Химические процессы при выпаривании
24-05-2017, 09:38
Выпаривание сока проходит при высокой температуре (в I корпусе t = 125°С) и связано с увеличением концентрации сухих веществ от ~ 15 до 65%. Эти процессы вызывают ряд химических изменений в составе сока, оказывающих влияние на его качество и эффективность работы выпарной установки.
Разложение сахарозы. Количество разложенной сахарозы зависит от времени выпаривания, концентрации сухих веществ в растворе, что подтверждается следующими данными (разложение сахарозы в зависимости от температуры при нагревании 15%-ного сахарного раствора в течение 1 ч):
При переработке свеклы нормального качества и нормальной работе выпарной установки потери сахарозы от ее разложения обычно не превышают 0,1%.
Потери сахара при выпаривании могут быть также обусловлены следующими факторами:
• Уносом капелек сока с соковым паром. В последних корпусах он выше, так как скорость движения сокового пара в них выше.
• Пенением сока. При вспенивании сока выпаривание ухудшается, так как пена покрывает поверхность выпаривания и пригорает.
• Перебросом сока, что чаще встречается в последних корпусах выпарной установки. Это связано с тем, что в последних корпусах вследствие более высокой концентрации сухих веществ сока вязкость его выше, что затрудняет движение пузырьков воздуха. Скопление пузырьков в нижней части аппарата может привести к резкому повышению уровня сока в аппарате и перебросу сока.
• Негерметичность греющих камер. При небольших неплотностях сок не может попасть в греющую камеру, так как давление в ней выше.
Повышение цветности сока. Нарастание цветности сока при выпаривании происходит как за счет щелочно-термического разложения и карамелизации сахарозы, так и других процессов, в частности реакции Майяра, в результате которой образуются сильно окрашенные азотсодержащие вещества - меланоидины. При выпаривании сока его цветность может возрастать на 50...200%, что отрицательно скажется на качестве получаемого затем сахара.
Высокому нарастанию цветности сока способствует плохая циркуляция сока в корпусах, высокий уровень сока, длительное его пребывание в аппаратах.
Высокое нарастание цветности имеет место при сгущении сока пониженного качества, особенно содержащего повышенное количество редуцирующих веществ, а также если сок плохо обработан на дефекации и сатурации (малым количеством извести, в течение недостаточного времени, при низкой температуре), или же если сгущается сильно щелочной сок. Минимальное нарастание цветности имеют хорошо обработанные при очистке и подвергнутые сульфитации сока.
Изменение щелочности сока. Оно связано с разложением ряда соединений сока:
• При разложении амидов щелочность понижается, так как образуются аминокислоты, на нейтрализацию которых расходуется щелочность сока. Образующийся при этом аммиак поступает с соковым паром с греющую камеру следующего выпарного аппарата и является неконденсирующимся газом.
• Щелочность повышается в тех случаях, когда сок II сатурации пересатурирован и содержит кислые соли Са(НСО3)2 и КНСО3, при разложении которых выделяется СО2 (неконденсирующийся газ) и образуются соли, дающие щелочную среду.
Образование осадков (загорание выпарки) вызывается рядом причин:
• С повышением концентрации сухих веществ в соке в процессе его выпаривания растворимость солей (CaSО4, CaSО3 и др.) снижается, и они выпадают в осадок.
• При поступлении на выпарную установку пересатурированного сока II сатурации происходит разложение бикарбоната кальция Са(НСО3)2 и образование СаСО3, который выпадает в осадок.
• При поступлении на выпаривание плохо отфильтрованного (мутного) сока 11 сатурации.
Основы правильной работы выпарной установки следующие:
• Обеспечение равномерного и непрерывного поступления сока на выпарную станцию и отвода сиропа из нее.
• Поддерживание оптимальной разности температур на выпарной станции и на отдельных ее ступенях.
• Выдерживание рекомендуемого уровня сока в отдельных корпусах установки. Превышение уровня выше допустимого вызывает перебросы сока в паровую камеру следующей ступени; снижение уровня кипящего сока ниже уровня верхней трубной решетки, т. е. оголение части греющей поверхности вызывает карамелизацию сахарозы и усиленное образование накипи.
• Непрерывный равномерный отвод конденсата и неконденсирующихся газов из греющей камеры.
