Спосіб екстрагування цукру з бурякової стружки

Изобретение относится к технологии получения диффузионного сока в свеклосахарном производстве, а именно - к способу экстрагирования сахара из свекловичной стружки. Известен способ экстрагирования сахара из свекловичной стружки, предусматривающий ее щелочную обработку смесью возвратного диффузионного сока и известкового молока [1]. Однако такую обработку свекловичной стружки проводят с использованием прессования с последующим противоточным обессахариванием в диффузионном аппарате в присутствии указанной смеси, содержащей принятые соотношения компонентов. Известный способ из-за названных причин не позволяет повысить эффект очистки Сока на диффузии и в достаточной степени воздействовать на несахара диффузионного сока - обеспечить необходимую щелочную реакцию, в которой сахара наиболее устойчивы к разложению. Кроме того известный способ извлечения сахара сложен в осуществлении и ухудшает дренажные и экстракционные качества свекловичной стружки, предварительно прошедшей прессование. Известен также способ, при котором свекловичную стр ужку отдельно, перед противоточным обессахариванием обрабатывают кальцийсодержащим преддефекационным соком [2]. Этот способ позволяет повысить доброкачественность сока на 0,4-0,6%. Однако раздельное осуществление обработки свекловичной стружки и ее противоточного обессахаривания не обеспечивают одновременного суммарного эффекта очистки на диффузии в результате перехода несахаров из клеточных стенок ткани свекловичной стружки в процессе экстракции и повышения качества диффузионного сока при экстрагировании за счет связывания свободных карбоксильных групп пектина свекловичной ткани ионом кальция. Кроме того, такая технология предусматривает стадию сатурации преддефекационного сока. Наиболее близким к заявляемому является способ экстрагирования сахара из свекловичной стружки, который предусматривает противоточный процесс ее обессахаривания в диффузионном аппарате с осуществлением щелочной обработки в процессе экстрагирования [3]. Причинами, препятствующими достижению технического результата - одновременного повышения эффекта очистки клеточного сока на диффузии за счет уменьшения количества несахаров, переходящих из свекловичной ткани в диффузионный сок, и уменьшение количества несахаров пектиновой группы в соке за счет их связывания в ходе экстракционного процесса ионами кальция, являются неоптимальные соотношения компонентов экстрагирующей и одновременно очищающей смеси возвратного диффузионного сока и кальцийсодержащего компонента - извести, подача этой смеси в зону диффузионного аппарата, где температурное поле свеклосодержащей массы превышает 45°С. В основу изобретения поставлена задача создания способа экстрагирования сахара из свекловичной стружки, в котором путем обработки свекловичной стружки в процессе ее противоточного обессахаривания в щелочной среде в диффузионном аппарате смесью возвратного диффузионного сока и известкового молока в оптимальных соотношениях к массе свеклы и введения этой смеси в определенную температурную зону головной части диффузионного аппарата, обеспечиваются повышение эффекта очистки клеточного сока на диффузии в результате уменьшения количества несахаров, переходящих из свекловичной ткани в диффузионный сок, и одновременно уменьшение количества несахаров за счет связывания ионами кальция свободных карбоксильных групп пектина свекловичной ткани и других компонентов, за счет чего повышается качество диффузионного сока, степень его очистки непосредственно в диффузионном аппарате, сокращаются потери сахара. Поставленная задача решается тем, что в способе экстрагирования сахара из свекловичной стружки, предусматривающем ее противоточное обессахаривание в диффузионном аппарате в щелочной среде, согласно изобретению свекловичную стр ужку при экстрагировании в процессе диффузии обрабатывают диффузионно-известковой смесью, которая содержит возвратный, поступающий непосредственно из диффузионного аппарата, диффузионный сок в количестве 40-60% к массе свеклы и известковое молоко в количестве 0,005-0,10% СаО к массе свеклы. Такую смесь вводят в зону головной части диффузионного аппарата, где температура свеклостружечной смеси составляет 20-45°С. Температура диффузионного сока, который смешивают с известковым молоком, составляет 8-29°С. Смешивание возвратного диффузионного сока с известковым молоком осуществляют в режиме прогрессивного нарастания щелочности в течение 45-60 с. Совокупность всех признаков заявляемого изобретения, а именно - экстрагирование сахара из свекловичной стружки в щелочной среде путем ее противоточного обессахаривания в диффузионном аппарате с обработкой этой стружки согласно заявляемому изобретению смесью диффузионного сока в количестве 40-60% к массе свеклы и известкового молока в количестве 0,005-0,10% СаО к массе свеклы, введением диффузионно-известковой смеси в температурную зону головной части диффузионного