 |
Обзор существующих схем очистки диффузионного сока
|
|
|
|
Схема очистки диффузионного сока состоит из следующих основных операций: предварительная дефекация (преддефекация); основная дефекация; первая сатурация, вторая сатурация.
В приложении 1 приведена широко применяемая в производстве аппаратурно-технологическая схема очистки диффузионного сока с горячей оптимальной предварительной дефекацией.По этой схеме диффузионный сок нагревается в трубчатых подогревателях 1 до температуры 85-90 градусов и подается в преддефекатор 2, куда добавляется 100-150% (к массе свеклы) не фильтрованного сока 1-й сатурации и 15-30% (к массе свеклы) дефекованного сока. При этом рН диффузионного сока повышается от 5,5-6,5 до 10,8-11,5, и под действием извести происходит нейтрализация кислот, коагуляция макромолекул веществ в коллоидном состоянии и осаждение органических кислот в виде солей кальция.
Преддефекованный сок поступает в дефекатор 3 на основную дефекацию, куда добавляется 12-15% (к массе свеклы) известкового молока (2,5-3,0% СаО), рН сока при этом повышается до 12,2-12,3 (щелочность 1,0-1,8% СаО), ряд несахаров разлагается, продолжаются реакции осаждения солей кальция некоторых органических кислот.
Из дефекатора 3 сок поступает в аппарат 4 на 1-ю сатурацию газом, содержащим диоксид углерода. При обработке диоксидом углерода рН сока снижается до 10,8-11,5 (щелочность 0,08-0,11% СаО), а на поверхности образующихся кристаллов карбоната кальция адсорбируют несахара. На 1-й сатурации не вся свободная известь связывается диоксидом углерода, часть ее остается в соке, чтобы не допустить растворения осажденных на преддефекации несахаров.
Отсатурированный сок нагревается до 85-90 градусов и подается в напорный сборник - смеситель 5, куда при необходимости добавляется раствор коагулянта. Из этого сборника сок идет в отстойник 6 (или в фильтры - сгустители) и разделяется на осветленную фракцию (в количестве 75-85%) и сгущенную суспензию (в количестве 15-25%).
|
|
|
Сгущенная суспензия сока 1-й сатурации направляется в сборник, а затем в вакуум - фильтр 8. Осадок на фильтре промывается горячим конденсатом и выводится в отходы, а отфильтрованный сок и концентрированные промывные воды отводятся через вакуум - сборник 7, смешиваются с осветленной фракцией сока из отстойника 6 и подаются на контрольные фильтры 9. Разбавленные промывные воды с вакуум — фильтров идут на приготовление известкового молока.
После фильтров 9, фильтрат нагревается до 90-95 градусов и направляется на 2-ю сатурацию, а фильтрационный осадок смывается фильтрованным соком 1-й сатурации и возвращается в сборник сгущенной суспензии перед вакуум-фильтрами 8.
2-я сатурация проводится в аппарате 10. Для увеличения адсорбционной
поверхности в сок перед 2-й сатурацией добавляют известковое молоко в количестве, эквивалентном 0,25% СаО (к массе свеклы).
Сок 2-й сатурации с рН 9,2-9,3 (щелочность 0,015-0,020% СаО) пропускают через фильтры 11, обрабатывают диоксидом серы в сульфитаторе 12 до рН 8,5-9,0 (щелочность 0,005-0,01% СаО) и направляют в выпарную установку на сгущение. Фильтрационный осадок из фильтра 11 смывается фильтрованным соком 2-й сатурации и возвращается в сборник суспензии перед вакуум-фильтрами 8.
