2.6. Сульфітація та її вплив на якість соків і сиропів.

Задача сульфітації – зниження забарвленості соків шляхом відновлення барвних сполук у безбарвні, зниження лужності і в’язкості сиропу шляхом переводу карбонатів К⁺ і Nа⁺ у відповідні сульфіти. Проводити сульфітацію соку необхідно так, щоб після неї в соку залишилось 0,004…0,03 % надлишкового SO₂ . Встановлено, що інші окислювачі – Н₂О₂, Сl₂, СаОН₂, О₃ і т.д. не дають ефекту стабілізації забарвленості, хоча в момент вводу їх в сік спостерігається тимчасове зниження забарвленості.

Сульфітація соку особливо необхідна за умов перероблення соків з високою натурального лужністю, які на ІІ сатурації не можна пересатурувати через підвищення в соку солей кальцію (бікарбонати).

Відомо, що розчинність СаSO₃ майже в десять разів, а СаSO₄ – майже в сто разів вищі, ніж СаСO₃. Тому дуже важливо максимально видати солі кальцію на ІІ сатурації, інакше на сульфітації будуть утворюватися більш розчинні солі, які на ВУ випадуть в осад. З цієї ж причини не можна на ІІ сатурації тримати вищу від оптимальної лужність соку (“щоб було що сульфітувати”), бо це спричинить до швидкого “загорання” ВУ.

Якщо вибирати між сульфітацією соку чи сиропу, то краще робити сульфітацію соку, оскільки за рахунок блокування, при цьому, функціональних груп, які при нагріванні утворюють барвні речовини, наростання забарвленості сиропу буде набагато меншим. Подвійну сульфітацію бажано проводити при переробленні зіпсованих буряків. Величина рН нормального відсульфітованного соку – 8,0…8,2.

2.7. Отримання сиропу та його вплив на якість цукру

Визначальним фактором, який впливає на якість цукру-піску, є якість сиропу з ВУ. Наприклад, висока зольність та підвищена кольоровість цукру є наслідком саме низької якості сиропу.

Відомо, що для одержання цукру доброї якості чистота сиропу повинна бути близько 92%. Остання залежить в основному від якості буряків та проведення процесів екстрагування і очищення соку. Помилки, які допущені на цих стадіях, потім практично неможливо виправити. Так, за рахунок використання додаткових адсорбентів можна збільшити чистоту сиропу максимум на 0,1%.

Зниження чистоти дифузійного соку зумовлює до підвищених навантажень на ІІ та ІІІ ступенях кристалізації внаслідок збільшення вмісту Нцк, що призводить до збільшення кількості цукру, що потрібно перекристалізовувати, та кількості клеровок. Крім цього, зниження чистоти сиропу на 1% зумовлює до збільшення витрати пари на 1...1,1 кг на 100 кг буряків.

Зниження концентрації СР у сиропі зумовлює до збільшення витрати пари на уварювання утфелів, тому що замість багатоступеневого випаровування частина води випаровується одноступенево на ВА. Так, якщо уварювати туфель з сиропу з СР= 45%, то витрати пари з ВУ збільшаться в порівнянні з сиропом з СР=65% майже на 30%. Частково витрату пари за цих умов можна понизити за рахунок використання не клеровок, а жовтих цукрів.

Вважається , що чистота сиропу в меншій степені залежить від Дг, а в більшій степені – від вмісту золи в буряках. Так для одержання сиропу з чистотою 92% і більше потрібно, щоб:

• вміст розчинної золи в буряках був не більше 2,0...2,7 г/100 г цукру:

• вміст азотних з’єднань в буряках – 10-20 ммоль/100 г цукру;

• вміст РР в сиропі – не більше 0,5% до його маси;

• забарвленість сиропу – не вище 25...30 ум.од.;

• вміст завислих частинок – не більше 30 мг на 1 л сиропу.

Причини великого забарвлення сиропу:

1. переробляються буряки поганої технологічної якості;

2. незадовільно працює станція очищення соку (основне вапнування);

3. порушено режим роботи ВУ: недостатня подача соку ІІ сатурації, низький рівень соку в апаратах ВУ, велика тривалість перебування соку у ВУ;

4. незадовільна робота станції сокодобування (якість стружки, висока температура, велика відкачка, погано підготовлена живильна вода, сильне мікробіологічне забруднення соку.

Наростання забарвленості на ВУ та шляхи її зниження. Залежить від:

• якості очищеного соку;

• режиму роботи ВУ:

• типу випарних апаратів та їх компонування.

