Fazele si operatiile procesului tehnologic de prelucrare a sfeclei de zahar

Fazele si operatiile procesului tehnologic de prelucrare a sfeclei de zahar

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 in zahar;

-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, cocs si gaze naturale, evacuarea si depozitarea namolului de saturatie si a 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.

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 9.22.

Tabelul 9.22

Proprietati mecanice ale gramezilor de sfecla de zahar

In tabelul 9.23 este prezemtat gradul de vatamare a sfeclei la descarcarea din mijloacele de transport, in functie de tipul utilajului de descarcare

Tabelul 9.23

Gradul de vatamare a sfeclei in functie de modul de manipulare

In tabelul 9.25 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

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 50 l /100 ;

-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 - 3,0 m iar cele cu ventilatie mecanica pana la inaltimea de 6,5 - 8,0 m. Latimea gramezilor este de 16 m si mai mult. Cantitatea de sfecla de zahar cuprinsa intr-un din gramada de sfeclaeste de pana la 650 kg.

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.

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 tabelul 9.27.

Tabelul 9.27

Pierderile de zahar la depozitarea sfeclei de zahar

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.

Tabelul  9.28

Cantitatea de sfecla de zahar care trebuie prelucrata pentru a se obtine 1,0 tona de zahar cristal

In present, in Romania, 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.

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 9.5 este prezentata schema tehnologica de descarcare, separare de impuritati, transport hidraulic si spalare a sfeclei.

Fig. 9.5. Schema tehnologica de descarcare, transport hidraulic, separarea de impuritati si spalare a sfeclei

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.

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.

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.

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.

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 si pardoseala sub forma de plan inclinat care poate asigura alunecarea sfeclei de la margini spre centrul celulei. Prin centru, longitudinal, celula este strabatuta de un sant acoperit cu gratare metalice, numit "canal hidraulic", 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.

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 20°C. Cantitatea de apa utilizata la transportul hidraulic este de 650 - 700 kg sfecla. Viteza de circulatie a apei in canalul hidraulic este de 0,6 - 0,7 m / 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.

Tabelul 9.29

Pierderile de zahar la transportul hidraulic si la spalarea sfeclei de zahar

Tabelul 9.30

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 0,1 kg, 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.

In figura 9.6 este reprezentata instalatia Maguin de separare a impuritatilor minerale si vegetale din sfecla de zahar.

Fig .9.6. 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;

-pompa de sfecla.

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 40 kg / 100 kg 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 9.7 se prezinta instalatia Maguin de spalare a sfeclei de zahar, cu alimentare uscata sau hidraulica a sfeclei.

Fig. 9.7. Instalatia Maguin pentru spalarea sfeclei dezahar cu alimentarea 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: ≤ 0,75 l / kg sfecla.

In fig. 9.8 este reprezentat spalatporul final de sfecla de zahar produs de firma Maguin din Franta.

Fig.9.8. Spalatorul final de sfecla de zahar.

Principalele dimensiuni si performante ale aparatului sunt:

-debitul: 1 000 - 10 000 t sfecla /24 h;

-latimea mesei de spalare finala: 1 000 - 3 000 mm;

-lungimea mesei de spalare: 5 000 - 8 000 mm;

-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 ∙ - 1 ∙ germeni / 1 ml.

Numarul bacteriilor din apele de transport hidraulic si de spalare a sfeclei este:

-12 ∙ si 45 ∙ bacterii mezofile / 1 ml;

- 2 ∙ si 9 ∙ 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 / 1 l 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.

9. 10. 2. 5. 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 - 2 kg / 100 kg sfecla, contine 9 - 12 % zaharoza si are suc celular cu puritatea de 82 - 84 %.

