Tehnologia Fabricarii Zaharului
TEHNOLOGIA
FABRICARII ZAHARULUI
Tema :
TEHNOLOGIA FABRICARII ZAHARULUI
CULTURA SFECLEI DE ZAHAR
Sfecla pentru zahar asigura materia prima in industria zaharului in toata Europa si in alte zone.
Raspandire. Sfecla se cultiva pe un areal restrans an climatul continental 300 si 620 latitudine nordica si ocupa in lume o suprafata de 5,97 milioane hectare.
Origine. Sfecla cultivata s-a format in zona Asiei Centrale si sud-vestice, in bazinul Marii Mediterane, insulelele Canare si Capului Verde.
Particularitati biologice. Este o planta bienala. Corpul sfeclei, cu denumirea curenta de radacina, este partea valoroasa a plantei, in care se acumuleaza zaharul, se recolteaza in primul an la maturitatea tehnologica, cand are continutul maxim de zaharozi si se foloseste pentru fabricarea zaharului. Corpul sefeclei de zahareste conic, are pulpa carnoasa, are greutatea intre 0,5- .
1. Plante premergatoare:
a. Foarte bune: cereale de toamna, cartoful.
b. Medii: porumbul.
c. Contraindicatii: plantele de cultura care parasesc terenul tarziu si-l lasa plin de resturi vegetale, sfecla de zahar si fuajera, cruciferele, ovazul.
2. Lucrarile solului:
a. Dezmiristirea: dupa recoltarea culturii premergatoare
b. Aratura: la , cu scormonitor + nivelare
c. Pregatirea patului germinativ:
– pe soluri usoare: combinatorul format din grapa cu colti rigizi plus grapa elicoidala
plus tavalug inelar;
– pe solurile tasate: combinatorul format din: vibrocultor plus grapa elicoidala
– momentul executarii : imediat inainte de semanat.
– adancimea de lucru: 3 – .
3. Stabilirea densitatii plantelor
a. Numarul de boabe germinabile si plante la metru patrat
b. Numarul de boabe germinabile la metru linear si distanta intre boabe pe rand
c. Valoarea culturala a semintei: – puritatea: minimum 99%
– germinatia : minimum 75%
d. Greutatea a 1000 de boabe: la samanta normala slefuita monogerma: 14 – ;
la samanta normala slefuita plurigerma: 22 –
e. Cantitatea de samanta la hectar: – samanta monogerma, / hectar;
– samanta plurigerma, 8 – la hectar.
f. soiuri cultivate : – plurigerme: Bod A –2, Brasov, Polirom, Romanesc 7;
– monogerme: Barsa, Brasov 519, Monorom, Nero 1, Cleo, Prisma,Lena.
4. Semanatul
a. Epoca: cand temperatura in sol la adancimea de semanat a atins 4 – 5 grade C timp de 2 – 3 zile
consecutiv si se incheie in doua trei zile de lucru
b. Adancimea : – la samanta monogerma 2 – .
– la samanta plurigerma : 2 – .
c. Distanta intre randuri: – pentru recoltarea mecanizata: echidistant la cu SPC-12;
– pentru recoltarea semimecanizata si manuala: 45-45-45-60-45-45-
-60-45-45-45cm.
5. Intretinerea culturilor
a. Asigurarea necesarului de elemente nutritive: – fertilizarea cu gunoi de grajd este absolut obligatorie, aceasta asigurand pe langa o parte din elementele nutritive necesare si imbunatatirea activitatii biologice din siol. – Inaintea pregatiorii patului germibnativ, ingrasamintele cu azot asigura o buna aprovizionare nitrica in staratul de semanat pentru tinerele plante – Fertilizarea la semanat sau starter este obligatorie pe toate tipurile de sol impusa de particularitatea biologica a plantei de a-si dezvolta sistemul radicular slab in primele 60 de zile de la rasarire. Nu este recomandata utilizarea de uree ca ingrasamant starter. – Fertilizarea in vegetatie se aplica concomitent cu prasila I si a II-a. se vor utiliza azotul de amoniu sau Ureea.
– Fertilizarea foliara se aplica in lunile
iulie si august,utilizand ingrasamintele foliare cu microelemente – in special cu bor.
b. Combaterea integrata a buruienilor : – sfecla este sensibila la imburuienare in primele 5 – 8 saptamani de la rasarire. Cand se inradacineaza si se acopera bine terenul devine concurent al buruienilor; aplicarea ierbicidelor reprezinta unele din masurile importante de combatere:
– Preemergent: cel mai mult se foloseste amestecul dintzre Dual 500 EC = 3 – la hectar + Venzar = 0,75 – la hectar. Postemergent se pot aplica unul sau doua tratamente dupa nevoie.
– Dupa tratamentul cu Lontrel 300, timp de 20 – 30 de zile nu se praseste, pentru a da posibilitatea erbicidului sa se transloce in radacinile buruienilor.
– Culturile infestate cu Sorghum halepense pot fi tratate cu Agil 100 EC sau Gallant sau Furore sau Fusilade Super in doze de 2 – la hectar.
– Combaterea integrata a bolilor si daunatorilor: Cercosporioza se combate la avertizare utilizand unul din urmatoarele produse: Alert = 0,5 l/hectar, Score 300 EC = 0,3 litri / hectar.; fainarea se poate combate concomitent cu Cercosporioza utilizand fungicidele Alert, Score, Impact. Tratamentul in vegetatie este complementar tratamentului semintei, fiind indicate pentru densitati crescute ale daunatorilor.
c. Asigurarea necesarului de apa: sfecla pentru zahar consuma in perioada de vegetatie 500 – apa in functie de zona de cultura din care 75 – 80 % o constituie apa din perioada de vegetatie.
6. Recoltarea
Evaluarea productiei : – la nivelul potentialului biologic al soiurilor, in conditii optime de tehnologie, elementele de evaluare a productiei sunt urmatoarele:
a.Numarul mediu de radacini pe metru patrat
b.greutatea medie a radacinii
c. productia calculata (P)
La productia calculata se va adauga sporul de productie se va realiza de la data evaluarii la data prevatzuta a se recolta, prin graficele incheiate cu fabrica de zahaz.
Momentul optim de recoltare se stabileste in functie de dinamica acumularii zaharului in radacini.
Modul de recoltare: – mecanizat;
– semimecanizat prin dizlocare mecanizata si decoletare manuala.
Pentru a se realiza o lucrare de recoltare de buna calitate se impun cateva masuri:
– solul sa fie nivelat si cu umiditate corespunzatoare
– lanul sa nu prezinte buruieni inalte
– lanul sa fie uniform ca densitate si marimea sfeclei radacinile sa nu fie ramificate
– reglarea aparatului de dislocare sa se faca la 18 – adancime
– gradul de curatire al sfeclei sa fie verificat si in camp, facandu-se la nevoie reglaje suplimentare.
O atentie deosebita trebuie acordata transportului radacinilor de sfecla pentru zahar recoltate la punctele de receptionare, in aceeasi zi cu recoltarea.
Se admite ca exceptie, stationarea radacinilor in camp in gramezi mari, cel mult o noapte, dupa care transportul devine absolut necesar.
Combina de recoltat sfecla
Procesului tehnologic de prelucrare a sfeclei de zahar
Faze si operatii
Principalele faze care constituie procesul tehnologic sunt:
– receptia sfeclei de la cultivatori;
– manipularea si depozitarea sfeclei de zahar;
– pregatirea sfeclei iin vederea extractiei zaharului;
– extractia zaharului din sfecla de zahar, obtinerea zemii de difuzie si epuizarea borhotului
– purificarea calco-carbonica a zemii de difuzie, obtinerea si decalcifierea zemii subtiri,
epuizarea in zahar a namolului;
– concentrarea zemii subtiri si obtinerea zemii groase, obtinerea si dirijarea vaporilor secundari;
– fierberea, cristalizarea, centrifugarea si rafinarea zaharului;
– conditionarea, ambalarea si depozitarea zaharului cristal;
– controlul fizico-chimic pe fazele si operatiile procesului tehnologic, determinarea calitatii
sfeclei, a zaharului, borhotului si melasei.
La desfasurarea normala a procesului de prelucrare a sfeclei, care are loc intr-o fabrica de zahar contribuie si alte faze si operatii, considerate ajutatoare, care asigura:
– obtinerea varului si a dioxidului de carbon necesare purficarii calco-carbonice a zemii de difuzie;
– uscarea sau brichetarea borhotului in vederea conservarii si mentinerii valorii nutritive;
– gospodarirea curtii fabricii, care asigura- alimentarea fabricii cu sfecla de zahar,
– alimentarea cuptorului de var cu piatra de var,
– alimentarea cocs si gaze naturale,
– evacuarea si depozitarea namolului de saturatie si
– evacuarea namolului de la decantoarele radiale;
– depozitarea si conservarea melasei,
– incarcarea melasei in mijloace de transport si livrarea sa;
– gospodarirea apelor, epurarea si recircularea apelor;
– producerea energiei termice si electrice in centrala termoelectrica proprie.
1. Receptia sfeclei de zahar de la cultivatori
Receptia sfeclei de zahar de la cultivatori se face in baza prevederilor contractului de furnizare, livrare a sfeclei.
Manipularea si depozitarea sfeclei de zahar. In camp, dupa recoltarea semimecanizata, sfecla de zahar trebuie depozitata sub forma de gramezi. Principalele caracteristici ale gramezilor de sfecla de zahar sunt prezentate in tabelul :
Proprietati mecanice ale gramezilor de sfecla de zahar
In tabelul urmator este prezemtat gradul de vatamare a sfeclei la descarcarea din mijloacele de transport, in functie de tipul utilajului de descarcare
Gradul de vatamare a sfeclei in functie de modul de manipulare
In tabelul urmator se prezinta valorile inaltimii critice de cadere a sfeclei la descarcarea mecanizata din mijloacele de transport.
Inaltimea critica de cadere a sfeclei la descarcarea din mijloace de transport
2. Pastrarea sfeclei dupa recoltare
Sfecla decoletata si recoltata trebuie livrata imediat fabricilor de zahar. Deci, din masina de recoltat, sfecla este descarcata direct in autovehicule care o transporta la fabrica. Dar, in cazurile in care recoltarea se face inca semimecanizat, sfecla trebuie depozitata si pastrata in camp pana la livrarea la fabricile de zahar.
Pentru pastrare, chiar si pentru durate scurte de timp, de circa 2 – 4 zile, se dirijeaza sfecla matura, sanatoasa, apartinand unui singur soi, decoletata corect, fara impuritati vegetale, bine curatita de pamant si de impuritati minerale. Continutul total maxim de impuritati care se poate admite la depozitarea sfeclei, chiar pe perioade scurte de timp, este de 3 %, din care maximum 1 % impuritati vegetale si 2 % impuritati minerale, in primul rand pamantul aderent la firisorii absorbanti din canalele zaharate longitudinale.
Terenurile pe care se depoziteaza sfecla trebuie sa fie bine batatorite, pentru a avea rezistenta la presiunea exercitata de masa de sfecla depozitata si pentru a evita infiltrarea apei de ploaue care poate impiedica preluarea sfeclei in caz de ploaie. Terenurile de depozitare, platformele betonate , paltformele bazelor de receptie, peretii si platformele silozurile de zi ale fabricii de zahar trebuie stropite cu:
-lapte de var, cu masa specifica de 5 – 6° Bé. Cantitatea de lapte de var utilizata petru stropirea acestor suprafete este de /100 m2;
-substante biocide, care impiedica flora microbiana sa se dezvolte pe surafata sfeclei, in special in zonele in care epiderma radacinii este taiata sau lovita. Gramezile de sfecla ventilate natural se aseaza pana la inaltimea de 2,5 – iar cele cu ventilatie mecanica pana la inaltimea de 6,5 – . Latimea gramezilor este de si mai mult. Cantitatea de sfecla de zahar cuprinsa intr-un m3 din gramada de sfeclaeste de pana la .
Sfecla de zahar depozitata in gramezi se stropeste, pe toata lungimea sa, cu lapte de var
cu masa specifica de 5 – 6° Bé, in cantitate de 5 l/t de sfecla.suprafetele gramezilor trebuie sa fie bine nivelate, pentru a se evita pericolul acumularii de apa in caz de ploaie.
Datele experimentale obtinute de dr.P. Staticescu, im diferite zone de cultura a sfeclei din Romania, confirma ca sfecla recoltata si decoletata lasatain camp pierde, dupa 24 de ore, o cantitate de zahar care este prezentata in tabelul 9.26.
Pierderile de zahar in timpul stationarii a sfeclei decoletate si recoltate
Alte valori ale pierderilor de zahar la depoziotarea sfeclei de zahar sunt prezentate in tabel
Pierderile de zahar la depozitarea sfeclei de zahar
3. Receptia sfeclei de la cultivatori
Intre producatorul de sfeclade zahar si fabrica de zahar trebuie sa se inchiei un contract de producere si livrare a sfeclei de zahar, in care trebuie sa se mentioneze conditiile concrete in care fabrica poate platii sfecla livrata de producator. In acest sens, din valorile prezentate in tabelul 6 rezulta cantitatea de sfecla de zahar care trebuie prelucrata pentru a se obtine 1,0 t de zahar, crystal conform SR 11-95.
Cantitatea de sfecla de zahar care trebuie prelucrata pentru a se obtine 1,0 tona de zahar cristal.
Receptia si plata sfeclei de zahar la cultivatori se face in functie de masa neta livrata de producatorii de sfecla, avand ca support legal STAS 10603 – 86. Exista tendinte locale, la unele fabrici de zahar, de introducere a receptiei si platii sfeclei de zaharin functie de continutul biologic de zaharoza.
In vederea livrarii, la fabrica de zahar, producatorul de sfecla de zahar trebuie sa efectueze urmatoarele operatii preliminare:
– sortarea sfeclei dupa masa individuala a radacinilor;
– curatirea preliminara de pamant si impuritati minerale;
– incarcarea sfeclei sortate si curatite in mijloacele de transport;
– transportul sfeclei din camp la fabrica de zahar sau in bazele de receptie.
4. Pregatirea sfeclei pentru industrializare
Reprezinta prima faza a procesului propriu-zis de prelucrare a sfeclei de zahar si este importanta pentru ca asigura eliminarea impuritatilor minerale si organice din masa sfeclei, care pot produce fenomene microbiologice cu efect negativ asupra functionarii fabricii, si asigura conditii optime de desfasurare a fazelor si operatiilot ulteriore de prelucrare a sfeclei.Principalele operatii ale acestei faze care asigura pregatirea sfeclie in valoarea prelucrarii industriale sunt:
– descarcarea sfeclei din mijloacele de transport;
– depozitarea de scurta durata a sfeclei in silozurile de zi ale fabricii;
– transportul sfeclei si depozitarea de scurta durata in „canalele fabricii”;
– transportul sfeclei din silozurile de zi la peretele exterior al halei de fabricatie;
– indepartarea impuritatilor minerale;
– indepartarea impuritatilor organice;
– ridicarea sfeclei la masina de spalat;
– spalarea sfeclei;
– ridicarea radacinilor spalate la buncarul masinilor de taiat;
– dezinfectarea sfeclei spalate;
– taierea sfeclei si obtinerea taiteilor de sfecla;
In figura este prezentata schema tehnologica de descarcare, separare de impuritati, transport hidraulic si spalare a sfeclei.
5. Descarcarea sfeclei din mijloacele de transport.
Dupa analiza, sfecla care indeplineste indicatorii de calitate din contractul incheiat intre fabrica si cultivatori este receptionata de fabrica, adica este acceptata plata contravalorii sale. Sfecla receptionata este descarcata in silozurile fabricii, pe platfromele fabricii sau pe platformele bazelor de receptie. Pentru descarcare se utilizeaza doua procedee si anume:
-descarcarea mecanica, realizata prin bascularea mijloacelor de descarcaz, ceea ce determina alunecarea radacinilor de sfecla si caderea sa. Aceasta operatie mai poarta denumirea si de „descarcare uscata”, pentru ca se realizeaza fara a utiliza forta pe care o creeaza un curent de apa;
-descarcarea hidraulic, realizata cu ajutorul unui curent de apa de o anumita presiune, care loveste sfecla, antrenand-o in cadere. Aceasta reprezinta „descarcarea umeda”, pentru ca utilizeaza forta creata de un curent de apa.
