2. Подготовка свеклы к производству

Доставка свеклы на завод и отделение примесей. Из бурачной на завод свеклу подают по гидравлическому транспортеру, по которому она движется под давлением воды. Свекла содержит от 5 до 15 % различных примесей (ботва, солома, песок, камни), которые, если их не удалить, ухудшают работу оборудования, могут вызвать его поломку, снижают качество диффузионного сока и выход сахара. Отделению примесей придается очень боль­шое значение, и частичную мойку свекла проходит уже в гидрав­лическом транспортере. Для этой цели транспортер снабжается специальными устройствами: ботвосоломо-, песко- и камнеловушками. Однако окончательно свеклу моют в специальных мо­ечных машинах, установленных в моечном отделении завода. Наибольшее распространение получили моечные машины марки КМЗ-57М производительностью до 1,5 тыс. т свеклы в сутки.

Машина марки КМЗ-57М представляет собой корытообраз­ную емкость, разделенную перегородкой на два отделения – моющее и выбрасывающее. В моечном отделении расположены шнек для подачи свеклы и вал с кулачками для ее интенсивного перемешивания и оттирания грязи. Уровень воды в моечном отделении на 300...400 мм выше уровня вала, что позволяет уда­лять всплывающие легкие примеси. Машина снабжена песко- и камнеловушками. Лучшая эффективность отмывания свеклы достигается в струйных свекломойках.

Затем чистую свеклу поднимают ленточным транспортером или ковшовым элеватором в верхнее помещение завода, где проводят ее электромагнитную очистку и взвешивают.

Изрезывание свеклы в стружку. Сахарозу извлекают из свеклы диффузионным способом. Для этого свеклу измельчают в тон­кую стружку желобчатой, пластинчатой, ромбовидной и другой формы в зависимости от качества самой свеклы и типа диффу­зионных аппаратов. Качество стружки оценивают длиной 100 г стружки в метрах (число Силина) или отношением массы струж­ки длиной более 5 см к массе стружки длиной менее 1 см (швед­ский фактор) и содержанием в ней брака. В непрерывнодействующих диффузионных аппаратах используют стружку, длина 100 г который составляет 9...15 м, шведский фактор должен быть при этом не ниже 8. Допустимое количество брака в стружке не должно превышать 3 %. Для получения свекловичной стружки используют центробежные, дисковые или барабанные свеклорез­ки. В центробежных свеклорезках свекла поступает во вращаю­щийся ротор-улитку, прижимается к ножам, установленным в вырезах вертикального цилиндрического корпуса, и режется в стружку.

Ножи неподвижны, в случае необходимости их можно ме­нять, не останавливая свеклорезку.

3. Получение диффузионного сока

Получение диффузионного сока основано на явлении диффу­зии и подчиняется закону Фика, который устанавливает связь между количеством экстрагируемого вещества S и основными параметрами процесса,

S = DF

где D – коэффициент, зависящий от величины молекул диффундирующего веще­ства; F – площадь слоя; С—с – разница концентраций; х – толщина слоя; τ – время диффузии.

На практике все эти величины имеют естественные ограниче­ния. Так, количество сока, извлекаемое из 100 кг стружки (от­качка сока), составляет 115...125 кг. При увеличении расхода воды на обессахаривание стружки (т. е. при увеличении разницы концентраций) возрастают и расходы топлива и электроэнергии на ее последующее выпаривание, что экономически невыгодно. Длительность обессахаривания τ , параметры самой стружки F, х обусловливаются конструктивными особенностями используе­мых диффузионных аппаратов. Так, длительность диффундиро­вания в аппаратах непрерывного действия при использовании грубой стружки составляет 70...80 мин, а температура, при кото­рой идет диффузия, не должна превышать 75 ºС, так как при ее повышении стружка будет сильно развариваться и забивать сито­вые поверхности.

