Сахарное производство ПОДГОТОВИЛИ: СТУДЕНТКИ 302 ГР. БОБКОВА А. К. ДУДИЧ А. В.
Сахар вырабатывают из двух сахароносных растений: сахарного тростника (в тропических странах) и сахарной свёклы (в странах с умеренным климатом). Тростниковый сахар известен уже много веков. Свеклосахарное же производство существует лишь с начала прошлого столетия.
Технологическая схема свеклосахарного производства: 1. Своё сырье - сахарную свеклу - заводы получают непосредственно из колхозов и совхозов. На заводе свеклу прежде всего очищают от примесей и отмывают от приставшей к ней земле. 2. Затем в машинах-свеклорезках свеклу измельчают в тонкую (0, 5 – 1 мм) желобчатого профиля стружку. 3. Свекольную стружку загружают в аппараты-диффузоры, где из неё выщелачиванием извлекают сахар. 4. Полученный в результате этого процесса сахаристый (диффузионный) сок очищают от несахаристых веществ. 5. Очищенный сок выпариванием сгущают до концентрации сиропа, который уваривают до кристаллизации в нём сахара. Кристаллы сахара отделяют от маточного раствора, пробеливают и сушат.
Извлечение сахара из свекловичной стружки Производят выщелачиванием тёплой водой диффузионного сока. Основано на явлениях диффузии и осмоса. Выщелачивание происходит в диффузионных батареях, состоящих из 12 -16 диффузоров. Диффузоры, представляющие собой металлические цилиндры ёмкостью 5 -10 м 3, снабжены устройствами для загрузки стружки и выгрузки жома. Содержимое диффузоров подогревают циркулирующим по трубам внутри диффузора паром. Температура в диффузоре достигает 60°С и более. При такой температуре свёртывается протоплазма клеток, что облегчает выщелачивание из них сахара. Выщелачивание сахара в диффузионной батарее осуществляется постепенно. Диффузионный сок, переходя от одного диффузора к другому, постепенно насыщается сахаром, пока содержание сахара в соке не приблизится максимально к сахаристости свеклы. Первый диффузор батареи загружают стружкой и заливают тёплой водой, заполняющей в диффузоре всё пространство между стружкой. Если сахаристость свежезагруженной свекловичной стружки составляет 18% (она может быть и немного больше и немного меньше): то после выщелачивания водой части сахара и достижения диффузионного равновесия сахар в стружке и воде распределяется поровну и сахаристость стружки и полученного сока становится одинаковой: она составляет 9% (18: 2). Полученный в первом диффузоре сок переводят во второй, загруженный свежей стружкой. По достижении равновесия сахар в стружке и соке во втором диффузоре распределяется поровну и сахаристость сока составляет 13, 5%. Из второго диффузора сок переводят в третий, также заполненный свежей стружкой. Сахаристость сока в нём достигает 15, 75% и т. д. В последнем диффузоре, сахаристость сока мало отличается от сахаристости свежей свекловичной стружки.
Так как в стружке в первом диффузоре остаётся ещё 9% сахара (в сок переходит только 9 из 18%, содержащихся в свежей стружке), для измельчения сахара его вторично заливают чистой водой. При установлении диффузионного равновесия в первом диффузоре вновь получается сок, хотя уже с меньшей сахаристостью: (9: 2= 4, 5%). Этот сок затем переводят во второй диффузор, где сахаристость стружки 13, 5. % Диффузионный сок здесь получается с сахаристостью 9%. Переводя этот сок в третий диффузор, где сахаристость стружки 15, 75% получают сок с содержанием сахара 12, 37% и т. д. Таким образом, когда установлена работа диффузионной батареи, не свежую свекловичную стружку подают наиболее концентрированный сок, а на более или менее обессахаренную стружку подают сок слабой концентрации, либо чистую воду. Эти способом удаётся максимально извлекать сахар из свекловичной стружки и получать диффузионный сок высокой концентрации. Потери сахара в жоме при этом составляют всего 0, 2 -0, 25%. Перемещение сока от одного диффузора к другому осуществляется благодаря небольшому давлению, создаваемому при накачивании воды в первый диффузор. В последнее время на сахарных заводах получают применение диффузионные аппараты непрерывного действия, заменяющие диффузионные батареи, загружаемые и разгружаемые периодически. С одной стороны в действующий диффузионный аппарат непрерывно подают свекловичную стружку, которая движется навстречу поступающей с противоположной стороны воде. Непрерывно смывающая стружку вода выщелачивает из неё сахар и постепенно превращается в обогащённый сахаром диффузионный сок, который выводят из диффузионного аппарата. Так же непрерывно из аппарата выводят обессахаренную стружку- жом.
