Получение сахара-песка из сахара-сырца
30-05-2017, 15:27
Технологическая схема. На специализированных сахарных заводах, оснащенных 6-кристаллизационными схемами и оборудованием для аффинации, тростниковый сахар-сырец перерабатывают с сохранением большей части исходных редуцирующих веществ. Для этого перед растворением его подвергают аффинации, а дефекосатурацию клеровки проводят при низкой щелочности и часто синхронно, когда известь и сатурационный газ подаются одновременно. При этом расходуется не более 0,4 % активной извести к массе сахара-сырца, а pH клеровки не превышает 9,5. Уцелевшие от разложения известью редуцирующие вещества выводятся с мелассой.
Однако переработка сахара-сырца на свеклосахарных заводах таким способом затруднена, поэтому применяется схема с полным разложением редуцирующих веществ. Значительная часть продуктов распада, образующихся при энергичном воздействии извести на редуцирующие сахара, адсорбируется на карбонате кальция, что дает возможность поддерживать цветность клеровки в необходимых пределах и получать стандартный сахар-песок. Но при этом кроме безвозвратных потерь редуцирующих сахаров от разложения увеличивается содержание сахарозы в мелассе, так как редуцирующие сахара обладают способностью снижать растворимость сахарозы. Поэтому чем выше концентрация редуцирующих сахаров в мелассе, тем ниже в ней содержание сахарозы и меньше ее доброкачественность.
При работе свеклосахарного завода по схеме с разложением редуцирующих сахаров в сахаре-сырце расход извести составляет 4—5 % к массе сахара-сырца, а pH клеровки на дефекации достигает 11,6.
Лучший эффект очистки клеровки сахара-сырца известью и сатурационным газом получается в разбавленных растворах, которые легче фильтруются. Поэтому на заводах клеровку сахара-сырца готовят с содержанием сухих веществ не более 60%.
Последовательность технологических операций приведена на схеме (рис. 71).
Тростниковый сахар-сырец, поступающий со склада, взвешивают на автоматических весах и, после отбора средних образцов для определения качества, подают в клеровочный аппарат для растворения в промоях до плотности сиропа (не более 60 % сухих веществ). Полученную клеровку смешивают с клеровкой первого оттека утфеля I и сахара III кристаллизации и подают на 8—10-минутную дефекацию при pH 11,5—11,6 (щелочность по фенолфталеину 1,8—2,0% СаО). Расход активной извести на дефекацию в зависимости от качества сахара-сырца составляет 3,5—4,5 % СаО к массе сахара-сырца.
Дефекованную клеровку подвергают двухступенчатой сатурации: на первой ступени ее обрабатывают сатурационным газом до pH 10 10,5 (щелочность по фенолфталеину 0,06—0,09% СаО), на второй ступени — до pH 9—9,2 (щелочность по фенолфталеину 0,03—0,04 % СаО).
Перед второй ступенью сатурации, во избежание затруднений при регулировании конечной щелочности, к клеровке добавляют известковое молоко (0,4—0.5 % СаО к массе сахара-сырца).
На выходе из второго сатуратора поддерживают максимально возможную щелочность клеровки, верхний предел которой ограничен ухудшением фильтрационных свойств сатурационного осадка.
Высокая щелочность клеровки на обеих ступенях сатурации и 5—7-кратная рециркуляция ее в сатураторах по внешнему контуру способствуют повышению адсорбционной активности карбоната кальция и утилизации диоксида углерода из сатурационного газа. Отсутствие фильтрования между первой и второй ступенями сатурации не снижает результатов очистки клеровки, так как пептизация несахаров, адсорбированных карбонатом кальция, на второй ступени незначительна.
Отсатурированную клеровку нагревают до 85 °С, фильтруют в дисковых фильтрах, затем сульфитируют вместе с клеровкой сахара II кристаллизации до pH 7,2—7,5, снова нагревают до 80 °С, фильтруют в дисковых фильтрах через фильтроперлит и направляют на уваривание утфеля I.