Часть отфильтрованного сока 2-й сатурации (около 4,5% к массе свеклы) расходуется на приготовление сиропа из желтого сахара. Такой сироп называется клеровкой. Схема очистки диффузионного сока с горячей оптимальной преддефекацией, дает хорошие результаты при переработке спелой, здоровой свеклы, с низким содержанием зеленой массы и других примесей. Когда на завод поступает неспелая, подгнившая или подмороженная свекла с высоким содержанием примесей, очистка диффузионного сока по этой схеме малоэффективна.
|
|
|
Для переработки свеклы различного качества во ВНИИСПе разработана
универсальная схема очистки диффузионного сока,обобщая опыт работы
отечественных и зарубежных сахарных заводов (приложение 1).
Эта схема внедрена на некоторых предприятиях. В схеме предусмотрена возможность очистки диффузионного сока по пяти вариантам.
Первый вариант - очистка диффузионного сока по схеме с горячей оптимальной преддефекацией и одноступенчатой 1-й сатурацией. По этому варианту преддефекация проводится в течение 4 минут в преддефекаторе 4 дефекованным соком с возвратом не фильтрованного сока 1-й сатурации. Продолжительность основной дефекации в аппарате 5 составляет 5-20 минут. Затем сок сатурируется в аппарате 6 и насосом 9 через подогреватель 7 подается в отстойник 8.
Используя цифровое обозначение аппаратов на схеме, приведенной в приложении 1, последовательность операций по очистке диффузионного сока (д.с.) по первому варианту можно представить как: Д.с.-1-4-5-6-9-7-8.
Второй вариант — очистка сока по схеме с двухступенчатой 1-й сатурацией в сатураторах А(6) и Б(3) (приложение 1). Последовательность технологических операций можно представить как: Д.с-1-4-5-6-3-9-7-8.
После предварительной и основной дефекаций сок сатурируется в сатураторе А до рН 9,0-9,5 и поступает в сатуратор Б самотеком (показано пунктиром), где в него добавляется известковое молоко, и сатурация продолжается до оптимального значения рН (10,8-11,5). На предварительную дефекацию можно возвращать не до сатурированный сок из сатуратора А или нормально отсатуритованный сок из сатуратора Б. Третий вариант очистки сока по схеме Дорра с использованием горячей предварительной дефекосатурации без основной дефекации: Д.с-1-2-3-9-7-8.
По этому варианту в работе находится один сатуратор с внешним циркуляционным контуром. Нагретый в подогревателях 1 диффузионный сок, минуя остальные аппараты, поступает в сборник - смеситель 2, где смешивается с 5-7-кратным количеством сока, отбираемого из дефекосатуратора 3 насосом 12. Перед дефекосатуратором в сок добавляется известковое молоко, и дефекосатурация проводится до рН~11,0. Из дефекосатуратора сок через подогреватель 7 поступает в отстойник 8.
|
|
|
Очищенный по этому варианту сок хорошо фильтруется и быстро отстаивается, поэтому схема Дорра часто применяется при переработке свеклы низкого качества, когда очистка сока по первому и второму вариантам не может обеспечить нормальной работы фильтрационного оборудования или когда на завод поступает свекла высокого качества с низким содержанием редуцирующих веществ и растворимого азота и ее надо быстро переработать.
Из-за отсутствия дефекации сок, очищаемый по схеме Дорра, не обладает термоустойчивостью и имеет высокую цветность.
Четвертый вариант - очистка сока с горячей предварительной дефекосатурацией и основной дефекацией без возврата сока 1-й сатурации на преддефекацию: Д.с-1-2-3-11-4-5-6-9-7-8.
Схема представляет собой комбинацию предварительной дефекосатурации сока при рН 9,0-9,5 и обычной очистки, состоящей из дефекации и сатурации. По этому варианту нагретый диффузионный сок смешивается в сборнике - смесителе 2 с 5-7-кратным количеством рециркулируемого сока, перед дефекосатуратором 3, в него добавляется известковое молоко и сок сатурируется до рН 9,0-9,5. Затем сок насосом 11 подается в преддефекатор 4, и далее процесс идет по первому варианту.
