автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.05, диссертация на тему:Совершенствование технологии извлечения сахара из свеклы

Ой

На правах рукописи

ГОРОДЕЦКИЙ Владимир Олегович

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ИЗВЛЕЧЕНИЯ САХАРА ИЗ СВЕКЛЫ

Специальность 05.18.05 - Технология сахара и сахаристых веществ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1998

Работа выполнена в Северо-Кавказском научно-исследовательском институте сахарной свеклы и сахара

Научный руководитель:

Научный консультант:

доктор технических наук, профессор ДАМ1ВЗ М.И.

доктор технических наук, МОЛОШИН В.И.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор БУГАЕНКО И.$.

кандидат технических наук

СЛАВГОРОДСКАЯ И.П.

Ведущая организация - сахарный завод ЗАО "Кристалл-

- 2" Краснодарского края

Защита состоится jua$ 1996 г в _часов

в ауД'30*?, на заседании диссертационного совета

при Московском государственном университете пищевых производств

по адресу: 125060, Москва. Золоколамское шоссе.11.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГУПП

Автореферат разослан ", Qjtp<JS( 1998 г

Ученый секретарь диссертационного /

совета, профессор jj/jJ^j-Xjijjj^^b -Жигалов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одним из важнейших процессов свеклосахарного производства, в значительной степени определяющим результаты работы завода, является извлечение сахара из свекловичной стружки. Диффузионный процесс особенно отражается на эффективности использования сырья, материальных и топливно-энергетических ресурсов.

Решающая роль в процессе экстрагирования сахарозы принадлежит не только соблюдении оптимальных параметров его проведения, но и эффективной подготовке экстрагента, от которого зависит как полнота обессахаривания свекловичной стружки и сохранность водных ресурсов в зонах водопользования, так и энергоэкономичность применяемой технологии. Поэтому немаловажным звеном в комплексе мер по сохранению водных ресурсов является разработка и внедрение систем использования воды по замкнутому циклу.

Так как сахарная промышленность по объему водоиспользо-вания занимает первое место в пищевой промышленности, то вопросу очистки и повторного использования образующихся на сахарных заводах сточных вод должно уделяться особое внимание.

Одним из путей, направленных на решение этой задачи в сахарной промышленности, является сокращение потребления природной воды для диффузионного процесса, за счет использования в качестве экстрагента образующихся в сахарном производстве внутризаводских водных резервов, таких как жомопрес-совая вода, конденсаты вторичных паров выпарной установки, лаверная вода.

Однако вышеназванные воды, как правило, не используются в основном технологическом процессе и сбрасываются на очистные сооружения завода. Зто обусловлено рядом причин, одной из которых является недостаточная научно-техническая проработка вопроса их повторного применения. Вместе с тем последние научные разработки в области дзфеко-сатурационной очистки сахареодержащих растворов позволяют с использованием соответствующих условий обработки придать экстрагенту реагенто-способноеть. При этом использование экстрагента в процессе

извлечения сахара из свекловичной стружки позволит решать не только задачи снижения потерь сахара в производстве и сокращение количества потребляемой природной воды, но и осуществлять предварительную очистку диффузионного сока уже на стадии его получения.

Существующие схемы подготовки жомопрессовой воды к возврату и способы деаммонизации конденсатов либо недостаточно эффективны, либо требуют больших капитальных затрат.

Поэтому необходимость дальнейшего совершенствования способа подготовки экстрагирующей жидкости для извлечения сахара из свеклы не вызывает сомнения, а теоретические и экспериментальные исследования в этом направлении являются актуальными.

Цель работы состоит в создании энергосберегающей технологии извлечения сахара из свекловичной стружки в рамках единого комплекса, одним из элементов которого является эффективная подготовка экстрагента.

Задачи исследования. Дяя достижения поставленной цели необходимо:

- уточнить влияние возврата жомопрессовой воды на параметры процесса диффузии сахарозы с целью их оптимизации;

- разработать способ подготовки жомопрессовой воды к возврату совместно с деаммонизацией аммиачных конденсатов;

- проверить в производственных условиях эффективность способа совмещенной подготовки экстрагента.

Научная новизна. В работе представлены следующие новые научные результаты:

- уточнено влияние возврата жомопрессовой воды на параметры процесса диффузии сахарозы из свекловичной стружки;

- получены математические зависимости, описывающие влияние основных факторов диффузионного процесса на снижение потерь сахара с отжатым жомом и уменьшение отбора диффузионного сока за счет возврата жомопрессовой воды.

Практическая ценность работы заключается з следующем:

- разработан и запатентован способ совмещенной подготовки экстрагента, состоящего из жомопрессовой воды и аммиачных конденсатов, для извлечения сахара из свекловичной стружки.

- на основе предложенного способа получения реагентоспособ-ного зкстрагента разработана и внедрена на сахарных заводах технологическая схема комплексного использования жомопрессовой воды и других категорий вод, позволяющая увеличить выход сахара на С,С5-С,07 % к массе перерабатываемой свеклы, за счет повышения эффекта очистки не члффузик не 2,5-3,5 >;

- установлена возможность сокрзц.эния расхода условного топлива на 0,4-0,6 % 31 счет уменьшения отбора диффузионного сока на 10-15 % при возврате жомопрессовой воды без увеличения потерь сахара с жомом;

- разработана номограмма работы комплекса по извлечению сахара из свекловичной стружки с учетом возврата всей жомопрессовой воды, которая дает возможность определить в производственных условиях экономически оправданные режимы работы комплекса .

