16.4. Очистка диффузионного сока

Из свеклы в диффузионный сок переходит почти вся сахароза и до 90% растворимых несахаров. Кроме того, в диффузионном соке содержится много мелких частиц свеклы (мезги), которые на воздухе быстро темнеют и пенятся.

Из такого сока без очистки трудно выделить сахарозу, так как несахара существенно замедляют скорость кристаллизации и увеличивают содержание сахара в отходах (мелассе). Одна часть несахаров удерживает в мелассе до 1,5 частей сахарозы. Чтобы получить максимальный выход сахара-песка и низкий выход мелассы, из диффузионного сока необходимо удалить как можно больше несахаров и довести его до слабощелочной реакции, в которой сахароза наиболее устойчива к разложению.

Производится довольно сложная и многоступенчатая очистка диффузионного сока.

Первой ступенью очистки диффузионного сока является преддефекация. При этом в диффузионный сок добавляют известковое молоко в количестве 0,2…0,3% СаО от массы свеклы равномерно во времени в течение 20…30 мин при температуре 40…60°С. Целью преддефекации является коагуляция (укрупнение) частиц коллоидной дисперсии для выведения их из раствора.

Далее производится основная дефекация. Целью основной дефекации является вторичная обработка диффузионного сока избытком извести сразу же после преддефекации. Основной дефекацией достигаются полное разложение амидов кислот, редуцирующих и пектиновых веществ, солей аммония, омыление жиров, а также создание избытка извести, необходимой для получения достаточного количества карбоната кальция при дальнейшей очистке – на 1-й сатурации. Общее количество активной извести, расходуемой на преддефекацию и основную дефекацию, составляет 2,2…2,5% СаО от массы свеклы. Температура, длительность процесса и доза известкового молока определяются лабораторией в зависимости от качества перерабатываемой в данный момент свеклы.

Сразу же после дефекации производится 1-я сатурация. После основной дефекации нефильтрованный сок, содержащий известь (меньшую часть – в растворе и большую часть – в осадке), поступает на 1-ю сатурацию, где его обрабатывают сатурационным газом (смесью газов, содержащих в большом количестве диоксид углерода). Диоксид углерода (СО₂) вступает в реакцию с гидроксидом кальция (Са(ОН)₂) и образует карбонат кальция (СаСО₃). На положительно заряженной поверхности свежеобразованных кристаллов СаСО₃ адсорбируются несахара сока, в том числе продукты распада пектиновых и других веществ, несущих отрицательный заряд.

Таким образом, если на предварительной и основной дефекациях химическая очистка осуществлялась путем коагуляции, осаждения и разложения несахаров, то на 1-й сатурации проводится физико-химическая очистка сока адсорбцией, что и является основной целью 1-й сатурации. Кроме того, образующийся кристаллический осадок СаСО₃ служит основой для создания фильтрующего слоя при фильтрации сока.

Образовавшийся осадок СаСО₃ с адсорбированными несахарами отфильтровывают.

Нефильтрованный сок 1-й сатурации содержит 4…5% взвешенных частиц, которые необходимо отделить, чтобы продолжить дальнейшую очистку сока. Фильтрование чаще всего производят на листовых саморазгружающихся фильтрах-сгустителях периодического действия. Сок 1-й сатурации на фильтре разделяется на фильтрованный сок и сгущенную суспензию.

Отфильтрованный сок содержит на выходе из фильтра не более 1 г/л твердой фазы и без контрольного фильтрования направляется на 2-ю сатурацию. Сгущенную суспензию сока 1-й сатурации повторно фильтруют в камерных вакуум-фильтрах, на которых осадок промывается горячей водой и просушивается воздухом или паром. Разбавленный сок, получаемый на первой стадии промывки, присоединяют к отфильтрованному соку. Сильно разбавленный сок, получаемый на окончательной стадии промывки осадка, используют в других технологических процессах. В фильтрованном осадке содержится 75…80% карбоната кальция и 20…25% органических и неорганических несахаров. Он используется в сельском хозяйстве для известкования кислых почв. Потери сахарозы в фильтрованном осадке составляют примерно 1% от его массы. На промывку фильтрованного осадка расходуется 105…110% воды от массы осадка.

Тщательно отфильтрованный, чистый сок подвергают 2-й сатурации для того, чтобы перевести оставшиеся после 1-й сатурации в растворе гидрооксиды кальция, калия и натрия в углекислые соли и вывести их в осадок, а также вывести в осадок кальций, связанный с органическими кислотами в комплексы.

Для повышения качества к соку перед 2-й сатурацией добавляют небольшое количество извести (0…0,5% СаО от массы сока), что способствует не только дополнительному разложению несахаров, но и увеличению адсорбционной поверхности в результате большего образования карбоната кальция. Перед 2-й сатурацией сок нагревают до температуры 93…95°С и в течение 10 мин сатурируют (продувают СО₂). При сатурировании из сока испаряется более 1% воды, и он охлаждается на 2…5°С. Для дополнительного удаления кальция из раствора сок после сатуратора следует подвергнуть “дозреванию” в течение 10…15 мин при интенсивном перемешивании в отдельном сосуде, что снижает накипеобразование в выпарной установке.

После “дозревания” сок 2-й сатурации фильтруют на листовых фильтрах таким же образом, как и сок 1-й сатурации. Фильтрат направляют на сульфитирование, а сгущенную суспензию – на преддефекацию.

Сульфитацией называется обработка сахарных растворов диоксидом серы (SO₂), который получают сжиганием комовой серы на воздухе в специальной печи. В получаемом сульфитационном газе содержится 10…15% SО₂, воздуха  85…90%.

Диоксид серы – бесцветный газ с резким запахом, ядовит, вызывает удушье, хорошо растворим в воде, но только небольшая часть растворенного диоксида серы реагирует с водой, образуя сернистую кислоту.

Целями сульфитации являются: обесцвечивание сока, снижение его вязкости, а также обеззараживание. При пропускании сульфида серы через сок образуется сернистая кислота, являющаяся сильным восстановителем. Она частично переходит в серную кислоту; при этом выделяется молекулярный водород, который восстанавливает органические окрашенные вещества. Действие сернистого газа продолжается и при выпаривании, что способствует меньшему потемнению сиропа. Коэффициент использования диоксида серы составляет 70…80%, оптимальное значение рН сульфитированного сока составляет 8,5…8,8.