16.5. Сгущение сока до сиропа

Несмотря на достаточно сложный комплекс мероприятий по очистке диффузионного сока, из него удается извлечь только 25…30% несахаров. Примерные потери сахарозы в свеклоочистительном отделении составляет 0,15…0,25% от массы свеклы.

Полученный очищенный сок имеет в среднем массовую долю сухих веществ 13,3%, из которых примерно 12% составляет сахароза. Чтобы выделить сахарозу в виде кристаллов, необходимо сгустить сок и получить пересыщенный сахаром раствор. Сгущение ведут в два приема: сначала сок сгущают до массовой доли сухих веществ примерно 62%, затем сироп дополнительно очищают, повторно концентрируют до массовой доли сухих веществ 92,5…93,5%. Всего при сгущении из очищенного сока удаляют 110…115% воды от массы свеклы.

Первый этап сгущения происходит в многокорпусной выпарной установке. Так как на первой стадии вязкость концентрируемого сока еще не высока, выпаривание можно производить в вертикальных трубчатых выпарных аппаратах, в которых выпариваемый раствор находится в трубках аппарата, а в межтрубном пространстве находится греющий пар. В связи с тем, что температура кипения раствора и конденсации греющего пара зависит от давления, то в многокорпусных выпарных аппаратах можно организовать многократное использование теплоты конденсации греющего пара и, тем самым, экономить расход пара на концентрирование.

Перед сгущением фильтрованный сульфитированный сок нагревается в теплообменнике под избыточным давлением до температуры 126…129°С и направляется в 1-й корпус выпарного аппарата, где из него выпаривается часть воды, образуя вторичный пар. Из 1-го корпуса сок поступает во 2-й корпус, где выпаривается при меньшем давлении, подогреваясь вторичным паром из 1-го корпуса. Из 2-го корпуса сок поступает в 3-й корпус, где выпаривается, подогреваясь вторичным паром из 2-го корпуса. Далее сок поступает в 4-й корпус, где выпаривается, обогреваясь вторичным паром из 3-го корпуса. Таким образом, сок концентрируется до массовой доли сухих веществ примерно 65%, превращаясь в сироп. Применение многокорпусного выпаривания позволяет сократить расход пара на выпаривание примерно в 2,5 раза.

16.6. Варка сиропа до утфеля 1-й кристаллизации

Сироп после выпарной установки подогревается в теплообменнике до температуры 85…90°С, сульфитируется, фильтруется и поступает на уваривание утфеля 1-й кристаллизации.

Поступающий на уваривание утфеля 1-й кристаллизации сульфитированный сироп должен содержать сухие вещества массовой долей не менее 65%, быть прозрачным, иметь рН 7,8…8,2. Утфель уваривают в вертикальных вакуум-аппаратах периодического действия в 4 стадии:

– сгущение сиропа до заводки кристаллов;

– заводка кристаллов сахара;

– наращивание кристаллов сахара;

– окончательное сгущение и спуск утфеля.

Сначала в вакуум-аппарате создают остаточное давление 0,02 МПа, затем в него вводят сироп и выпаривают при температуре 67…70°С, что дает возможность проводить сгущение с небольшими потерями сахарозы от разложения. К концу процесса сгущения массовая доля сухих веществ повышается до 82…83%, что соответствует коэффициенту пересыщения 1,25…1,30; температура кипения сиропа становится 73…75°С. Повышение температуры кипения связано с увеличением содержания сухих веществ в кипящем растворе.

При этих условиях в раствор вводят затравку в виде тонко измельченной сахарной пудры из расчета 50 г на 40 т утфеля. Затравка является импульсом для возникновения новых центров кристаллизации. Как только в увариваемой массе после ввода затравки появится достаточное количество зародышей кристаллов в вакуум-аппарат в 2…3 приема подкачивают сироп, а это приводит к тому, что новые кристаллы не образуются, а растут уже имеющиеся. Дальнейшее наращивание кристаллов проводят при остаточном давлении в аппарате не выше 0,02 МПа и температуре 76…78°С.

Для наращивания кристаллов требуются: систематический приток сиропа в аппарат, поддержание коэффициента пересыщения в интервале 1,1…1,12, энергичная циркуляция утфеля и достаточная площадь поверхности кристаллизации.