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы доложены и одобрены на заседании научно-технической конференции молодых ученых и специалистов "Вопросы повышения эффективности сахарного производства" / г.Яготин - 1984/; Всесоюзной научной конференции "Пути совершенствования технологических процессов и оборудования для производства, хранения и транспортировки продуктов питания" /г.Москва - 1984 г/; научно-технического семинара "Внедрение новой техники и прогрессивной технологии в сахарной промышленности" / г.Пенза - 1989 г/; научно-технической конференции "Позыиение эффективности сахарного производства при минимальных капитальных затратах" /г.Краснодар-1994 г/; научно-теоретической конференции "Научнме основы прогрессивных технологий хранения и переработки с/х продукции для создания продуктов питания человека" /г.Углич - 1995 г/; второй Всероссийской научно-практической конференции" Прогрессивные экологически безопасные технологии хранения и комплексной переработки сельхозпродукции для создания про-

дуктов питания повышенной пищевой и биологической ценности" /г.Углич - 1996 г/; Всероссийской научно-практической конференции "Пути поиышения эффектиьности свеклосахарного производства России в условиях рыночной экономики" /г.Рамонь-- 1996 г/; научно-практической конференции "Современные и перспективные технологии ресурсосбережения в сахарной промышленности / г.Курск - 1996 г /.

Публикации. Основное положения диссертационной работы и результаты исследований опуСл^-ссвакы в 30 научных трудах. Новизна научно-технических разработок подтверждена получением трах патентов 1652346 (Р5) "Способ подготовки экстрагэнта для свекловичной стружки", № 1733474 (РФ) "Способ приготовления экстрагирующей жидкости для экстракции сахара из свекловичной стружки" и № 1709732 (РФ) "Способ получения диффузионного сока".

Структура и объам работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, выводов и рекомендаций промышленности, списка использованной литературы и приложений. Работа изложена на 132 страницах машинописного текста, содержит 21 рисунок, 2.2 таблицы и приложения. Список использованной литературы включает 144 наименования. В приложениях приведены копии патентов, актов о внедрении разработок, подтверждающих их экономическую эффективность.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дается обоснование актуальности темы диссертационной работы, излагаются цель и задачи исследований, научная новизна и основные положения, выносимые на защиту, а также практическая значимость работы.

В первой главе приводится анализ имеющихся в научно--тзхнической литературе данных о влиянии возврата жомопрассо-вой воды на качество получаемого диффузионного сока, способов подготовки жомопрессовой воды к возврату, деаммонизации и использования аммиачных конденсатов, проведено сравнение эффективности применения различных реагентов и физических методов для подготовки вод, входящих в состав экстрагента.

На основании анализа литературных данных сформулирова-1-ны цель и задачи диссертационной работы.

Во второй главе представлено математическое описание диффузионного процесса при возврате жомопрессовой воды. Для этого в теоретические предпосылки, разработанные П.М.Силиным, введен фактор внутреннего и внешнего отжима жома. Рабочая модель процесса отражается рис.1.

Рис.1. Рабочая модель экстракционного процесса с возвратом жомопрессовой воды

Предложенная модель в конечном виде описывается уравнением

/7

(i).

ос

/7-

^ - произведение коэффициента диффузии.2?, длины ICO г стружки £ , продолжительности активной диффузии 'V и коэффициента,^' , объединяющего в себе постоянные или принятые, таковыми величины при выводе уравнения ( I );

¿C - доля потерь сахара с, отжатым жомом; ñ - объем диффузионного сока по отношению к объему

клеточного сока или величина относительного отбора, причем

<2 Л

Я г

J3

где:

а.

л

( 2 ).

- отбор диффузионного сока, % к массе стружки;

- содержание клеточного сока в стружке, % к массе стружки;

б

и - плотности соответственно клеточного и диффузионного соков;

доля возвращаемой жомопрессовой воды, которая определяется количеством сухих веществ в жоме, выходящем из аппарата, принимаемым 5,б % к массе стружки, и содержанием сухих веществ в отжитом жоме (СБ ). В пересчете на количество жома, в котором содержание клеточного сока равно единице, эта доля составит:

£ и 1,057 ( I - Аб_ ) ( 3 )

СВож

= I при СВ0!К = 100)

Очевидно, что при работе без возврата жомопрессовой воды, т.е. при ^=0, формула ( I ) переходит в формулу П.М.Силина

которая использовалась им для разработки известной номограммы. Однако она не совсем применима к работе современных диффузионных установок с возвратом жомопрессовой воды. Это объясняется тем, что транспортирование свекловичной стружки в них неизбежно связано с механическим воздействием, приводящим уже непосредственно в диффузионном аппарате к частичному отжиму стружки. По этой причине содержание сухих веществ в сыром' жоме, выходящем из аппарата, в реальных условиях составляет 6,5-8,0 %. Внутренний отжим стружки приводит к смешиванию выдавливаемого клеточного сока с поступающей водой, что по существу аналогично проведению диффузионного процесса с возвратом жомопрессовой воды в составе единого экстрагента.

Уравнение ( I ) позволяет количественно оценить влияние возврата жомопрессовой воды на потери сахара с отжатым жомом по сравнению с работой без возврата. Относительные значения снижения потерь сахара в зависимости от степени прессования жома и отбора диффузионного сока представлены в табл.1. СБ сырого жома принят равным 7,0 - 0,242 (ф-лаЗ).