Descarcarea sfeclei destinate prelucrarii imediate, in vederea extragerii zaharului, se poate realiza atat mecanic cat si hidraulic. Descarcarea umeda sau hidraulica a sfeclei se efectueaza direct in canalul hidraulic destinat transportului sfeclei pana la peretele halei de fabricatie.
6. Descarcarea mecanica sau uscata a sfeclei de zahar. Descarcarea sfeclei de zahar destinata depozitarii si pastrarii in curtea fabricii sau in bazele de receptie a sfeclei trebuie efectuata numai prin procedee mecanice, care sunt procedeee uscate. Pentru descarcarea uscata a sfeclei in curtea fabricii de zahar sunt utilizate trei procedee si anume:
-bascularea cuvei mijlocului de transport incarcat cu sfecla, utilizandu-se sistemul propriu de basculare frontala sau laterala. Acest sistem se utilizeaza in cayul descarcarii sfeclei din mijloacele de transport auto ca, de exemplu, autocamioane si remorci prevazute cu sistem propriu de basculare;
-inclinarea mijlocului de transport incarcat cu sfecla cu ajutorul unor platforme basculante fixe sau mobile numite „basculatoare”, care sunt acsionate hidraulic. Acest sistem se uitilizeaza in cazul descarcarii sfeclei din mijloacele de transport auto ca. De exemplu, autocamioanele si remorci, care nu sunt prevazute cu sistem propriu de basculare;
-descarcareacu podul „Portal”, sistem de descarcare utilizat in prezent numai in unele fabrici de zahar si numai pentru descarcarea sfeclei din mijloacele de transport de cale ferata. Sistemul nu se utilizeaza in bazele de receptie.
1-grinda cu zabrele; 2-macara mobila; 3-cupa; 4-vagon;
Descarcarea sfeclei se face astfel:
-in curtea fabricii; pentru mijloacele de transport care nu sunt prevazite cu sistem de basculare se realizeaza atat cu platforme basculante fixe cat si mobile;
-in bazele de receptie; pentru mijloacele de transport care nu sunt prevazute cu sistem de basculare se realizeaza numai cu platforme basculante mobile, dotarea bazelor de receptie cu platforme fixe nefiind econimica si rationala.
Pentru descarcarea uscata a sfeclei, vehiculul incarcat cu sfecla basculeaza cuva sau este inclinat cu ajutorul platformelor basculante fixe. Sfecla cade pe o banda transportoare sau pe un sistem de benzi transportoare care o dirijeaza la un sistem mecanic de indepartare a pamantului aderent si a impuritatilor mecanice. Sfecla astfel curatita de pamant este transportata si depozitata in silozurile de zi ale fabricii. Pentru decarcarea uscata a sfeclei in bazele de receptie sunt utilizate doua procedee si anume:
-bascularea cuvei mijlocului de transport incarcat cu sfecla, utilizandu-se sistemul propriu de basculare frontala sau laterala;
-inclinarea mijlocului de transport incprcat cu sfecla cu ajutorul unor platforme basculante mobile, care sunt autopropulsate, actionate hidraulic si prevazute cu sistem de curatire de pamant si cu benzi transportoare pentri aranjarea in stive de depozitare.
Sfecla descarcata pe cale uscata, prin basculare, prin inclinarea vehicului sau cu podul „Portal” cade pe o banda transportoare si, cu ajutorul unui sistem de benzi transportoare, este dirijata la un sistem mecanic deindepartare a pamantului aderent si a impuritatilor mecanice si apoi este transportata si depozitata in silozurile de zi ale fabricii.
Platformele basculatoare mobile sunt prevazute cu sistem propriu de curatire de pamant.
7. Descarcarea hidraulica sau umeda a sfeclei de zahar. Descarcarea sfeclei destinate prelucrarii imediate, in vederea extragerii zaharului, se poate realiza atat mecanic cat si hidraulic. Descarcarea hidraulica sau umeda a sfeclei se efectueaza direct in canalul hidraulic destinat transportului sfeclei pana la peretele halei de fabricatie. Acest mod de descarcare a sfeclei din mijloacele de transport consta in conducerea vehiculului incarcat cu sfecla sub un dispozitiv de constructie speciala al carui jet de apa sub presiune de 4 bar poate fi indepartat in orice punct al vehiculului.
Instalatie pentru descarcarea
hidraulica ELFA
1 vehicul auto , vagon
2 cabina
3 teava jet apa
4 canal
8. Depozitarea de scurta durata a sfeclei in silozurile de zi ale fabricii. In silozurile de zi trebuie sa se depoziteze cantitatea de sfecla necesara asigurarii alimentarii ritmice si la capacitatea fabricii, timp de 2 – 3 zile. Sfecla depozitata in aceste silozuri trebuie sa indeplineasca urmatoarele conditii de calitate:
-sa fie proaspat recoltata, sanatoasa si turgescenta;
-sa nu contina impuritati minerale si vegetale si sa fie corect decoletata.
Silozurile de zi ale fabricii sunt constructii din beton de mare capacitate, sub forma celulara, cu peretii laterali fara acoperis 1 si pardoseala sub forma de plan inclinat 2 care poate asigura alunecarea sfeclei de la margini spre centrul celulei. Prin centru, longitudinal, celula este strabatuta de un sant acoperit cu gratare metalice 4 , numit „canal hidraulic” 3 , prin care circula apa si care, continuandu-se cu canalul hidraulic general al fabricii, serveste la transportul hidraulic al sfeclei spre fabrica. Pentru ca sfecla sa poata patrunde in interiorul canalului hidraulic, gratarele metalice se indeparteaza pe masura ce se avanseaza in masa gramezii de sfecla depozitata.
In exploatarea silozurilor de zi ale fabricii trebuie sa se urmareasca:
– respectarea riguroasa a succesiunii umplerii si evacuarii sfeclei din fiecare celula a silozului de zi al fabricii;
– evitarea cresterii nivelului si deversarii apei in celula in care se afla depozitata sfecla. Canalele hidraulice din fiecare celula a silozului de zi trebuie acoperite cu gratare si golite de apa inaintea introducerii sfeclei pentru depozitare.
9 Transportul sfeclei pana la peretele exterior al halei de fabricatie.
Sfecla descarcata pe cale umeda si sfecla din silozurile de zi ale fabricii se transporta pana la peretele exterior al halei de fabricatie folosind un curent de apaa care circula printr-un canal de forma speciala numit „canal hidraulic”. Acest mod de transport al sfeclei este denumit „ transport hidraulic”. Sfecla poate fi transportata cu apa, deoarece are masa specifica de 1,05 – 1,08, corespunzatoare apei care contine suspensii fine.
Apa utilizata pentru transportul hidraulic al sfeclei are un circuit inchis si este sistematic purificata prin separarea prin decantare a impuritatilor grosiere antrenate din masa sfeclei transportate. In decantoare, apa trebuie permanent alcalinizata si clorinata sau tratata cu substante biocide. Temperatura apei de transport hidraulic al sfeclei trebuie sa fie de 15 . Cantitatea de apa utilizata la transportul hidraulic este de 650 – sfecla. Viteza de circulatie a apei in canalul hidraulic este de 0,6 – / s. Pe acest traseu sunt montate utilaje care permit indepartarea impuritatilor minerale si vegetale, precum si un dozator care asigura constanta debitului care alimenteaza sistemul de ridicare a sfeclei la masinile de spalat. In tabelul 9.29. sunt prezentate date practice privind pierderile de zahar la transportul hidraulic si la spalarea sfeclei de zahar, iar in tabelul 9.30. se prezinta cantitatea de apa absorbita de radacinile de sfecla de zahar la transportul hidraulic si la spalare.
Pierderile de zahar la transportul hidraulic si la spalarea sfeclei de zahar
Canitatea de apa absorbita de radacinile de sfecla de zahar la transportul hidraulic si la spalare
Indepartarea impuritatilor din masa sfeclei de zahar. Impuritatile care sunt atrenate de radacinile de sfecla de zahar sunt urmatoarele:
– impuritati organice, adica: radacini de sfecla furajera cu masa mai mica de , radacini lignificate, puternic deteriorate, bolnave, radacini de sfecla furajera, de sfecla de distilerie, de sfecla rosie, de sfecla salbatica, radacini nedecoletate, frunze verzi sau uscate de sfecla de zahar, radacini laterale si capetele altor plante radacinoase, alte frunze verzi sau uscate, curpeni, paie, tulpini; buruieni,bucati de lemn;
– impuritati minerale ca, de exemplu: pamant, nisip, pietre, bucati de caramida, zgura, metale vechi, sarma etc.
Pentru asigurarea eficientei functionarii fabricii de zahar se impune curatirea sfeclei de impuritati in camp, incarcarea in mijloacele de transport si transportarea la fabrica a sfeclei fara impuritati.
Instalata Maguin de separare a impuritatilor minerale si vegetale din masa de sfecla de zahar:
1- sfecla de zahar; 2-impuritati vegetale; (buruieni, ierburi, coceni, frunze etc.); 3-radicele; 4-pietre; A-alimentare cu sfecla; B-tambur separator de pietre; C-compartimentul elicei; D-transportor elicoidal; E-separator de impuritati vegetale; F-selector balistic; G-circulator de apa; H-transportor de impuritati vegetale; I-transportor de radicele.
Ridicarea sfeclei la masina de spalat. Datorita construirii canalului hidraulic cu o anumita panta,care trebuie sa asigure curgerea libera a amestecului de apa de transport si de sfecla; adancimea canalului hidraulic creste in functie de lungimea sa si numarul coturilor existente in intregul traseu de transport hidraulic al sfeclei.
Se creeaza, astfel, o mare diferenta intre nivelul sfeclei din canalul hidraulic, care este in exteriorul halei de fabricatie, si masina de spalat sfecla, care este arimul utilaj principal din hala de fabricatie si care, de obicei, este montata la cota ±7m.
Pentru introducerea sfeclei in hala de fabricatie se utilizeaza doua sisteme specifice, care permit ridicarea sfeclei din canalul hidraulicpana la nivelul de alimentare a masinii de spalat. Aceste doua sisteme sunt:
-roata elevatoare; 1 ax; 2 tambur; 3 roata; 4,5,6 cupe
-pompa de sfecla : ax ; rotor ; stator ;
10. Spalarea sfeclei. Este operatia care urmareste si asigura:
-indepartarea impuritatilor aderente pe suprafata sfeclei ca, de exemplu: pamant, nisip, argila;
– indepartarea impuritatilor aderente in masa de sfecla si transportate de apa o data cu sfecla, impuritati care nu au fost eliminate in fazele anterioare, la separatoarele de pietre si de impuritati vegetale. Acestea sunt: noroi, nisip, pietre de mici dimensiuni, paie, frunze, radacinile altor plante, resturi de coceni, sarma etc.
Cantitatea de apa utilizata la spalarea sfeclei este de / sfecla.
Amplasarea masinii de spalat sfecla se face astfel:
– in hala de fabricatie, la extremitatea care este in vecinatatea punctului terminal al canalului hidraulic;
– intr-o incapere alaturata, separata printr-un perete de sticla de hala de fabricatie, pentru a se urmari in permanenta functionarea masinii;
– intr-o cladire separata, amplasata la distanta de hala de fabricatie si care este legata de acesta printr-o pasarela care este montat transportorul de sfecla.
Sfecla spalata este clatita, in scopul dezinfectarii epidermei radacinii, cu:
– apa clorinata, care contine circa 20 mg clor la 1l apa;
– sau biocid cu activitate la rece, in doza de2 – 6 ppm.
In figura se prezinta instalatia Maguin de spalare a sfeclei de zahar, cu alimentare uscata sau hidraulica a sfeclei.
1 – transportor de sfecla spre spalare; 2 – sfecla nespalata (sfecla, pamant, pietre mici, ierburi etc.); 3 – tambur de spalare; 4 – separator hidraulic de pietre si ierburi; 5 – separator prin flotatie, cu elice, a radicelelor; 6 – spalator final; 7- transportor de sfeclp spalata; 8 – transportor de ierburi; 9 – filtrare apa curata; 10 – filtrare apa murdara; 11 – transportor de apa murdara spre bazin; A – separator de pietre; B – elice transportoare; C – separator de ierburi; D – separator dinamic.
Principalele performante ale liniei Maguin de spalare a sfeclei de zahar cu alimentare uscata sunt:
– reziduul final: 0,2 %, fata de 20 % continut initial de impuritati;
– pierderi de zahar: ≤ 0,1 %;
– puterea consumata: <1,4 kW / t sfecla / h;
– volumul de apa circulat: ≤ / kg sfecla.
In figura este reprezentat spalatorul final de sfecla de zahar produs de firma Maguin din Franta.
Principalele dimensiuni si performante ale aparatului sunt:
– debitul: 1 000 – 10 000 t sfecla /24 h;
– latimea mesei de spalare finala: 1 000 – ;
– lungimea mesei de spalare: 5 000 – ;
– numarul de role: 3 sau 5 bucati;
– presiunea apei de spalare: 15 bar.
Incarcarea microbiologica a apelor de transport hidraulic si de spalare a sfeclei de zahar.
In general, apele de foraj preluate de fabricile de zahar din propriile puturi de mare adancime au o incarcatura microbiologica redisa si neglijabila, care se poate incadra in limitele curpinse intre 1 si 10 celule de microorganisme / 1 ml. Apele de suprafata preluate de fabricile de zahar din rauri riverane, in general, au o incarcatura microbiologica mai ridicata si anume de 1 ∙ 103 – 1 ∙ 104 germeni / 1 ml.
Numarul bacteriilor din apele de transport hidraulic si de spalare a sfeclei este:
-12 ∙107 si 45 ∙107 bacterii mezofile / 1 ml;
– 2 ∙ 104 si 9 ∙ 104 bacterii termofile / 1 ml.
Clatirea si dezinfectarea cu clor sau cu produse biocide a sfeclei spalate determina reducerea incarcaturii microbiene la circa 10 % din valoarea initiala.
Clorurarea pana la 5 mg Cl2 / apa sau tratarea cu biocid a apei de spalare a sfeclei contribuie la realizarea unei dezinfectari avansate.
Transportul si ridicarea sfeclei spalate la buncarul masinilor de spalat. Sfecla spalata este transportata si ridicata la buncarul masinilor de taiat. Pentru realizarea acestei operatii, in functie de distanta la care este amplasata masina de spalat sfecla, se utilizeaza in mod frecvent:
– elevatorul de sfecla, atunci cand masina de spalat sfecla este montata in hala de fabricatie sau intr-o hala vecina;
– un sistem de benzi transportoare inclinate, atunci cand masina de spalat este montata intr-o hala amplasata la distanta. In niciun caz nu este rational sase utilizeze transportoare metalice tip „grebla”, deoarece acestea ranesc sfecla, distrug epiderma radacinii si chiar pot rupe radacina in bucati.
Dezinfectarea sfeclei spalate. Sfecla spalata trebuie dezinfectata cu biocizi, substante care au rol in mentinerea starii microbilogice normale pana la difuzie.
S-a constata ca, daca dupa spalare, sfecla este pulverizata cu un strat foarte fin de biocid special, cu actiune la rece, se previn infectiile microbiene in buncarul de deasupra masinii de taiat si infectiile microbiene care se pot produce la fibra vegetala sau la pulpa de sfecla retinuta de cutitele masinii de taiat.
Deteriorarea radacinilor de sfecla de zahar in timpul operatiilor preliminare
In timpul incarcarii – descarcarii, al transportului si al operatiilor preliminare procesului tehnologic propriu – zis, sfecla de zahar este ranita. Se rup radacinile subtiri, se rup coditele si se formeaza „sparturile de sfecla”. In acelasi timp, suprafata exterioara a radacinii sfeclei se deterioreaza. De aceea. In timpul transportului hidraulic si al spalarii sfeclei se produc pierderi de zahar si de masa. Pulpa sparta, coditele si bucatile marunte de sfecla sunt transportate cu apa separata de la transportul hidraulic si de la masinile de spalat sfecla. Coditele si bucatile rupte din masa radacinilor de sfecla au un continut de impuritati de circa 40 – 60 % si, deoarece contin suc celular cu puritatea de 65- 70 %, nu pot fi prelucrate mai departe impreuna cu masa sfeclei. Dupa indepartarea totala a impuritatilor, masacoditelor si a bucatilor rupte din radacina propriu-zisa a sfeclei reprezinta 1 – / sfecla, contine 9 – 12 % zaharoza si are suc celular cu puritatea de 82 – 84 %.