Очистка диффузионного сока Кроме сахара в диффузионном соке содержатся (примерно 2%) и другие вещества, называемые несахарами (соли фосфорной и других кислот, белки), а также мелкие взвешенные частицы, придающие соку тёмный цвет. Очистку диффузионного сока от взвешенных частиц и значительной части несахаров производят при помощи извести, а для последующего удаления из сока извести применяют углекислоту. Известь и углекислый газ получают на сахарных заводах обжигом известняка (Са. СО 2=Са. О+СО 2); его расход составляет 5 -6% от веса перерабатываемой свеклы. Обработку диффузионного сока известью (в виде известкового молока) производят и цилиндрических котлах с мешалками – дефекаторах.
Под действием извести несахара коагулируют и осаждаются или разлагаются, образуя кальциевые моли, остающиеся в растворе. Обработанный известью (дефекованный) сок поступает в сатуратор, где его обрабатывают углекислым газом. Под действием углекислого газа известь превращается, в углекислый кальций Са. СО 3, который, выпадая в осадок, увлекает с собой и несахара. Обработанный углекислым газом (сатурированный) сок отделяется фильтруют на механических фильтрах. При этом от сока отделяется фильтр-прессная грязь, содержащая углекислый кальций, несахара и незначительное количество сахара (до 1% от веса грязи). Очищенный диффузионный сок сохраняет тёмный цвет, устраняемый при последующей обработки сока сернистым газом (его получают сжиганием серы). Процесс обработки сока сернистым газом называется сульфитацией.
Выпаривание сока, уваривание сиропа и получение сахара Очищенный сок поступает на выпарную установку, где из него удаляют большую часть воды. Сок приобретает концентрацию сиропа (65% сухих веществ, в том числе 60% сахара и 5% несахаров, остающихся в диффузионном соке после его очистки). Полученный сироп опять отбеливают сернистым газом и фильтруют, после чего уваривают в вакуум-аппаратах. Уваривание сиропа продолжается 2, 5 -3 часа при температуре 70°С (под вакуумом). В процессе уваривания происходит кристаллизация сахара. При этом получается продукт, содержащий 55 -60% кристаллов сахара и называемый утфелем первой кристаллизации. Концентрация сухих веществ в утфеле достигает 92, 5% (из них примерно 85% сахара).
Из вакуум-аппаратов утфель спускают в мешалку, а затем направляют в центрифуги, где производится отделение маточного раствора от кристаллов сахара. Отделённый маточный раствор называют зелёной патокой. В ней содержится ещё значительное количество сахара, а также несахара. После удаления зелёной патоки оставшийся в центрифуге сахар промывают водой и пропаривают паром. В результате сахар становится белым. При промывке кристаллов сахара в центрифуге образуется жидкость, содержащая растворённый сахар – белая патока. Её возвращают в вакуумаппараты для дополнительного уваривания на утфель первой кристаллизации, дающей белый сахар. Сахар же их центрифуг направляют в сушильный барабан. Высушенный сахар является уже вполне готовым продуктом – сахарным песком, содержащим до 99, 75% чистого сахара, считая на сухое вещество. Зелёную патоку тоже направляют в вакуум-аппараты для уваривания на утфель второй кристаллизации. При этом получают жёлтый сахар, идущий главным образом в кондитерскую промышленность. Специальной обработкой жёлтый сахар можно превратить и в обыкновенный, белый. После выделения утфеля второй кристаллизации жёлтого сахара получают кормовую патоку, или мелассу, являющуюся отходом производства. Выход кормовой патоки составляет около 5% от веса переработанной свеклы.