9. 10. 2. 6. 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 - 0,3 kg / 100 kg sfecla;

-dupa Afanasenko: 0,15 kg / 100 kg sfecla;

-dupa Nowakovscki: 0,1 kg / 100 kg sfecla;

-dupa Godwod: 0,27 kg / 100 kg sfecla;

-dupa Institutul de Cercetari al Zaharului din Varsovia, Polonia: 0,185 kg / 100 kg sfecla;

-dupa experienta Fabricii de zahar din Giurgiu si a Fabricii de zahar din Targu Mures, Romania: 0,2 kg / 100 kg sfecla;

-dupa rezultatele Institutului de Chimie Alimentara, Bucuresti: 0,2 - 0,4 kg / 100 kg 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 - 0,60 kg / 100 kg 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: 0,35 kg / 100 kg 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: 0,1 kg / 100 kg sfecla ;

-pierderi dezahar in apele de transport hidraulic - spalare: 0,20 kg / 100 kg sfecla;

TOTAL PIERDERI DE ZAHAR: 1,85 kg / 100 kg sfecla.

9. 10. 2. 7. 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 - 2,0 kg / 100 kg 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 - 0,5 kg impuritati minerale si vegetale / 100 kg 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 - 0,5 kg zahar / 100 kg 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 - 1,2 kg zahar / 100 kg 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 - 2,35 kg zahar / 100 kg sfecla, maxime de pana la a 2,65 - 3, 05 kg zahar / 100 kg sfecla si chiar mai mult.

9. 10. 2. 8. 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.

In fig. 9.9 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 9.31.

Tabelul 9.31

Principalele caracteristici ale masinilor Maguin de taiat sfecla de zahar

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

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, zaharil 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 70°C, 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 = - (9.21 a)

b) pentru extractia nezaharului:

n'= - (9.21 b)

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:

dq_c/dr =

sau (9.22)

in care: dq_c / dt este viteza de difuzie a zaharului din taiteii de sfecla in apa de extractie; q_c - 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 m ; c_k - continutul de zahar din taiteii de sfecla, in %; c_s - 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 - m/ 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 tabelul 9.3. Tabelul 9.3

Coeficientii de difuzie a zaharozei in solutii apoase de zaharoza la diferite valori ale temperaturii

9.10.4.2. 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-cadru de taiere a sfeclei, de extractie a zaharului si de epuizare a taiteilor de sfecla este prezentata in fig. 9.10.

Fig. 9.10. Schema tehnologica - cadru de taiere a sfeclei de extractie a zaharului si de epuizare a taiteilor de sfecla.

9.10.4.3. 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

Tabelul 9.33

Microorganismele care se pot dezvolta in fabricile de zahar si produsele secundare

formate

Pierderile de zahar datorita activitatii microorganismelor la difuzie sunt date
in tabelul 9.34.

Tabelul 9.34

Pierderile de zahar datorita activitatii microorganismelor

9.10.5. 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.

9.10.5.1. 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.

9.10.5.2. 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.

9.10.5.3. Difuzorul propriu-zis

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 45°C, 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.

11.10.5.4. 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.

9.10.5.10. 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 - 6 m 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 - 115 kg zeama de difuzie /100 kg sfecla.

9.10.5.11. Principalii indicatori tehnici ai difuziei

Pierderile de zahar in timpul extractiei se pot calcula cu expresia:

[kg /100 kg sfecla], (9.24)

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], (9.25)

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.

9.10.5.12. 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. 9.11 se prezinta schema tehnologica de preparare a apei unice pentru difuzie.

Fig. 9.11. 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'.

9.10.5.13. Bilantul general de materiale la difuzie

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 %.

9.11. 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 tabelul 9.37 se prezinta valoarea principalilor parametri tehnologici ai fiecarei etape a procesului de purificare. Acesti parametri sunt: durata, temperatura, alcalinitatea si valoarea pH-ului.

Tabelul 9.37

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] (9.26)

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.

9.11.1. 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.

Tabelul 9.38

Solubilitatea oxidului de calciu in apa si in solutiile de zaharoza in apa

9.11.1. 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. 9.14 se prezinta schematic influenta purificarii calco-carbonice asupra nezaharului zemii de difuzie.

Nezaharul zemii de difuzie