Совместная переработка свеклы и тростникового сахара-сырца

Федорук В.А., Зелепукин С.Ю., 2015

Наличие в сахаре-сырце высокомолекулярных соединений (ВМС) снижает эффективность проведения последующих технологических операций, что вызывает затруднения с получением белого сахара стандартного качества. Также предлагается отдельно очищать клеровку сахара-сырца, что усложняет технологическую схему завода и требует установки дополнительного оборудования.

Нами разработан способ, который позволяет эффективно использовать существующее технологическое оборудование завода и интенсифицировать процесс совместной переработки свеклы и сахара-сырца без значительных материальных затрат.

Сахар-сырец содержит определенное количество несахаров, в частности ВМС, в связи с чем предлагается осуществлять удаление некоторой их части за счет использования остаточной адсорбционной активности частиц карбоната кальция, что повышает суммарный эффект очистки и улучшает качество смешанного сока перед выпариванием. Предлагается растворять сахар-сырец суспензией сока II сатурации в соотношении 1: (2,2-3,0). Введение в составе суспензии достаточно чистых частиц СаСОз позволяет уже в процессе растворения сахара-сырца адсорбировать различные группы несахаров, в том числе ВМС и красящие вещества. Последующая дефекосатурационная очистка раствора позволяет уменьшить пептизацию ВМС и получить однородный легкофильтруемый осадок [3]. При совместной переработке в клеровочную мешалку к тростниковому сахару-сырцу добавляется в определенном количестве суспензия сока II сатурации с температурой 85-90 оС до получения смеси с содержанием сухих веществ (СВ) 35-40 % и твердой фазы 0,4-0,6 % СаСОз. Полученная клеровка смешивается с фильтрованным соком I сатурации, смесь нагревается до 95 оС и проводится дефекация перед II сатурацией с добавлением 0,25-0,30 % СаО, II сатурация до рН 9,2-9,3 с последующим фильтрованием. Такой способ дает возможность повысить эффект очистки сахарного раствора на 1,6-2,0 %, снизить содержание ВМС на 23-26 %, уменьшить на 2022 % содержание солей кальция и на 19-22 % цветность смешанного сока. Дополнительное удаление ВМС и красящих веществ сахара-сырца обусловлено повышением адсорбционной активности частиц карбоната кальция в результате локальной пересатурации жидкой фазы суспензии за счет естественной кислотности сахара-сырца и ростом положительных значений электрокинети-ческого потенциала осадка. Предварительное удаление указанных несахаров улучшает условия адсорбционной очистки в процессе II сатурации и формирования частиц карбоната кальция, повы- шает их однородность и обеспечивает удовлетворительные фильтрационно-седиментационные показатели карбонатных суспензий.

С целью повышения качества сиропа, улучшения фильтрационных свойств сока II сатурации при совместной переработке свеклы и сахара-сырца было предложено клерование сахара-сырца проводить фильтрованным соком I сатурации с добавлением хлорной извести в количестве 0,05-0,10 % к массе сахара-сырца и мелкодисперсного керамзитового порошка в количестве 0,3-0,5 % к массе сахара-сырца. Введение хлорной извести позволяет уже в процессе клеро-вания сахара-сырца частично провести деполимеризацию ВМС, в том числе и полисахарида декстрана, и адсорбировать полученные фрагменты ВМС и красящих веществ на мелкодисперсных частицах керамзитового порошка [4].

Способ очистки осуществляется следующим образом. В клеровочную мешалку к тростниковому сахару-сырцу вводится фильтрованный сок I сатурации до достижения СВ смеси 35-40 %, хлорная известь в количестве 0,05-0,100 и 0,30,5 % к массе сахара-сырца мелкодисперсного керамзитового порошка. Одновременное клеро-вание и обработка клеровки хлорной известью и керамзитовым порошком проводится при температуре 85-90 оС в течение 10- 15 минут. Обработанная таким образом клеровка сахара-сырца смешивается с фильтрованным соком I сатурации, смесь нагревается до температуры 85-90 оС, проводится дефекация 0,2-0,з % СаО к массе свеклы в течение 5-6 минут, II сатурация до рН 9,2-9,3, фильтрование, сульфитация до рН 8,2-8,5.

Предложенный способ позволяет повысить эффект удаления несахаров в процессе очистки смеси клеровки сахара-сырца и сока I сатурации. Это объясняется тем, что ВМС сахара-сырца при добавлении хлорной извести частично деполимеризуются. Продукты деструкции ВМС и красящие вещества сахара-сырца адсорбируются на введенных частицах керамзитового порошка. Последующая дефекация и сатурация позволяют полнее адсорбировать имеющиеся несахара, сформировать крупнозернистый осадок, повышаются фильтрационные свойства сока II сатурации и качественные показатели сиропа (снижается цветность сиропа, уменьшается содержание солей кальция и ВМС). Применение хлорной извести для очистки сахарного раствора позволяет уменьшить расход оксида кальция на дефекацию смеси перед II сатурацией. Применение хлорной извести в количестве менее 0,05 % недостаточно, т.к. не удается достичь максимального разложения ВМС, а при расходе хлорной извести более 0,10 % не повышаются эффекты очистки сахарного раствора (таблица 1).

Т а б л и ц а 1

Влияние расхода хлорной извести на показатели сахарного раствора

Аналогичные результаты получены при изменении расходов керамзитового порошка. При расходе менее 0,3 % отмечается недостаток в адсорбционной поверхности для удаления продуктов деструкции ВМС, что ухудшает качественные показатели очищаемой смеси клеровки сахара-сырца и сока I сатурации, а при расходе керамзитового порошка более 0,5 % является нерациональным, так как эффект очистки увеличивается незначительно.

Керамзитовый порошок в основном состоит из двух соединений: двуокиси кремния и окиси алюминия, которые в процессе обжига при температуре 900 оС превращаются частично в алюмосиликаты. Двуокись кремния является нерастворимым соединением, следовательно, в водных растворах диссоциации на ионы это соединение не подвергается. Окись алюминия, напротив, хотя и в малых количествах, но в воде диссоциирует на ионы. Мы предполагаем, что положительно заряженные ионы алюминия за счет электростатических сил притягиваются к отрицательно заряженным молекулам несахаров. Количество положительно заряженных ионов алюминия компенсирует отрицательный заряд молекулы неса-харов, т.е. общий заряд конгломерата станет нейтральным. Это приводит к тому, что нарушается структура гидратной оболочки вокруг молекулы несахаров. С учетом того, что молекулы воды сильно поляризованы, их расположение вокруг заряженной частицы будет упорядочено от- носительно друг друга, гидратная оболочка имеет более прочную плотную структуру и включает в себя максимальное количество молекул воды. Если молекула несахара нейтральна, то расположение поляризованных молекул воды вокруг не-сахара будет хаотичным, нарушится плотность взаимного расположения молекул воды в гидратной оболочке относительно друг друга. Гидратная оболочка станет непрочной, количество молекул воды, составляющих эту оболочку, уменьшится. Все это приведет к агрегации молекул несахаров друг с другом, т.е. будут формироваться комплексы макромолекул, которые способны выпадать в осадок. Частицы двуокиси кремния, включаясь в формируемые агрегаты, повышают фильтрационно-седиментационные свойства формируемого осадка. Кроме того, в нефильтрованном соке II сатурации частицы двуокиси кремния станут центрами кристаллизации для кальциевых солей, что дополнительно приведет к их снижению в очищенном соке.