• Поддерживать оптимальную щелочность сока.
• По возможности избегать применения масел для гашения пены.
• Обеспечение ритмичной работы теплопотребителей, особенно при уваривании утфелей.
Разложение сахарозы. Количество разложенной сахарозы зависит от времени выпаривания, концентрации сухих веществ в растворе, что подтверждается следующими данными (разложение сахарозы в зависимости от температуры при нагревании 15%-ного сахарного раствора в течение 1 ч):
При переработке свеклы нормального качества и нормальной работе выпарной установки потери сахарозы от ее разложения обычно не превышают 0,1%.
Потери сахара при выпаривании могут быть также обусловлены следующими факторами:
• Уносом капелек сока с соковым паром. В последних корпусах он выше, так как скорость движения сокового пара в них выше.
• Пенением сока. При вспенивании сока выпаривание ухудшается, так как пена покрывает поверхность выпаривания и пригорает.
• Перебросом сока, что чаще встречается в последних корпусах выпарной установки. Это связано с тем, что в последних корпусах вследствие более высокой концентрации сухих веществ сока вязкость его выше, что затрудняет движение пузырьков воздуха. Скопление пузырьков в нижней части аппарата может привести к резкому повышению уровня сока в аппарате и перебросу сока.
• Негерметичность греющих камер. При небольших неплотностях сок не может попасть в греющую камеру, так как давление в ней выше.
Повышение цветности сока. Нарастание цветности сока при выпаривании происходит как за счет щелочно-термического разложения и карамелизации сахарозы, так и других процессов, в частности реакции Майяра, в результате которой образуются сильно окрашенные азотсодержащие вещества - меланоидины. При выпаривании сока его цветность может возрастать на 50...200%, что отрицательно скажется на качестве получаемого затем сахара.
Высокому нарастанию цветности сока способствует плохая циркуляция сока в корпусах, высокий уровень сока, длительное его пребывание в аппаратах.
Высокое нарастание цветности имеет место при сгущении сока пониженного качества, особенно содержащего повышенное количество редуцирующих веществ, а также если сок плохо обработан на дефекации и сатурации (малым количеством извести, в течение недостаточного времени, при низкой температуре), или же если сгущается сильно щелочной сок. Минимальное нарастание цветности имеют хорошо обработанные при очистке и подвергнутые сульфитации сока.
Изменение щелочности сока. Оно связано с разложением ряда соединений сока:
• При разложении амидов щелочность понижается, так как образуются аминокислоты, на нейтрализацию которых расходуется щелочность сока. Образующийся при этом аммиак поступает с соковым паром с греющую камеру следующего выпарного аппарата и является неконденсирующимся газом.
• Щелочность повышается в тех случаях, когда сок II сатурации пересатурирован и содержит кислые соли Са(НСО3)2 и КНСО3, при разложении которых выделяется СО2 (неконденсирующийся газ) и образуются соли, дающие щелочную среду.
Образование осадков (загорание выпарки) вызывается рядом причин:
• С повышением концентрации сухих веществ в соке в процессе его выпаривания растворимость солей (CaSО4, CaSО3 и др.) снижается, и они выпадают в осадок.
• При поступлении на выпарную установку пересатурированного сока II сатурации происходит разложение бикарбоната кальция Са(НСО3)2 и образование СаСО3, который выпадает в осадок.
• При поступлении на выпаривание плохо отфильтрованного (мутного) сока 11 сатурации.
Основы правильной работы выпарной установки следующие:
• Обеспечение равномерного и непрерывного поступления сока на выпарную станцию и отвода сиропа из нее.
• Поддерживание оптимальной разности температур на выпарной станции и на отдельных ее ступенях.
• Выдерживание рекомендуемого уровня сока в отдельных корпусах установки. Превышение уровня выше допустимого вызывает перебросы сока в паровую камеру следующей ступени; снижение уровня кипящего сока ниже уровня верхней трубной решетки, т. е. оголение части греющей поверхности вызывает карамелизацию сахарозы и усиленное образование накипи.
• Непрерывный равномерный отвод конденсата и неконденсирующихся газов из греющей камеры.
• Поддерживать оптимальную щелочность сока.
• По возможности избегать применения масел для гашения пены.
• Обеспечение ритмичной работы теплопотребителей, особенно при уваривании утфелей.