Спосіб сушіння бурякового жому при незначному вмісті шкідливих речовин

1. Спосіб сушіння підданого екстракції бурякового жому, який включає наступні етапи: додають в жом лужну колоїдну фракцію, вибрану з нецукристих речовин, колоїдного крохмалю, колоїдної целюлози, колоїдних пектинів, колоїдної геміцелюлози, колоїдних лігнінів, колоїдних білків і їх сумішей, і сушать жом. 2. Спосіб за п. 1, причому лужну колоїдну фракцію додають разом з мелясою, що утворюється при витяганні цукру з дифузійного соку цукрового буряка. 3. Спосіб за п. 1 або 2, причому лужна колоїдна фракція присутня у вигляді концентрату, виділеного при очищенні дифузійного соку цукрового буряка, нецукристих речовин. 4. Спосіб за одним з пп. 1-3, причому лужну колоїдну фракцію одержують осадженням і/або коагуляцією і при необхідності механічним і/або фізичним розділенням безпосередньо з дифузійного соку цукрового буряка. C2 2 UA 1 3 бурякову стружку піддають екстракції гарячою водою (65-75 °С), як правило, в протитечії, в основному дифузійним способом. Одержують піддану екстракції бурякову стружку і дифузійний сік цукрового буряка, який містить цукор. Дифузійний сік цукрового буряка піддають так званому очищенню соку або очищенню екстракту, причому дифузійний сік, як правило, підлужують вапняковим молоком, щоб видалити з нього нецукристі речовини і зупинити розкладання сахарози, насамперед ферментативне і каталізоване кислотами розкладання. Нецукристі речовини коагулюють і осаджують, і видаляють з дифузійного соку шляхом механічних і/або фізичних процесів розділення і при необхідності концентрують. Очищення соку поділяється, як правило, на етап переддефекації і щонайменше один етап основної дефекації, а також наступну щонайменше першу сатурацію і при необхідності другу або подальшу сатурацію. Одержаний після очищення соку продукт є прозорим, світло-жовтим цукровмісним соком, так званим очищеним соком; він містить приблизно 15-17% цукру. На наступних етапах обробки, очищений сік згущують шляхом термічного видалення води з одержанням концентрованого соку із вмістом цукру близько 65-70% і потім випарюють в кристалізаторах доти, поки не утвориться густа маса, так званий утфель, із вмістом цукру близько 85%. Потім кристалічну сахарозовмісну масу шляхом центрифугування розділяють на кристалічний білий цукор і некристалічну мелясу. При необхідності одержаний білий цукор розчиняють у воді для подальшої обробки, в результаті чого одержують цукровий сироп, або піддають щонайменше одному етапу рафінування, в результаті чого одержують цукор-рафінад, наприклад, споживчий цукор. Побічним результатом переробки дифузійного соку цукрового буряка є меляса. Вона містить близько 50% сахарози в некристалічній формі, яка з неї звичайно більше не кристалізується. Щоб витягнути з неї додатково сахарозу, можна використати екстракт меляси. Крім того, меляса містить інші рослинні компоненти цукрового буряка, такі, як вітаміни і мінеральні речовини та інші нецукристі речовини, такі як барвники. Піддана екстракції бурякова стружка складається в основному з компонентів клітинної оболонки і волокон буряка. Для подальшої обробки бурякової стружки з неї додатково видаляють воду, як правило, пресуванням в так званих жомових пресах, в результаті чого одержують пресований жом і жомопресову воду, що виділилася. При необхідності додають дренажний матеріал, який полегшує вичавлення жомопресової води з матеріалу стружки. Одержану жомопресову воду, як правило, частково або повністю повертають на екстракцію цукрового буряка. Для одержання сухого жому, пресований жом піддають термічному видаленню залишкової води, так званому сушінню жому. Сушіння пресованого жому проводиться, як відомо, при підвищеній температурі в сушильному барабані сушильної установки, в