.Л

Относительное снижение потерь сахара

при возврате жомопрессовой воды (.ОС7)

Величина отбора диффузионного сока, % к массе свеклы

105 : НО : 120 : 130 : 140 : 150

7 1111 II

12 0,852 0,632 0,795 0,766 0,742 0,722

16 0,753 0,724 0,673 0,634 0,604 0,580

20 0,667 0,633 0,575 0,533 0,501 0,475

24 0,594 0,556 0,497 0,454 0,423 0.39В

28 0,528 0,490 0,431 0,369 0,360 0,336

Данные табл.1. свидетельствуют о целесообразности работы с возвратом жомопрессовой воды для снижения потерь сахара с отжатым жомом, особенно при высокой степени отжатия жома. Так, при О, - 120 % и при СВож » 16 % потери снижаются на одну треть, а при СВ0Ж = 24 % - вдвое.

В реальных условиях работы с возвратом жомопрессовой воды, при неизменных прочих условиях, увеличение содержания сахара в сыром жоме неизбежно, так как возврат сахарсодержащей жомопрессовой воды снижает полезную разность концентраций сахара в хвостовой части диффузионного аппарата, тем больше, чем выше степень отжатия, а значит больше доля жомопрессовой воды в экстрагенте. Расчеты показывают, что возврат жомопрессовой воды может привести к увеличению содержания сахара в сыром жоме в 1,5-2,0 и более раз. Однако следует иметь ввиду, что это не потери сахара с жомом. Теряется лишь та часть сахара, которая остается в отжатом жоме. Поэтому необходимо знать реальное соотношение между содержанием сахара в отжатом Пож и сыром СХ071[ жоме, которое определяется по формуле:

П- У V ~

С 5 )

Зта зависимость для разной степени отжатия жома отраже-

на на номограмме (рис.2.), позволяющей определить, каким может быть содержание сахара в сыром жоме при работе с возвратом жомопрессовой воды, чтобы потери сахара в отжатом жоме соответствовали заданной или желаемой норме. Из данных номограммы видно,что увеличение содержания сахара в сыром коме даже до 1,5 и более процентов к массе стружки не приводит

Рис. 2. Зависимость между содержанием сахара в сыром жоме (СВсж = 7 %) и потерями сахара в отжатом жоме при прессовании жома от 7 до 26 % СВ.

к высоким потерям сахара, если жомопрессовая вода возвращается на диффузию, особенно при прессовании жома до 20 и более процентов сухих веществ.

Возврат жомопрессовой воды на диффузию позволяет ■существенно снизить расход условного топлива на сгущение сока за счет уменьшения отбора сока.

При эксплуатации непрерывнодействующих диффузионных установок без возврата жомопрессовой воды нормативные (заданные) потери достигаются увеличением отбора диффузионного сока до 130-135 % вместо допустимых 120-125 %, а не, выпаривание лишних 10 % воды при средней кратности выпаривания 2,5 необходимо затратить 4,0 % пара, что ведет к увеличению расхода условного топлива на 0,5 % к массе свеклы.

Возможность снижения отбора сока С, при неизменных потерях сахара с тктт(рС=со/7г6), за счет возврата жомо-прессовой воды показана на номограмме (рис.3) построенной для значения 3, а в табл.2, приведены расчетные значения возможного снижения отбора при отжатии жома до СВ0Ж= 16 и 24 % и возврате жомопрессовой воды (при сахаристости стружки 16 % для значений 3 и 4).

<ь

1

«

I 8. OJ "

«J

v.

сз *

о

с

Ч N -

<1

\\

_ X- V —4 Г--- sz— г4^

— -Nr 1 — -Ч

-V —ч

t*yk

105 110 115 120 12S 130 13S ftfl

а, % по массе свеклы

US

Рис. 3. Относительные потери сахараX в отжатом жоме в зависимости от отбора G- при возврате жомопрессовой воды ( 3)

Номограмма позволяет решить комплексную задачу: за счет возврата жомопрессовой воды можно снизить не только отбор, но и потери сахара. Так, при & = 135 % потери сахара с жомом при работе без возврата жомопрессовой воды ССВ0Ж = 7,С %) составляют 3,3 % к массе сахара в стружке, а при С30Ж - 16 % возврат жомопрессовой воды снижает отбор до 120 % при тех же потерях.

Однако, посчитав, что экономически выгоднее, можно ограничиться снижением отбора до 125 %, но уменьшить при

этом потери сахара до ЗС = 2,15% (0,44 % по массе стружки). При более глубоком откагии до С3 = 24 % отбор можно снизить до 120 %, а потери доС£= 2,35 % (или до С,38 % по массе стружки).

Таблица 2

Снижение отбора диффузионного сока при возврате жомопрессовой воды

Условия работы диффузионного

аппарата,

Г

.•Потери сахара :в отжатом

:коме,% к саха-:ру в : стружке

Отбор при СВ0Ъ

16

24

3 4 : 5

146 128 119

139 122 114

132 не III

135 № 118

127 118 ИЗ

121 ИЗ 109

инижение отбора

при СВт

2,5 3,0 3,5 1.5

2,0 2,5

16 17 14 II

27 25 21 17 14 12

7 б 5 4

Одним из способов, позволяющих интенсифицировать процесс извлечения сахара из стружки без ухудшения конечных результатов является возврат жомопрессовой воды.

Уменьшение значения , также может быть решено за счет возврата жомопрессовой воды, особенно при глубокой степени отжатия жома.

