Технологическая схема тростниковосахарного производства

ПРОИЗВОДСТВО САХАРА ИЗ САХАРНОГО ТРОСТНИКА

Переработка сахарного тростника имеет специфические особенности, обусловленные как составом сырья, так и историческими, и экономическими аспектами.

Производство и торговля сахаром имеют важное значение для многих стран. В некоторых же странах сахар является одним из главных источников валютных поступлений.

Основным видом продукции, получаемым при переработке сахарного тростника, является сахар-сырец, который проще получать, транспортировать через океан, легче реализовать на мировом рынке вследствие меньшей его стоимости.

Тростниковый сахар-сырец для непосредственного употребления непригоден. Поэтому его подвергают переработке (рафинированию), которая проводится как в странах, производящих сахарный тростник, так и импортирующих сахар-сырец. При этом получают рафинированный сахар-песок.

Технология получения сахара-сырца из сахарного тростника в принципе подобна получению сахара из сахарной свеклы. Принципиальная схема получения сахара-сырца на тростниково-сахарном заводе представлена на рис. 8.1

Она практически включает те же операции, которые используются в свеклосахарном производстве:

– измельчение сырья;

– извлечение сока из сахарного тростника;

– очистка сока;

– сгущение очищенного сока в сироп;

– кристаллизация сахара из сиропа;

– сушка сахара-сырца.

Технология получения сахара-сырца из сахарного тростника проще, чем получение сахара-песка из сахарной свеклы.

Схема получения сахара-сырца на тростниковосахарном заводе

Рисунок 8.1

Однако она имеет свои особенности, обусловленные специфическими особенностями сахарного тростника как сырья и получаемого из него сока. Эти особенности наглядно видны на представленной на рис. 8.2 аппаратурно-технологической схеме получения тростникового сахара-сырца на тростнико-во сахарном заводе, применяющем известковую очистку сока.

Технологическая схема тростниковосахарного производства

Рисунок 8.2

Для получения сока из сахарного тростника его вначале взвешивают, а затем изрезывают на куски, которые измельчают на вальцовой дробилке. Измельченную массу подвергают последовательному прессованию на трех вальцовых отжимающих прессах.

Измельчение тростника производится при помощи ножей–измельчителей, расположенных над наклонным транспортером, и вращающихся со скоростью 600 – 800 об./мин.

После ножей тростник поступает на дробилку, состоящую из двух вальцов с зубчатой поверхностью.

Измельченный тросник поступает на мельницы, представляющие собой вальцовые прессы. Каждая мельница имеет три валка. Валки диаметром: 900 мм длиной 2,5 – 3 м имеют рифленую поверхность, облегчающую транспортировку измельченной массы тростника. Два нижних валка неподвижные. Верхний вместе с подшипниками может перемещаться в вертикальной плоскости. При помощи гидравлического устройства он силой до 500 т прижимается к двум нижним валкам.

На сахарном заводе устанавливают последовательно одну за другой несколько мельниц, соединяя их планочным транспортером. Поточная линия, состоящая из одной или двух дробилок и нескольких мельниц (от 3 до 7) называется тандемом.

При прохождении через мельницы из измельченной массы тростника отжимается сок, содержащий сахар. Из последней мельницы тандема выходит обессахаренный остаток (содержащий в основном клетчатку), который называется багассой. Для более полного извлечения сахара из тростника процесс отжима сока на вальцах мельниц сочетают с противоточным выщелачиванием водой. При прохождении массы измельченного тростника от мельницы к мельнице ее смачивают все более жидким соком, а затем водой. Этот процесс называется имбибицией (иногда мацерацией). Вода для имбибиции подается к тростниковой массе перед последней мельницей. Полученный на последней мельнице жидкий сок подают насосом к массе перед предпоследней мельницей и т.д. Благодаря такой противоточной схеме в головной части тандема получают концентрированный сырой сок, а багасса уходит с минимальным содержанием сахара.

Расход воды 10 – 30 % к массе тростника. Повышение температуры более 65°С ведет к растворению воска.

Багасса содержит около 45% клетчатки и до 48% воды, ее выход ~25%. сжигается в паровых котлах, теплотворная способность 2260 – 2500 ккал.

Сок, отжатый на мельницах, стекает на поддоны и поступает на бронзовые сита, расположенные над сборниками сока. На ситах от сока отделяются мелкие кусочки багассы, которые называются багацилло.

В производство поступает сок с дробилки и первых двух мельниц. Эту смесь называют смешанным соком и направляют на очистку.