Для стерилизации тракта подачи клеровки не реже одного раза в. смену в клеровочный аппарат вводят 8—10 кг формалина.
Фильтрационный осадок промывается (обессахаривается) в три ступени: на первой ступени — в дисковых фильтрах перед сульфитацией промоями со второй и третьей ступеней промывания до содержания в промое 25—30 % сухих веществ, на второй ступени — в вакуум-фильтрах, куда подается фильтрационный осадок из дисковых фильтров с первой ступени, барометрической водой, нагретой до 85 °С, и, наконец, на третьей ступени — в дисковых фильтрах, куда осадок смывается из вакуум-фильтров для контрольного промывания, аммиачной водой температурой 90 °С (третья ступень промывания фильтрационного осадка на рис. 71 не показана).
Перед использованием промой второй и третьей ступеней обессахариваиия обрабатывают 40 %-ным формалином (1 кг формалина на 100 т сахара-сырца), известковым молоком до pH 9,5—10, затем нагревают до 90 °С и фильтруют как показано на рис. 71. Или вместе с фильтрационным осадком, смытым из фильтров сульфитированной клеровки, и разливами обрабатывают известковым молоком до щелочности 0,2—0,3 % СаО, сатурируют до pH 9, нагревают до 90 °С, фильтруют и направляют в сборник, которым может служить отстойник сока I сатурации.
Утфель I уваривают из сульфитированной клеровки и своего второго оттека до 92 % сухих веществ при температуре 70—75 °С. В приемной утфелемешалке его раскачивают своим же первым оттеком, подавая часть оттека в пустую утфелемешалку перед спуском утфеля, а часть — после полной выгрузки из вакуум-аппарата. Утфель I центрифугируют с отбором двух оттеков: доброкачественность первого — не выше 83 % и второго — не выше 91 %.
Первый оттек утфеля I содержит некоторое количество инвертного сахара и других несахаров. Его возврат на уваривание утфеля I нецелесообразен, так как в результате многократной рециркуляции в нем будет накапливаться инвертный сахар, что ухудшит качество сахара-песка. Использование всего первого оттека на уваривание утфеля II приведет к увеличению продуктового верстата и интенсивному нарастанию цветности. Поэтому, чтобы разрушить образовавшийся инвертный сахар и удалить часть несахаров адсорбцией на карбонате кальция, 50—80 % первого оттека утфеля I смешивают с клеровкой сахара III кристаллизации и возвращают на известково-углекислотную очистку в начало технологической схемы.
Оставшийся первый оттек утфеля I используют при уваривании утфеля II.
Утфель II уваривают до 92,5 % сухих веществ при температуре 70—75 °С и центрифугируют с отбором одного оттека доброкачественностью не выше 73%. Допускается пробеливание сахара небольшим количеством воды. Полученный при пробеливании оттек смешивается с первым оттеком. Утфель II раскачивается в приемной утфелемешалке своим же оттеком. Сахар II кристаллизации растворяется в промое первой ступени промывания фильтрационного осадка, клеровка подается на сульфитацию.
Утфель III уваривают до 94 % сухих веществ из оттека утфеля II при температуре 70—72 °С. Перед спуском из вакуум-аппарата его раскачивают разбавленной мелассой и затем дополнительно кристаллизуют при охлаждении в течение 60— 72 ч. Охлаждающую воду подают в систему охлаждения утфелемешалок-кристаллизаторов противотоком через 6—8 ч после загрузки утфеля. Доброкачественность готового утфеля должна быть не выше 73%. В последней утфелемешалке-кристаллизаторе утфель III подогревают на 7—10 °С и центрифугируют с отбором одного оттека (мелассы).
Сахар III кристаллизации растворяют в промоях второй и третьей ступеней промывания фильтрационного осадка и возвращают на дефекацию. Мелассу доброкачественностью 50 % и ниже выводят в хранилище, доброкачественностью 51—54 % используют на раскачку утфеля в кристаллизационной установке, мелассу доброкачественностью выше 54 % возвращают на уваривание утфеля III.