Б табл 3 отражены результаты расчета значений ^ , обеспечивающих нормативные потери сахара в жоме, равные 2,0 % к массе сахара в стружке (0,32 % к массе стружки при ее сахаристости 16 %~) при отборе 115*130 % и возврате жомопрессовой веды. Данные табл.3 показывают, что если для достижения заданных потерь при работе без возврата для отбора 120 % значение Нравно 4,46, то с возвратом жомопрессовой воды

7

Зависимость условий работы диффузионной установки от величины отбора сока при различной степени отжатия жома

Отбор

а, %

Значения ^ при содержании сухих веществ в жоме ,%

12 . 16 , 20 . 24 . 28

115 4,97 4,5 8 4,2 & 3,99 3,71 3,44

120 4,48 4,10 3,81 3,54 3,29 3,04

125 4,12 3,75 3,47 3,21 2,98 2,74

130 3,84 3,47 3,21 2,96 2,74 2,52

при отжкмэ жома до С30Ж= 16 % оно уменьшается до 3,81, т.е. на 15 %, а при С30Ж = 24 % - до 3,29, т.е. на 25 %, При прочих равных условиях это означает, что время активной диффузии может быть сокращено ни 15-2С % и соответственно увеличина производительность диффузионной установки без повышения потерь сахг.ра с отжатым жомом, но с улучшенными показателями чистоты диффузионного сока и снижением неучтенных потерь сахара.

Таким образом, возврат жомопрессовой воды позволяет получать экономически оправданные показатели работы диффузионных установок по производительности, отбору диффузионного сока и потерям сахара в жоме.

Расчетные зависимости между ними заложены в формулах (1)-(3). Для практического . пользования более целесообразным является использование номограмм, позволяющих получить искомый ответ, не прибегая к расчетам.

Формула (4) П.М.Силина легко номографируется, так как отражает взаимозависимость лишь трех независимых переменных. В формулефк таким переменным добавляется четвертая - величина возврата £ . Для определения потерь сахара в сыром жоме нами и была построена номограмма, подобная номограмме П.М.Силина, с тем отличием, что в ней учтен внутренний отжим до

средних СБ, равных 7,0. Однако такая номограмма, как и номограмма П.М.Силина, не отражает главного, что есть в формуле (I)

- влияние суммарных отжима, включая внешний.

Вопрос получает универсальное решение, если поставить его несколько иначе, а именно: какими должны быть условия работы всего комплекса, в частности, диффузионной установки и жомовых прессов, чтобы этот комплекс обеспечивал безусловное достижение заданных потерь сахара с отжатым жомом, например, СС = 0,02, что соответствует при сахаристости стружки 15-17,5 % величине 0,30-0,35 % к массе стружки.

Тогда основными параметрами этого комплекса являются:

- отбор С. , % к массе свеклы;

- сухие вещества отжатого жома СВ^, % к массе жома;

АЛ.

- произведение технологических параметров

Взаимосвязь между такими параметрами по формуле (I) (при«£= 0,02) отражается номограммой (рисЛ.). На номограмме

2 §

§¿,08 * /,32 к 1,7в I Ш % ч ^ 0.80 Од 3 1 30 1 26 V. ■ Й * | 1в \ § 14 £ . I ъ 10 5 6 V N V \ * х \о

\ \%ч \ \ ■

уА V \

\ \с к

\\ х\ \

\ч ч \

3,0 3,5 \0 4,5 5,0р

Рис.4. Номограмма работы комплекса по извлечению сахара из стружки

точка I характеризует работу диффузионной установки - 4

без возврата жомопрессовой воды СВсж = 7,0 % с нормативными

потерями сахара в жоме 0,32 % к массе свеклы (сахаристость

стружки 16 %) при отборе сока 128 %. Отжимая жом до СВ =16 %

ож

и возвращая жомопрессовуа воду, можно уменьшить отбор сока до 118 % (точка 2) без увеличения потерь сахара.

Необходимо повысить производительность ди:фузионной установки до НО %. Зто приведет к сокращению на 10 % времени пребывания стружки в установке и соответственно уменьшению значения ¿f^so 4,0 • 0,9 = 3,6. В этом случае для сохранения потерь сахара неизменными следует (при работе без возврата жомопрессовой воды) увеличить отбор сока до 138 % (точка 3). Но отбор сока можно сохранить нь том же уровне 128 %, отжимая жом до СВ = 12 % и возвращая жомопрессовую воду (точка 4).

Данная номограмма может использоваться для оперативного выбора параметров работы комплекса по извлечению сахара из свеклы.

В третьей главе отражены результаты исследования качества жомопрессовой воды при разной степени прессования жома, а также оценка эффективности способов ее известково-углекислотиой очистки и стерилизации.

Полученные данные (табл.4.) свидетельствуют о повышзнии чистоты жомопрессовой воды с увеличением степени прессования жома. Зто объясняется тем, что концентрация сахара в средних слоях частично обессахаренной свекловичной стружки (жома) выше, чем в периферийных, поэтому с увеличением механического воздействия на прессуемый жом в жомопрессовую воду переходит большее количзство сахара. Снижение при этом содержания веществ коллоидной дисперсности (ВИД) примерно вдвое позволяет предполагать, что с увеличением степени прессования отжимаемая вода проходит через слой жома, как через своеобразный фильтр.

Достаточно высокая чистота получаемой жомопрессовой водй предопределяет незначительный расход реагента для ее очистки. Поскольку наиболее доступными реагентами для очистки жомопрессовой воды в условиях сахарного завода являются.