5-7-кратная рециркуляция сока, осуществляемая с помощью насоса 12, обеспечивает стабилизацию частиц осадка и предотвращает пенообразование. Дефекосатурация при низком рН является эффективным средством повышения фильтрационной способности сока 1-й сатурации.
Таким образом, при работе по четвертому варианту дефекосатуратор 3, выполняет роль преддефекатора, а преддефекатор 4 становится дефекатором. Следовательно, основная дефекация будет более длительной, так как осуществляется она последовательно в двух аппаратах. За счет увеличения продолжительности основной дефекации и исключения возврата сока 1-й сатурации на преддефекацию полнее протекают реакции разложения редуцирующих веществ и амидов, что обеспечивает нормальную термоустойчивость и цветность сока.
Таким образом, технологические показатели сока 1-й сатурации, полученного по варианту с горячей преддефекосатурацией, значительно лучше, чем сока, очищенного по первому варианту без преддефекосатурации.
|
|
|
Пятый вариант - очистка по способу ВНИИСПа с холодной
преддефекосатурацией и комбинированной холодно - горячей дефекацией: Д.с.-2-3-11-4-10-1-5-6-9-7-8.
По этому варианту холодный диффузионный сок смешивается в сборнике-смесителе 2 с рециркулируемым соком. Перед входом в дефекосатуратор 3 к нему добавляется известковое молоко и сок сатурируется до оптимального значения рН (10,8-11,5). Затем сок в течение 5-10 минут подвергается холодной дефекации в аппарате 4, куда добавляется остальное количество известкового молока, предназначенного для очистки. При этом в соке растворяется в 2-3 раза больше оксида кальция (СаО), чем при горячей дефекации. Из дефекатора 4 сок насосом 10 подается через подогреватели 1 в дефекатор 5, где выдерживается 10-15 минут при температуре 85-90 градусов. При нагревании сока почти вся растворенная известь остается в пересыщенном растворе, обеспечивая более глубокие процессы разложения несахаров. Далее следует 1-я сатурация до оптимального рН.
В результате комбинированной дефекации, способствующей большей растворимости извести, происходит максимально возможное разложение редуцирующих веществ и амидов, сок обладает большей термоустойчивостью и меньшей цветностью, а холодная преддефекосатурация обеспечивает хорошее отделение фильтрационного осадка.
Для осуществления процесса преддефекосатурации в обычном сатураторе убирают горизонтальные решетки, которые способствуют образованию в верхнем слое сока зоны с повышенной щелочностью, а сатурационный газ распределяется по сечению аппарата через барботер. Обязательным условием внедрения преддефекосатурации является автоматизация процесса.
С 1978 года в производство внедряется аппаратурно-технологическая схема очистки диффузионного сока с холодной прогрессивной преддефекацией (постепенное увеличение рН сока) и комбинированной холодно - горячей основной дефекацией.Преимущества этой схемы перед схемой очистки диффузионного сока с горячей оптимальной преддефекацией состоят в том, что холодная или теплая преддефекация дает возможность избежать местного перещелачивания сока, осаждать больше высокомолекулярных веществ и веществ в коллоидном состоянии и получать плотный коагулянт. При использовании этой схемы в несколько раз сокращается рециркуляция больших масс сока, что положительно влияет на его термоустойчивость и качество.
В процессе холодной или теплой предварительной и основной дефекаций в соке растворяется в 3-4 раза больше извести, чем при горячей. А когда сок нагревается перед второй ступенью основной дефекации, то почти вся растворенная известь остается в пересыщенном растворе, что обеспечивает прохождение более глубоких процессов осаждения несахаров.
|
|
|
Многократная рециркуляция сока 1-й сатурации по внешнему контуру и дополнительное введение извести (перед первой сатурацией) улучшают его фильтрацию и ускоряют осаждение солей и взвесей, а пятиминутная дефекация сока перед второй сатурацией дает возможность разложить несахара, оставшиеся после первой и второй ступени основной дефекации, и удалить их с осадком сока второй сатурации.
|
|
|