аппарата 20-45°С и приготовлением указанной смеси из возвратного диффузионного сока с температурой 8-29°С, смешиваемого с известковым молоком в режиме прогрессивного нарастания щелочности в течение 45-60 с, позволяет уменьшить переход несахаров из клеточных стенок ткани свекловичной стружки в процессе экстрагирования и, соответственно, повысить эффект очистки на диффузии от 11,1 до 17,3-26,4%, повысить доброкачественность сока при экстрагировании от 86,4 до 87,8-89,2% за счет блокирования ионами кальция свободных карбоксильных гр упп пектина свекловичной ткани и других, разложенных в ходе экстракционного процесса несахаров непосредственно в диффузионном аппарате. Предлагаемый способ позволяет также увеличить жесткость (упругость) слоя свекловичной стружки, что улучшает ее дренажную проницаемость и, соответственно - интенсивность процесса диффузии, способность жома к прессованию. За счет введения новых признаков, а именно - обработки свекловичной стружки в процессе диффузии смесью возвратного диффузионного сока в количестве 40-60% к массе свеклы и известкового молока в количестве 0,005-0,10% СаО к массе свеклы, введения этой смеси в зону головной части диффузионного аппарата, где температура составляет 20-45°С к массе свеклы, приготовления указанной диффузионноизвестковой смеси из возвратного диффузионного сока с температурой 8-29°С, смешиваемого с известковым молоком в режиме прогрессивного нарастания щелочности в течение 45-60 с, заявляемый способ приобретает новые свойства и особый характер функционирования. При этом новые признаки при взаимодействии с известными обеспечивают проявление новых те хнических свойств следующим образом. Путем обеспечения комплексного сочетания определенных значений отдельных факторов, влияющи х на процесс экстрагирования сахара из свекловичной стружки за счет ее обработки в процессе диффузии, установления оптимального количественного состава и соотношения компонентов смеси - возвратного диффузионного сока в количестве 40-60% и известкового молок» в количестве 0,005-0,10% СаО к массе свеклы, создаются оптимальные условия для повышения эффекта очистки на диффузии, доброкачественности диффузионного сока в диффузионном аппарате непосредственно. Фиксирование части несахаров в свекловичной ткани ионами кальция снижает их переход в диффузионный сок, а введение диффузионно-известковой смеси в головную часть диффузионного аппарата в зону температур 20-45°С создает равномерный температурный градиент по объему свеклостружечной массы в аппарате, что способствует необходимой растворимости известкового компонента в сахарном растворе и одновременному поддержанию оптимальной щелочности среды. Таким образом обеспечивается оптимальное действие щелочного реагента при его достаточной растворимости. Использование для приготовления смеси возвратного диффузионного сока с температурой 8-29°С дополнительно обеспечивает благоприятный для щелочного воздействия в процессе диффузии температурный режим, позволяющий наиболее полно использовать преимущества щелочной обработки свекловичной стружки при экстрагировании. Смешивание возвратного диффузионного сока с известковым молоком в режиме прогрессивного нарастания щелочности в короткий период - в течение 45-60 с гарантирует сохранение активной щелочности получаемой смеси. В результате обработки свекловичной стружки согласно предлагаемому способу сочетание температурных факторов, снижение гидролиза протопектинов позволяет также повысить жесткость (упругость) стружки, что увеличивает ее дренажную способность в аппарате, способствует интенсификации процесса диффузии и улучшению способности жома к прессованию. Согласно предлагаемому способу количественное содержание компонентов диффузионно-известковой смеси, температурные параметры в заявляемом сочетании обеспечивают механизм осуществления экстрагирования сахара из свекловичной стружки в части оптимального воздействия на интенсификацию очистки в процессе экстрагирования и одновременного повышения эффекта очистки на диффузии. Осуществление предлагаемого способа позволяет увеличить эффект очистки на диффузии от 11,1 до 17,3-26,4%, доброкачественность диффузионного сока от 88,4 до 87,8-89,2%, дренажную способность свекловичной стружки - от 73 до 76-86%. Таким образом предлагаемое изобретение соответствуе т критериям "новизна", "неочевидность". Сущность заявляемого способа иллюстрирована следующими примерами. Пример 1. Экстрагирование сахара из свекловичной стружки осуществляют в противотоке жидким экстрагентом в диффузионном аппарате - наклонном шнековом экстракторе типа ДС-12. Для осуществления экстрагирования сахара свекловичную стружку, содержащую 16,5% сахара, в стабильном количестве 125 т/ч подают в диффузионный аппарат. Стабилизацию количества подаваемой стружки на заданной величине 125 т/ч осуществляют в а втоматическом режиме за счет изменения оборотов центробежной свеклорезки марки Т2М-СЦ2Б-12 при стабильных оборотах терки свеклорезки