Інтенсивність наростання забарвленості (утворення фарбників) залежить від рН соку, температури, концентрації Нцк (аміносполуки, РР), тривалості процесу, наявності іонів заліза (прискорюють швидкість утворення фарбників в 2-3 рази) та ін.

Один із найбільш ефективних способів гальмування процесу утворення фарбників на ВУ є повний розклад РР до ВУ, мінімальний розклад Цк на ВУ (добра рециркуляція), мала тривалість випаровування (плівкові апарати), застосування інгібіторів забарвленості (сульфіти, гідросульфіти, сульфітація).

Утворення осадів. За згущення соку частина кристалоїдів в результаті взаємодії з карбонатами переходить у пересичений стан та випадає в осад.

Нерозчинний осад також утворюється в результаті розкладу бікарбонатів при пересатуруванні на ІІ сатурації.

Частина осадів, яка утворилася. (до 20%) залишається в сиропі у вигляді завислих частинок, а решта відкладаються на поверхні нагрівання ВУ. Якщо накип утворилася на І корпусі ВУ, значить є недоліки в проведенні ІІ сатурації. По корпусах (в середньому): І – 15%; ІІ – 25-30%; ІІІ – 40-50%; ІV – 10%.

В склад осаду входить до 60% кальцієвих кислот органічних кислот ( в основному оксалати), а також карбонати та солі кремнієвої кислоти. Якщо шар накипу в І корпусі 0,5 мм, а в останніх 2 мм, осад необхідно видаляти за допомогою хімічних реагентів.

Перспективним засобом щодо зниження накипоутворення є внесення інгібіторів перед випаровуванням, що зумовлює до зниження товщини накипу майже в 10 разів. Витрата інгібіторів – приблизно 0,002% до кількості буряків.

Способи зниження вмісту завислих частинок в сиропі з клеровкою.

Сироп повинен бути іскристим, без слідів муті. Остання зумовлена наявністю суспендованих частинок, які складаються з:

• частинок СаСОз (якість фільтрування соку ІІ сатурації);

• частинок кальцієвих солей органічних кислот, що випали під час упарювання;

• частинок скоагульованих ВМС;

• кусочків накипу.

Якщо не видалити ці частинки до уварювання на утіль, то вони можуть бути затриманими кристалами цукру, що знизить його якість. Вважається, що сироп доброї якості не повинен містити більше 30 мг/л завислих частинок.

Для фільтрування сиропу використовуються фільтри, в яких в якості фільтрувальної перегородки є:

• тканина;

• тканина з намитим шаром допоміжного фільтруючого засобу (кізельгур, перліт, карбонат кальцію);

• металічна сітка;

• керамічний пористий матеріал.

В сиропі з ВУ є як частинки з розміром більше 1 мкм (грубо дисперсні, частинки СаСОз, фосфати кальцію, лимонно-кислий кальцій), так і високодисперсні (ВМС). До останніх відносяться ПР, декстрин. За умови використання карбонату кальцію суспензію соку ІІ сатурації добавляють в сироп з клеровкою до вмісту в отриманій суміші осаду 0,45-0,70 г СаО / 100 мл. Найбільш ефективним способом зменшення питомого опору осадів в процесі фільтрування сиропу є добавлення допоміжних фільтраційних матеріалів в процесі фільтрування через попередньо намитий шар осаду. Для цього часто використовують перліт або кизельгур.

Причинами помутніння сиропу можуть бути:

• неправильно вибрана фільтраційна перегородка (великі отвори);

• негерметичне встановлення фільтруючих матеріалів;

• неправильний намив шару осаду з утворенням в ньому тріщин;

• не проведена рециркуляція перших порцій фільтрату на себе;

• пошкоджена тканина;

• тиск фільтрування вище норми.

Вимоги до якості продуктів, що поступають на уварювання утфелю І кристалізації. Суміш сиропу з клеровкою повинна мати СР 60-65%, бути прозорою, мати рН 7,8-8,2, містити солей кальцію 0,12-0,5% СаО до маси сиропу та мати забарвленість не вище 30 ум.од. Якщо ж забарвленість суміші вище 30 у.о., ( більше 40), то потрібно проводити очищення додаткове хоча б одного з компонентів. Очищення можна проводити з добавленням активованого вугілля (0,4-0,6% до м.сир.), або додатково. Вапняно-карбонатною очисткою. В останньому випадку витрата вапна на очищення складає приблизно 5-6 кг СаО на 1 м3 сиропу при температурі 90С проводять одночасну вапно-карбонізацію до рН 7,8-8,0. Ефект знебарвлення складає 50%, вміст солей кальцію зменшується на 38 –48%. Такий спосіб особливо раціональний в разі випуску цукру на експорт або для Кока-коли.