Прессово-имбибиционный (мацерационный) способ позволяет извлечь примерно 85% сахара, содержащегося в сахарном тростнике. Применение же диффузионного способа при обессахаривании измельченной массы позволяет повысить эту величину до 95 – 98%.

Смешанный сок сахарного тростника, направляемый на очистку, содержит более 1 % редуцирующих веществ, которые состоят из глюкозы и фруктозы. Эти соединения под действием температуры и извести разлагаются с образованием интенсивно окрашенных соединений (красящих веществ). Если проводить очистку смешанного сока таким же методом, который применяется в свеклосахарном производстве при очистке диффузионного сока, то получается очищенный сок с большой интенсивностью окраски, что затруднит в дальнейшем получение из него сахара соответствующего качества.

Поэтому очистку смешанного сока проводят в более «мягких» условиях, чем в свеклосахарном производстве, а именно при меньшей щелочности (величине рН).

На тростниковосахарных заводах очистка сока при получении тростникового сахара-сырца проводится при помощи двух реагентов: извести и диоксида серы. При этом возможны различные сочетания применения этих реагентов как отдельно, так и совместно, а отсюда и различные варианты способов очистки.

В зависимости от применяемого (применяемых) реагентов различают два способа очистки:

– известковый;

– сернистокислотный.

По первому способу для осаждения несахаров используется известь, а по второму – диоксид серы.

Получение сахара-сырца с применением известкового способа очистки распространено на Кубе, Бразилии, а сернокислотного – в странах Азии и Индии.

При известковом способе очистки в тростниковосахарном производстве известь применяют в количестве не более 0,1 % (т. е. примерно в 25 раз меньше, чем в свеклосахарном), величину поддерживают при значениях рН, близких к 7, стремятся избегать высоких температур.

Смешанный сок обрабатывают известью на холоде 5 –10 минут, расход нести колеблется в пределах 0,04 – 0,1 % к массе тростника. Дозирование извести проводится по рН, которое 6,8 – 7. Недостаток извести – плохое отстаивание, избыток – темные и вязкие сока.

После добавления извести сок нагревают до 105°С и затем направляют в отстойники. Из отстойника осветленный сок поступает на выпарку.

К сгущенной суспензии из отстойника добавляют багацилло, и затем эту массу фильтруют на вакуум-фильтре. Фильтрат направляют на выпарную установку. Фильтрационный осадок, называемый качассой, используется в качестве удобрения.

В сернистокислотном способе смешанный сок обрабатывается SO₂ до величины рН 3,4 — 4%. При этом значении рН происходит осаждение коллоидов (ВМС) сока. После этого сок обрабатывают известковым молоком, доводя его величину рН до 7.

Сок сгущают на выпарной установке до концентрации сухих веществ примерно 60%.

Сироп направляется в кристаллизационное отделение.

Уваривание утфелей на тростниково сахарных заводах проводится по трех– и двух продуктовой кристаллизационным схемам.

При трех продуктовой схеме утфеля I (А) и II (В) кристаллизации уваривают на кристаллической основе. Она представляет собой утфель-затравку с готовыми кристаллами, полученную в результате смешивания желтого сахара III продукта (сахар С) и сиропа. В зарубежной литературе утфель-затравку называют магмой. Уваривание утфелей на кристаллической основе позволяет сократить время уваривания, получить более крупные кристаллы сахара, что является одним из важнейших показателей, предъявляемых к тростниковому сахару-сырцу.

Сахара А (I кристаллизации) и В (II кристаллизации) смешивают. Эта масса и представляет собой сахар-сырец.

Состав тростникового сахара-сырца как в отдельных странах, так и на отдельных заводах колеблется и зависит от многих факторов (сорта тростника, его качества, применяемой технологии его получения и т.д.).

Из сахарного тростника при его переработке извлекают примерно 85% содержащегося в нем сахара. Остальные 15% (2% к массе тростника) теряются. Эти потери составляют:

в мелассе – 1,1 – 1,2%

в багассе – 0,7 - 0,8%

в качассе – 0,07%

неучтеные – 0,1 %

Отходами в тростниковосахарном производстве являются багасса, меласса и качасса.

Багасса. Выход багассы составляет 20 — 25% к массе сахарного тростника, ее влажность составляет примерно 50%. Она используется в качестве топлива в котлах ТЭЦ, для получения бумаги, строительных материалов и т.д.

Меласса. Выход мелассы составляет примерно 2% к массе сахарной: тростника. Используется, как и меласса свеклосахарного производства, в качестве сырья для бродильных производств.

Качасса представляет собой фильтрационный осадок, выход которого составляет около 3% к массе сахарного тростника. Используется в качестве удобрения.