппаратах. Свекла, поступающая на переработку, даже после мойки значительно заражена бактериями почвы. Диффузионный сок представляет собой чрезвычайно благоприятную почву для развития инфекции.
В аппарате непрерывного действия при падении температуры ниже 70° С наблюдается уже значительное развитие инфекции, поэтому следует работать при температуре 70—72° С; некоторые из микробов могут еще развиваться и при 70—80° С.
Разложение сахарозы микробами на диффузии может и не сопровождаться повышением кислотности и нарастанием содержания инвертного сахара. Таким образом, иногда трудно бывает заметить наличие потерь. В головной части аппарата преобладает влияние сока свежей стружки с pH 6—6,5, поэтому получается диффузионный сок с pH тоже 6—6,5, даже при наличии развития микроорганизмов. В хвостовой части аппарата преобладает влияние поступающей свежей воды тоже с pH 6—6,5 и незаметно влияния инфекции. Но все же о развитии инфекции легко узнать, определяя pH сока в средних частях аппарата: там при инфекции наблюдается минимум pH, например pH 5 и даже ниже. Обязательно нужно наблюдать за pH в средних частях аппарата, чтобы своевременно заметить развитие инфекции.
Для борьбы с инфекцией нужно обращать внимание на тщательность мойки свеклы, поддерживать чистоту диффузионного аппарата. Очень важное значение имеет также темп работы: при быстрой работе деятельность микроорганизмов не успевает развиться.
В случаях, когда работа замедлена, а температура понижена, особенно при переработке испорченной свеклы, может наступить брожение, иногда с выделением газов СО2, СН4 и Н2, как при маслянокислом брожении. Горючий водород иногда вызывал взрывы на диффузии. Этого особенно следует опасаться при остановках работы аппаратов непрерывного действия.
Среди бактерий, найденных в диффузионном соке, следует упомянуть Leuconostoc, Bacterium coli, Bacillus mesentericus, Bacillus subtilis.
Если в диффузионном аппарате непрерывного действия (КДА, РДА) везде поддерживается температура не ниже 70° С, т. е. в стружка подается с температурой выше 70° С и питательная вода с температурой 70—72° С, то нет надобности применять формалин в диффузионном аппарате, но его все же нужно давать в ошпариватель, в сок поперечной циркуляции. В аппараты наклонные (двухшнековые) и цепные (J и Олье), в которых проходит и предварительный подогрев стружки, т. е. всегда есть зоны пониженной температуры, всегда необходимо применять формалин, зато здесь нет аппаратов предварительного ошпаривания и связанного с ними расхода формалина.
Работы ВНИИСПа показали, что расход 40%-ного формалина для диффузионных аппаратов должен быть около 0,01 % по массе перерабатываемой свеклы, для ошпаривателей — 0,015%, по подавать его нужно не непрерывно, а периодически быстро крупными порциями: в диффузионный аппарат — через каждые 2 ч, а в ошпариватель — каждый час. Очевидно, при непрерывной подаче концентрация формалина была бы все время одинаково низка и малоэффективна. Можно применять и разбавленный в 4 раза, т. е. 10%-ный формалин, но в количествах, в 4 раза больших, т. е. 0,04% в диффузионный аппарат и 0,06% — в ошпариватель.
Место подачи формалина в аппарат располагают на 1/4—1/5 длины диффузионного тракта, считая от точки ввода питательной воды в аппарат. В ошпариватель формалин подается в сок поперечного потока.
Чтобы не загрязнять воздух парами формалина, приемный резервуар его (около 1 м3) помещают вне завода, внутри же стоит лишь герметически закрытый мерник для подаваемых порций формалина.
Приемный резервуар вне завода имеет мешалку и в него можно давать пар для подогрева через барботер. Это устроено для того, чтобы здесь можно было и деполимеризовать формалин, если в нем много содержится твердого, плохо растворимого параформальдегида. Рецепт для деполимеризации таков: на 60 кг твердого параформальдегида прибавляют 500 л воды и 100 г каустической соды (NaOH), нагревают паром до 64°С; для деполимеризации достаточно 23 мин. Получается 10%-ный раствор формалина.
Инверсия сахарозы на диффузии. Хотя диффузионный сок имеет кислую реакцию на фенолфталеин (0,04%, считая на СаО), но инверсия сахарозы в нем незначительна. Это объясняется тем, что кислотность диффузионного сока вызывается весьма слабыми, очень малодиссоциированными органическими кислотами и активная кислотность — концентрация ионов водорода — весьма мала: она равна приблизительно миллионной части нормальной (pH 6,0—6,5).