Зависимость качества жомопрессовой воды от степени прессования жома при переработке свеклы различного качества

Качество свеклы

Сухие вещества

отжатого жома, %

'"Качественные показатели жомопрессо-.вой воды _

Сухие

в-ва,

%

Сахар,

Чистота ,£одер-:Реду-.жание .цирую-•вкд, -ЩИ9 % :% на .в-ва, .100 г * % сухих .на 100 веществ'сухих :в-в

I

5

б

Краткосрочного хранения

Подвяленная

Подвяленная с плесенью

Длительного хранения с большим количеством гнилой массы

12,2 1,76 1,43 60,2 9,1 1,1

18,0 2,15 1,80 83,7 6,3 1,4

23,0 2,17 1,84 84,8 М 1,2

13,7 2,70 1,89 70,0 8,5 I.*

24 Д 2,80 1,96 70,0 9,9 1.8

34,4 2,90 2,00 69,0 14,8 1.6

11,7 0,61 0,37 60,7 П.* 1.6

20,3 1,00 0,59 59,1 15,8 2,0

28,9 1,00 0,59 59,1 17,6 2,2

14,7 0,84 0,43 51,2 20,7 5,4

18,4 0,87 0,43 49,4 25,0 6,0

27,7 0,87 0,43 49,4 27,3 5,6

2

известковое молоко и сатуриционный или сульфитационный газ, то целью следующей серии опытов являлось сравнение эффективности разных способов эе обработки.

Первую серию опытов проводили по схеме: подщелачиваниа гидроксидом кальция до рН 10,0-11,0—- подогрев до температуры 62-85 °С —отстаивание в течение 10 минут —- подкисление серной кислотой до рН 6,0-5,5. Во второй серии опытов вместо подкисления применяли карбонизацию. Результаты анализов, представленные в табл.5., показывают, что наименьшее содержание ЗКД и увеличение эффекта очистки жомопрессовой воды достигается в способе с использованием карбонизации. При карбонизации предварительно известкованной воды до минимально возможных значений рН 6,3-6,5, происходит образование и накопление в растворе гидрокарбоната кальция СаСНСО^^, который выполняет роль осадителя для несахароз жомопрессовой воды с получением малорастворимых солей кальция.

Кроме того, при использовании на диффузии экстрагзнта, содержащего гидрокарбонат кальция, в поверхностном слое свекловичной стружки в процессе взаимодействия растворимого протопектина с ионами Са++ образуется нерастворимый пзктинат кальция,предотвращающий дальнейший переход в диффузионный сок пектиновых веществ и повышающий модуль упругости выходящего из аппарата жом.а (патент РЗ !ё 1709732). Данные табл.б. подтверждают эти предположения.

Поскольку жомопрессовая вода является благоприятной средой для развития микроорганизмов и может служить источником инфицирования диффузионного процесса, то необходимо провести исследования влияния способа ее обработки на стерильность среды. Методом высева проб на питательные среды установлено (табл.7), что достаточно высокая степень стерильности достигается в процессе обработки жомопрессовой воды гидроксидом кальция до рН 10,0-11,0. Последующая карбонизация повыиает стерильность жомопрессовой веды.

Это объясняется следующим: микроорганизмы (бактерии) по химическому составу представляют собой совокупность белков, полисахаридов, нуклеиновых кислот, полимерных компонентов

Таблица 5

Влияние способа обработки жомопрессозой воды на эффективность ее очистки

: Качественные показатели жомопрессовой воды Сухие - в-ва : ,п пЛгтчЛпти-м • после обработки в первой :после обработки во второй отжатого А ии^атльп _ серии опытов . серии опытов б!

' СБ, % Сх, % ч. 1 Солер-: жание _т, ЗКД.|: РН на 100 г СБ • ч. % Содержание ЗКД, % на 100 г СВ Эффект 0-ШСТК1 й1 /0 , рн и яг :Содер-:Эффект ' .жание .очистки ' ВКД, %' :на 100: :г СЗ :

I : 2 3 4 5 : б 7 б 9 10 II : 12 : 13

15,1 I; 51 1,20 79,5 6,3 6,1 80,4 5Д 5,5 6,3 81,0 4,5 9,1

16,4 2,30 1,8С 78,9 9,1 5,4 79,4 7,7 3,0 6,5 80,0 7,2 6,6

15,2 1,88 1,43 76,1 6,8 6,2 77,0 6,0 4,9 6,4 77,2 5,4 6,0

15,4 1,97 1,46 74,1 7,4 6,2 75,С 6,2 4,7 6,4 75,6 5,8 7,7

15,0 1,49 1,20 80, 5 5,1 6,4 81,1 4.3 3,8 . 6,3 61,3 3,7 5,1

Среднее значение

15,4 1,83 1,42 77,8 6,9 6,3 78,6 5,9 4,4 6,4 79,0 5,3 6,9

ы

О1

Влияние рН экстрагента на качество диффузионного сока

Показатели диффузионного сока

Получение диффузионного сока по:

типовой 'предлагаемому способу при разных схеме .значениях рН экстригента_

8,5 : 7,5 : 6,5

I 2 : 3 : : 5

сз, % 8,5 8,7 8,5 8,8

Сх, % 7,66 7,80 7,74 8,05

ч, % 90,1 69,7 91,1 91,5

оодержание Ш/^на 100 г СВ 7,1 5,6 7,0 5,8 7,1 4,6 6,9 4,2

клеточной стенки и других соединений, которые, как и высокомолекулярные соединения жомопрессовой воды, разлагаются и коагулируют в щелочной среде, солидарно осаждаясь вместе с образующимися при известковании хлопьями осадка. Последующая