При переработке тростникового сахара-сырца по схеме с возвратом большей части первого оттека утфеля I и сахара последней кристаллизации на дефекацию и сатурацию выход сахара-песка составляет 95—96 %, содержание сахара в мелассе — 1,2—1,3%, расход известнякового камня — 5—7% и условного топлива — 26—28% к массе сахара-сырца.
Потери сахарозы в производстве. Общие потери сахарозы при переработке сахара-сырца на сахар-песок составляют 1,8—2,1 % к массе сахара-сырца, из них 0,9—1,1 % удерживается в мелассе и около 1 % теряется в производстве. Производственные потери состоят из учтенных (в фильтрационном осадке) — 0,10—0,15% и неучтенных (от термохимического разложения, жизнедеятельности микроорганизмов и др.) — 0,7—0,8%.
Неучтенные потерн сахарозы в производстве (в % к массе сахара-сырца) обусловлены следующими причинами.
В клеровочном отделении они связаны с микробиологическим разложением сахарозы, протекающим в сборниках разбавленных промоев. На заводе средней производительности масса промоев невелика (около 13 м3/ч), но общая вместимость сборников и трубопроводов, а также продолжительность пребывания в них промоев значительны, поэтому и микробиологические потери сахарозы в них (особенно при температуре не более 60 °С) могут быть повышенными.
Потери сахарозы в процессе известково-углекислотной очистки клеровки сахара-сырца объясняются большой вместимостью технологических аппаратов, что приводит к длительному пребыванию сахарных растворов в них при высокой температуре.
В продуктовом отделении большое влияние на потери сахарозы оказывают высокая температура уваривания утфелей и низкие значения pH. Если же поддерживать pH утфелей 7,2—7,5 и температуру меньше 70 °С, то неучтенные термохимические потери сахарозы резко снижаются.
Потери сахарозы в барометрической воде при уваривании утфелей связаны с уносом капель сиропа с утфельным паром и перебросами. Для их снижения перед барометрическим конденсатором устанавливают ловушку вместимостью 6 м3 на 100 т перерабатываемого сахара-сырца.
В сточные воды сахароза попадает с конденсатом вторичных паров, а также в результате разливов сахарсодержащих растворов.
Однако переработка сахара-сырца на свеклосахарных заводах таким способом затруднена, поэтому применяется схема с полным разложением редуцирующих веществ. Значительная часть продуктов распада, образующихся при энергичном воздействии извести на редуцирующие сахара, адсорбируется на карбонате кальция, что дает возможность поддерживать цветность клеровки в необходимых пределах и получать стандартный сахар-песок. Но при этом кроме безвозвратных потерь редуцирующих сахаров от разложения увеличивается содержание сахарозы в мелассе, так как редуцирующие сахара обладают способностью снижать растворимость сахарозы. Поэтому чем выше концентрация редуцирующих сахаров в мелассе, тем ниже в ней содержание сахарозы и меньше ее доброкачественность.
При работе свеклосахарного завода по схеме с разложением редуцирующих сахаров в сахаре-сырце расход извести составляет 4—5 % к массе сахара-сырца, а pH клеровки на дефекации достигает 11,6.
Лучший эффект очистки клеровки сахара-сырца известью и сатурационным газом получается в разбавленных растворах, которые легче фильтруются. Поэтому на заводах клеровку сахара-сырца готовят с содержанием сухих веществ не более 60%.
Последовательность технологических операций приведена на схеме (рис. 71).
Тростниковый сахар-сырец, поступающий со склада, взвешивают на автоматических весах и, после отбора средних образцов для определения качества, подают в клеровочный аппарат для растворения в промоях до плотности сиропа (не более 60 % сухих веществ). Полученную клеровку смешивают с клеровкой первого оттека утфеля I и сахара III кристаллизации и подают на 8—10-минутную дефекацию при pH 11,5—11,6 (щелочность по фенолфталеину 1,8—2,0% СаО). Расход активной извести на дефекацию в зависимости от качества сахара-сырца составляет 3,5—4,5 % СаО к массе сахара-сырца.