результаті чого залишкова вода і інші рідкі компоненти пресованого жому видаляються. Зви 95624 4 чайними сушильними установками є так звані високотемпературні сушильні установки (НТТ) для сушіння випарюванням. У альтернативних способах сушіння пресований жом піддається непрямому сушінню перегрітою водяною парою методом псевдозрідження. Частка лужної білкової фракції, що додається в пресований жом, складає переважно приблизно від 0,1 до 0,8 кг с. р. (сухих речовин) на 100 кг буряку. Принцип даного винаходу оснований на доданні в пресований жом в установку НТТ фракції, що містить білок, одержаної на технологічному етапі очищення соку. Сухий жом застосовується як сухий корм або як добавка в сухий корм, в основному в гранульованій формі. При цьому сухий жом служить головним чином носієм цукровмісної меляси, яка як правило, додається в пресований жом ще перед сушінням. Проблемою при сушінні жому є виділення летких органічних вуглецевих сполук. Вони виявляються як частина органічно зв'язаного сумарного вуглецю (ТОС; total organic content) у відпрацьованому повітрі (відхідному газі) сушильної установки. Вміст ТОС у відхідних газах сушильної установки повинен бути як можна нижчим. Вміст ТОС у відхідних з сушіння газах має істотне значення для оцінки викидів на цукрових заводах. Згідно з існуючими директивами, з 2010 року максимальне виділення ТОС не повинне перевищувати 0,8 кг ТОС на 1 тонну буряка (що дорівнює 0,08 ррт). Для відомих установок високотемпературного сушіння, що експлуатуються на більшості цукрових заводів, дотримання цього обмеження гарантуватися не може. Тому потрібно знизити вміст ТОС у відпрацьованому повітрі установок для сушіння жому. При цьому передусім повинні вживати таких заходів для зменшення рівня ТОС, які можна було б впровадити без великих вкладень і на існуючих сушильних установках цукрових заводів. В основі даного винаходу стоїть технічна проблема розробити поліпшений спосіб сушіння бурякового жому, причому, зокрема, щоб при сушінні жому можна було знизити виділення органічно зв'язаного вуглецю (ТОС), а також зменшити первинну витрату енергії. Даний винахід вирішує технічну проблему, яка лежить в його основі, шляхом створення способу сушіння підданого екстракції бурякового жому згідно з п. 1 формули винаходу. Зокрема, на першому етапі (а) бурякову стружку після екстракції віджимають з одержанням пресованого жому і одержану при цьому жомопресову воду відводять. На етапі (b) за винаходом, зокрема, безпосередньо на наступному, в пресований жом підводиться або додається лужна колоїдна фракція, яка переважно є фракцією нецукристих речовин, що відділена при очищенні дифузійного соку цукрового буряка. Згідно з винаходом, лужна колоїдна фракція є фракцією з колоїдними компонентами, що містить білок. Вона використовується згідно з винаходом як виробничий допоміжний засіб для сушіння жому. На одному, переважно який йде відразу етапі (с) пресований жом сушиться разом з колоїдною фракцією. 5 Переважно, на етапі (b) колоїдна фракція додається разом з цукровмісною мелясою, яка утворюється при витяганні цукру з дифузійного соку цукрового буряка, зокрема, при центрифугуванні білого цукру. У альтернативному варіанті колоїдна фракція додається в сокостружкову суміш вже перед механічним віджиманням підданої екстракції бурякової стружки. Таким чином, винаходом передбачається власне перед процесом сушіння пресованого жому додавати лужну колоїдну фракцію, переважно виділену з дифузійного соку, при необхідності разом з мелясою, і потім проводити сушіння жому. Несподівано було виявлено, що в порівнянні з традиційним сушінням жому внаслідок застосування лужної колоїдної фракції як технічного допоміжного засобу при сушінні жому, можна різко знизити частку ТОС у відхідному