Таблица 7

Эффективность воздействия гидроксида кальция на жизнедеятельность микроорганизмов

Обработка гидрокси-дом кальция до значений рН Группа микроорганизмов Количество микроорга- :3ффект низмов в I мл жомо- .стерили-прзссовой воды 'зации

до обработки после '50минут .работки, %

I : 2 3 4 : 5

9,0 Мезофилы 2,0 .ю| 0,7«10£ 65,0 Слизеобразующие 0,1 .10? 0,3.10с 70,0 Лейконосток 0,1 .102 0,5.102 66,0 Дрожжи 0,9 .Юэ 0,4-10 56,0

16

I : 2 : 3 : 4 : 5

9,0 Молочнокислые Термофилы 0,2-Ю5 55 0Д6.Ю5 6,0 20,0 91,0

10,0 Мезофилы Слизеобразующие Лейконосток Дрожжи Молочнокислые Термофилы 0,4.10с о.ыо? 0,3. 0,2.10? 0,8.10 13б 0,24.10^ 0,3 .10? 0,3 .107 0,7 .102 ■ 0,5 .Юб 26,0 94,0 70,0 • 9и, 0 • 65,0 32,0 80,0

11,0 Мезофилы Слизеобразующие Лейконосток Дрожжи Молочнокислые Термофилы 1,2Л0с 0,9-Юс 0,8.10с 1,0.10? 1.3.10? 0Д2.104 0,2 0,6 .107 0,5..107 1,0 .107 0,6 .КГ 33,0 98,0 93,0 94,0 90,0 99,5 97,0

карбонизация, приводящая к образованию осадка карбоната кальция и его дальнейшему агрегатированию, способствует дополнительной стерилизации за счет включения микроорганизмов в структуру укрупненного осадка, имеющего гидрофобный характер.

В четвертой главе отражены результаты способа деам-монизации аммиачных конденсатов соковых паров выпарной установки и промышленных испытаний технологической схемы совмещенной подготовки экстрагента, включающей известково--углекислотную обработку жомопрессовой воды с обезаммиачи-ванием конденсатов (патент Р$ К 1652346).

Разработанный и прошедший производственную апробацию способ деаммонизации аммиачных конденсатов заключается в выделении газообразного аммиака из раствора при кратковременном интенсивном кипении под разрежением. Исследованиями установлено, что эффективность удаления аммиака зависит от начальной температуры помещенного под разрежение конденсата, причем чем больше разница между температурой поступающего конденсата и температурой необходимой для вскипания раствора при заданной величине разрежения, тем большее количество аммиака удаляется.

Например, разрежению С,Сб МПа соответствует температура кипения 65 °С, а вскипанию подвергается раствор с температурой 92 °С. 3 этом случае происходит мгновенное интенсивное вскипание всего объема раствора с многократно возрастающей поверхностью испарения При этом время деаммонизации определяется скоростью падения температуры раствора с 92 °С до 85 °С и составляет секунды (табл.6). 3 предлагаемом способе деаммонизации используется известный прием - предварительная

Таблица Ь

Результаты деаммонизации модельных аммиачных растворов

№ п/п Концентрация И/Н^ мг/л Температура, °С :3еличина: Длительность :разрзже-:кипения под :ния, :разрежениек, : МПа : сек ¡Эффективность :деаммонизации, 1 /а

I 2 3 : 4 5 6

250,0 90 0,05 13,0 76,0

II 0,06 10,0 76,0

_ П _ И 0,07 6,0 64,0

2. 200,0 92 0,05 14 ;0 70,0

- М — 11 — С, Об 12,0 78,0

И _ — " 0,07 8,0 69,0

3. 130,0 95 0,05 19,0 81,0

_ м _ _ а - 0,06 15,0 60,0

__ м _ — — 0,07 10,0 75,0

обработка конденсатов гидроксидом кальция, необходимая для сдвига химического равновесия в водном растворе аммиака в сторону образования летучего /VН^.

Поскольку для обработки жомопрессовсй воды и деаммонизации конденсатов используются одни и те же реагенты, то практический интерес представляет разработка единой технологической схемы, совмещающей их подготовку к использованию в качестве экстрагента в диффузионном процессе. Один из вариан-

тов технологической схемы совмещенной подготовки экстрагента представлен на рис.б.

Сущность такого совмещения заключается в том, что предварительно обработанный гидроксидом кальция аммиачный конденсат подвергается деаммонизации под разрежением, после чего смешивается с жомопрессовой водой и в случае необходимости с нужным количеством лаверной или барометрической воды. Смесь подвергается глубокой карбонизации до возможно низких значений рН и без отстаивания или фильтрации поступает в диффузионную установку.

Преимущество совместной с жомопрессовой водой подготовки экстрйгента состоит еще и в том, что в этом случае гидро карбонат кальция, обладающий ограниченной растворимостью, образуется в большем объеме растворителя, т.е. концентрация ионов Са++ на единицу объема всего экстрагента увеличивается пропорционально разбавлению. Зто значит, что положительное воздействие гидрокарбоната кальция экстрагента распространяется на большую часть диффузионного аппарата, чен при его накоплении только в жомопрессовой воде.