А2-ПРБ-24. Количество подаваемой стружки замеряют ленточными весами, установленными на ленточном транспортере подачи стружки в диффузионный аппарат. В аппарате создают движение этой стружки от головной части к его противоположной (хвостовой) части и сквозь массу движущейся стр ужки противотоком подают высолаживающую воду (чистую воду с температурой 65±1 °С и жомопрессовую воду) с температурой 75±1°С в суммарном количестве 100% к массе свеклы, или 125 м 3/ч. Во все х частях аппарата протекает процесс диффузии: са хар и часть растворимых несахаров переходят в воду, происходит обессахаривание свекловичной стружки. Получаемый диффузионный сок разделяют на два объема в соотношении 1:2,9. Один объем диффузионного сока в количестве 130% к массе свеклы или 162,5 м 3/час поступает на дальнейшую технологическую переработку. Другой объем диффузионного сока в количестве 45% к массе свеклы или 56,2 м 3/ч используют для возвращения в диффузионный аппарат в смеси с известковым молоком. Этот возвратный диффузионный сок с температурой 20±1°С через расходомер и регулирующий клапан поступает в заданном количестве 56,2 м 3/ч в смеситель. В этот же смеситель поступает заданное количество водной суспензии известкового молока - 0,010% СаО к массе свеклы, что при плотности известкового молока 1,183 кг/л составляет 50 л/ч. Это количество известкового молока поступает из известкового отделения и предварительно дозируется клапаном, установленным на коммуникации подачи молока, в зависимости от заданного соотношения "свекловичная стружка - известковое молоко". При этом предварительно отрабатывают пульсирующий режим работы открытия клапана подачи известкового молока при замере его количества, подаваемого в мерный сборник. После отработки частоты и амплитуды открытия клапана осуществляют подачу молока в смеситель - вертикальную цилиндрическую емкость объемом около 1 м 3 с коническим днищем, перемешивающим устройством и горизонтальными, выполненными в виде сегментов, перегородками, установленными по высоте цилиндра. Диффузионный сок подают в коническое днище смесителя, а известковое молоко подают в три точки по высоте этого смесителя, чтобы обеспечить прогрессивную обработку диффузионного сока известковым молоком. В смесителе возвратный диффузионный сок и известковое молоко в течение 60 с смешивают прогрессивно, т.е. постепенно наращивая рН и щелочность смеси. Из смесителя полученная диффузионно-известковая смесь по коммуникации самотеком поступает в диффузионный аппарат. При этом диффузионно-известковую смесь направляют в головную часть диффузионного аппарата в зону, где температура составляет 26±1°С. Эту смесь вводят в диффузионный аппарат через коллекторы со штуцерами и запорной арматурой, которые располагаются с двух сторон по оси корпуса аппарата в зоне 520 мм от сита диффузионного аппарата. Далее процесс экстрагирования сахара из свекловичной стружки протекает в присутствии смеси возвратного диффузионного сока и известкового молока. Получаемый при этом диффузионный сок имеет следующие показатели Дренажная способность стружки составляет 86,0. При этом дренажную способность стружки определяют путем сравнения количества диффузионного сока, прошедшего через слой свекловичной стружки, отобранной из диффузионного аппарата и помещенной в вертикальный цилиндр с внутренним диаметром 156 мм и высотой 1533 мм при постоянном напоре 100 мм за 25 мин, и количества диффузионного сока, прошедшего при этих же условиях через слой калиброванных резиновых пластинок, помещенных в этот же цилиндр с плотностью наполнения объема 70%. Полученные при сравнении величины выражают в процентах (за 100% принимают количество сока, прошедшего через резиновые пластины). Затем полученный диффузионный сок разделяют на два потока, один из которых возвращают в диффузионный аппарат в составе ди ффузионно-известковой смеси, как это описано выше, а др угой основной технологический поток направляют на дальнейшую переработку. Обесса харенную стружку (жом), содержащую 0,3-0,4% сахара к массе свеклы, выводят из аппарата по общеизвестной схеме. Используемые количества возвратного диффузионного сока, известкового молока, температура сокостружечной смеси в зоне введения диффузионно-известковой смеси показаны в табл. 1. Пример 2. Из диффузионного аппарата часть диффузионного сока, получаемого в самом начале процесса противоточного обессахаривания свекловичной стружки горячей водой, как в примере 1, отбирают и направляют в составе диффузионно-известковой смеси в диффузионный аппарат для обработки свекловичной стружки при экстрагировании. Возвратный диффузионный сок поступает в смеситель через расходомер и регулирующий клапан в количестве 40% к массе свеклы с температурой 8±1°С. В этот же смеситель поступает заданное количество известкового молока 0,005% СаО к массе свеклы по способу, описанному в примере 1. В смесителе возвратный диффузионный сок и известковое молоко в течение 50 с смешивают прогрессивно. Из