Дефекованную клеровку подвергают двухступенчатой сатурации: на первой ступени ее обрабатывают сатурационным газом до pH 10 10,5 (щелочность по фенолфталеину 0,06—0,09% СаО), на второй ступени — до pH 9—9,2 (щелочность по фенолфталеину 0,03—0,04 % СаО).
Перед второй ступенью сатурации, во избежание затруднений при регулировании конечной щелочности, к клеровке добавляют известковое молоко (0,4—0.5 % СаО к массе сахара-сырца).
На выходе из второго сатуратора поддерживают максимально возможную щелочность клеровки, верхний предел которой ограничен ухудшением фильтрационных свойств сатурационного осадка.
Высокая щелочность клеровки на обеих ступенях сатурации и 5—7-кратная рециркуляция ее в сатураторах по внешнему контуру способствуют повышению адсорбционной активности карбоната кальция и утилизации диоксида углерода из сатурационного газа. Отсутствие фильтрования между первой и второй ступенями сатурации не снижает результатов очистки клеровки, так как пептизация несахаров, адсорбированных карбонатом кальция, на второй ступени незначительна.
Отсатурированную клеровку нагревают до 85 °С, фильтруют в дисковых фильтрах, затем сульфитируют вместе с клеровкой сахара II кристаллизации до pH 7,2—7,5, снова нагревают до 80 °С, фильтруют в дисковых фильтрах через фильтроперлит и направляют на уваривание утфеля I.
Для стерилизации тракта подачи клеровки не реже одного раза в. смену в клеровочный аппарат вводят 8—10 кг формалина.
Фильтрационный осадок промывается (обессахаривается) в три ступени: на первой ступени — в дисковых фильтрах перед сульфитацией промоями со второй и третьей ступеней промывания до содержания в промое 25—30 % сухих веществ, на второй ступени — в вакуум-фильтрах, куда подается фильтрационный осадок из дисковых фильтров с первой ступени, барометрической водой, нагретой до 85 °С, и, наконец, на третьей ступени — в дисковых фильтрах, куда осадок смывается из вакуум-фильтров для контрольного промывания, аммиачной водой температурой 90 °С (третья ступень промывания фильтрационного осадка на рис. 71 не показана).
Перед использованием промой второй и третьей ступеней обессахариваиия обрабатывают 40 %-ным формалином (1 кг формалина на 100 т сахара-сырца), известковым молоком до pH 9,5—10, затем нагревают до 90 °С и фильтруют как показано на рис. 71. Или вместе с фильтрационным осадком, смытым из фильтров сульфитированной клеровки, и разливами обрабатывают известковым молоком до щелочности 0,2—0,3 % СаО, сатурируют до pH 9, нагревают до 90 °С, фильтруют и направляют в сборник, которым может служить отстойник сока I сатурации.
Утфель I уваривают из сульфитированной клеровки и своего второго оттека до 92 % сухих веществ при температуре 70—75 °С. В приемной утфелемешалке его раскачивают своим же первым оттеком, подавая часть оттека в пустую утфелемешалку перед спуском утфеля, а часть — после полной выгрузки из вакуум-аппарата. Утфель I центрифугируют с отбором двух оттеков: доброкачественность первого — не выше 83 % и второго — не выше 91 %.
Первый оттек утфеля I содержит некоторое количество инвертного сахара и других несахаров. Его возврат на уваривание утфеля I нецелесообразен, так как в результате многократной рециркуляции в нем будет накапливаться инвертный сахар, что ухудшит качество сахара-песка. Использование всего первого оттека на уваривание утфеля II приведет к увеличению продуктового верстата и интенсивному нарастанию цветности. Поэтому, чтобы разрушить образовавшийся инвертный сахар и удалить часть несахаров адсорбцией на карбонате кальция, 50—80 % первого оттека утфеля I смешивают с клеровкой сахара III кристаллизации и возвращают на известково-углекислотную очистку в начало технологической схемы.