Указанное обстоятельство подтверждается результатами сравнительных испытаний предлагаемого способа, проведенных на сахарном заводе Краснодарского края ЗАО "Кристалл-2".

Внедрение данного способа обеспечивает увеличение эффекта очистки на диффузии в среднем на 3,5 %, что приводит и к повышению суммарного эффекта очистки. Зто в свою очередь способствует получению очищенных соков с чистотой на 0,5-1,0 % выше по сравнению с типовым способом, что при прочих равных условиях позволяет увеличить выход сахара на 0,04-0,07 % к массе свеклы.

Рис. 5. Технологическая схема подготовки экстрагента лля диффузионного процесса

I - сборник аммиачных конденсатов; 2 - смеситель; 3 - ловушка; гидрозатвор; 5- сборник-накопитель; б - гидроциклон; 7 - насос; 6 - пульполовушка; 9 - деаммонизатор; 10 - эжекторное устройство; II- контактная колонна; 12 - дегазатор.

вывода И РЕКОМЕНДАЦИЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

1. Исследовано влияние возврата жомопрессовой воды

на основные закономерности проведения диффузионного процесса.

2. Обоснована возможность снижения потерь сахара в отжатом жоме и отбора диффузионного сока, а также интенсификации работы современных непрерывнодействующих диффузионных установок при возврате жомопрессовой воды.

3. Процесс извлечения сахара из свеклы рассмотрен как единый неразрывный комплекс, включающий диффузионную установку, жомовые прессы, подготовку и возврат жомопрессо-вой воды.

4. Разработана номограмма работы комплекса по извлечению сахара из свеклы, позволяющая устанавливать в производственных условиях экономически оправданные режимы работы.

5. Предложен способ получения диффузионного сока с использованием экстрагента, состоящего из всей получаемой жомопрессовой воды и деамлонизированных аммиачных конденсатов соковых пиров выпирной установки, способствующий повышению чистоты очищенного диффузионного сока на 0,5-1,0 %.

6. Совмещение в единой технологической схеме подготовки жомопрессовой волы к возврату и деаммонизации конденсатов значительно упрощает схему подготовки экстрагента, снижает металло-, энерго- и трудозатраты т ее обслуживание.

7. Установлено, что подготовка экстрагента предлагаемым способом снижает микробиальную зараженность жомопрессовой веды в зависимости от группы микроорганизмов на 90-99 %.

В. Промышленными исследованиями установлено, что применение способа подготовки экстрагента для свекловичной стружки позволяет заводу осуществлять предварительную очистку диффузионного сока в процессе его получения,- о чем свидетельствует увеличение эффекта очистки на диффузии в среднем на 3,5 %, и повысить выход сахара на 0,04-0,07 % к массе свеклы.

Способ подготовки экстрагента доведен до практической реализации, прошел производственные испытания и рекомендован к внедрению на сахарных заводах Российской Федерации.

Экономический эффект применения данного способа для одного завода мощностью 3000 тонн свеклы в сутки определяется дополнительной выработкой более 60 тонн сахара-песка, что в ценах 1997 года составило более 170 млн.рублей дополнительной прибыли.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Даишев М.И.,Городецкий Б.О. Обработка аммиачных конденсатов с целью использования их в диффузионном процессе. //Пищевая промышленность, Серия II, Сахарная промышленность, вып.II, М.; ЦНИИТЗПП. - 1982. - 5 с.

2. Даишев М.И., Городецкий В.О. Диффузионный процесс при возврате жомопрессовой воды //Известия вузов.Пищевая технология, 1983, С.98-101.

3. Даишев М.И., Городецкий Б.О. Эффективность возврата жомопрессовой воды на диффузию //Сахарная промышленность, 1934, М, С. 19-21.

4. Даишев М.И., Городецкий 3.0. Использование очищенных жомопрессовых и аммиачных вод в технологическом процессе свеклосахарного производства //Брошюра. - Краснодар: НТС пищевой промышленности, 1984, 20с.

5. Даишев М.И., Городецкий 3.0. Совместная подготовка аммиачной и жомопрессовой воды для диффузионного процесса //Тезисы докл.науч.конф. "Зопросы повышения эффективности сахарного производства", г.йготин: 1984. - С.32-33.

6. Городецкий В.О. Влияние степени отжатия жома на показатели работы диффузионной установки //Тезисы докл.науч. конф. "Пути совершенствования технологических процессов и оборудования для производства, хранения и транспортировки продуктов питания" - г.Москва: 29-31 мая 1984. - С.93.

7. Городецкий ß.O. Пути совершенствования диффузионного процесса //Тезисы докл. науч.-техн. семинара "Внедрение новой техники и прогрессивной технологии в сахарной промышленности" - г.Пенза: 22-23 м.дя 1289.

8. Даишев М.Й., Городецкий 3.0. Работа диффузионных установок при возврате жомопресиовой воды. //Брошюра.- Краснодар: НТО пищевой промышленности, IS89. 16с.

9. Городецкий 3.0., Молотшшн ¡O.K., Семэнко G.M. и др. деаммонизация избыточных аммиачных конденсатов //Известия вузов. Пищевая технология, I99C, М, С. 42-44.

10. Патент № 1652345 ?$. МПК С 13 Д 1/10. Способ подготовки экстрагзнта для свекловичной стружки /Даишев М.И., Городецкий 3.0., Кавун А.Г. и др. - Б' 1991. - КС.-Зс.