смесителя полученная диффузионно-известковая смесь поступает в головную часть диффузионного аппарата в зону, где температура составляет 45±1°С. Далее процесс экстрагирования сахара из свекловичной стружки протекает в присутствии смеси возвратного диффузионного сока и известкового молока. Получаемый при этом диффузионный сок имеет следующие показатели В приведенном примере осуществления предлагаемого способа охлаждение диффузионного сока перед его поступлением в смеситель до 8±1 °С осуществляют путем его пропускания через свекловичную стружку с нижним пределом температуры 0°С известным способом. Используемые количества возвратного диффузионного сока, известкового молока, температура сокостружечной смеси в зоне введения диффузионно-известковой смеси приведены в табл. 1. Пример 3. Из диффузионного аппарата часть диффузионного сока, получаемого как описана в примере 1, отбирают и направляют в составе диффузионно-известковой смеси в диффузионный аппарат для обработки свекловичной стружки при экстрагировании. Возвратный диффузионный сок поступает в смеситель через расходомер - регулирующий клапан в количестве 60% к массе свеклы с температурой 29±1°С. В этот же смеситель поступает заданное количество известкового молока, а именно - 0,0075% СаО к массе свеклы. Из смесителя полученную диффузионно-известковую смесь направляют в головную часть диффузионного аппарата в зону, где температура составляет 38±1°С. Далее процесс экстрагирования сахара из свекловичной стружки протекает в присутствии смеси возвратного диффузионного сока и известкового молока. Получаемый при этом диффузионный сок имеет следующие показатели Используемые количества возвратного диффузионного сока, известкового молока, температура сокостружечной смеси показаны в табл.1. Данные, характеризующие технический результат, полученные при осуществлении предлагаемого способа согласно примерам 1, 2, 3, представлены в табл. 2. Разработанные и выбранные пределы количественных параметров в предлагаемом способе поясняются следующими доводами. Использование возвратного диффузионного сока в количестве менее 40% к массе свеклы не обеспечивает достаточного распределения ионов кальция в диффузионной среде, что не позволяет достигнуть в процессе экстрагирования их воздействия на коллоидные вещества сокостружечной смеси в диффузионном аппарате. Использование возвратного диффузионного сока в количестве более 60% к массе свеклы технологически нецелесообразно и определяет границу перехода использования диффузионного сока на полный возвратный цикл. Для приготовления диффузионно-известковой смеси использование количества известкового молока менее 0,005% к массе свеклы недостаточно для его эффективного воздействия на фиксирование части несахаров в свекловичной ткани и экстракционной жидкости. Количество известкового молока, превышающее 0,10% СаО к массе свеклы, создает активную щелочность среды за пределами ее оптимальных значений для осуществления предлагаемого способа без деструктивного воздействия на свекловичную ткань. Для достижения технического результата при осуществлении предлагаемого способа температурные пределы в зоне введения диффузионно-известковой смеси в головную часть диффузионного аппарата составляют в нижней границе 20°С и определяются пределом практически стабильного теплообмена в системе "стружка-сок" в головной части аппарата при технологически требуемом распределении температур по длине аппарата. Введение диффузионно-известковой смеси в температурную зону аппарата, превышающую 45°С, не позволяет обеспечить повышение степени очистки сока из-за усиления деструктивного воздействия активной щелочности на свекловичную ткань. При смешивании с известковым молоком температура диффузионного сока менее 8°С и более 29°С в одинаковой мере не способствует образованию оптимального количества кальцийсодержащего компонента, обеспечивающего мягкую щелочную обработку несахаров сокостружечной смеси в ходе процесса экстрагирования. Смешивание возвратного диффузионного сока с известковым молоком в режиме прогрессивного нарастания щелочности именно в пределах 45-60 с гарантирует сохранение активной щелочности получаемой смеси. Особенности технологической схемы экстрагирования сахара из свекловичной стружки при ее осуществлении в соответствии с предлагаемым изобретением позволяют повысить качество диффузионного сока, степень его очистки, а именно - повысить эффект очистки на диффузии от 11,1% до 17,3-26,4%, доброкачественность - от 86,4% до 87,8-89,2%. Предлагаемый способ позволяет также увеличить жесткость (упругость) свекловичной стружки и, кроме того, удешевить технологию за счет использования для приготовления диффузионно-известковой смеси возвратного диффузионного сока, который поступает непосредственно из диффузионного аппарата, что не требует затрат, связанных со специальным охлаждением в холодильнике и не рациональным отводом из технологического потока части тепла сока после сатурации.