СПОСОБ ДИФФУЗИОННО-ПРЕССОВОГО ИЗВЛЕЧЕНИЯ САХАРОЗЫ ИЗ СВЕКЛОВИЧНОЙ СТРУЖКИ
METHOD FOR DIFFUSION-PRESS EXTRACTION OF SUCROSE FROM BEET CHIPS

Изобретение относится к сахарной промышленности, а именно, к извлечению сахарозы из свекловичной стружки с получением диффузионного сока.
Известен диффузионный способ извлечения сахарозы, содержащейся в свекловичном соке, в котором корнеплоды свеклы изрезают в стружку с последующей противоточной обработкой ее горячей водой. При этом почти вся сахароза и часть растворенных несахаров свекловичного сока переходят в воду (диффундируют), в результате чего содержание их в свекловичной стружке снижается, а в воде (экстрагенте) - увеличивается. Диффузия растворенной сахарозы и несахаров из свекловичного (клеточного) сока происходит под влиянием градиента концентрации, который поддерживается в результате противотока на протяжении всего процесса (1. Сапронов А.Р. Технология сахарного производства. М.: Колос, 1998. - с.78-119).
Диффузионный способ извлечения сахарозы осуществляется в аппаратах непрерывного действия различных конструкций - наклонных, колонных и ротационных. Процесс диффузионного обессахаривания свекловичной стружки завершается получением диффузионного сока с чистотой, как правило, превышающей чистоту свекловичного (клеточного) сока, и свежего жома (обессахаренной свекловичной стружки) с остаточным содержанием сахарозы, не превышающим регламентируемых потерь сахарозы с жомом.
Наиболее близким техническим решением является диффузионный способ извлечения сахарозы из свекловичной стружки, предусматривающий ее противоточное обессахаривание экстрагентом, в состав которого, кроме чистой природной воды, входит жомопрессовая вода, получаемая после прессования обессахаренной до нормативного значения потерь сахарозы свекловичной стружки, что «…не обеспечивает существенного повышения чистоты получаемого сока…» (2. Hollaus F. Einflub der Lauerung des Extraktion ouf die Zuckrindustrie Wirksamkeit von Formalum - Zeitschrift fur die Zuckrin-dustrie, 1975. - 25. - №8. - с.457-460, 3. Пути дальнейшего повышения эффективности диффузионного процесса на сахарных заводах объединения. Рекомендации Сев. Кав. произв. объед. сах. пром., Краснодар.: 23 июля 1985. - 19 с.). При этом соотношение в экстрагенте чистой и жомопрессовой вод колеблется в зависимости от глубины прессования обессахаренной свекловичной стружки. Глубина прессования (содержание сухих веществ в обессахаренной стружке после прессования) зависит от типа используемых на предприятии жомовых прессов («GH-2», «Babbini», «Stord» и др.), при этом количество возвращаемой в составе экстрагента жомопрессовой воды может колебаться в значительных пределах: от 30 до 70% к массе перерабатываемого сырья (свекловичной стружки).
К недостаткам диффузионного способа извлечения сахарозы из свекловичной стружки, осуществляемого как с возвратом жомопрессовой воды, так и с использованием только чистой (в том числе, природной) воды, следует отнести то, что для достижения нормируемой полноты извлечения, соответствующей регламентируемым (нормативным) потерям сахарозы в свежем жоме, необходим расход воды (экстрагента), значительно превышающий массу клеточного сока в свекловичной стружке, что приводит к увеличению отбора сока (откачки диффузионного сока) с неизбежным снижением его чистоты, так как чем полнее обессахаривание стружки и, соответственно больше отбор диффузионного сока, тем больше несахаров клеточного сока и клеточной ткани свекловичной стружки переходит в сок. При этом на завершающей стадии диффузионного процесса интенсивность экстрагирования несахаров возрастает, о чем свидетельствует снижение чистоты получаемого сока, которая может быть существенно ниже чистоты клеточного сока свекловичной стружки. Увеличение концентрации несахаров в диффузионном соке отрицательно сказывается на результатах всех последующих технологических операций как по качеству очищенного сока, так и по затратам производственных материалов для его известково-углекислотной очистки и топлива для последующего сгущения сока.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является снижение отбора диффузионного сока, повышение его чистоты, сокращение затрат условного топлива и расхода природной воды на технологические нужды.
Технический результат достигается тем, что в способе диффузионно-прессового извлечения сахарозы из свекловичной стружки, предусматривающем экстрагирование сахарозы из свекловичной стружки противоточной диффузией с последующим прессованием обессахаренной свекловичной стружки и возвратом получаемой от прессования воды на диффузию, экстрагирование сахарозы из свекловичной стружки противоточной диффузией ограничивают остаточным содержанием сахарозы в обессахаренной свекловичной стружке, равным 2,0-2,5% к массе свекловичной стружки, путем снижения отбора диффузионного сока до 105-110% к массе свекловичной стружки, позволяющим осуществить дополнительное извлечение сахарозы из обессахаренной свекловичной стружки прессованием до содержания сухих веществ 22-26% и до остаточного содержания сахарозы в обессахаренной прессованием свекловичной стружке 1,0-1,5%.
Традиционная технология диффузионного извлечения предусматривает остаточное количество сахарозы в обессахаренной свекловичной стружке, равное нормативной величине 0,30-0,35% к массе свеклы. В предлагаемом способе извлечение сахарозы диффузией ограничивают до 2,0-2,5% к массе обессахаренной стружки, что позволяет уменьшить отбор диффузионного сока с одновременным повышением его чистоты (не ниже чистоты клеточного сока). При этом значительно сокращаются затраты топлива на выпаривание избыточного количества воды и расход природной воды на технологические нужды.