Оставшийся первый оттек утфеля I используют при уваривании утфеля II.
Утфель II уваривают до 92,5 % сухих веществ при температуре 70—75 °С и центрифугируют с отбором одного оттека доброкачественностью не выше 73%. Допускается пробеливание сахара небольшим количеством воды. Полученный при пробеливании оттек смешивается с первым оттеком. Утфель II раскачивается в приемной утфелемешалке своим же оттеком. Сахар II кристаллизации растворяется в промое первой ступени промывания фильтрационного осадка, клеровка подается на сульфитацию.
Утфель III уваривают до 94 % сухих веществ из оттека утфеля II при температуре 70—72 °С. Перед спуском из вакуум-аппарата его раскачивают разбавленной мелассой и затем дополнительно кристаллизуют при охлаждении в течение 60— 72 ч. Охлаждающую воду подают в систему охлаждения утфелемешалок-кристаллизаторов противотоком через 6—8 ч после загрузки утфеля. Доброкачественность готового утфеля должна быть не выше 73%. В последней утфелемешалке-кристаллизаторе утфель III подогревают на 7—10 °С и центрифугируют с отбором одного оттека (мелассы).
Сахар III кристаллизации растворяют в промоях второй и третьей ступеней промывания фильтрационного осадка и возвращают на дефекацию. Мелассу доброкачественностью 50 % и ниже выводят в хранилище, доброкачественностью 51—54 % используют на раскачку утфеля в кристаллизационной установке, мелассу доброкачественностью выше 54 % возвращают на уваривание утфеля III.
При переработке тростникового сахара-сырца по схеме с возвратом большей части первого оттека утфеля I и сахара последней кристаллизации на дефекацию и сатурацию выход сахара-песка составляет 95—96 %, содержание сахара в мелассе — 1,2—1,3%, расход известнякового камня — 5—7% и условного топлива — 26—28% к массе сахара-сырца.
Потери сахарозы в производстве. Общие потери сахарозы при переработке сахара-сырца на сахар-песок составляют 1,8—2,1 % к массе сахара-сырца, из них 0,9—1,1 % удерживается в мелассе и около 1 % теряется в производстве. Производственные потери состоят из учтенных (в фильтрационном осадке) — 0,10—0,15% и неучтенных (от термохимического разложения, жизнедеятельности микроорганизмов и др.) — 0,7—0,8%.
Неучтенные потерн сахарозы в производстве (в % к массе сахара-сырца) обусловлены следующими причинами.
В клеровочном отделении они связаны с микробиологическим разложением сахарозы, протекающим в сборниках разбавленных промоев. На заводе средней производительности масса промоев невелика (около 13 м3/ч), но общая вместимость сборников и трубопроводов, а также продолжительность пребывания в них промоев значительны, поэтому и микробиологические потери сахарозы в них (особенно при температуре не более 60 °С) могут быть повышенными.
Потери сахарозы в процессе известково-углекислотной очистки клеровки сахара-сырца объясняются большой вместимостью технологических аппаратов, что приводит к длительному пребыванию сахарных растворов в них при высокой температуре.
В продуктовом отделении большое влияние на потери сахарозы оказывают высокая температура уваривания утфелей и низкие значения pH. Если же поддерживать pH утфелей 7,2—7,5 и температуру меньше 70 °С, то неучтенные термохимические потери сахарозы резко снижаются.
Потери сахарозы в барометрической воде при уваривании утфелей связаны с уносом капель сиропа с утфельным паром и перебросами. Для их снижения перед барометрическим конденсатором устанавливают ловушку вместимостью 6 м3 на 100 т перерабатываемого сахара-сырца.
В сточные воды сахароза попадает с конденсатом вторичных паров, а также в результате разливов сахарсодержащих растворов.