11. Патент 1733474 Р$. НПК С 13 Д 1/10. Способ приготовления экстрагирующей жидкости для экстракции сахара из свекловичной стружки / Тужилкин З.И., Сапронов А.?., Молотшшн Ю.Й., Сидоренко Ю.Й., Зовк Г.А., Городецкий S.O. и др. -

БИ 1992. - № 18. - Зс.

12. Даишев У,И., Решетова P.C., Молотилин Ю.И., Орлова Н.В., Городецкий 3.0. и др. Подготовка свекловичной стружки к экстракции //Сахарная промышленность, 1994. -

- С. 15-17.

13. Молотилин Ю.И., Орлова Н.З., Городецкий 13.0. и др. Комплексное использование суспензии осадка П сатурации //Сахарная промышленность, 1994. - №4. - C.I9-2G.

14. Даишев H.H., Молотилин Ю.И., Городецкий 3.G. и др. Подготовка, питательной воды на диффузии //Сахарная промышленность, 1994. - №4. - С.29-30.

15. Применение высокоэффективных поверхностно-активных веществ в технологических процессах свеклосахарного производства /Ю.К.Молотилин., А.И.Артемьев, В.О.Городецкий и др. //Информационный листок. - Краснодар: КрЦНТИ, IS94. - $127-94. - 2с. '

16. Способ активации суспензии осадка сока П сатурации и ее комплексное использование /М.И.Даишев, Ю.И.Молотилин,

И.З.Орлова, З.З.Бессарабова, З.О.Городецкий и др. /Информационный листок. - Краснодар: КрЦНТИ, 1994. - № 126-94. - 3 с.

17. Использование фильтрационного осадка вакуум-фильтров сахарного производства /Ю.И.Молотилин, Г.А.Зовк, З.О.Городецкий и др. //Информационный листок. - Краснодар: КрЦНТИ,

1994. - № I29-S - 2с.

16. Подготовка питательной эо&а на диффузию /М.й.Да-ишзв, 13.К.Молотклин, Б.0.Городецкий и др. //Информационный листок. - Краснодар: лрЦПТй, 1994. - S 131-94, - 2с.

19. Городецкий 3.0. Подготовки питательной воды на диффузию /'/Тезисы докл.республиканской науч.-практ. конф. "Повышение эффективности сахарного производства при минимальных капитальных затратах. " - Краснодар: 30 июня - I июля 1994. - С. 42-43.

20. Молотилки В.И,, Орлова Н.З., Городецкий 3.0. Комбинированный способ подготовки стружки к экстракции //Сахарная промышленность. - 1994. - $5. - С. 2-3.

21. Артемьев А.И., Городецкий 3.0., Орлова Н.З. и др. Высокоэффективные поверхностно-активные вещества в сахарном производстве //Сахарная промышленность. - IS94. - №5. - С. 5-6.

22. Молотилин Ю.К., Городецкий 3.0., Вовк Г.А. и др. Использование фильтрационного осадка вакуум-фильтров //Сахарная промышленность. - 1994. -]£б. - С.20-21.

23. Патент № 1709732 Р§. МПК С 13 Д 1/10. Способ получения диффузионного сока /И.И.Даишев, Ю.К.Молотилки, Н.З.Орлова, Р.С.Решетова, З.О.Городецкий. - Ей, 1995. -ёс'.-4с.

24. Городецкий Б.О.,Молотилин Ю.'¿. Подготовка экстрагента для экстракции сахарозы из свекловичной стружки //Тезисы докл. науч.-теор. конф. "Научные основы прогрессивных технологий хранения и переработки с/х продукции для создания продуктов питания человека" - г.Углич: 9-12 октября

1995.-С. 272.

25. Городецкий 3.0. К вопросу о подготовке экстрагента для свекловичной стружки" /'/Тезисы докл.Всероссийской

«¡¿уч.-практ. конф. "Пути повышения эффективности свеклосахарного производства России в условиях рыночной экономики"

- г.Рамонь: 3-6 сентября I9S6.

26. Молотилин Ю.Й., Городецкий Б.О. Рациональное использование внутризаводских водных ресурсов в свеклосахарном производстве //Тезисы докл. 2й Всероссийской науч.-теор. конф. "Прогрессивные экологически безопасные технологии хранения и комплексной переработки с/х продукции для создания продуктов питания повышенной пищевой и биологической ценности"

- г.Углич: 1-4 октября 1996. -С.429.

27. Молотилин С.К., Орлова Н.В., Городецкий В.О. и др. Рекомендуемые режимы прздэкстракционной обработки свекловичной стружки разного качества //Тезисы докл. науч.-практ. конф. "Современные перспектива технологии ресурсосбережения в сахарной промышленности - г.Курск: 1996 // Сахарная промышленность, 1996. - 1£5. - С.4.

28. Молотилин Ю.У... Орлова Н.В., Городецкий В.О. Ресурсосберегающая технология получения и очистки диффузионного сока //Тоже С.4-5.

29. Молотилин Ю.И., Городецкий В.О. Неиспользуемые возможности сокращения потребления природной воды в сахарной промышленности. //Тоже С.9.

30. Даишев М.И., Молотилин Ю.И., Городецкий В.О. Номограмма работы комплекса по извлечению сахара из свекловичной стружки. /'/ Сахарная промышленность. - 1997, - И.-С.13-14.

Заказ №^?.Тираж 100 экз. Печать офсетная. Издательский комплекс МГУПП. 125080, Москва, Волоколамское шоссе, 11