В настоящее время извлечение сахарозы из свекловичной стружки производится в непрерывнодействующих диффузион­ных аппаратах по схеме, представленной на рис. 3.

Рис. 3. Схема противоточного обессахаривания свекловичной стружки:

С, С₁, С₂ – концентрация сахара в свекловичной стружке;

с, с₁, с₂ – концентрация сахара в диффузионном соке

Стружка концентрацией сахарозы C₂ поступает в головную часть (А) диффузионного аппарата и движется к хвостовой его части (В), отдавая сахарозу движущемуся навстречу растворите­лю. В хвостовой части аппарата находится стружка с очень малым количеством сахарозы, но так как сюда поступает чистая вода, то диффузия продолжается. Таким образом, разность концентраций сохраняется во всех частях аппарата, что обеспечива­ет максимальное извлечение сахарозы из стружки. Потери сахара составляют 0,25...0,3 % к массе свеклы.

На сахарных заводах республики работают диффузионные аппара­ты различных систем: колонные диффузионные аппараты (КДА), наклонные диффузионные аппараты (ПДС и ДДС), ротацион­ные диффузионные аппараты (РДА) и др.

Одноколонный диффузионный аппарат типа КДА (рис. 4) состоит из горизонтального ошпаривателя 1, подогревателей и насосов 2 и непосредственно вертикального диффузионного ап­парата 3.

Рис. 4. Колонный диффузионный аппарат КДА

Сокостружечная смесь температурой 75 ºС подается насосом в нижнюю часть колонны и перемещается вверх навстречу воде с помощью вала 6 с лопастями 4 и неподвижных лопастей 5. Обессахаренная стружка (жом) выгружается из верхней части аппарата и частично обезвоживается на шнековых водоотделите­лях. Подогретая до 72 °С свежая и жомопрессовая вода (рН 5,5...6,0) подается в верхнюю часть аппарата. Для того чтобы обеспечить необходимую температуру диффузионного процесса (74...75 °С), в данном типе аппаратов используется ошпариватель 1. Диффузионный сок отбирается из нижней части аппарата и делится на два потока.

Один поток – основная масса сока – сразу подается в теплообменную часть ошпаривателя для предварительного подогрева свекловичной стружки, имеющей комнатную температуру. При этом сок охлаждается с 72 до 45...55 °С и направляется на сле­дующую технологическую операцию – очистку. Подогретая таким образом стружка в мешалке ошпаривателя смешивается со второй частью диффузионного сока, предварительно прошедше­го через теплообменник и имеющего температуру 85 °С. Полу­ченная сокостружечная смесь температурой 75 °С поступает на диффузию в нижнюю часть аппарата. Продолжительность актив­ной диффузии в аппарате составляет 75...80 мин.

Колонные диффузионные аппараты имеют следующие не­достатки: высокий отбор сока (125...130 % к массе свеклы), использование дополнительных теплообменников и насосов для подогрева и откачки продукта, большая чувствительность к качеству стружки (длина 100 г стружки должна быть 11...13 м).

Используют также несколько типов наклонных шнековых диффузионных аппаратов типа ПДС и ДДС. Корпус этих аппаратов устанавливают под углом 11 º к горизонту. Аппарат условно делится на 6 секций. Сокостру­жечная смесь поступает в нижнюю часть аппарата и пере­мещается с помощью двух продольных шнеков к верхнему концу аппарата. Необходимая температура диффузионного процесса обеспечивается за счет имеющихся в аппарате паровых камер, без предварительного ошпаривания стружки. Длительность активной диффузии составляет 60...65 мин, средняя температура сокостружечной смеси 70 ºС, при этом используется более тонкая стружка – длина 100 г стружки равна 15...18 м; отбор сока составляет 120...125 % к массе свеклы. Один из наиболее существенных недостатков на­клонных шнековых диффузионных аппаратов – неравномер­ный прогрев стружки по поперечному сечению аппарата.