повітрі установки для сушіння жому, тобто приблизно на 50%. Крім того, несподівано виявилося, що можна також істотно зменшити частку оксидів сірки, передусім SO2, у відхідному повітрі установки для сушіння жому. Далі, було виявлено, що можна знизити температуру на вході в барабан. Автори винаходу виявили, крім того, що завдяки способу згідно з винаходом, можна помітно підвищити вміст сухих речовин в одержаному сухому жомі. Було виявлене додаткове випаровування води приблизно 18%, що приводить до підвищення вмісту сухих речовин приблизно на 3-4%. Таким чином, ефективність сушіння жому, що проводиться відомим чином, помітно підвищується. За рахунок цього можна з вигодою знизити температуру на вході в барабан. Це приводить до економії енергії. Первинна економія енергії, що досягається, складає близько 9% (кВт на тонну с. p.). По-друге, вміст ТОС у відхідних газах сушильних установок напряму залежить від рівня температури на вході в барабан, або температури сушіння: при більш низькій температурі на вході в барабан вміст ТОС у відхідному повітрі знижується. Так, особливо дивним виявилося, що додання відповідно до винаходу колоїдної фракції має прямий вплив на виділення ТОС, передусім через вищеописані хімічні ефекти. Наступний, непрямий ефект полягає в підвищенні ефективності сушіння, що може використовуватися для зниження температури на вході в барабан і для пов'язаного з цим подальшого зниження вмісту ТОС у відхідному повітрі. Прямий і непрямий ефекти є адитивними. Завдяки винаходу можна також досягнути, зокрема, того, щоб в звичайних установках для сушіння жому, тобто установках для високотемпературного сушіння жому, можна було б проводити сушіння при помітно зниженому виділенні ТОС, щоб могли бути досягнуті і гарантовано не перевищувалися гранично допустимі викиди, які будуть діяти з 2010 року. Завдяки цьому, буде існувати можливість шляхом відповідних, лише незначних конструктивних модифікацій насамперед установок для переробки цукрового буряка, що вже є, зберегти їх рентабельними і готовими до експлуатації. Під "лужною колоїдною фракцією" або колоїдовмісною фракцією в контексті винаходу розумі 95624 6 ється передусім виділений з дифузійного соку цукрового буряка концентрат лужних нецукристих речовин, який може містити в основному високомолекулярні і, зокрема, колоїдальні білки, а також поряд з цим полісахариди, компоненти клітинних стінок, а також солі низькомолекулярних органічних і неорганічних кислот, амінокислот і/або мінеральні речовини. Крім того, у відомих випадках колоїдна фракція містить іони кальцію, що присутні в переддефекованому соці, які присутні в різних формах, передусім активній, як гідроксид кальцію, і пасивній, як погано розчинні солі кальцію. Відповідно, під "нецукристими речовинами" розуміються головним чином високомолекулярні сполуки, такі, як білки, полісахариди і компоненти клітинних стінок, а також низькомолекулярні органічні сполуки, такі, як неорганічні або органічні кислоти і їх солі, амінокислоти, а також інші мінеральні речовини. Під компонентами клітинних стінок маються на увазі, зокрема, пектини, лігнін, целюлозу і геміцелюлозу. Ці речовини, як і білки, до яких нарівні з протеїнами належать, зокрема, нуклеопротеїди, знаходяться як гідрофільні макромолекули в колоїдній диспергованій формі. Під органічними кислотами маються на увазі, наприклад, лактат, цитрат і оксалат. Під неорганічними кислотами маються на увазі, зокрема, сульфати і фосфати. Особливо переважно, якщо фракція містить колоїди на основі крохмалю, колоїди на основі целюлози, колоїди на основі пектину, колоїди на основі геміцелюлози, колоїди на основі лігніну, білкові колоїди і/або їх суміші. Не прив'язуючись до теорії, колоїдовмісну лужну фракцію нецукристих речовин, яка застосовується