Pierderile de zahar in timpul operatiilor preliminare procesului tehnologic
Im timpul operatiilor hidraulice si anume descarcarea hidraulica, transportul hidraulic si spalarea sfeclei se produc pierderi de masa si de zahar, cu atat mai mult cu cat radacinile sunt taiate, rupte sau cu rani. Pierderile de zahar din sfecla de zahar in timpul descarcarii hidraulice, transportului hidraulic si spalarii au urmatoarele valori:
-dupa Claassen: 0,1 – / sfecla;
-dupa Afanasenko: / sfecla;
-dupa Nowakovscki: / sfecla;
-dupa Godwod: / sfecla;
-dupa Institutul de Cercetari al Zaharului din Varsovia, Polonia: / sfecla;
-dupa experienta Fabricii de zahar din Giurgiu si a Fabricii de zahar din Targu Mures, Romania: / sfecla;
-dupa rezultatele Institutului de Chimie Alimentara, Bucuresti: 0,2 – / sfecla.
La transportul hidraulic si la spalarea sfeclei cu inceput de putrefactie, sau dezghetata dupa inghet, pierderile de zahar sunt mai mari si anume: 0,30 – / sfecla.
In general pierderile de zahar de la recoltare pana la prelucrare se pot delimita astfel:
-pierderi de zahar in timpul transportului, incarcarii si descarcarii: / sfecla
-pierderi de zahar in perioada de depozitare si pastrare a sfeclei timp de 20 – 22 zile, in conditii normale de clima: ;
-pierderi de zahar din cauza separarii coditelor: / sfecla ;
-pierderi dezahar in apele de transport hidraulic – spalare: / sfecla;
TOTAL PIERDERI DE ZAHAR: / sfecla.
Diferenta dintre continutul de zahar al sfeclei si al taiteilor
In practica fabricilor de zahar se constata, in permanenta, o diferenta intre continutul de zahar al sfeclei receptionate si al taiteilor de pe banda transportoare care alimenteaza difuzia. Trei cauze principale determina diferenta si anume:
-pierdera de zahar si de masa la descarcarea hidraulica, transportul hidraulic si spalarea sfeclei;
-imbibarea sfeclei cu apa;
-impuritatile minerale si vegetale ramase in masa sfeclei dupa spalare.
In timpul descarcarii hidraulice, transportului hidraulic si spalarii, sfecla sufera doua fenomene si anume:
-se imbiba cu apa de transport hidraulic – spalare. Cantitatea de apa de imbibare este mai mare in timpul perioadelor secetoase decat in timpul perioadelor umede;
-suprafata exterioara a radacinii sfeclei se umezeste si, oricat de bine ar fi apoi sfecla scuturata, suprafata saramane umeda.
Cantitatea totala de apa cu care se imbiba sfecla sau se umezeste suprafata sa exterioara are valoarea de 1,0 – / sfecla.
Curatirea sfeclei de pamant si impuritati vegetale nu este niciodata completa. Chiar daca utilajele care au rol in curatirea sfeclei functioneaza bine, in sfecla raman 0,2 – impuritati minerale si vegetale / sfecla.
Impuritatile minerale sunt reprezentate de pamant si nisip ramase in special in firisorii absorbanti din santurile zaharate, iar impuritatile vegetale sunt, in special, frunze mici care nu au fost indepartate la decoletare.
Din cauza pierderilor de zahar in apa de transport – spalare, a imbibarii radacinilor cu apa si a indepartarii incomplete a impuritatilor, taiteii au in conditii normale continutul de zahar mai mic decat al sfeclei la receptie, cu 0,4 – zahar / sfecla.
In conditii anormale, aceasta difenreta ar putea fi si mai mare. Astfel, la sfecla dezghetata dupa inghet, la sfecla putrezita datorita pastrarii cu impuritati, in special vegetale, la sfecla puternic deshidratata, la sfecla lasata mai multe zile in pamant dupa decoletare etc., diferenta dintre continutul de zahar al taiteilor de pe banda transportoare la difuzie si continutul de zahar al sfeclei la receptie poate fi de 0,8 – zahar / sfecla.
In concluzie, datorita pierderilor de zahar, imbibarii sfeclei cu apa si neindepartarii complete a impuritatilor minerale si vegetale, intre sfecla de zahar proaspat recoltata si taiteii de sfecla de pe band transportoare la difuzie pot aparea diferente de ordinul 2,25 – zahar / sfecla, maxime de pana la a 2,65 – 3, zahar / sfecla si chiar mai mult.
Taierea sfeclei si obtinerea taiteilor de sfecla
Pentru ca extragerea zaharului din sfecla de zahar sa se faca cat mai rapid si mai complet, sfecla se taie in taitei, operatia realizandu-se cu masini speciale de taiat dotate cu cutite adecvate.
Masini de taiat sfecla disc orizontal
a-cu disc orizontal;
b-cu disc vertical;
c-masina centrifuga;
In fig.de mai jos este reprezentata masina Maguin de taiat sfecla.
Principalele caracteristici constructive si functionale ale timpurilor de masini de taiat sfecla, produse de firma Maguin, sunt redate in tabelul .
Cantarirea taiteilor de sfecla de zahar
Inaintea introducerii in instalatia de extractie, taiteii de sfecla sunt cantariti cu ajutorul unui cantar automat montat sub banda care transporta taiteii de la masina de taiat. Cantarul automat pentru taitei trebuie verificat foarte des, pentru a se evita inregistrarile eronate in gestiunea fabricii. Cantarele automate timp banda se verifica prin controlul lor la mersul in gol, prin cantarirea unei anumite cantitati de taitei de sfecla de zahar sau a unor greutati de masa cunoscuta. Limitele erorilor la indicatiile cantarului tip banda trebuie sa corespunda normelor metrologice.
Extractia zaharului
Extragerea se bazeaza pe difuzia zaharului in apa calda la 65- care circula in contracurent cu taieteii.Se cunosc instalatii de difuzie cu baterii cu functionare: continua sau discontinua.
Baterii de difuzie clasice Roberts cu difuzoare in numar de 8-16 cu capacitati 50-100 hl.Primul difuzor este cap iar ultimul se numeste difuzor coada,celelalte fiind intermediare.Apa respectiv zeama care circula dintr-un difuzor in altul este incalzita cu ajutorul unor schimbatoare de caldura.
Difuzor Robert
1-corp; 3-capac superior; 4-capac inf; 5,6-site metalice;
Bateria de difuzoare cuprinde:
difuzor Roberts;
calorizator(schimbator de caldura tubular cu zeama in tevi si abur intre tevi);
armatura de ventile(intre difuzor si calorizator);
conducte pentru apa si zeama;
prinzator de pulpa;
vas masurator;
transportor taietei;
transportor borhot;
Prinzator de pulpa
1-vas cilindric; 2-fund conic; 3-stut evacuare pulpa; 4-capac cu garnituri concentrice; 5-sita cilindrica Φ=3,5mm(cos ); 6-sita cilindrica Φ=1,5mm(cos);
Schema bateriei de difuziune
Functionarea bateriei:se considera D5 “coada”(urmeaza sa fie descarcata);D4 se descarca; D3 se incarca; D2 “cap” urmeaza sa fie sutirat.
Punerea in functionare a bateriei;
a) Incalzirea: Se umple difuzorul 1 cu apa,se trece prin C1in D2→C2→D3.La atingerea unei temperaturi necesare se introduce peste primul difuzor incarcat.
b) Extractia zemii dupa punerea in functiune a bateriei se face abia dupa umplerea a 7 difuzoare pentru a se optine o concentratie sufucienta de zahar in zeama.
c) La scoaterea din functiune a bateriei:
difuzoarele care se golesc nu se mai incarca,iar din ultimul difuzor incarcat cu taietei proaspeti
se sutireaza in permanenta;
din difuzoarele “coada” se sutireaza doua masuri de zeama si apoi aceasta trece la golire;
in difuzoarele urmatoare se trimite apa curata,se extrac deasemenea doua masuri dupa care se
trece la golire;
se continua astfel pana mai raman patru difuzoare pline din care se sutireaza pana se obtine o
concentratie mai mica de 0,5°Brix;
se golesc toate difuzoarele.
INSTALATII DE DIFUZIE CU FUNCTIONARE CONTINUE:
– orizontale cu lant transportor:de Smet;
– verticale cu lant transportor:Olier;
– rotative orizontal:Berge;
– rotative cu doua elice: sistem RT;
– aparate tip coloana cu melc;BMA;
– aparate tip orizontale cu melc:DDS
Schema instalatiei de difuzie RT
1-banda transport taietei; 2-oparitor; 3,4-conducta; 5-rezervor; 6-pompa; 7-prinzator de pulpa;
Schema instalatiei de difuzie
continua BMA
1,2,3-transportor de alimentare cu
taietei;
4-oparitor;
5-pompa;
6-ax cu palete alicoidale;
7,8-stuturi pt apa;
9-gura de evacuare borhot epuizat;
10-solutie de prelucrare;
11-solutie de circulatie
Aparatul de difuzie D.d.s. este format dintr-un jgheab inclinat 1 format din doi semicilindri si inclinat cu 8° fata de orizontala. La capatul de jos al jgheabului se afla gura de alimentare 2, o sita pentru separarea zemii de taitei 3 si conducta de evacuare a zemii de difuzie interior se afla doua transportoare elicoidale 5, ai caror arbori sunt sustinuti pe palierele 7, iar in peretii laterali sunt prinsi prin intermediul cuzinetilor de etansare 6. La capatul de sus se afla roata elevatoare pentru evacuarea borhotului 8, plasata in carcasa 9. Tot aici se afla priza de apa rece 10 si priza de apa de la presele de borhot partea inferioara a jgheabului se afla mantalele duble care se trimite abur pentru incalzire. Functionarea difuzorului este in intregime automata.
Aparatul de difuziune D.d.s.
Extractia zaharului din sfecla de zahar taiata sub forma de taitei se realizeaza in difuzie contracurent, mediul de extractie fiind apa calda, acidulata la pH de 5,8 – 6,2.
Difuzia este un fenomen fizic prin care moleculele substantelor dizolvate trec libere in acea parte a solutie in care concentratia lor este mai scazuta, pana ce in intreaga solutie repartizarea lor devine uniforma.
In sfecla de zahar, zaharul se afla dizolvat in sucul celular din vacuola aflata in mijlocul celulelor tesutului radacinii. Trecerea moleculelor de zahar prin membrana celulelor in mediul inconjurator este, in mod normal, impiedicata de masa protoplasmatica marginita de o pelicula ectoplasmatica semipermeabila ce inconjoara vacuola. La o temperatura mai mare de , pelicula extoplasmatica este distrusa, protoplasma este coagulatasi distrusa, sucul celular ia locul protoplasmei si, ajungand in contact cu membrana permeabila a celulei, trece in mediul inconjurator printr-un proces clasic de difuzie. Denaturarea protoplasmei celulei la temperatura ridicata se numeste plasmoliza si joaca un rol important in procesul de extractie a zaharului din sfecla.
Extractia zaharului din sfecla este, deci, operatia care asigura conditiile optime de desfasurare a celorlalte operatii din procesul tehnologi de prelucrare a sfeclei, deoarece:
-de cantitatea de zahar extrasa prin difuzie din taiteii de sfecla depinde randamentul de zahar cristal al fabricii;
-de puritatea zemii de difuzie obtinute depinde modul de desfasurare a procesului tehnologic in fazele ulterioare si anume: la purificarea calco – carbonica; la concentrarea zemii subtiri prin vaporizare; la fierbere si cristalizare; la centrifugare; la epuizarea melasei prin tratare si cristalizare suplimentara prin racire;
-de modul in care se desfasoara intregul procesc tehnologic depind pierderile de zahar si calitatea zaharului cristal obtinut.
Extractia zaharului din sfecla este un proces complex de transfer de masa care trebuie analizat din urmatoarele puncte de vedere:
– compozitia chimica a sfeclei de zahar si a zemii de difuzie, procesele de denaturare a unor grupe de nezahar, a extractibilitatii si a gradului de difuzie a nezaharului din taiteii de sfecla in zeama de difuzie;
– cinetica procesului de transfer de masa, viteza extractiei zaharului prin difuzie si conditiile practice in care se obtine zeama de difuzie;
– analiza factorilor care influenteaza extractia zaharului si epuizarea borhotului;
– influenta calitatii tesutului sfeclei de zahar asupra coeficientului de difuzie a zaharului si a principalelor grupe de nezahar;
– influenta calitatii apei de difuzie asupra procesului de extractie a zaharului si a nezaharului;
– influenta microorganismelor asupra procesului de extractie a zaharului prin difuzie, prevenirea si combaterea activitatii microbiologice la extractie;
– principiul constructiv si functional al instalatiilor de extractie prin difuzie folosite in industrie;
– consumul de energie termica si posibilitatile de diminuare a acestuia.
9.10.4.1. Principiile teoretice ale procesului de extractie prin difuzie a
zaharului din taiteii de sfecla
Extractia zaharului din taiteii de sfecla este un proces complex, care se
realizeaza concomitent cu extractia nezaharului si care este definit de viteza de
extractie, ale carei ecuatii sunt:
a) pentru extractia zaharului: n = –
b) pentru extractia nezaharului: n' = –
in care: n si n' sunt fluxurile de zahar si de nezahar; Z si Nz – cantitatile de zahar si nezahar din sfecla prelucrata in intervalul timpului de extractie, t, in kg; A – suprafata de contact solid-lichid, adica suprafata de contact taitei de sfecla: apa de extractie, in m ; s – suprafata de contact pe unitatea de masa de sfecla, in m / kg; f – timpul de extractie, in minute; g si d – concentratia zaharului si a nezaharului din sfecla, in kg/100 kg sfecla.
Viteza de extractie a zaharului din sfecla se exprima in raport cu procesul de migrare, spre si in mediul de extractie a zaharului din sfecla, considerat factor determinant.
Din punct de vedere matematic, procesul de difuzie este descris de legea lui Fick, a carei ecuatie este:
dqc/dr =
sau
in care: dqc / dt este viteza de difuzie a zaharului din taiteii de sfecla in apa de extractie; qc – cantitatea de zahar difuzat in unitatea de timp; D – coeficientul de difuzie a zaharului din tesutul taiteilor de sfecla in apa de extractie; A – suprafata de contact solid-lichid, adica suprafata de contact taitei de sfecla: apa de extractie, in m2 ; ck – continutul de zahar din taiteii de sfecla, in %; cs – continutul de zahar din lichidul care inconjoara taiteii de sfecla in timpul procesului de extractie a zaharului prin difuzie in apa, in %; s – drumul minim de difuzie a zaharului, care se considera 1/4 din grosimea taiteilor; f- timpul de extractie, in minute. Einstein a demonstrat ca:
unde: K este coeficientul care depinde de natura solventului in care se realizeaza extractia; T- temperatura absoluta la care se realizeaza extractia, in °K; h- vascozitatea dinamica a solventului la temperatura T, in cP.
Experimental s-au stabilit urmatoarele:
-coeficientul de difuzie a zaharului din tesutul taiteilor proveniti din sfecla necoapta este mai redus comparativ cu sfecla coapta;
-coeficientul de difuzie a zaharului din tesutul taiteilor proveniti din sfecla dezghetata dupa inghet este mare comparativ cu sfecla sanatoasa; .
– coeficientul de difuzie a apei in tesutul sfeclei este de 0,35 -10-9 m2 / s.
Schliephake a stabilit valorile coeficientilor de difuzie a zaharozei din tesutultaiteilor de sfecla in solutii apoase cu concentratii ridicate de zaharoza si pentrudiferite valori ale temperaturii.Valorile coeficientilor sunt date in tabel.
Coeficientii de difuzie a zaharozei in solutii apoase de zaharoza la diferite valori ale temperaturii
Etapele practice ale procesului de extractie prin difuzie a zaharozei din taiteii de sfecla
Inaintea procesului efectiv de extractie, taiteii de sfecla de zahar trebuie incalziti rapid, pentru a se produce plasmoliza, adica denaturarea protoplasmei celulelor tesuturilor. Dupa aceasta operatie urmeaza extractia propriu-zisa, care dureaza in mod normal 60 – 90 min si se desfasoara la temperatura determinata de calitatea sfeclei prelucrate.
Procesul de extractie a zaharozei din sfecla se realizeaza in doua etape si anume:
– etapa I, care consta in migrarea zaharozei din tesutul sfeclei catre interfata solid-lichid;
– etapa a ll-a, care consta in transferul de masa de la interfata solid-lichid catre masa fazei lichide.
