22.4.3. Очищення дифузійного соку

Дифузійний сік — каламутна рідина, яка швидко темніє на пові­трі. У ньому крім цукру містяться органічні і мінеральні нецукри, а також в замуленому стані дрібні частинки бурякової стружки. Сік має слабокислу реакцію (рН 6 - 6,5) і може пінитись.

Технологічна схема очищення дифузійного соку включає такі основні операції: дефекація попередня і основна; сатурація перша і друга; фільтрація перша і друга; сульфітація і контрольна фільтра­ція соку.

Підігрітий до 85 — 90 °С дифузійний сік у дефекторі двічі оброб­ляється вапняним молоком у кількості 0,25 — 0,3 % від маси буря­ків — попередня дефекація і 2,0 - 2,25 % СаО — основна дефекація.

Під дією вапна білки й інші речовини, які містяться в дифузій­ному соку у вигляді великих міцел, коагулюють. Пояснюється це тим, що колоїдні частинки несуть певний електричний заряд, який можна нейтралізувати, ввівши у розчин електроліт з протилежним електричним зарядом. Колоїд, який втратив свій заряд, стає нестій­ким, переходить у нерозчинний стан і коагулює. Крім того, в процесі дефекації відбуваються реакції між нецукрами дифузійного соку та іонами Са2+ і ОН~. При наявності іона кальцію випадають в осад щавелева, лимонна і оксикислоти, утворюючи нерозчинні солі кальцію. Поряд з цим вапно осаджує фосфорну кислоту і в незнач­ній кількості сірчану. Під впливом гідроксильних іонів (ОН ) відбу­ваються реакції осадження солей алюмінію, заліза і магнію у ви­гляді гідроокисів цих металів.

Тривалість процесу дефекації при нагріванні соку до 80 - 90 °С становить 8—10 хв. Дефекацію соку здійснюють у спеціальних апа­ратах — дефекаторах безперервної дії.

Наступною операцією очищення соку є процес сатурації, який здійснюють у два прийоми (перша сатурація і після відокремлення осаду — друга). Основне завдання цього процесу в тому, щоб насиченням соку вуглекислим газом, який міститься у сатураційному газі, викликати випадання вапна в осад у вигляді вуглекислого кальцію (СаСО3). Крейда, яка утворюється при цьому в апаратах-сатураторах, має дуже тонку структуру й активно вбирає різні орга­нічні речовини, особливо нецукри, які забарвлюють сік. У результа­ті цієї реакції сік стає більш світлим і прозорим.

З дефекатора сік самопливом надходить до сатуратора - закрито­го вертикального циліндричного корпуса з конічним дном. Сік над­ходить до сатуратора зверху і, потрапляючи на розбризкувальний диск, рівномірно стікає. Сатураційний газ (який містить СО2) пода­ється в нижню частину апарата, надає соку обертового руху і добре з ним перемішується. По трубі, встановленій на рівні дна сатуратора, оброблений газом сік спрямовується до контрольного ящика, з якого відкачується насосом. Основна частина відгазованого соку першої сатурації після попереднього підігрівання в решоферах до 90 °С іде на фільтрацію.

Відфільтрований сік, підігрітий в решофері до 100 °С, надходить на другу сатурацію. Надмірне підігрівання запобігає утворенню двовуглекислих солей на другій сатурації.

Завдання другої сатурації полягає в максимальному осадженні і видаленні вапна та солей кальцію, які можуть викликати утруд­нення при уварюванні соку і призвести до утворення накипу на внутрішніх поверхнях нагрівальних трубок.

Обробляють сік вуглекислим газом на другій сатурації до опти­мальної лужності, що дорівнює 0,015 - 0,020 % СаО, або рН 8,8 - 9. Друга сатурація проводиться безперервно в апаратах, які за своєю конструкцією не відрізняються від апаратів першої сатурації, але мають трохи менший об'єм. Після другої сатурації сік знову надхо­дить на фільтрацію.