згідно з винаходом, проводять для нейтралізації летких органічних кислот, що містяться в пресованому жомі, які утворюються в традиційних процесах під час сушіння пресованого жому, зокрема, при підвищеній температурі на вході в барабан, і переходять у відхідні гази. Не прив'язуючись до теорії, вважають, що завдяки колоїдним компонентам фракції в поєднанні з лужністю, виникають ефекти дегідратації, в результаті чого вода з пресованого жому витягується до його поверхні (гігроскопічний ефект). Звідти воді легше випаровуватися. Тим самим процес термічного сушіння полегшується і його ефективність значно поліпшується. Ця дегідротуюча дія колоїдів разом з ефектами підлужування несподіваним чином приводить до нададитивного, синергічного ефекту. Зміна лужності, що відбувається при доданні колоїдної фракції (типово з рН приблизно 5,5 до рН приблизно 9) переводить колоїди, що передусім є в жомі, в інший зарядовий стан. Тим самим здійснюється безпосередній вплив на дегідратаційну/гідратаційну поведінку колоїдів, так що зривання гідратної оболонки (води) істотно спрощується. Цей ефект був вкрай дивним і, таким чином, непередбаченим. Зрозуміло, передбачена можливість комбінування способу згідно з винаходом з іншими відомими заходами для зниження виділення ТОС. Підходять, зокрема, непряме сушіння в закритих системах за допомогою перегрітої водяної пари і/або подальше очищення відхідних газів відпра 7 цьованого повітря з сушіння, наприклад, за допомогою відцентрового сепаратора (циклону), скрубера і/або хімічного промивача. Лужну колоїдну фракцію переважно одержують при очищенні переддефекованного соку. Це відбувається в процесі очищення соку під час або після етапу переддефекації. Переважно, лужну колоїдну фракцію одержують в процесі очищення соку перед етапом основної дефекації, виділяючи фракцію з дифузійного соку. Переважно, лужну колоїдну фракцію відділяють від дифузійного соку осадженням і/або коагуляцією білків. При необхідності, переважно під час або після проведеного осадження і/або коагуляції колоїдів проводять етап механічного і/або фізичного розділення, щоб відділити колоїдальну фракцію, що містить білки. Шляхом переважного осадження одержують осаджений бруд і/або коагульований бруд, який містить згідно з винаходом лужну колоїдну фракцію, яка використовується. При цьому відділення переважно проводиться за допомогою щонайменше одного пристрою, вибраного з статичних декантаторів, відстійних центрифуг, тарілчастих центрифуг, тарілчастих сепараторів, мембранних фільтрпресів і їх комбінацій. Переважно, для відділення колоїдовмісної фракції з переддефекованного соку застосується відстійна центрифуга. Щоб полегшити осадження і/або коагуляцію колоїдної фракції, переважно додають щонайменше один агент осадження. Переважно, флокулянт вибраний з поліаніонних флокулянтів. До них належать переважно поліаніонні полісахариди і агенти на основі поліакрилатів. У одному варіанті флокулянти вибрані з акриламіду і співполімерів акриламіду і акрилату натрію, а також з їх сумішей. Особливо переважні флокулянти на основі похідних крохмалю або целюлози. Переважні алкоксилований крохмаль, алкоксилована целюлоза, карбоксиметильований крохмаль, а також карбоксиметильована целюлоза. Флокулянт пере-6 важно додається в дозі від 1 до 8x10 , переважно -6 від 2 до 3х10 . Флокулянт має переважно середню молекулярну масу від 5 мільйонів до 22 мільйонів г/моль. Додання флокулянта проводиться в процесі очищення соку перед, під час і/або після етапу переддефекації. Переважно додання проводиться після переддефекацією. Одержаний за допомогою способу за винаходом сухий жом переважно використовується як сухий корм або компонент сухого корму. Тому винахід належить також до поліпшеного способу одержання корму або