Предлагаемый способ осуществляется следующим образом (см. чертеж): свекловичная стружка, полученная от изрезывания корнеплодов сахарной свеклы, подается в «головную» часть диффузионного аппарата (поз.1) и транспортирующими устройствами перемещается навстречу экстрагенту (смеси жомопрессовой воды, конденсата технологического пара и природной воды), подаваемому в «хвостовую» часть диффузионного аппарата.
Экстрагент перед поступлением в диффузионный аппарат подвергается нагреву до заданной температуры и обработке сернистым газом до заданных значений pH (поз.4). При противоточном движении свекловичной стружки и экстрагента диффузионный процесс завершают на фазе получения экстракта с чистотой, не ниже чистоты клеточного сока, когда остаточное содержание сахарозы в обессахаренной стружке (свежем свекловичном жоме) составляет 2,0-2,5% к ее массе. Диффузионный сок, отбираемый из аппарата, имеет чистоту, превышающую чистоту клеточного сока на 1,0-1,5% (абсолютных), с эффектом очистки, достигаемым за счет менее интенсивной экстракции несахаров из клеток ткани свекловичной стружки, составляющим не менее 10%.
Выгружаемый из аппарата свежий свекловичный жом поступает на прессование в прессы для частичного механического обезвоживания (поз.2), где отпрессовывается до содержания сухих веществ 22-26% при остаточном содержании сахарозы в нем 1,0-1,5% к его массе или 0,3-0,35% в пересчете на массу свекловичной стружки. Полученная жомопрессовая вода подготавливается определенным образом (поз.3) к возврату в диффузионный аппарат.
Предлагаемый способ извлечения сахарозы из свекловичной стружки предусматривает две стадии:
1. Извлечение из свекловичной стружки противоточным диффузионным способом 87-88% сахарозы с получением диффузионного сока на последней фазе процесса с чистотой, большей или равной чистоте клеточного сока, при отборе диффузионного сока 105-110% к массе свеклы.
Чистота диффузионного сока при этом превышает чистоту клеточного сока свекловичной стружки с эффектом очистки не менее 10%. (Эффект очистки - это масса несахаров клеточного сока, не перешедших в состав диффузионного сока, отнесенная к массе несахаров в клеточном соке, выраженная в процентах). Свекловичная стружка обессахаривается до предела, соответствующего получению экстракта на последней стадии экстрагирования с чистотой, не ниже чистоты клеточного сока свекловичной стружки.
2. Доизвлечение оставшейся сахарозы из обессахаренной диффузией свекловичной стружки (свежего свекловичного жома), осуществляется прессованием до концентрации сухих веществ в прессованном жоме не менее 22-26% и содержания сахарозы в нем в пересчете на массу свекловичной стружки не более нормативного значения - 0,30%.
Установлено, что извлечение сахарозы из свекловичной стружки диффузией более 87-88% приводит к уменьшению чистоты диффузионного сока ниже чистоты клеточного сока.
Сравнительные результаты обессахаривания свекловичной стружки диффузионным и диффузионно-прессовым способами представлены в табл.1.
Таблица 1
№ п/п
Количество и качество диффузионного сока при диффузионном способе извлечения сахарозы из свекловичной стружки
Количество и качество диффузионного сока при диффузионно-прессовом способе извлечения сахарозы из свекловичной стружки
Отбор сока, % к м.св.
СВ,%
Сх, %
Чистота, %
Отбор сока, % к м.св.
СВ, %
Сх, %
Чистота, %
1
120
12,8
11,33
88,5
102
13,9
12,40
89,2
2
125
12,6
11,10
88,1
105
13,9
12,35
88,8
3
130
12,5
10,95
87,6
107
13,7
12,12
88,5
4
135
12,3
10,70
87,0
110
13,5
11,92
88,3
5
140
12,1
10,45
86,4
115
13,4
11,80
88,1
ср.87,5
ср.88,6
Δ=1,1
Как видно из данных таблицы, чистота диффузионного сока, полученного по предлагаемому способу обессахаривания свекловичной стружки, выше в среднем на 1,1%. Известно, что увеличение чистоты диффузионного сока на 1% позволяет, при прочих равных условиях, повысить выход сахара на 0,1% к массе свеклы (4. Бугаенко И.Ф. Повышение эффективности свеклосахарного производства. М.: 2000 г. - с.55-64).
Эффективность предлагаемого способа извлечения сахарозы из свекловичной стружки подтверждена производственными испытаниями на сахарном заводе ЗАО «ССК «Ленинградский» Краснодарского края. Так, уменьшение отбора диффузионного сока на 15-18% со 125 до 107-110% позволило этому заводу производственной мощностью 7000 тонн/сутки снизить расход условного топлива на 0,60% к массе свеклы, с экономией более 40 тонн условного топлива в сутки на сумму более 170 тыс.руб./сутки или за производственный сезон переработки сахарной свеклы в количестве 1 млн. тонн - 5750 тонн условного топлива стоимостью более 24 млн. рублей.
Дополнительная выработка сахара за счет повышения чистоты диффузионного сока составит:
тонн, или при цене реализации сахара-песка в ценах 2011 года - 25000 рублей за 1 тонну - 25 млн. рублей.
3
3
Уменьшение расхода природной воды на технологические нужды за счет использования в качестве части экстрагента жомопрессовой воды (при средней концентрации сухих веществ в прессованном жоме 24% выход жомопрессовой воды - 70% к массе свеклы) составит:
м за сезон, или при стоимости природной воды 4,5 руб. за 1 м - более 3 млн. рублей.
Суммарная экономическая эффективность от внедрения способа диффузионно-прессового извлечения сахарозы составит более 50 млн. рублей в сезон переработки сахарной свеклы.