Использование отходов Наиболее ценными отходом свеклосахарного производства является кормовая патока, почти наполовину состоящая из сахара и содержащая другие питательные вещества. Вследствие этого патоку используют в качестве концентрированного корма для скота (непосредственным вскармливанием или в составе комбикормов). Кроме того, кормовую патоку перерабатывают на спирт, дрожжи, лимонную и молочную кислоту и другие продукты. Особой переработкой из кормовой патоки можно извлечь содержащийся в ней сахар и тем самым повысить общий выход из свеклы и снизить его себестоимость. Для этой цели на некоторых заводах построены цехи, в которых производят обессахаривание кормовой патоки. Другим отходом является жом – лишенная сахар свекловичная стружка. Выгружаемый из диффузоров дом при помощи воды транспортируют в хранилища (жомовые ямы). Жом питателен, его охотно поедают животные; он используется колхозами и совхозами (сдающими свеклу на завод) для откорма скота. При некоторых сахарных заводах имеются и свои скотооткормочные пункты. Свежий жом содержит 94% воды. Для повышения транспортабельности, а также кормовой ценности жома его частично обезвоживают и тем самым повышают содержание в нём сухих веществ 15 -18%. Для длительного хранения жом высушивают до влажности 10 -12%, применяя для сушки топочные газы.
Производство сахара-рафинада В сахаре-песке остаётся некоторая часть несахаров. Удаление их является задачей сахаро-рафинадного производства, которое одновременно превращает сахар-песок в сахар -рафинад. Сущность процесса рафинирования сахара заключается в том, что сахар-песок растворяют, полученный сироп очищают и уваривают на кристалл. После отливки рафинадного утфеля в формы и его охлаждения получают высокой твёрдости – литой сахар. Крупные куски литого сахара разбивают на более мелкие или распиливают на кусочки правильной формы. Применяют и другой способ производства кускового сахара – прессование полученного из рафинадного утфеля увлажнённого сахарапеска в формах. Так получают прессованный сахар, обладающий меньшей твёрдостью, чем литой.
Сахарорафинадных заводов значительно меньше, чем свеклосахарных, снабжающих рафинадные заводы сырьём. В отличии от свеклосахарных заводов, перерабатывающих огромное количество малотранспортабельного и скоропортящегося сырья и вследствие этого размещаемых в непосредственной близости от свекловичных плантаций, сахарорафинадные заводы размещают не только в районах свеклосеяния и производства сахара-песка, но часто и в крупных центрах потребления сахара-рафинада. Это объясняется тем, что выход сахара-рафинада при переработке сахара-песка очень высок (немногим не менее 100%), а транспортабельность сахара-рафинада ниже транспортабельности сахара-песка.
Технико-экономические особенности С учётом потерь сахара в процессе производства (больше всего теряется в кормовой патоке – 9 -14% содержащегося в свекле сахара) выход его из свеклы практически составляет 12 -13%. При этом расход свеклы на 1 т сахара превышает 7 -8 т. Удельный вес сырья в себестоимости сахара – более 85%. В процессе сахароварения расходуется много пара и горячей воды, обычно получаемых в заводской котельной установке. Общий расход условного топлива на свеклосахарных заводах (включая и расход на обжиг известняка) составляет 11 -12% от веса перерабатываемой свеклы. Свеклосахарное производство характеризуется большим расходом воды на технологические процессы. Он в 20 раз превышает вес перерабатываемой свеклы. С учётом использования оборотной воды расход свежей воды тоже весьма значителен и достигает 8 т на 1 т свеклы.
Сезонность работы свеклосахарных заводов Свеклосахарные заводы отличаются резко выраженной сезонностью работы. Свекла созревает как правило в сентябре.
Скачать презентацию Сахарное производство ПОДГОТОВИЛИ СТУДЕНТКИ 302 ГР БОБКОВА А
САХАРНОЕ.pptx