Aceasta a doua etapa este determinata de natura curgerii lichidului care indeplineste functia de solvent de extractie si de diferenta de concentratie dintre sucul celular si concentratia solventului de extractie. De aceea, principiul constructiv si de functionare al extractoarelor utilizate in industria zaharului asigura mentinerea unei diferente de concentratie solid-lichid si innoirea repetata a lichidului de extractie la interfata'tie contact a taiteilor de sfecla cu apa in care se realizeaza extractia
In concluzie, extractia zaharului din taiteii de sfecla se realizeaza printr-un complex de procese fizico-chimice format din plasmoliza, difuzie, osmoza si dializa, in procesul de extractie a zaharului din taiteii de sfecla se urmareste:
– epuizarea in zahar a taiteilor de sfecla;
– obtinerea zemii de difuzie cu puritatea cat mai mare comparativ cu puritatea sucului celular.
Pentru realizarea acestor obiective
sunt necesare urmatoarele conditii:
– sfecla din care provin taiteii sa fie de calitate tehnologica superioara, sa aiba un continut ridicat de zaharoza si suc celular cu puritate cat mai mare,
– taiteii sa fie caracterizati de indicatori de calitate corespunzatori tipului de instalatie de extractie utilizat, sa asigure o suprafata cat mai mare de contact cu apa de extractie si o grosime suficient de mare, care sa le asigure rezistenta la eforturile mecanice, la care sunt supusi in mod normal in timpul extractiei;
– sa se asigure temperatura necesara plasmolizei si extractiei, precum si circulatia in contracurent, continua si normala, a taiteilor si apei de extractie;
– sa se previna dezvoltarea proceselor microbiologice.
Schema tehnologica de taiere a sfeclei,
de extractie a zaharului si de epuizare a taiteilor de sfecla.
PRESAREA BORHOTULUI
Borhotul evacuat din difuzor contine 7-9% substanta uscata. pentru recuperarea unei cantitati de zahar si recircularea unei cantitati de apa aflata in masa taieteilor epuizati se utilizeaza prese continuie cu surub.
Presele moderne actuala au capacitate de prelucrare 11000 tone sfecla/24 h si putere instalata de 75 kw. Borhotul presat contine 20-21% substanta uscata. Durata presarii borhotului umed: 8-10 min. Temperatura optima a borhotului supus presarii 60-. Apa de presa este supusa depulparii prin filtare, si sterilizarii termice dupa care la temperatura de 60- se recircula in difuzoare in punctul de conc. echivalent in zahar.
USCATOARE PENTRU BORHOT:
Uscator pentru borhot cu tambur rotativ
Pt. prevenirea fermentatiei lactice si butirice a borhotului depozitat, acesta se supune uscarii. Uscatoarele. Instalatiile de uscare utilizate sunt instalatiile cu functionare continua. Cele mai raspandite sunt uscatoarele cu tambur, in care borhotul si agentul de uscare (aer cald circula in echi curent).
Zeama de difuzie
Zeama de difuzie este o solutie apoasa si impura de zahar, opalescenta, care spumeaza usor, are gust specific de produs vegetal fiert si este inchisa la culoare. Zeama de difuzie este un mediu prielnic pentru dezvoltarea microorganismelor, in tabelul 9.33 sunt prezentate microorganismele care se pot dezvolta in fabricile de zahar, in primul rand la difuzie, si produsele secundare formate.
Microorganismele care se pot dezvolta in fabricile de zahar si produsele secundare formate
Pierderile de zahar datorita activitatii microorganismelor la difuzie sunt date in tabel
Principalele surse de infectii microbiene intr-o fabrica de zahar
Cele mai importante surse de infectii microbiologice dintr-o fabrica de zahar sunt:
– incarcarea microbiologica a sfeclei;
– apa de descarcare hidraulica – transport hidraulic – spalarea sfeclei;
– difuzorul propriu-zis;
– apa de presa recirculata in difuzor.
In afara acestora exista o multitudine de alte surse de infectii microbiene ca de exemplu: cutitele masinilor de taiat sfecla in care se acumuleaza fibra de sfecla, radacinile de sfecla cazute si lasate mult timp sub instalatiile de prelucrare, radacinile de sfecla care raman mult timp in diferite locuri inguste ale instalatiei, deversarile de zemuri si siropuri, canalele colectoare, peretii umezi ai aparatelor vacuum, ai rezervoarelor si ai halelor in care patrunde sau se produce praf de zahar, apa de la cada barometrica, siropurile diluate care adera pe suprafata interioara a rezervoarelor etc.
Incarcarea microbiologica a sfeclei
Incarcarea microbiologica a sfeclei influenteaza calitatea tehnologica a acesteia. Microorganismele pot proveni din pamantul aderent pe suprafata sfeclei si pot sa apara ca urmare a bolilor care au afectat sfecla in perioada de vegetatie, in timpul depozitarii sfeclei, chiar si pe perioade scurte, microorganismele existente se pot dezvolta sau pot aparea noi specii care ataca radacina sfeclei. Dintre microorganismele care au fost identificate pe sfecla de zahar in timpul depozitarii se pot mentiona Mucor hiemalis Wehm, Rhizopus nigricans Ehrenb, Botrytis cine rea Pers., Penicillium expansum Thjom., Aspergillus niger V. Tiegh, Aspergillus glaucus De Bary, Aspergillus ochraceus Wilh, Fusarium betae Desm Sacc., Fusarium oxysporum Schl., Phoma betae Frank., Alternaria tenuis Nees, Cladosporium herbarum Link.
Apa de descarcare hidraulica – transport hidraulic – spalare a sfeclei
Apa se recircula in circuit inchis si contine in permanenta zahar si microorganisme in stare activa. Numarul bacteriilor din apele de descarcare-transport hidraulic – spalare a sfeclei are urmatoarele valori:
– 120 – 450 milioane bacterii mezofile / ml;
– 20-90 mii bacterii termofile / ml.
Uneori, in tot volumul sau in anumite zone ale difuzorului se creeaza conditii optime pentru dezvoltarea microorganismelor. Aceste microorganisme provin de pe taiteii de sfecla, din apa de presa recirculata si din apa proaspata. Taiteii de sfecla contin, in general, 105 – 10 celule de microorganisme / g, care provin din sfecla, din solul aderent, in special din firisorii absorbanti din santurile longitudinale, si din apa de spalare aderenta pe pielita sfeclei. Printre aceste microorganisme exista:
– microorganisme mezofile, care se dezvolta in limitele de temperatura de 5 50° C, cu domeniul optim cuprins intre 25 si 40° C;
– microorganisme termofile, care se dezvolta in limitele de temperatura de 25 73° C, cu domeniul optim cuprins intre 50 si 55° C.
Difuzorul tip jgheab inclinat are, la ambele capete, cate o zona amenintata de infectare, unde temperatura este sub 60° C. Aceste doua zone sunt urmatoarele:
– langa fruntea extractorului, pe circa 10 % din lungimea lui, unde temperatura este de 15 , iar pentru incalzirea taiteilor pana la 73° C este nevoie de 10-15 min. Dupa incalzirea la temperaturi de peste 60° C, microorganismele mezofile pier, iar in zeama raman formele lor rezistente la caldura si microorganismele termofile;
– in celalalt capat al difuzorului, microorganismele patrund cu apa de presa, care se recircula in difuzor.
Apa de presa recirculata in difuzor
Este responsabila de vehicularea unor microorganisme care actioneaza asupra zaharului si a altor componente ale sfeclei. Dintre microorganismele recircu-late cu apa de presa se pot aminti:
– Bacillus subtilis, care se dezvolta in limitele temperaturii de 20 25° C, in domeniul optim de 28 40° C. Bacillus subtilis necesita pentru dezvoltare mult oxigen si nu este distrus la predefecare sau la defecarea rece. Acest bacii este recunoscut pentru ca transforma azotatii in azotiti;
– Baciullus stearothermophilus, care se dezvolta la in limitele temperaturii de 37 70° C, in domeniul optim de 50 65° C. Este rezistent la temperaturi inalte. Produce acid lactic si in cantitati mai mici acid citric;
– Lactobacillus, care se dezvolta in limitele temperaturii de 28 62° C, la valoarea optima de35° C. Produce acid lactic;
– Leuconostoc mesenteroides, care se dezvolta in limitele temperaturii de 11 43° C, in domeniul optim de 21 25° C. Produce acid lactic si capsule gelatinoase de dextran, care au rol de strat de protectie, care permite microorganismului sa se dezvolte chiar si in zemurile puternic alcaline si sa reziste la temperaturile cele mai ridicate din primul corp al statiei de evaporatie;
– Aerobacter aerogenes, care nu provoaca pierderi de zahar, dar determina degajarea unor insemnate cantitati de gaze ce provoaca spumarea;
– Bacterium pediculatum, care produce levulanul gelatinos foarte asemanator cu dextranul, dar care roteste spre stanga planul de vibrare al luminii polarizate.
Principiile extractiei zaharului in difuzorul tip DDS
Principiul general al extractiei zaharului din sfecla, valabil pentru toate extractoarele, este desfasurarea corecta a unor procese fizico – chimice de difuzie, osmoza si dializa a zaharului, care se produc dupa denaturarea termica a protoplasmei celulelor tesuturilor taiteilor de sfecla. Principiul de baza al efectuarii extractiei este folosirea circulatiei in contracurent a taiteilor si a apei, respectand diferenta dintre concentratia in zahar a taiteilor si de substanta uscata a apei de extractie pe intreaga lungime a difuzorului.
In procesul de difuzie se urmareste:
– epuizarea avansata a taiteilor in zahar, pana la valoarea polarizatiei borhotului presat de maximum 0,6 %;
– obtinerea zemii de difuzie cu puritatea cat mai ridicata, corespunzatoare efectului de purificare la difuzie de circa 25 %.
De aceea, se impune folosirea taiteilor de calitate corespunzatoare, deoarece rezultatul procesului de difuzie depinde de suprafata de contact a taiteilor cu apa de extractie si de modul de circulatie a apei prin masa de taitei.
Difuzorul DDS lucreaza cu taitei reci. De aceea, imediat dupa introducerea taiteilor in difuzor este necesara incalzirea lor rapida pentru a se produce denaturarea protoplasmei celulei, adica plasmoliza. Dupa plasmoliza, procesul propriu-zis de extractie trebuie sa dureze circa 70 min. in difuzorul DDS, taiteii de sfecla raman 90-100 min, dintre care circa 10 %, adica 9-10 min, se consuma pentru incalzirea lor de la temperatura de intrare la circa 50° C. in continuare incepe plasmoliza care dureaza alte circa 18-20 min.
Procesul propriu-zis de extractie incepe abia dupa ce taiteii de sfecla s-au incalzit la temperaturi depeste 70° C, ceea ce se realizeaza la o distanta de circa 1/4 din lungimea difuzorului, adica la 5 – de la intrarea taiteilor in difuzor, zona denumita fruntea difuzorului. Pentru a se mentine diferenta dintre concentratiile taiteilor si apei de difuzie, din difuzor trebuie sa se extraga 110 – zeama de difuzie /100 kg sfecla.
Principalii indicatori tehnici ai difuziei
Pierderile de zahar in timpul extractiei se pot calcula cu expresia:
[kg /100 kg sfecla],
in care: ZBP este polarizatia borhotului presat, in %; – cantitatea de borhot presat, determinat din nomograma lui Muck, in kg /100 kg sfecla.
Cantitatea de zeama extrasa, sau sutirajul in greutate, se determina din expresia:
[kg /100 kg sfecla],
unde: D este continutul de zaharoza al taiteilor proaspeti de sfecla, in %; Ptd – pierderile totale de zahar la difuzie, in care sunt cuprinse pierderile cunoscute in borhotul presat si pierderile necunoscute, nedeterminabile sau pierderile microbiologice si enzimatice, in kg /100 kg sfecla.
Viteza de trecere a zemii prin extractor se calculeaza astfel:
[m/s],
unde: S este sutirajui in unitati de volum, in m3/s; F – sectiunea transversala totala
a extractorului, in m2; L – incarcarea specifica a difuzorului cu taitei de sfecla, in
kg/100 l; d- masa specifica a taiteilor de sfecla.
Prepararea apei pentru extractia zaharului
Tehnologia moderna presupune utilizarea 'apei unice' pentru difuzie, cu urmatoarele caracteristici:
– valoarea pH-ului masurat la 20° C = 5,2 – 5,5;
– temperatura la intrarea in difuzor = circa 72° C;
– continutul de CaSO4 sub limita de solubilitate;
– provenienta „apei unice' = amestecul urmatoarelor componente:
– intreaga cantitate de apa rezultata de la presarea borhotului;
– condens;
– apa proaspata, rece, numai daca este necesar;
– lapte de var;
– acid sulfuric.
RoluI prezentei CaSO4 in apa de extractie este de a intari textura taiteilor dupa extractie si de a permite, astfel, presarea lor pana la un continut de substanta uscata de circa 28 %.
In fig. se prezinta schema tehnologica de preparare a apei unice pentru difuzie.
Pentru realizarea si dozarea apei unice la difuzie este necesara o instalatie de automatizare care permite:
– reglarea temperaturii si anume sonde de platina tip PT 100 cu compensator de temperatura, cu 3 – 4 fire;
– mentinerea nivelului, reglaj bazat pe regulator tip LT 1151 care functioneaza pe principiul membranei, cu semnal de 4 _ 20 mA pe firul de alimentare cu curent continuu de 24 V;
– reglarea pH-ului, cu pH-metru cu electrod Ingold;
– dozarea si reglarea debitului componentelor care formeaza „apa unica' si anume apa de presa, apa proaspata, condensul, laptele de var, acidul sulfuric;
– reglarea debitului „ape unice” .
. Bilantul general de materiale la difuziune
Pentru a evalua corectitudinea functionarii instalatiei de extractie a zaharului din sfecla, prin difuzie, este oportun a se intocmi bilantul de materiale. in fig. 9.12 este prezentat grafic un astfel de bilant, considerandu-se urmatoarele conditii date:
– capacitatea nominala de prelucrare a instalatiei 6 150 t sfecla / 24 ore, cu:
– limita maxima de 7 906 t sfecla / 24 ore;
– valoarea medie de 6 990 t sfecla / 24 ore;
– continutul mediu de zahar din taiteii de sfecla prelucrati: 18,23 %;
– continutul mediu de substanta uscata a borhotului presat: 24,3 %;
– continuiul mediu de substanta uscata a zemii de difuzie: 17,27° Brix;
– valoarea medie a puritatii zemii de difuzie: 90,3 %.
Bilantul de materiale in difuzor
PURIFICAREA CALCO – CARBONICA A ZEMII DE DIFUZIE
In Romania se utilizeaza, in prezent, mai multe scheme de purificare, cele mai des intalnite fiind:
-schema cu recircularea namolului de la carbonatarea I la predefecare;
-schema Viklund – Door.
Schema tehnologica-cadru de purificare calco-carbonica a zemii de difuzie utilizata de fabricile de zahar din Romania este prezentata in fig. 9.13. Aceasta schema se aplica la fabricile de zahar cu modificari specifice fiecarei fabrici in parte.
In tabel se prezinta valoarea principalilor parametri tehnologici ai fiecarei etape a procesului de purificare. Acesti parametri sunt: durata, temperatura, alcalinitatea si valoarea pH-ului.
Principalii parametri tehnologici ai etapelor procesului de purificare cu
recircularea namolului de la carbonatarea I la predefecare
Doza optima de var activ necesara la purificarea calco-carbonica a zemii de difuzie se poate calcula cu ecuatia urmatoare:
[kg lapte de var/100 kg sfecla]
in care: VCaO este doza optima de CaO pentru defecarea la cald, considerata la defecarea principala, doza care este, in general, stabilita experimental si exprimata in kg/100 kg sfecla; S- sutirajul exprimat in unitati de volum, in l/100 kg sfecla.
Predefecarea se realizeaza prin cresterea treptata a valorii pH-ului zemii si a alcalinitatii, ceea ce determina scaderea progresiva a potentialului electrocinetic al particulelor coloidale si precipitarea sedimentului coloidal, la care contribuie prezenta ionilor Ca2+ si a cristalelor de CaC03 cu sarcina pozitiva.