Фільтрують сік на фільтр-пресах і вакуум-фільтрах. Застосову­вані ще на ряді цукрових заводів фільтр-преси є масивними мета­левими рамами із стояками, які підтримують два паралельних стрижні. На ці стрижні встановлюють по черзі рами і плити. На ко­жну раму натягують фільтрувальну тканину. Після встановлення рам і плит їх щільно стискують гідравлічним притискачем. Соковим каналом сік під тиском надходить у рами. Проходячи далі крізь фі­льтрувальну тканину рифленою поверхнею, він потрапляє в соко­вий жолоб.

У міру проходження соку на рамах нагромаджується осад (фільтр-пресовий бруд) і швидкість фільтрації зменшується. Фільтр­пресовий бруд, що відкладається на фільтрувальній тканині, міс­тить близько 7 — 8 % цукру, тому подачу соку періодично припиня­ють і пускають гарячу воду для промивання осаду. Першу частину промивної води (промив) додають до соку, а решту (приблизно 2/3) використовують для приготування вапняного молока.

Робота на фільтр-пресах пов'язана із застосуванням важкої руч­ної праці (очищенням рам від бруду і встановленням їх), а також з періодичністю використання їх. У зв'язку з цим тепер застосовують вакуум-фільтраційні установки, на яких робота здійснюється безпе­рервно, а всі операції щодо фільтрації соку повністю механізовані.

Основним робочим органом вакуум-фільтра є горизонтальний барабан, який весь час обертається. Зовнішня поверхня барабана обтягнута фільтрувальною тканиною. Під зовнішньою фільтрува­льною поверхнею барабана розміщена внутрішня суцільна поверх­ня. Простір між цими двома поверхнями поділений перегородками на 24 вічка. За допомогою трубок вічка з'єднані з розподільною го­ловкою фільтра, завдяки чому можна створити вакуум або повітря­ний тиск в окремих секціях.

Барабан частково занурений у корито, в яке надходить сік. У цьому положенні нижні секції барабана автоматично з'єднуються з вакуумом і сік засмоктується в секцію (зона фільтрації), а бруд від­кладається ззовні фільтрувальної тканини. Коли секції барабана виходять із соку, вони потрапляють у зону осушення, а вакуум ав­томатично виключається. При подальшому рухові барабана секції потрапляють у зону зрошення, де за допомогою зрошувачів відбува­ється промивання осаду.

Внаслідок автоматичного включення вакууму всередину бараба­на засмоктується промив, який приєднується до відфільтрованого соку. Далі спеціальними скребками бруд знімається з поверхні ба­рабана, а повітродувки, які включаються, подаючи повітря зсереди­ни під тиском, здувають залишки бруду.

Нині освоєно виробництво і почали застосовувати автоматизовані установки для згущення соку першої сатурації продуктивністю від 3 до 6 тис. т переробки буряків за добу. Принцип їх дії ґрунтується на використанні листових фільтрів-згущувачів типів ФиЛС-60 та ФиЛС-100.

Для знебарвлювання і зменшення в'язкості відфільтрований сік піддають сульфітації, тобто обробляють сірчаним газом. При про­пусканні газу в сік утворюється сірчиста кислота, яка є досить силь­ним відновником. Реагуючи з водою, вона частково переходить у сірчану кислоту з виділенням водню. Вивільнюваний при цьому водень відновлює органічні забарвлені речовини, перетворюючи їх на безбарвні сполуки. Крім того, сульфітація знижує лужність соку, сприяючи зменшенню в'язкості сиропу, що полегшує кристалізацію і відділення кристалів цукру.

Сульфітацію соку здійснюють на спеціальних апаратах-сульфі-таторах. Сік у них надходить зверху і, розбризкуючись у вигляді дощу, падає вниз. Сірчаний газ вентилятором відсмоктується із сір-коспалювальної печі і подається назустріч соку.