Столь малая концентрация ионов водорода вызывает лишь незначительную инверсию сахарозы на диффузии.
Суммарная потеря сахара от брожения и инверсии при нормальной работе весьма невелика — она близка к нулю и не превышает 0,1% сахара по массе свеклы.
Эффект очистки сока на диффузии. Диффузионный сок имеет более высокую чистоту, чем соответствующий нормальный сок свеклы. Это объясняется тем, что большая часть белков свеклы остается в жоме, остается также около одной трети элементов золы.
Таким образом, в диффузионном соке оказывается меньшее количество несахаров, тогда как сахар довольно полно (98%) переходит в диффузионный сок.
В нормальном соке на 1 кг сахара приходится некоторое количество несахаров, характеризующее как бы степень загрязненности сахара. Например, если чистота нормального сока равняется 87,0%, то в 100 кг сухого вещества содержится 87,0 кг сахара и 13,0 кг несахаров. Следовательно, на 1 кг сахара приходится 13,0/87,0 = 0,1494 кг несахаров (загрязненность).
Предположим, что Ч диффузионного сока равна 88,8%. Тогда для него на 1 кг сахара приходится 11,2/88,8 = 0,1261 кг несахаров.
Следовательно, загрязненность сока уменьшилась на станции диффузии на 0,1494-0,1261 = 0,0233 кг, или в процентах от первоначальной загрязненности на
0,0233*100/0,1494 = 15,6%.
Эта величина называется эффектом очистки на диффузии. Итак, эффектом очистки сока называется понижение загрязненности сахара, выраженное в процентах от первоначальной загрязненности.
Легко составить и формулу для вычисления эффекта очистки сока. Положим, что первоначальная Ч была q1, а после очистки стала q2. Следовательно, первоначальная загрязненность сахара была -100-q1/q1; после очистки загрязненность будет 100-q2/q2. Понижение загрязненности получит следующее выражение:
100-q1/q1 - 100-q2/q2.
Это понижение загрязненности, выраженное в процентах от первоначальной загрязненности, т. е. эффект очистки, будет
Продукты диффузионного аппарата. Примерный средний состав продуктов диффузии, т. е. диффузионного сока и жома, приведен в табл. 16, причем для сравнения указан и состав сахарной свеклы.
Как видно из табл. 16, большая часть растворимых несахаров свеклы переходит в диффузионный сок. Только количество белков значительно ниже — лишь одна треть белков свеклы. Это — белки из вскрытых на резке клеток свеклы.
Жом содержит в основном вещества свекловичной мякоти (клетчатка, гемицеллюлоза и пектиновые вещества) и скоагулированный белок неразрезанных клеток свеклы. Все эти сухие вещества жома представляют собой хороший корм для скота, повышающий удои молока. Недостатком жома является низкое процентное содержание сухих веществ (лишь 6%, а воды 94%). Следовательно, жом — корм нетранспортабельный и должен скармливаться на месте. Поэтому на территории сахарного завода обычно устраивают скотооткормочный пункт. Часть жома разбирается посевщиками свеклы.
В настоящее время при работе с диффузионными аппаратами непрерывного действия следует считать обязательным прессование всего жома до повышения содержания сухих веществ в нем до 16% и возврат всей жомопрессовой воды в диффузионный аппарат.
Жом иногда, на старых заводах, хранят в специальных жомовых ямах. Под дном ямы устраивают дренаж для отвода жомовой воды. При хранении жом закисает; под действием бактерий образуются кислоты — молочная, масляная и уксусная. Бактерии сбраживают сахар, а также в значительной степени и пектиновые вещества, предварительно переводя их в растворимое состояние. Потери сухих веществ жома под влиянием бактерий при длительном хранении могут достигать 20—40% к массе сухих веществ. Поэтому весьма рационально высушивать жом. При этом получается ценный транспортабельный и хорошо сохраняющийся корм, занимающий по питательности среднее место между луговым сеном и овсом.
Весь жом аппаратов непрерывного действия должен прессоваться. Прессованный жом или высушивают, или направляют непосредственно на корм скоту как достаточно транспортабельный. Таким образом жомовые ямы делаются ненужными.
Тепловой баланс диффузионного аппарата. Для определения расхода тепла и пара на диффузионный аппарат составляют тепловой баланс: количество тепла, поступающего на аппарат, при установившейся работе должно быть равно количеству тепла, покидающего аппарат. Разберем два примера.