Principalele reactii chimice care au loc la predefecarea zemii de difuzie
Principalele reactii chimice care au loc la predefecarea zemii de difuzie sunt urmatoarele:
– neutralizarea acizilor liberi, in special a acizilor organici ai sfeclei si a acizilor minerali din apa de extractie;
2 R COOH+ Ca(OH)2(R C00)2 Ca + H20
– schimbul de ioni dintre calciu si magneziu, in principal, care poate fi descris printr-o reactie chimica de tipul urmator:
2 R COOMe + Ca(OH)2 + Ca(OH)2 (R COO)2 Ca + 2 MeOH
La defecarea zemii predefecate au loc urmatoarele reactii chimice:
RCONH2+ H20RCOONH4
H20 + R CONH2R COOH + NH2
H20 + C02 H2C03
H20+ CaOCa(OH)2
Substante reducatoare + Ca(OH)2 Substante colorante + Acizi organici
La carbonatarea zemii defecate au loc urmatoarele reactii chimice:
C02 + H20H2C03
C02 + OHHC03
H2C03 + Ca(OH)2CaC03 + H20
Un rol important in asigurarea conditiilor de desfasurare a acestor reactii il
are solubilitatea oxidului de calciu in apa si in solutiile impure de zahar in apa. Cu
cat solubilitatea oxidului de calciu este mai avansata cu atat efectul procesului de
purificare este mai mare. in tabelul 9.38 se prezinta solubilitatea oxidului de calciu
in apa si in solutii de zaharoza in apa.
Solubilitatea oxidului de calciu in apa si in solutiile de zaharoza in apa
Scopul purificarii calco-carbonice a zemii de difuzie
Pentru a se obtine o cantitate cat mai mare de zahar cristal de calitate superioara din zeama de difuzie, este necesara purificarea sa si indepartarea nezaharului. Practic, insa, sistemele actuale de purificare a zemii de difuzie asigura indepartarea a maximum 45 % din nezaharul zemii de difuzie.
Pentru purificarea zemii de difuzie trebuie sa se utilizeze metode ieftine si substante care sa nu degradeze zaharul, sa nu provoace pierderi de zahar, iar nezaharul precipitat cu aceste substante se fie usor separabil din masa zemii si eliminat. in prezent, pentru purificarea zemii de difuzie se utilizeaza oxid de calciu si dioxid de carbon. De aceea, procesul tehnologic actual de purificare se numeste 'purificare calco-carbonica'. in procesul tehnologic de prelucrare a sfeclei de zahar, scopul purificarii calco-carbonice a zemii de difuzie este bine determinat si stabilit. Cantitatea de nezahar eliminata la purificare influenteaza favorabil desfasurarea ulterioara a procesului tehnologic, in special operatiile care se realizeaza la temperatura ridicata, ca, de exemplu, concentrarea prin vaporizare, fierberea si cristalizarea, dar si randamentul si calitatea zaharului obtinut.
Purificarea zemii de difuzie se poate realiza si prin alte procedee, ca, de exemplu: schimbul ionic, ultrafiltrarea, excluderea ionilor, electrodializa si osmoza inversa. Dar, din motive de eficienta economica, purificarea zemii de difuzie cu ajutorul acestor procedee nu este inca utilizata la nivel industrial.
Prin definitie, purificarea zemii de difuzie este operatia care are ca scop desfasurarea optima a fazelor ulterioare ale procesului tehnologic. Fazele si operatiile care constituie procesul de purificare calco-carbonica si parametrii tehnologici la care se executa aceste operatii sunt determinati de calitatea tehnologica a sfeclei si a zemii de difuzie prelucrate. intotdeauna, purificarea zemii de difuzie trebuie sa aiba o influenta pozitiva asupra economicitatii intregului proces de productie, influenta concretizata prin:
– asigurarea stabilitatii termice a zemii la concentrarea prin vaporizare, stabilitate concretizata prin evitarea scaderii pH-ului, evitarea colorarii intense a zemii, evitarea hidrolizei zaharozei;
– evitarea spumarii intense, ceea ce poate determina pierderi mari de zaharoza cu spuma care se produce;
– pierderi minime de zaharoza ca urmare a instabilitatii si descompunerii sale termice, in timpul concentrarii prin vaporizare;
-valori minime pentru zaharul ramas in melasa;
– asigurarea obtinerii zaharului de calitate corespunzatoare, care sa-i asigure stabilitatea la pastrare prin depozitare;
– pretabilitate la utilizarea ulterioara in industriile consumatoare de zahar crystal.
In fig. se prezinta schematic influenta purificarii calco-carbonice asupra nezaharului zemii de difuzie.
PURIFICAREA ZEMII DE DIFUZIE
Zeama de difuzie extrasa din instalatiile de difuzie nu poate fi prelucrata mai departe in starea in care se afla, deoarece :
contine particule in suspensie iar la incalzire se mai adauga albuminele coagulate, acestea trebuind eliminate;
particulele aflate in suspensie impiedica procesul de filtrare prin infundarea panzelor de filtru, lichidul obtinut la filtrare fiind opalescent si impur;
are reactie acida (~ 0,04% CaO) care, la incalzire duce la scaderea randamentului in zahar prin invertirea acestuia si antrenarea zaharului invertit in melasa;
are o culoare inchisa care s-ar transmite cristalelor de zahar;
are capacitate mare de spumare datorita continutului de saponine, ceea ce creeaza dificultati ia concentrare si impiedica fierberea si cristalizarea zaharului;
In general, zeama de difuzie contine o mare cantitate din nezaharul initial al sfeclei care trebuie eliminata din zeama inainte de concentrare si fierbere – cristalizare.
In acest scop, se face o purificare a zemii de difuzie obtinandu-se o zeama purificata – zeama subtire – care se concentreaza si cristalizeaza usor, dand cristale pure si o cantitate de melasa mica.
Cu toate ca s-au incercat numeroase metode de purificare in decursul timpului, totusi metoda clasica de tratare a zemii de difuzie cu CaO si CO2este cea mai eficienta.
Procedeele care mai pot fi utilizate la purificarea zemii de difuzie sunt schimbul ionic, electrodializa sau osmoza inversa insa, datorita costurilor ridicate, doar procedeul prin schimb ionic este utilizat ca o purificare suplimentara a zemii de difuzie dupa procedeul de purificare calco-carbonic.
Purificarea calco-carbonica se poate realiza in mai multe etape, conform schemei :
Predefecarea urmareste precipitarea si coagularea nezaharului, care poate trece in stare insolubila in prezenta varului.
Defecarea are scopul de a suplimenta varul adaugat, care se va transforma in CaCO3 si va favoriza filtrarea
'Carbonatarea I-a realizeaza o purificare suplimentara a zemii prin adsorbtia unei parti din nezaharul dizolvat, mai ales a substantelor colorante si a zaharurilor de calciu, la suprafata particulelor de carbonat de calciu.
Carbonatarea a II-a are scopul de a indeparta cat mai complet posibil varul si, in general, ionii de calciu, sub forma de CaCO3, care este practic insolubil in conditiile realizarii operatiei.
Predefecarea Prin tratarea zemii de difuzie cu 0,15 – 0,35% CaO are loc coagularea rapida si masiva a coloizilor. Coagularea este maxima cand se atinge pH-ul optim al zemii predefecate (10,8 – 11,2), respectiv atingerea punctului izoelectric al coloizilor (constituiti din proteine, pectine, saponine, araban, galactan, dextran; levan).
Pentru operatiile ulterioare purificarii este necesar ca toti coloizii sa treaca prin punctul izoelectric pentru a coagula, deoarece prin ramanerea lor in zeama ar produce mari dificultati la filtrare, decantare, cristalizare etc.
Cantitatea de precipitat coloidal care se formeaza la predefecare reprezinta 0„5 – l% din cantitatea de zeama.
Procedeele de realizare a predefecarii variaza in functie de modul de adaugare a varului, temperaturile de lucru, modul si cantitatile de reluare aprecipitatului de CaCO3.
Cele mai uzuale procedee de predefecare sunt:
predefecarea simpla sau optima (Spengler, Botger);
predefecarea prin adaus progresiv de var (Kartasov, Dedek, Vasatko);
predefecarea progresiva prin tratarea zemii de difuzie cu zeama predefecata (Briegel-Mulier, Naveau).
Predefecarea simpla sau optima se bazeaza pe principiul tratarii zemii de difuzie, la temperatura de 30 – , dintr-o data cu toata cantitatea de var necesara atingerii pH-ului optim de 10,8-11,2.
Predefecarea progresiva (Briegel-Mulier) se bazeaza pe principiul tratarii zemii de difuzie in contracurent cu zeama predefecata, realizandu-se conditii optime de coagulare si adsorbtie pentru fiecare categorie de coloizi din zeama.
Aparatul de predefecare progresiva, cu functionare continua este impartit in mai multe compartimente, in care zeama (cu pH ~ 6) circula in sensul cresterii pH-ului, in ultimul adaugandu-se cantitatea de lapte de var necesara a se atinge pH-ul optim final. Faptul ca pectinele si proteinele zemii au tendinta de a adsorbi anioni din solutie, datorita unei diferente de potential dintre coloizi si cristalele de carbonat, a contribuit la diversificarea schemelor de purificare prin: recircularea de zeama tulbure de la carbonatarea I-a; recircularea zemii de carbonatarea I-a suprasaturata; reluarea namolului concentrat de la decantare sau chiar a namolului diluat de la filtre-presa.
In figura 45 se prezinta variatia pH-ului in timpul predefecarii progresive intr-un aparat cu 7 compartimente, din care se observa atat cresterea pH-ului zemii de difuzie in functie de cantitatea de lapte de var adaugata, cat si variantele de recirculare prezentate mai sus.
Variatia pH-ului in timpul predefecarii progresive
Defecarea, in cazul unei defecari energice a zemii predefecate, care consta in :
adaosul varului (CaO) in zeama la 20 – in cantitate de 1,5-2%
incalzirea si mentinerea amestecului la 75 – , timp de 10-15min. se realizeaza urmatoarele efecte;
precipitarea compusilor din zeama de difuzie, care reactioneaza cu ionii de Ca2+ si OH- ;
distrugerea substantelor termolabile (substante reducatoare si amide);
crearea conditiilor ca la carbonatare sa se formeze o masa absorbanta de cristale de CaCO3 ce ajuta la filtrarea zemii carbonatate ;
sterilizarea zemii prin actiunea varului asupra majoritatii microorgansimelor.
Reactiile importante ce au loc la defecare sunt:
• descompunerea invertului si saponificarea amidelor : glutamina, asparagina, oxamida, cu formarea sarurilor de calciu si eliberarea amoniacului;
• formarea acidului oxalic din substantele oxalogene, cu punere in libertate a bazelor (KOH, NaOH) ce formeaza alcalinitatea naturala a zemii purificate;
• peptizare partiala a complexului proteine – pectine sub influenta concentratiei ridicate a ionilor OH- si in prezenta zaharozei si crestere a gradului de dispersie al particulelor din faza solida.
Se stie ca substantele pectice ajung in zeama de difuzie daca nu se lucreaza corect la difuzie si zeama contine pulpa fina de sfecla in suspensie.
La defecare, acidul pectic, rezultat din hidroliza pectinei sub actiunea varului, da pectatul de calciu, un compus gelatinos care, impreuna cu arabanul – ce nu este descompus de var – provoaca foarte mari greutati la filtrare.
La defecare sunt descompuse si albuminele coagulate la predefecare, ele fiind transformate in albumoze si peptone.
Factorii ce influenteaza operatia de defecare sunt:
regimul optim de temperatura – este de 70 – , aceste temperaturi asigurand o desfasurare relativ rapida a reactiilor de descompunere si o distrugere a zaharozei neinsemnata;
durata defecarii variaza in functie de temperatura astfel; 15 min/70 – ;5-10min./75-;
alcalinitatea. si sarurile de calciu de la defecare. Alcalinitatea zemii filtrate de la defecare se datoreaza prezentei in ea a Ca(OH)2 si NaOH ce apar din reactiile de precipitare. De asemenea, in solutie se formeaza o serie de saruri de calciu solubile si se afla zaharoza libera sau ca zaharat de calciu, potasiu, sodiu, care, la un loc, participa la alcalinitate.
La conducerea operatiei de defecare, in practica trebuiesc respectate 3 etape :
• adaugarea varului – care se realizeaza inainte de incalzirea zemii datorita solubilitatii mai mari a acestuia la temperaturi scazute;
• incalzirea zemii la temperatura de defecare,
• mentinerea zemii in conditiile de temperatura si pH pentru desfasurarea cat mai completa a reactiilor.
In practica, pentru a evita pericolul de peptizare a coloizilor se folosesc defecatoare verticale, cu fundul in forma de trunchi de con, prevazute cu dispozitive de amestecare sau cu instalatii interioare de circulatie fortata.
La defecare, ca si la predefecare, se utilizeaza oxid de calciu (sub forma de lapte de var. Aceasta prezinta urmatoarele avantaje :
– laptele de var se obtine usor, in instalatii simple;
– concentratia de Ca(OH)2 constanta;
– se pot separa mai usor impuritatile (nisip, pietris) ;
– se poate doza mai usor.
Dozarea se face in mod automat, in functie de cantitatea de zeama predefecata sau de zeama bruta.
Carbonatarea I-a. Scopul acestei operatii tehnologice este de a precipita excesul de var adaugat la defecare sau in timpul carbonatarii sub forma carbonatului de calciu, ce constituie agent de purificare (prin adsorbtie) si adjuvant de filtrare.
Pentru a imbina cele doua roluri ale CaCO3 (ele fiind diametral opuse) este necesar ca la carbonatare sa se mentina un pH scazut (reduce gradul de ionizare al CO2), aceasta realizandu-se prin recirculare de zeama saturata sau prin defeco-carbonatare simultana.
Mentinerea unui pH optim (care este egal cu cel de la predefecare) este necesara, deoarece coagulul coloidal obtinut la predefecare trebuie sa gaseasca in zeama conditii optime de coagulare pentru a nu peptiza, pana cand ajunge la separare prin decantare si filtrare sau filtrare. Zeama defecata este tratata, pentru saturatie, cu gaz provenit de la cuptorul de var, care contine 26 – 34% CO2, pana la alcalinitatea de 0,06 – 0,10% CaO, corespunzatoare pH-ului optim de 10,8-11,2.
Regimul de lucru la carbonatarea I-a se desfasoara la urmatorii parametrii:
temperatura zemii – 85- ;
durata procesului de saturare – ~ 8 minute ;
concentratia CO in gazul de saturatie – 26 – 34% ;
pH-ul final al zemii saturate este cuprins intre 10,8-11,2.
Nerespectarea acestor parametri conduce la modificarea caracteristicilor zemii, respectiv scaderea vitezei de filtrare si cresterea coloratiei zemii, precum si o spumare abundenta si necesitatea maririi duratei de carbonatare.
Zeama clara obtinuta la carbonatarea I-a trebuie sa indeplineasca urmatoarele conditii:
varul si nezaharul sa fie precipitat si coagulat cat mai complet;
sa prezinte o buna viteza de sedimentare;
sa prezinte o viteza de filtrare buna,
precipitatul sa aiba o structura granulara cu densitate mare,
zeama filtrata sa fie limpede, deschisa la culoare.
In practica, parametrii urmariti la controlul operatiei sunt :
alcalinitatea zemii, care trebuie sa se situeze intre 0,08-0,1% CaO;
viteza de sedimentare ;
capacitatea de filtrare ;
gradul de limpiditate al zemii concentrate ;
puritatea zemii de carbonatarea I-a.
Carbonatarea a II-a. La carbonatarea a II-a are loc precipitarea cat mai completa a ionilor de calciu ramasi in zeama filtrata de la carbonatarea I-a, pentru aceasta reglandu-se alcalinitatea zemii la valoarea optima.
Substantele nedescompuse in etapele anterioare (substantele alcalogene, amidele si zaharul reducator) se descompun la carbonatarea a II-a, iar substantele colorate, de tip melanoidinic formate in etapele purificarii, se adsorb pe carbonatul de calciu.