компонента корму з підданого екстракції бурякового жому, який відрізняється вище вказаними діями. Згідно з винаходом корм містить висушений згідно з винаходом буряковий жом, деяку частку лужної колоїдної фракції, доданої згідно з винаходом як технічну допоміжну речовину для сушіння жому, і додану при необхідності мелясу. Таким чином, одержаний відповідно до винаходу корм, складається виключно з побічних продуктів виробництва цукру. Наступним об'єктом винаходу є застосування вищеописаної колоїдної лужної фракції для поліпшення сушіння жому, зокрема, для підвищення ефективності жомового сушіння, для підвищення 95624 8 вмісту сухих речовин в сухому жомі, для зниження температури на вході в барабан і для зменшення виділення ТОС у відхідному повітрі з сушіння жому, а також для зменшення викиду пилу. Переважно, якщо при застосуванні згідно з винаходом, здійснюють вищеописаний спосіб згідно з винаходом. Нарешті, наступним об'єктом винаходу є пристрій для поліпшеного сушіння підданого екстракції бурякового жому, установка для сушіння бурякового жому, яка веде початок від відомих установок переробки цукрового буряка для витягання сахарози і сухого жому. Установка за винаходом для сушіння бурякового жому згідно з винаходом, має дозатор для додання лужної колоїдної фракції, переважно виділеної при очищенні соку, у віджатий жом, який буде сушитися. Установка відрізняється переважно тим, що в ній, передбачений відомий етап очищення соку, який згідно з винаходом з'єднаний, переважно паралельно, з також передбаченою відомою установкою для сушіння жому таким чином, що відокремлювана на етапі очищення соку лужна колоїдна фракція додається, наприклад, як компонент відокремлюваного концентрату нецукристих речовин, в пресований жом перед або під час введення в установку для сушіння жому за винаходом. Пристрій згідно з винаходом дозволяє здійснити описаний вище спосіб за винаходом. Пристрій містить передусім щонайменше наступні елементи: стадію очищення соку для екстрактивного очищення дифузійного соку цукрового буряка, що переважно включає етап переддефекації і щонайменше один етап основної дефекації, на якому з дифузійного соку можна виділити лужну колоїдальну фракцію; і стадію сушіння жому в барабанній сушарці для сушіння підданого екстракції бурякового жому, з дозатором для додання фракції, що містить колоїди в жом, що висушується, причому етап сушіння жому включає дозатор для додання фракції, що містить колоїди в жом, що висушується, і стадія очищення соку таким чином з'єднана гідравлічно зі стадією сушіння жому (при необхідності за допомогою проміжної місткості або складської місткості), що фракцію, яка містить колоїди можна перевести зі стадії очищення соку в дозатор стадії сушіння жому при необхідності через проміжний накопичувач і/або проміжні етапи. Дозатор вбудований в схему перед барабанною сушаркою стадії сушіння жому, переважно безпосередньо перед нею. У одному варіанті між дозатором і барабанною сушаркою передбачене проміжне сховище, наприклад, бункер і/або один, або декілька проміжних етапів. Стадія очищення соку переважно включає щонайменше один пристрій для механічного/фізичного відділення лужної фракції, що містить колоїди, від преддефекованного соку. Цей пристрій вибраний переважно з: статичних декантаторів, відстійних центрифуг, тарілчастих центрифуг, тарілчастих сепараторів, мембранних фільтрпресів і їх комбінацій. Пристрій розділення може бути виконаний частково або повністю після етапу переддефекації. Приклади здійснення 9 Винахід пояснюється більш детально на наступних фігурах і прикладах, які не треба розуміти як обмежувальні. Фахівець буде розглядати природні для нього відхилення або модифікації представленого винаходу як такі, що відносять до ідей винаходу. На Фіг. 1 