Причини різної розчинності цукрози

Для розчинів різної чистоти з підвищенням температури розчинність цукрози збільшується; при зниженні чистоти продуктів (по мірі збільшення вмісту нецукрів) при одній і тій же температурі спостерігається підвищення розчинності.

Кількість та склад не цукристих речовин в продуктах цукрового виробництва залежить від якості цукрових буряків, роботи окремих відділень заводу та змінюється в дуже широких межах. Вплив нецукрів на розчинність цукрози характеризується величиною коефіцієнта насичення К_н. Відомо, що неорганічні сполуки, особливо солі лужних металів калію та натрію, підвищують розчинність цукрози, а солі лужноземельних металів кальцію та магнію, інвертний цукор понижують розчинність цукрози.

Оскільки К_н залежить від якісного і кількісного складу нецукрів в продукті, то точне його значення можна визначити лише експериментальним шляхом. Знання дійсного значення К_н  необхідне для визначення величини дійсного коефіцієнта пересичення при уварюванні утфелів, оскільки останній впливає на тривалість уварювання утфелю та гранулометричний склад цукру.

Характерною особливістю цукрози є утворення пересичених розчинів, котрі містять нецукри. Якщо швидко охолодити насичений нечистий розчин цукру, то в ньому не утворяться кристали цукру, хоча цей розчин має на одну частину води більше розчиненого цукру, ніж насичений при цій же температурі, тобто він став пересиченим. Надлишковий цукор разом з тим буде кристалізуватися, якщо в пересичений розчин добавити кристали цукру (центри кристалізації) та перемішувати розчин. Пересичення розчину таким чином можна проводити як шляхом випаровування води, так і охолодженням.

 

 

6.2. Основні параметри, що впливають на ефективність кристалізації цукрози у вакуум-апаратах

В ході кристалізації технічно досяжне знецукрення розчину обмежується вмістом кристалів в утфелі. Тому кристалізація виконується в декілька ступенів. В кінцевому результаті кількість отримуваного цукру залежить від досягнутої в ході процесу чистоти меляси, котра залежить, в першу чергу, від якості кристалізації утфелю останнього продукту та від умов насичення (якості очищення).

Основними технологічними параметрами уварювання утфелів є:

· температура, котра регулюється розрідженням у в/а;

· концентрація СР утфелю;

· кількість кристалів утфелю;

· ефект кристалізації.

Для виробництва рекомендуються наступні оптимальні параметри уварювання утфелів за трьох кристалізаційною схемою:

Таблиця 1

Утфель	СР, %	Вміст кристалів в утфелі, %	Температура кипіння утфелю, ^оС	Розрідження у в/а, МПа	Ефект кристалізації, %
І крист.	92,0-95,0	55-56	72-76	0,085	12-13
ІІ крист.	92,0-93,0	45-50	65-76	0,08-0,09	5-7
ІІІ крист.	94,0-95,0	40-45	60-72	0,08-0,09	10-12

 

  Розглядаючи параметри, котрі впливають на ефективність кристалізації цукрози, потрібно відзначити, що багато з них не можуть бути зміненими, тому що вони зв’язані з роботою попередніх відділень цукрового заводу або ж можуть змінюватися лише в неширокому діапазоні. Так, витрата та якість сиропу визначається якістю та кількістю останнього, котрий отриманий на ВУ, а відтоків – якістю роботи окремих станцій кристалізації. Як правило, ці параметри відносяться до числа незалежних. Тиск та температуру гріючої пари можна також змінювати в рамках дуже вузького діапазону, тому що це зв’язано з технічними можливостями генерування пари та його перерозподілу між окремими корпусами ВУ та споживачами по заводу.

Тому особливу увагу потрібно звертати на рівень утфелю у в/а періодичної дії. Висота цього шару впливає на залишковий тиск та температуру всередині в/а, а відповідно, і на величину швидкості кристалізації цукрози, швидкість термічного розкладу її та витрату граючої пари.

Швидкість кристалізації цукрози залежить від температури утфелю, в’язкості та густини міжкристального розчину і відносної швидкості руху кристалів в ньому. Всі ці параметри прямо чи опосередковано залежать від висоти (товщини) шару утфелю у в/а. Крім цього, на величину швидкості кристалізації цукрози суттєво впливає також і відносний відсоток кристалів цукрози в утфелі. Значить, за допомогою цього параметру можна інтенсифікувати процес кристалізації цукрози.

Величина гідростатичного тиску туфельної маси впливає також на величину температури кипіння утфелю, підвищуючи чи знижуючи її, а відповідно і на процес термічного розкладу цукрози. Професором Бугаєнко І.Ф. встановлено, що величина розкладу цукрози за рН утфелю І та ІІ кристалізації в межах 8,0...6,5 та температурі в 75°С в середньому складає 0,03% від к.б. з підвищенням температури на 10°С втрати збільшуються в два рази.

Гідродинамічна обстановка у в/а періодичної дії постійно змінюється. При цьому швидкість циркуляції утфелю коливається та поступово знижується до кінця варки до мінімуму. За звичайних умов єдиною рушійною силою циркуляції є різниця в’язкості утфелю при стінках кип’ятильних трубок та всередині їх. Оскільки температура граючої пари у в/а як правило не регулюється, то підвищення термічного опору і зменшення швидкості циркуляції супроводжується зниженням теплового потоку, що в свою чергу зумовлює до зниження паровмісту та рухомої сили циркуляції.

На заключних стадіях уварювання утфелі можливі такі режими роботи в/а, коли кипіння утфелю не відбувається, останній тільки нагрівається. Тому з метою підвищення циркуляції запропоновано ряд способів:

6.2.1. Вдуванням повітря (пари) під нижню трубну решітку. В НУХТ професор Кулінченком В.Р. [1] розроблено дві конструкції гідродинамічних пристроїв для посилення циркуляції у вакуум-апаратах, які не мають механічних циркуляторів: з розподільчою камерою і розподільчим колектором (Рис.1).

Рис. 1. Схема пристроїв для вдування пари в циркуляційні трубки вакуум-апарату:

а – пристрій з розподільчою камерою; б – пристрій колекторного типу

 

Використання таких пристроїв дозволяє за рахунок потенційної енергії тиску пари, що вдувається (газу) створити додатковий напір, тим самим посилити інтенсивність циркуляції утфелю. Промислові випробування показали, що у випадку використання колекторних пристроїв при одержанні утфелю ІІ і ІІІ кристалізацій тривалість процесу скорочується для ІІ кристалізації до 25 %, ІІІ кристалізації – до 40 %, збільшуються розміри кристалів. При використанні пристрою з розподілювальною камерою для одержання утфелю ІІ і ІІІ кристалізацій тривалість процесу скорочується на 30 %.

6.2.2. Встановлення механічних циркуляторів. Порівняльні дослідження показали [2], що серед циркуляторів кращими за своєю конструкцією є п’яти- і шестилопатеві (Рис. 2). Їх продуктивність не залежить від величини зазору між лопаттю і циркуляційною трубою. Така конструкція простіша у виготовленні.

Рис. 2. Конструкція шестилопатевого циркулятора

Фірмою ТМА розроблено серії вакуум-апаратів з циркуляторами типу ВАЦМ (рис. 13.3), які виготовляються ВАТ “Яготинський механічний завод”.

 

Рис. 3. Вакуум-апарат типу ВАЦМ

Використання в/а з циркуля торами в тепло-технологічному комплексі ц/з дозволяє зменшити витрату палива на 20-25%, підвищити якість цукру, зменшити кількість агломератів, але саме головне – збільшити вихід цукру з кожної варки утфелю на 10-12%.