Reactiile chimice fundamentale ce au loc la carbonatarea a II-a sunt:
• gazul de saturatie (CO2) reactioneaza cu apa ti formeaza acid carbonic care actioneaza asupra varului dizolvat, reducand alcalinitatea zemii:
Ca2+(OH)2- + H2+ / CO32- CaCO3 + H2O
• acidul carbonic reactioneaza si cu hidroxizii alcalini, transformandu-i in carbonati:
2 K+/OH- + H2/CO32- K2+/CO32- + H2O
• hidroliza carbonatilor alcalini, care mentine reactia bazica a mediului:
K2+/CO32-+ H+/OH- KHCO3 + K+/OH-
• ionii de calciu si carbonat formeaza CaCO3 care precipita:
K2+/CO32- + Ca2+/A2- CaCO3 +2K+/A'
(unde A- este un anion oarecare).
In acest mod, continutul de saruri solubile de Ca se reduce, acesta fiind scopul operatiei de carbonatare a II-a.
Daca se continua carbonatarea la temperaturi mai mici de , dupa transformarea totala a KOH si NaOH in K2+CO32- si Na2+CO32-, rezulta zeama supracarbonatata (se produc bicarbonati, care sunt mult mai solubili in zeama decat carbonatii);
K2+ /CO32- + K+/HCO3- 2 K+/HCO3-
Ca2+/CO32- + K+/HCO3- Ca2+/(HCO3)2-
In acest fel continutul de saruri solubile de calciu incepe sa creasca. Regimul de lucru la carbonatarea a II-a este urmatorul:
* temperatura – 95 – :
* durata operatiei – 5 – 10 min. ;
* pH optim – 9 – 9,5 ;
* alcalinitate – 0,01 – 0,02% CaO.
Datorita calitatii inferioare a sfeclei sau daca procesul nu este condus corect – temperatura prea ridicata, durata mai mare, apa de difuzie cu pH necorespunzator-, in zeama trec cantitati mari de pectines zahar invertit, compusi cu azot, care se combina cu calciul, ingreunand astfel eliminarea corespunzatoare a sarurilor de calciu.
Rezulta astfel ca, procesul de indepartare a calciului cu ajutorul CO2 in timpul carbonatarii a II-a este complex, reactiile ce au loc depinzand de compozitia zemii si de prezenta zaharului.
In timpul procesului de carbonatare a II-a se urmaresc urmatorii parametrii:
* pH-ul – se verifica permanent pentru mentinerea unei valori optime de pH acesta fiind dependent de calitatea sfeclei;
* continutul minim de saruri de calciu din zeama de carbonatarea a II-a – se regleaza automat ;
* temperatura.
Zeama clara obtinuta ia carbonatarea a II-a are o puritate de 86 – 95%, in functie de calitatea sfeclei prelucrate, este transparenta si are o coloratie galben-nai. imprimata de produsii de descompunere ai zaharurilor reducatoare sub actiunea varului.
APARATE SI INSTALATII PENTRU PURIFICAREA ZEMII DE DIFUZIE
Aparate pentru defecare
Zeama de difuzie depulpata este o solutie de zahar impura (85-90% zahar). Nezaharul trebuie eliminat prin: defecare-saturatie (tratament cu lapte de var, precupitarea carbonatului de calciu cu CO2)
Predefecator ( 0,3% CaO la 30-)
Aparatul de forma paralelipipedica cu fund rotund impartit in 7 compartimente prin pereti ficsi si mobili in care zeama este agitata puternic. Zeama de difuzie circula liber pe la partea inferioara a aparatului in sensul cresterii pH-ului iar in ultimul copartiment se adauga laptele de var necesar pH=11(optim). Prin potrivirea peretilor mobili se creaza conditia ca o parte din zeama predefecata sa circule in sens invers si sa fie astfel dozata incat cantitatea ce reintra in fiecare compartiment sa fie cea necesara atingerii pH-ului corespunzator compartimentului corespunzator.
Predefecatoare cu dozare progresiva a laptelui de var:
a).Predefecator Kartasov;
Predefecator Kartasov
1-conducta; 2-agitator; 3-disc de distributie a laptelui de var; 4-conducte pt lapte de var; 5-camera de distributie a zemii de difuzie; 6-conducta zeama difuzie; 7-conducta lapte var;
b).Aparat de predefecare Dedek-Vasatko;
1-Agitatoare; 2-conducta pt lapte de var; 3-dozator lapte de var; 4-disc distribuitor lapte var;
c).Predefecator Briegell-Muller;
1-7-compartimente; 8-perete de tabla fix; 9-clape mobile; 10-stut intrare zeama difuzie; 11-conducta de alimentare lapte var; 12-preaplin iesire zeama predefecata; 13-registru;
Aparat de defecare
Defecarea propiuzisa –aparate-
-incalzirea zemii predefecate pana la 85-90˚C
-adaugare de lapte de var ( CaO ) pana la 1,5-2,5%
-durata defecarii 8-10 min.
Defecator cu functionare continua.
vas cilindroconic; 2-stut de eliminare a nisipului sedimentat; 3-agitator; 4-contrabrate; 5-ventil de intrare zeama in defecator; 6-palnia alimentare cu lapte var; 7-conducta pt zeama defecata; 8-colector;
Saturator cu functionare discontinua
-inaltime 8-
-volum util 1/3 (astfel se allege diametrul)
-se formeaza emulsie care intalnind paletele capata miscare turbionar, coboara prin tub si procesul se repeta
-la alcalinitatea optima se inchind gazelle si zeama se evacueaza
Aparat pt saturatia I cu functionare discontinua
1-Corp cilindric; 2,3-ventile; 4-conducta de aerisire; 5-Tub tronconic; 6-palete inclinate ca sa imprime zemii o miscare turbionara; 7-conducta cu vana pt admisia CO2; 8-canal inelar de distributie; 9-injectoare pt CO2;
Saturator cu functionare continua si recirculare fortata
1-aparat de saturatie; 2-conducta; 3-conducta de recirculare; 4-palnie distribuitoare; 5-cutie control; 6-conducta de CO2; 7-distribuitor CO2; 8-tub tronconic de recirculare; 9-pompa; 10-conducta evacuare gaz utilizat; 11-dispozitiv pt modificare nivel zeama;
Aparat de saturatie cu functionare continua, compartimentata (DOMSA)
-injectoare de bioxid de carbon CO2
Aparat de saturatie I cu functionare continua, compartimentat (Domsa)
I-VI-compartimente de tratare cu lapte de var si CO2; VII-colector evacuare zeama tratata;
Aparate pentru saturatia zemurilor
Saturatia I are ca scop: scaderea alcalinitatii solutiei defecate prin precipitarea cu CO2 in carbonat de calciu a excesului de var adaugat la defecarea si formarea precipitatului de calciu care sa usureze filtrarea si sa constituie o masa adsorbanta a nezaharului
Saturatorul Asselberg
Zeama defecata este barbotata cu CO2 precipitand varul in CaCO3 si se descompun zaharatii de Ca eliberindu-se zaharoza.
Aparat de saturatia I cu functionare discontinua este format din
1.Canal
2 Sase injectoare
3.Tub tronconic
4.Palete inclinate incat sa imprime zemii o miscare turbionara
Instalatii NRS pentru decalcificarea zemii subtiri prin schimb ionic
(SaturatiaII-a)
Procedeul classic foloseste solutia de clorura de sodiu regenerarea rasinilor cationice stiind ca la schimbatoarele de ionii se urmareste inlocuirea ionilor bhivalenti de calciu din zeama subtire cu ioni monovalenti de sodium.
Procedeul NRS este un procedeu nou recent aplicat in tarile de jos prin care se utilizeaza pentru regenerarea rasinilor schimbatoare de ioni o solutie concentrata de soda caustica in amestec cu zeama subtire.
Principiul este bazat pe formarea zaharatului de calciu care va ramane in solutie.
In instalatia NRS nu se produc ape reziduale, nu e necesar aport de apa, si dupa regenerare, pentru spalare se foloseste .
Instalatia compusa din 4 reactoare cu diametrul incarcate fiecare cu rasina schimbatoare de ioni de tip cationic puternic acid macroporos.
Doua reactoare sunt permanent in functiune decalat unul fata de celalalt, iar celelalte doua sunt in faza de regenerare si spalare cu zeama subtire.
Zeama de saturatia I, tulbure este filtrata dupa o incalzire la 102-105˚C, in filtre mecanice tip filtre presa si filtre sub vid.
Schema instalatiei de decalcifiere a zemii subtiri
[ Prin procedeul NRS ]
Rezervor pentru soda caustica; Coloane cu schimbatori de ioni; 3.Schimbator de caldura; 4.Zeama nedecalcificata; 5.Rezervor cu zeama decalcificata; 6.Efluent de golire ;7.Efluent de regenerare;
Schema. Instalatia BMA pentru epurare :
Instalatia BMA pentru epurare
In instalatia BMA se utilizeaza sistemul defeco-saturatiei, care se efectueaza in trepte si se realizeaza in trei vase-reactor la , lb si lc care au fluxul in sensul crescand al valorii precipitatului.
In vasul la se obtine o sedimentare rapida a namolului in decantorul I si care se filtreaza usor. O parte din namol se reia in zeama bruta.
Bioxidul de carbon si laptele de var se prepara in statia cu cuptoare de ars var, stins var cu apa dulce provenita de la spalarea namolului de la filtrare.
Filtre pentru zeama
-filtre de pulpa din zeama de difuzie : aparate cu functionare continua prevazute cu site metalice ;
-filtre presa
-filtre sub vid
Filtru presa cu rame si placi
1-capetele filtrului; 2-grinzi; 3- brate sustinere placi; 4- intrare zeama tulbure; 5-apa spalare; 6-dispozitiv strangere; 7-colector filtrat; 8,9-vane zeama filtrata;
Filtru rotativ cu vid cu celule
Decantor de namol
1,6-compartimente; 7-pereti de compartimentare; 8-racleti; 9-arbore perforat; 10-intrare zeama tulbure; 11-conducte evac zeama limpede; 12-vas colector;
CONCENTRAREA (VAPORIZAREA)
Operatia de concentrare prin vaporizarea apei urmareste indepartarea, in proportie cat mai mare, a apei din solutia purificata astfel incat separarea prin cristalizare a zaharului sa fie cat mai accesibila.
Astfel, solutia purificata se supune fierberii in statia de vaporizare, unde ea pierde cam 7 – apa/Kg zahar, ajungand la un continut de substanta uscata de ~ 65%.
Statiile de concentrare din industria zaharului sunt formate din mai multe aparate, legate in serie, lucrand ne principiul efectului multiplu, prin aceasta urmarindu-se reducerea consumului de abur primar in raport cu cantitatea totala de apa evaporata si a necesarului de apa de racire.
In timpul operatiei de concentrare prin vaporizare, zeama suporta modificari chimice care sunt cu atat mai mari cu cat timpul de stationare la temperatura ridicata este mai mare si cu cat zeama este mai putin termostatabila.
Cele mai importante transformari care au loc in cursul concentrarii sunt:
• modificarea alcalinitatii;
• formarea precipitatelor in stare de suspensii sau de cruste;
• descompunerea zaharului si cresterea coloratiei.
Statia de concentrare asigura obtinerea unui sirop cu concentratie constanta si adecvata conducerii cristalizarii prin fierbere si furnizeaza abur de incalzire pentru diferitele operatii tehnologice ale fabricii.
De asemenea, condensatul rezultat poate fi folosit pentru alimentarea cazanelor de abur la incalzire si in scopuri tehnologice.
Aparatele de concentrare se caracterizeaza prin :
* transfer intens de caldura ,
* productivitate specifica mare ;
* descompunere minima a zaharului :
* consum specific de metal minim/m2 de incalzire ;
* simplitatea constructiei, comoditate in exploatare si remont;
* posibilitatea reglarii regimului, a amplasarii unei suprafete maxime intr-un aparat la diametrul
optim
Instalatia pentru concentrarea zemurilor purificate.
Concentrarea zemii la concentratii de 60-65% (sirop concentrat sau zeama groasa) se face in instalatii de evaporare cu efect multiplu (3-6) sub presiune , fara sa declanseze cristalizarea . Ultimul sau ultimele doua efecte lucreaza sub depresiune.
Schema instalatiei de concentrare cu 5 efecte cu concentratoare cu film descendent
Pentru presiunea formarii crustei in aparate , se adauga la zeama subtire carbonat de sodium sau fosfat trisodic sau se fierbe in statie solutie 12 ore in concentratie de 10-15% carbonat de sodium.
FIERBEREA SI CRISTALIZAREA ZAHARULUI
Prin fierbere (realizata in aparate vacuum) se urmareste evaporarea in mod gradat a apei din siropul gros rezultat la concentrare, consecinta fiind ca, la un continut de substanta uscata constant – corespunzator unei stari de suprasaturatie -, zaharoza din solutie cristalizeaza.
Pe masura ce apa din sirop se evapora are loc cresterea concentratiei globale in substanta uscata (de la 64 – 66% ia 82% si in final 92,5 – 94% s.u.), ceea ce conduce la cresterea vascozitatii amestecului (devenit un amestec de sirop si cristale) si la transformarea lui in masa groasa.
Masa groasa este o suspensie de cristale intr-un sirop intercristalin (sirop mama), ce contine toate impuritatile initiale din masa, puritatea siropului intercristalin fiind inferioara puritatii masei fierte.
Siropul mama, din care nu mai este rentabil sa se obtina zahar prin fierbere si cristalizare, se numeste melasa aceasta fiind caracterizata de un continut de s.u. ~ si -50% zahar.
Fierberea se efectueaza intr-un aparat de vaporizare prevazut cu spatiu pentru fierberea maselor, camera de incalzire (cu abur) si un spatiu de vapori. Conducta de evacuare a vaporilor este conectata la condensator care este legat la pompa de vid.
Zaharoza este considerata ca fiind o substanta foarte solubila in apa : l g apa dizolva zaharoza la , comparativ cu numai 0,36g NaCl sau 0,37g KCl.
Solubilitatea zaharozei creste proportional cu cresterea temperaturii, aceasta putand fi exprimata prin coeficientul de solubilitate
Coeficientul de solubilitate, H0, reprezinta cantitatea de zahar, in Kg. care se dizolva intr-un Kg de apa la o anumita temperatura :
Intr-o solutie pura, la saturatie, cristalele de zahar nici nu se dizolva, nici nu cresc, pentru o anumita temperatura si presiune Daca presiunea variaza, pozitia curbei se modifica. Curba de saturatie imparte zona diagramei in doua suprafete : zona de suprasaturatie si zona de subsaturatie.
Starea de suprasaturatie este definita prin raportul dintre concentratia solutiei suprasaturate la temperatura t si concentratia solutiei saturate la aceeasi temperatura:
Tinandu-se seama de solubilitatea zaharozei s-au realizat curbele de suprasaturatie pentru zaharoza, aratandu-se zonele de concentratie pentru diferite temperaturi (fig 46) Solutiile de zaharoza saturate au a = l, iar solutiile suprasaturate α> 1.
Diagrama echilibrului de faze a solutiilor de zaharoza
Daca in solutia de zaharoza se adauga un al treilea component are loc o modificare a solubilitatii zaharozei (creste sau scade) in functie de natura si concentratia nezaharului adaugat.
Solubilitatea zaharozei in solutii impure se determina cu ajutorul 'coeficientului de saturatie, a'', definit prin raportul dintre coeficientul de solubilitateH1 al solutiei impure la temperatura t si coeficientul de solubilitate Ho al solutiei pure la aceeasi temperatura t:
α' arata de fapt de cate ori zaharoza este mai solubila in apa, in prezenta nezaharurilor, fata de solutiile pure, la aceeasi temperatura.
Cristalizarea siropului mama presupune urmatoarele faze :
• concentrarea pana la suprasaturatia de insamantare ;
• introducerea centrelor de cristalizare;
• cresterea cristalelor formate, pana la obtinerea marimii dorite ;
• ingrosarea (coacerea) finala a masei groase.
Atingerea zonei labile prin concentrare se poate realiza practic prin 3 tehnici : asteptarea, provocarea unui soc termic sau mecanic si insamantarea (introducerea de germeni cristalini), stabilizarea germenilor formati, precum si alegerea perioadei respective, constituind, in cea mai mare parte, arta fierbatorului de zahar. Se utilizeaza aproape exclusiv insamantarea.
Cristalul de zaharoza apartine sistemului cristalin monoclinic sferoidal, fiind caracterizat de 3 axe de simetrie cu intercepte egale, doua fiind reciproc perpendiculare, in timp ce a 3-a este inclinata .
Reprezentarea schematica a cristalului de zaharoza
In timpul fierberii, unele din fetele cristalului de zaharoza pot disparea datorita depunerii zaharozei pe fete.