показаний графік вмісту сухих речовин [у %] в сухому жомі, одержаному в процесі експерименту, який згідно з винаходом передбачає додання лужної колоїдної фракції (лужної білкової фракції) і/або лужної колоїдної фракції разом з мелясою: момент часу 1 година показує вихідний стан без додання, починаючи з моменту 2 год. можна бачити значний результат додання згідно з винаходом на вміст сухих речовин, при припиненні додання значення повертаються до нормального стану. На Фіг. 2 показаний графік випаровування води в процесі експерименту, який згідно з винаходом передбачає додання лужної колоїдної фракції (білкової фракції) разом з мелясою: момент часу 1 год. показує вихідний стан без дозування, з моменту часу 2 год. можна бачити істотний вплив додання згідно з винаходом на випаровування води, після припинення додання значення повертаються до нормального стану. Фіг. 3 дає графічне представлення залежності виділення ТОС від кількості доданої лужної колоїдної фракції (білкової фракції). Фіг. 4 дає схематичне зображення переважної форми реалізації пристрою за винаходом зі стадією (100) очищення соку, що включає стадію (110) переддефекації, стадію (130) основної дефекації, пристрій (120) розділення і підведення (150), а також зі стадією (200) сушіння жому з дозатором (210). Приклад: Сушіння бурякового жому з малим вмістом шкідливих речовин У процесі одержання цукру на цукровому заводі, лужну колоїдальну фракцію нецукристих речовин, виділену на рівні очищення соку за допомогою відстійної центрифуги, додавали у віджатий пресований жом незадовго до введення в барабанну сушарку в точці дозування з шнековим змішувачем, який був встановлений перед барабанною сушаркою. 95624 10 Досліди з сушінням проводилися при різному вмісті колоїдної фракції. Її додавали, починаючи з 0,1 кг с.р. на 100 кг буряків. У деяких дослідах колоїдну фракцію вмішували в пресований жом разом з мелясою. Сушіння проводилося відомим способом. Було констатоване істотне зменшення вмісту пилу у відхідних газах сушильної установки. Було встановлено істотне зменшення (до 50%) вмісту летких органічних вуглецевих сполук у відхідних газах сушильної установки. Максимальне зниження в даній серії дослідів мало місце при вмісті від 0,2 до 0,4 кг с.р. на 100 кг буряків. Наприклад, вміст ТОС у відхідних газах знижується від еталонного значення 0,095 кг ТОС на тону буряків до 0,070 при доданні 0,40. Наступне підвищення частки доданої лужної колоїдної фракції вище 0,8 кг с.р. на 100 кг погіршує результат. Було встановлено істотне зменшення вмісту SO2 у відхідних газах сушильної установки. Максимальне зниження в даній серії дослідів, мало місце при вмісті від 0,2 до 0,4 кг с.р. на 100 кг буряків. Після додання лужної колоїдної фракції (з або без меляси) в кількості 0,16 кг с.р. на 100 кг буряків було встановлено посилення випаровування води приблизно на 14-18%; при цьому вміст сухих речовин (в абсолютних %) в сухому жомі підвищився на 4-5 процентних пунктів. Крім того, в дослідах можна було встановити, що первинну потребу в первинній енергії, що вимірюється в кВт на тонну (с.р.) буряків, для досягнення цього ж ступеня сушіння можна було знизити доданням лужної колоїдної фракції приблизно на 9%. При цьому ефективна доза також знаходиться в інтервалі від 0,2 до 0,4 кг с.р. на 100 кг буряків. Порівнювальний приклад У наступних дослідах з сушінням, додавалися інші середовища: меляса (80% с.р.), винаса, меляса, підлугована вапняковим молоком, меляса, підлугована NaOH, барда з процесу одержання біоетанолу Істотних вигідних ефектів, знайдених для колоїдальної лужної фракції за винаходом, не вдалося виявити ні в одному випадку. 11 95624 12 13 Комп’ютерна верстка Мацело М. 95624 Підписне 14 Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601