Pentru cresterea cristalului este necesar ca moleculele de zaharoza din solutie sa se fixeze in faza cristalina, viteza de cristalizare, K, fiind definita de relatia:
unde : ΔG – variatia masei cristalului, mg ;
S – suprafata cristalelor, m2;
t – timpul, minute,
si reprezentand cantitatea de zahar ce cristalizeaza intr-un minut pe o suprafata de 1m2, avand valori diferite, determina variatia formei si dimensiunile cristalelor.
Factorii ce influenteaza viteza de crestere a cristalelor sunt:
gradul de suprasaturatie – trebuie mentinut corespunzator pentru a nu apare pericolul formarii spontane de noi centre de cristalizare;
temperatura – prin cresterea temperaturii scade vascozitatea, favorizand miscarea moleculelor de zaharoza catre cristale, deci creste viteza de cristalizare, dar in acelasi timp reduce suprasaturatia;
puritatea – impuritatile impiedica depunerea zaharozei pe cristale; se calculeaza cu relatia :
alcalinitatea – influenteaza negativ viteza de cristalizare, rezultate bune obtinandu-se cu siropurile care au reactie neutra sau slab alcalina;
agitarea siropurilor favorizeaza miscarea moleculelor de zaharoza spre cristal si reinnoirea continua a straturilor de sirop din jurul cristalelor;
marimea si cantitatea de cristale – in siropurile cu cristale marunte, care au suprafata totala mai mare, viteza de cristalizare, exprimata in Kg/h_ este mai mare,
Siropul primit de la statia de evaporare este concentrat in aparatele vacuum pana la un grad de suprasaturatie din zona metastabila,
In aceasta solutie se provoaca aparitia centrelor de cristalizare prin insamantare, care permite obtinerea unei cristalizari mai uniforme.
Germenii sunt aspirati in aparatul de fiert, sub forma unei pudre care contine numarul de cristale dorit. Pentru o dispersare buna a germenilor se recomanda formarea unei suspensii intr-un lichid volatil, care nu dizolva cristale de zahar (alcool etilic).
In functie de marimea cristalelor de zahar care urmeaza sa fie obtinute (zahar cu granulatie mare sau mica), numarul germenilor introdusi variaza de la 106 – 108/hl masa groasa.
In general, se practica obtinerea unui zahar cu granulatie medie.
Cand numarul de cristale format este suficient se opreste formarea in continuare a cristalelor prin reducerea suprasaturatiei siropului-mama, obtinandu-se in acest fel asa-numitul 'picior de fierbere'.
Cresterea cristalelor se realizeaza prin introducerea continua de sirop, care aduce in aparat zaharoza necesara dezvoltarii germenilor. Apa adusa cu siropul trebuie sa fie evaporata, astfel ca siropul-mama este mentinut la o usoara suprasaturatie (α = 1,05 – 1,10), ceea ce impiedica dizolvarea cristalelor deja formate sau nasterea de noi germeni de cristalizare,
Deci, in aceasta faza se urmaresc :
mentinerea suprasaturatiei siropului-mama la o valoare favorabila cresterii cristalelor, fara formarea altora;
introducerea siropului astfel incat evaporarea sa fie direct proportionala cu viteza de depunere a zaharozei pe cristalele existente. In practica, pentru obtinerea unei cresteri rapide a cristalelor se foloseste un sirop de puritate ridicata in etapa de insamantare deoarece, in aceleasi conditii de fierbere, cristalele cresc mai repede la o puritate inalta a siropului. Siropurile de alimentare ale aparatelor vacuum trebuie incalzite cu 3 – peste temperatura de fierbere a masei din aparate pentru a preveni supraincalzirea sau racirea masei si afectarea suprasaturatiei.
Pe masura cristalizarii treptate a zaharului, puritatea siropului-mama scade si aparatul se umple cu o suspensie de cristale intr-un sirop-mama care poarta denumirea de masa groasa.
Ingrosarea finala sau 'coacerea' masei groase constituie ultimul stadiu al fierberii.
Odata umplut aparatul cu masa groasa se intrerupe alimentarea cu sirop si se concentreaza masa pana la o concentratie de 92 – 92,5 °Bx. De asemeni, in afara de respectarea concentratiei trebuie urmarita si puritatea siropului intercristalin, respectiv scaderea puritatii realizate prin fierbere.
In cazul concentrarii finale se are in vedere ca masa sa nu stagneze pentru a nu favoriza formarea de conglomerate sau nuclee 'false' de cristale.
Pentru atingerea puritatii cerute a zaharului, solutia-mama nu poate fi epuizata complet intr-o treapta de cristalizare. Continutul de cristale al maselor de produse este corelat cu puritatea si continutul lor de substanta uscata.
Cand fierberea este gata, masa groasa se descarca in malaxorul situat sub aparatul de fiert si temperatura scade repede cu 5 – , ceea ce corespunde la o crestere a suprasaturatiei cu 0,1, creandu-se astfel pericolul formarii fainii. Pentru prevenirea acestei situatii se stropeste masa cu ~ 0,5% apa incalzita cu 3- peste temperatura masei groase, incat coeficientul de suprasaturatie sa se mentina intre limitele 1,03 – 1,0
Din malaxor, masa fierbinte se dirijeaza ia centrifugare, aparatul vacuum pregatindu-se (spalare cu aburi pentru a indeparta cristalele ramase) pentru urmatoarea sarja.
Aparate si instalati pentru cristalizarea zaharului
Cristalizarea zaharului se face prin:
-fierberea in continuare a zemii groase de la evaporatoare cu cristalizare in 3 trepte si obtinerea de zahar cristale , zahar brut produs intermidiar si zahar brut produs final.
Zaharul brut intermidiar si final se dizolva in apa rezultand clear care se reconcentreaza dupa filtrare si decolorarea obtinandu-se zaharul alb dublu rafinat process numit rafinare.
Cristalizatoare cu functionare continua si discontinua
Aparate de fierbere
Cristalizator vertical necompartimentat.
Aparat de fierbere vertical cu placa tubulara orizontala
1-corp; 2-camera de vapori; 3-separator de picaturi; 4-gura de descarcare;
-cu functionare continua si dicontinua ; orizontale sau verticale
Camera de incalzire Grantzdörfer (cu cilindrii cu pereti dubli asezati concentric)
Aparat vaccum cu agitator
Evaporarea are loc in tevi si produce miscare a mesi fierte in directia transversala ca si la un cristalizor discontinue.
Bateria centrala de fierbere este prevazuta in centru cu un agitator.
Masa fiarta este eliminate prin scurgere intr-un vas de unde este descarcata printr-o pompa.
Cristalizator MET
(Multistage ebullisem tank) in cascada
Cristalizator MET
intrare masa fiarta ; 2-iesire masa fiarta; 3-vana de trecere masa fiarta; 4-intrare cristale de insamantare; 5-iesire vapori; 6-intrare apa calda; 7-iesire apa calda;
Instalatia continua de cristalizare orizontala tip VKH
1,2,3,4.Compartiment de cristalizare sub vid; 5.Aparat pentru picior cristal; 6.Malaxor pentru picior cristal; 7.Pompa pentru masa groasa –picior cristal; 8.Malaxor pentru masa groasa artificiala; 9.Baterie de malaxare; 10. Malaxare de alimente picior cristal; 11.Rezevor de sirop pentru picior cristal;
Instalatia cuprinde 4 compartimente de cristalizare prin evaporarea cilindrice cu agitatoare , cu fascicul tubular cu tub central de evacuare a mesei groase.Elementul de noutate il contine : instalatia de fierbere cristalizare , amestecare , depozitare si dozare a masei groase picior-cristal cu fluid 8-9,5 t/h .
Centrifugarea
Masa fiarta este agitata in malaxoare pentru a se impiedica depunerea cristalelor. Din malaxoare, masa groasa cade intr-un snec distribuitor care alimenteaza bateria de centrifuge.
In centrifuge, siropul intercristalin (siropul verde) se separa de cristalele de zahar si prin dispozitive de transport este trimis la fierberea produsului II
Schema de cristalizare cu doua produse
La suprafata cristalelor de zahar ramane o pelicula de sirop, care nu se separa prin centrifugare. Pentru indepartarea acestei pelicule se procedeaza la o spalare a zaharului cu un curent de vapori de apa supraincalziti. Spalarea are dublu efect:
-incalzirea masei de zahar, deci scaderea vascozitatii peliculei de sirop;
-indepartarea acesteia prin antrenarea cu apa rezultata din condensarea vaporilor.
Aburirea dureaza circa 2 minute.
Zaharul cristal obtinut are culoarea alba, o umiditate de 0,5% si o temperatura de aproape 70sC. Aceasta temperatura ridicata ajuta la uscarea zaharului.
Centrifuge folosite in industria zaharului
Centrifugele folosite in industria zaharului sunt centrifuge suspendate cu functionare discontinua sau centrifge cu functionare continua.
a .Centrifugele suspendate discontinui pot fi cu descarcare mecanica (cu plug) sau cu descarcare gravitationala. Aceste centrifuge functioneaza in baterie.
Centrifuga suspendata se compune dintr-un tambur cilindric din tabla de otel perforata. Suprafata ochiurilor trebuie sa reprezinte 5% din suprafata totala.
In interior, pentru a asigura o centrifugare uniforma, tamburul este imbracat cu doua site. Sita interioara, mai fina, cu orificii alungite de 0,5x , retine cristalele de zahar. Cea de-a doua sita, cu ochiuri mai mari de 5 x , are rolul de sustinere. Tamburul este fixat de un ax vertical printr-o rozeta la partea inferioara. In partea de jos se gaseste un orificiu de evacuare, prevazut cu un con de inchidere.
Tamburul se roteste in interiorul unei mantale cilindrice fixe, la o distanta de
150- de peretii mantalei. La partea inferioara a acestei mantale se gasesc jgheaburile de scurgere pentru siropuri. Incarcarea centrifugei se face la o turatie de 200-300 rot./min., pentru ca repartizarea masei sa fie cat mai buna. Cantitatea de masa variaza intre 300 si .
Dupa incarcare, turatia creste la 1000 rot./min. Siropul verde si apoi siropul alb trec prin site si se scurg pe peretele interior al mantalei in jgheaburile de la partea inferioara.
Pentru descarcare se franeaza centrifuga. Franarea trebuie facuta cat mai repede, pentru ca sa nu se sudeze cristalele de zahar intre ele. Datorita franarii zaharul se desprinde si cade la partea inferioara, de unde se elimina prin ridicarea conului de inchidere.
In fabricile moderne, functionarea centrifugelor pentru produs I este automatizata in intregime. Se regleaza automat turatia, incarcarea, spalarea si separarea siropurilor.
b) Centrifugele cu functionare continua pot fi orizontale sau verticale.
– Centrifuga orizontala cu functionare continua. Principiul de functionare al acestei centrifuge este urmatorul masa groasa se introduce prin conducta conul rotativ 4, se scurge pe suprafata interioara a acestui con pe peretii tamburului rotativ 1. Tamburul 1 are diametrul inegal, acesta marindu-se in trei trepte. In partea cu diametrul cel mai mic se repara siropul verde, iar zaharul este impins de discul 5 pe treapta a doua, unde este spalat cu apa; discul 5 este actionat de pistonul 6, care se misca in interiorul axului tubular 2. De pe aceasta treapta, zaharul este impins pe ultima, unde este tratat cu abur si apoi este evacuat prin deschiderea 7.
Functionarea centrifugei este complet automatizata, insa prezinta dezavantajul ca factorul de reparare este mai scazut decat la centrifugele suspendate. Se pot folosi cu succes numai la centrifugarea maselor groase cu vascozitate scazuta.
– Centrifuga continua verticala (cu curgere libera).
Tamburul 1 are o forma conica si este fixat pe axul 3 impreuna cu care se roteste cu o viteza de circa 2.500 rot./min.Masa groasa se introduce in mod continuu prin conducta 2, este repartizata pe peretele tamburului si datorita fortei centrifuge si a formei conice a acesteia, i se imprima o deplasare de jos in sus. Aceste centrifuge dau rezultate bune pentru mase groase cu puritate scazuta.
Fierberea si centrifugarea masei groase de produs final
Masa groasa de produs final se obtine prin fierberea siropului verde, de la centrifugarea masei groase de produs I, in cazul schemei cu doua produse , sau din fierberea siropului alb si verde de la centrifugarea masei groase anterioare, la schema cu mai multe produse
In aparatul de fierbere si cristalizare pentru produsul final au loc aceleasi faze ca si in cazul fierberii masei groase produs I.
Siropul verde se incalzeste inainte de introducere in aparat la 95sC, pentru a se dizolva cristalele fine.
Concentrarea siropului pana la suprasaturatie are loc la o temperatura mai ridicata (93-95sC) pentru a se micsora vascozitatea siropului.
Aparitia cristalelor in aceasta masa groasa are loc uneori mai greu, din cauza puritatii scazute a siropului verde si de aceea se lucreaza la o suprasaturatie ridicata
(α = 1,35 – 1,4).
Cresterea cristalelor se realizeaza prin tragerea siropului in aparat in cantitati mici sau in mod neintrerupt. La fierbere se adauga si sirop de afinatie (se va vedea mai departe ce este siropul de afinatie). Viteza de crestere a cristalelor este mult mai mica, din cauza vascozitatii mari a masei, deci timpul de fierbere va fi mai lung decat in cazul obtinerii masei groase produs I, respectiv 18-20 ore fata de 4-5 ore.
Concentrarea finala se face pana la 95-96sBx, pentru a se reduce cat mai mult pierderile de zahar in melasa. In timpul golirii, masa se stropeste cu o cantitate de
1-1,5% apa amoniacala fierbinte pentru a evita formarea prafului de zahar.
Pentru a se mari randamentul in cristale de zahar, operatia de crestere a acestora se continua dupa descarcarea aparatului de fiert, in malaxoare speciale, printr-o racire progresiva de la 80sC pana la 40-42sC.
In urma centrifugarii masei groase de produs final se obtine zaharul brut si melasa.
Purificarea zaharului brut -afinarea
Purificarea zaharului brut se poate realiza prin spalarea acestuia cu apa calda in centrifuga. Siropul rezultat se numeste sirop brun si se introduce la fierberea produsului II.
O metoda de purificare mai des folosita si cu rezultate mai bune este afinarea. Pentru afinare se amesteca zaharul brut cu o solutie saturata de zahar incalzita la 85-90sC (un sirop de centrifugare cu o puritate mai mare cu o unitate decat aceea a siropului care acopera cristalele).
Prin operatia de afinare se indeparteaza pelicula de sirop fara a se dizolva cristalele de zahar.
Amestecul de zahar si sirop de afinatie se realizeaza intr-un malaxor special si poarta numele de masa artificiala sau masa de afinare. Aceasta masa se supune centrifugarii si se obtine un zahar de o calitate mai buna, zaharul galben
Prelucrarea zaharului galben
Zaharul galben se dizolva in apa si solutia obtinuta se numeste clera sau clersa.
Clera se supune unei operatii de filtrare si decolorare, dupa care este trimisa la fierberea siropului pentru obtinerea masei groase produs I, sau la obtinerea masei groase pentru zahar rafinat, in functie de puritatea ei.
Obtinerea zaharului rafinat
Zaharul rafinat este un zahar cu o puritate ridicata (99,8% zaharoza), de culoare alba stralucitoare.
Se obtine din clerse de puritate ridicata care au fost decolorate si filtrate. Decolorarea clervelor se face cu carbune activ pulverulent sau prin trecerea lor peste carbune granulat sau carbune de oase, in coloane de filtrare. Dupa decolorare, clersele se filtreaza folosind ca strat filtrant kiselgurul. Filtrele folosite pot fi filtre – presa, filtre cu discuri sau cu lumanari.
Zaharul rafinat se obtine sub forma de zahar tos sau cubic (bucati).
Obtinerea zaharului cubic presat. Zaharul cubic se poate obtine prin turnare sau prin presare. Procesul de obtinere prin presare fiind mai avantajos se foloseste la majoritatea fabricilor de zahar.
Zaharul cubic se obtine in acelasi timp cu zaharul tos, cantitatea necesara stabilindu-se prin programul intreprinderii.
O schema simpla de fierbere si cristalizare in cazul obtinerii zaharului tos concomitent cu zaharul cubic este cea din figura .
Se observa din schema ca masa groasa pentru zaharul cubic se obtine prin fierberea siropului verde, rezultat la centrifugarea masei groase produs I. Prin centrifugarea acestei mase se obtine un zahar (produs intermediar) care se spala in centrifuga cu apa rece, apoi este dizolvat cu apa calda si se obtine o clersa cu 69-71sBx.
Aceasta clersa se rafineaza filtrandu-se prin carbune activ si prin filtre mecanice. Prin filtrare cu carbune activ, clerva se decoloreaza si capata o puritate de 99,7 % la o concentratie de 64s Bx.
Pentru obtinerea masei groase de zahar cubic se foloseste, asa cum se vede din schema, si clersa rafinata, rezultata in urma afinarii si dizolvarii zaharului produs final.
La fierberea acestei clerse, pentru obtinerea cristalelor se are in vedere obtinerea de cristale mici.
.Obtinerea masei groase de produs final, a zaharului brut si a zaharului rafinat
Centrifugarea masei obtinute se realizeaza in centrifuge cu site, avand ochiuri de in loc de .
Zaharul obtinut se spala in centrifuga cu un sirop saturat de zahar (65-66s Bx) cu o puritate cat mai mare, numit licher.Temperatura siropului nu trebuie sa fie mai mare decat cea a zaharului, pentru a se evita dizolvarea cristalelor in timpul spalarii.
La iesirea din centrifuga, cristalele au o pelicula fina de sirop la suprafata, iar umiditatea lor este de 2-3%.
In timpul uscarii prin eliminarea acestei ape, zaharul din siropul respectiv cristalizeaza si in felul acesta, se favorizeaza aglomerarea cristaleor in bucati.
Zaharul umed, albit in centrifuga, este trimis la presele de zahar, unde se formeaza bucatile prin apropierea cristalelor de zahar.
Bucatile obtinte se usuca in instalatii speciale, in care temperatura nu trebuie sa depaseasca 70sC.
Dupa uscare, zaharul cu o umiditate de 0,2-0,3% si cu o temperatura de circa 50sC se ambaleaza in cutii, unde se continua uscarea ajungandu-se la umiditatea de 0,05%.
In intreprinderile moderne, ambalarea si cantarirea zaharului sunt operatii automatizate
Instalatii pentru epuizarea zaharului din melasa
-racitoare la 40-50˚C de tipul malaxoare-refrigerenti cu tevi, racitoare rotative.
-pe masura ce se raceste pot apare cristale de aceea se adauga putina apa pentru a mentine saturare a melasei in vederea
Transportul zaharului de la centrifuga se realizeaza cu un transportor oscilant. Acest transportor este format dintr-un jgheab plat, sustinut pe arcuri inclinate din lemn de frasin sau din otel. Jgheabul executa o miscare alternativa rectilinie, determinata de o transmisie sistem biela -manivela.
Datorita acestei miscari, cristalele de zahar se deplaseaza de-a lungul jgheabului in salturi. In felul acesta se evita frecarea cristalelor intre ele si formarea pudrei de zahar.
In timpul transportului are loc o racire si o uscare partiala a zaharului. Transportul zaharului pe verticala se realizeaza cu ajutorul elevatoarelor.
Uscarea zaharului. Pentru a putea fi pastrat in bune conditii, zaharul trebuie sa aiba o umiditate de circa 0,05% si trebuie racit pana la temperatura ambianta. Pentru uscarea zaharului format din cristale mari (peste ), umiditatea lor fiind scazuta, se folosesc instalatii simple sistem turn, cu sicane in care se realizeaza un transport al zaharului in contracurent cu aerul cald.
Pentru cristalele mici (0,5 –1 mm) care au umiditatea mai ridicata se folosesc uscatoare cu aer cald, de tipul turbouscatoarelor sau a uscatoarelor cu tambur.
Zaharul uscat este supus apoi unei operatii de racire, pentru a fi adus la temperatura mediului inconjurator.
In figura este reprezentata schema unei instalatii de transport, uscare si sortare a zaharului.
1.-transportor-vibrator; 2.-dispozitiv de zdrobire a bulgarilor; 3,5-elevator;
4,7.-transportoare; 6.-uscator; 8.-buncar pentru zahar; 10.-calorifer pentru aer;
11,12.-ventilatoare; 13.-filtru; 14.-pompa de apa; 15.-rezervor de ape dulci.
Depozitarea zaharului.
Zaharul se depoziteaza in magazii, ambalat in saci, sau in silozuri, in vrac.
In magazii, sacii se aseaza in stive de 15-20 de saci pe gratare, cu spatii de circulatie pentru aer si manipulare, intre stive.
Silozurile trebuie sa fie izolate contra umezelii si caldurii si trebuie dotate cu instalatii de conditionare a aerului.
La conservarea zaharului trebuie respectate urmatoarele conditii:
– umiditatea zaharului sa fie cat mai mica (0,02-0,05 %);
– puritatea si calitatea zaharului sa fie cele mai bune;
– temperatura zaharului la intrarea in depozit trebuie sa fie cu circa mai ridicata decat temperatura din interior;
– umiditatea relativa a aerului in depozit sa nu varieze, iar temperatura sa fie mentinuta cu 2- mai mare decat temperatura din exterior.
UTILIZARILE ZAHARULUI
Zaharul este un produs alimentar obtinut din trestie de zahar si sfecla de zahar, prezentat sub forma de cristale, pudra, cubic.
Zaharul cristal destinat depozitarii de lunga durata trebuie sa indeplineasca urmatoarele conditii de calitate:
– continutul de zaharoza minim 99,8%
– substante reducatoare maxim 0,05%
– umiditate maxim 0,05%
– cenusa conductometrica maxim 0,03%
Marimea cristalelor de zahar este cuprinsa intre 2 – , iar coloratia unei solutii de 50% zahar trebuie sa fie de 0,8 grade Stammer.
Intrebuintari
– aliment pentru om, din un gram de zahar asimilat de organism se obtin 3,7 – 4,2 kilocalorii;
– materia prima de baza pentru industria produselor zaharoase si de cofetarie;
– la argintarea globurilor pentru pomul de craciun;
– conservant si adjuvant alimentar.
Proprietatile fizice si chimice ale zaharozei
Intrucat zaharul este format din minim 99,8% zaharoza proprietatile lui se confunda cu proprietatile zaharozei.
-Proprietati fizice – stare solida, cristalizeaza in sistemul monoclinic, solubila in apa, insolubila in alcool.
-este optic activa, rotind in solutie apoasa, planul luminii polarizate spre dreapta.
-punctul de topire 185sC, zaharul topit la 185sC si racit brusc se transforma intr-o masa sticloasa. Structura sticloasa se datoreste deshidratarii partiale care duce la legaturi intre molecule incalcite. Aceasta” sticla de zahar” se aseamana ca structura, cu sticla de silicati. Se foloseste la glazuri in cofetarie.
-incalzit peste 185sC se transforma in carbune de zahar:
– Proprietatile chimice – zaharoza este un dizaharid cu formula bruta C12H22O11 compunandu-se din 2 monozaharide: d – glucoza se afla in configuratia α si d – fructoza in configuratia β legate prin gruparile lor glucozidice:
zaharoza
Cum ambele monozaharide din structura zaharozei sunt legate prin gruparile glucozid, zaharoza nu reactioneaza cu solutia Fehlling.
-zaharoza prezinta reactia de hidroliza acida numita si invertirea zaharului.
glucoza fructoza
Amestecul obtinut dupa hidroliza, care contine glucoza si fructoza in cantitati egale, se numeste zahar invertit.
Zaharul invertit, spre deosebire de solutia apoasa de zahar – reduce azotatul de argint amoniacal (sol Fehlling), reactia se foloseste la argintare; de asemenea zaharul invertit se foloseste ca inlocuitor de sirop de glucoza in industria produselor zaharoase.
Zaharul invertit roteste planul luminii polarizate spre stanga (glucoza este slab dextrogira in timp ce fructoza este mult mai puternic levogira. De aici si numele de invertire dat hidrolizei zaharului.
-Hidroliza enzimatica are loc sub actiunea specifica a enzimei, numita zaharaza sau invertaza care se gaseste in intestinul animalelor.
-Din cauza grupelor – OH libere, existente in molecula, zaharul poate da reactii specifice acestora, de esterificare etc.
PREPARAREA MATERIALELOR AUXILIARE NECESARE
OBTINERII ZAHARULUI
Obtinerea laptelui de var
Dupa cum s-a aratat la purificarea zemii de difuziune se foloseste o cantitate insemnata de lapte de var. Laptele de var Ca(OH)2, se obtine prin tratarea varului ars (CaO) cu apa. Varul ars se obtine prin arderea pietrei de var (Ca CO3) in cuptoare speciale
Schema instalatiei de obtinere a laptelui de var
Instalatia de obtinerea laptelui de var se alcatuieste din ascensorul 1, pentru ridicarea pietrei de var si a cocsului; cuptorul de var 2, spalatorul de gaze 3, reparatorul de apa 4, pompa de gaz 5, elevatorul 6, aparatul pentru prepararea laptelui de var 7, sita 8, reparatorul de nisip 9, rezervorul 10, pompa pentru lapte de var 11.
In cuptorul de var 2 are loc urmatorul proces: amestecul de piatra de var si cocs introdus pe la partea superioara in zona de preancalzire, se incalzeste pe seama caldurii cedate de gazele care parasesc cuptorul. Din aceasta zona calcarul si cocsul ajung in zona de ardere, unde temperatura ajunge la 1200sC. La aceasta temperatura are loc descompunerea calcarului. Varul ars format coboara in zona de racire cu temperatura cuprinsa intre 900 si 1000sC (la gura de evacuare). In aceasta zona, varul cedeaza caldura aerului ce intra in cuptor. Urmarirea functionarii cuptorului se poate face cu ajutorul pirometrului sau vizual dupa culoarea pietrei de var.
La temperatura normala de ardere (), aceasta culoare este alb-galbuie. Daca se depaseste temperatura de ardere, culoarea devine alb stralucitoare, datorita topirii silicatilor si bulgarii de var se lipesc intre ei impiedicand evacuarea lor. Daca temperatura de ardere este prea mica, culoarea pietrei este rosiatica arderea este incompleta, ducand la scaderea productivitatii cuptorului.
Ritmul de prelucrare a pietrei de var se regleaza in functie de necesarul de lapte de var al fabricii, prin marirea sau micsorarea cantitatilor de materiale ce se introduc in cuptor.
Varul ars (CaO) obtinut cu ajutorul elevatorului 6, ajunge in aparatul pentru prepararea laptelui de var (sistem Mick) 7.
Acest aparat este compus dintr-un tambur de tabla orizontal, cu diametrul 1,2 ÷ si lungimea 4 ÷ . Tamburul este antrenat in miscare de rotatie cu ajutorul unei coroane dintate. In interior se gasesc niste aripioare inclinate sudate pe pereti, care asigura deplasarea bucatilor de var spre gura de evacuare a laptelui format. In interiorul aparatului intre var si apa are loc reactia:
CaO + H2O = Ca (OH)2
Laptele de var trebuie sa aiba o concentratie de 150- CaO/l, adica o densitate corespunzatoare de 18-21s Bx.
Bucatile de var nears sau supraars se elimina cu ajutorul unor cupe care le rastoarna pe sita inclinata 8.
Reglarea concentratiei se face prin cantitatea de apa ce se introduce in aparatul Mick sau in rezervorul tampon 10, din care laptele de var se pompeaza la fabricatie cu pompa 11. Rezervorul este prevazut cu un agitator, pentru a impiedica depunerea suspensiei de hidroxid de calciu.
Obtinerea bioxidului de carbon
Gazele ce parasesc cuptorul sunt amestec de bioxid de carbon si azot, cu cantitati mici de oxid de carbon, oxigen, bioxid de sulf, vapori de apa si mici particule solide.
Temperatura gazului la iesirea din cuptor, este de 250-300sC.
Gazul intra in spalatorul 3, unde circuland in contracurent cu apa rece, se raceste si se curata de impuritatile solide si de SO2.
Apa antrenata de gaz este retinuta in separatorul 4 si apoi gazul este trimis cu pompa de gaz 5 intr-un colector, din care se alimenteaza aparatele de saturatie (carbonatare). O derivatie a acestei conducte ajunge in laboratorul intreprinderii pentru a servi la luarea probelor de gaz in vederea determinarii continutului de CO2, cu aparatul Orsat.
SUBPRODUSELE REZULTATE LA FABRICAREA ZAHARULUI
Borhotul. Taiteii epuizati in zahar obtinuti din instalatia de difuziune numiti borhot umed, reprezinta circa 90% in greutate fata de sfecla prelucrata. Acest borhot contine in medie 5% substanta uscata care se compune din celuloza si hemiceluloza (2,3%), substante pectice (2,4%), zahar (0,2%) si substante minerale.
Borhotul se valorifica in principal ca nutret pentru hrana animalelor. In acest scop se poate folosi in stare umeda sau uscata (prin presarea si uscarea borhotului umed). Conservarea borhotului se face in gropi sau silozuri speciale pentru borhot uscat. Borhotul se mai utilizeaza si la obtinerea cleiului pectinic.
Melasa. Melasa este siropul intercristalin care rezulta la centrifugarea masei grose de produs final. In conditii normale melasa reprezinta o solutie de zahar saturata, in care se mai gaseste toata cantitatea de nezahar ce ramane in zeama dupa purificare, sau care se mai formeaza pana la centrifugarea produsului final.
Desi are un continut de zahar ridicat 47-48%, obtinerea zaharului din acest sirop, prin metoda cristalizarii, nu este economica.
Puritatea melasei este in medie de 58%. Un indice caracteristic pentru melasa este coeficientul melasigen, care arata cat zahar este retinut in melasa de de nezahar, dupa formula: sau
unde: Nz = cantitatea de nezahar din melasa, in %;
Z = cantitatea de zahar din melasa, in %;
Q = puritatea melasei, in %.
Utilizarea melasei in diferite scopuri se bazeaza in primul rand pe continutul ridicat de zahar si anume: extragerea zaharului, fabricarea alcoolului, fabricarea drojdiei presate, hrana animalelor.
Extragerea zaharului din melasa se bazeaza pe proprietatea zaharozei de a forma zaharati greu solubili in apa. Acest mod de extragere, denumit si procedeul separatiei, foloseste pentru dezaharificarea melasei: barita, hidroxid de strontiu sau var.
BIBLIOGRAFIE
1. Manualul inginerului de industria alimentara, Ed. Tehnica Bucuresti, 2002
2. Indrumar pentru industria alimentara, Lexicon, Ed. Tehnica, 1987.
3 .Dominica Culache, Vasile Platon, Tehnologia zaharului, Ed. Tehnica, Bucuresti, 1987;
4 .Bratu Em. A., Operatii si utilaje in industria chimica, Ed. Tehnica, Bucuresti, 1970;
5 .Luca Gh., Probleme de operatii si utilaje in industria alimentara, Ed. Tehnica, Bucuresti, 1978;
6. Racolta E., Tehnologii generale in industria alimentara – Aplicatii si calcule tehnologice- Ed.Risoprint, Cluj-Napoca, 2006
7. Nicolescu G., Petrescu N., Fabricarea produselor zaharoase, Ed. Tehnica, Bucuresti, 1967;
8 .Iliescu L., Rappaport I., Fluieraru I., Tehnologia produselor zaharoase, Ed. Did. Ped., Bucuresti, 1974.
BIBLIOGRAFIE
1. Manualul inginerului de industria alimentara, Ed. Tehnica Bucuresti, 2002
2. Indrumar pentru industria alimentara, Lexicon, Ed. Tehnica, 1987.
3 .Dominica Culache, Vasile Platon, Tehnologia zaharului, Ed. Tehnica, Bucuresti, 1987;
4 .Bratu Em. A., Operatii si utilaje in industria chimica, Ed. Tehnica, Bucuresti, 1970;
5 .Luca Gh., Probleme de operatii si utilaje in industria alimentara, Ed. Tehnica, Bucuresti, 1978;
6. Racolta E., Tehnologii generale in industria alimentara – Aplicatii si calcule tehnologice- Ed.Risoprint, Cluj-Napoca, 2006
7. Nicolescu G., Petrescu N., Fabricarea produselor zaharoase, Ed. Tehnica, Bucuresti, 1967;
8 .Iliescu L., Rappaport I., Fluieraru I., Tehnologia produselor zaharoase, Ed. Did. Ped., Bucuresti, 1974.
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: Tehnologia Fabricarii Zaharului (ID: 124462)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.