TEHNOLOGIA ZAHARULUI

MODULUL I

GENERALITATI

1.1.Notiuni generale

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 - 7 mm, iar coloratia unei solutii de 50% zahar trebuie sa fie de 0,8 grade Stammer.

In stare naturala zaharul se gaseste in regnul vegetal In sfecla de zahar in proportie de 16 - 20 %, tulpina trestiei de zahar in raport de 14 -20 %, morcovi, pepeni galbeni, zmeura, caise etc.

1.2.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.

1.3. 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.

MODULUL II

Materii prime pentru fabricarea zaharului

Zaharul se obtine prin prelucrarea trestiei de zahar si a sfeclei de zahar.

2.1. Trestia de zahar

Trestia de zahar este o planta perena din familia gramineelor, cu denumirea stiintifica Saccharum officinarum, originara din Asia de sud est. Are o tulpina in interiorul careia se gaseste maduva ce contine sucul dulce, de 3 - 6 m inaltime si o grosime de 30 - 50 mm, cu frunze lungi de 1-2 m si late de 5 - 10 cm si inflorescente sub forma de panicul. Maduva tulpinei contine 13 - 20% zahar, ceea ce determina cultivarea ei in tarile calde in vederea obtinerii zaharului.

Cultivarea trestiei de zahar se face prin butasi si o cultura dureaza 5 - 7 ani. Trestia ajunge la maturitatea tehnica in 12 - 16 luni, putandu-se dezvolta numai in anumite conditii climaterice: temperatura medie anuala 16sC si o umiditate ridicata. Aceste conditii se intalnesc in zonele tropicale si subtropicale cultivandu-se in special in India, China, Australia, Mexic, Cuba, Brazilia, Insulele Antile, Java.

Din trestia de zahar se obtine circa doua treimi din productia mondiala de zahar.

2.2. Sfecla de zahar

La noi in tara zaharul se obtine din sfecla de zahar, care este o planta tehnica bianuala (Beta vulgaris saccharifera). Este cultivata atat pentru fabricarea zaharului, cat si pentru hrana animalelor ca nutret. Se cultiva in zone temperate unde gaseste conditii optime de dezvoltare.

Pentru fabricarea zaharului se foloseste radacina din primul an de vegetatie care se compune din urmatoarele parti anatomice:

- capul sfeclei (epicotil) denumit si colet se gaseste la suprafata solului, are un continut redus de zahar, motiv pentru care se indeparteaza prin decoletare ;

- gatul sfeclei (hipocotil);

- corpul radacinii este partea cea mai voluminoasa si are continutul cel mai ridicat in zahar (14-19%);

- codita reprezinta partea cu diametrul mai mic de 1 cm, are continut redus de zahar si se indeparteaza odata cu coletul si frunzele.

Radacina este formata dintr-o multime de celule cu forme diferite care se grupeaza in urmatoarele tesuturi de la exterior la interior:

-epiderma sau scoarta;

-tesutul fibros si fascicolele libero - lemnoase care dau rezistenta radacinii;

-parenchimul, care este format din celule ce contin zaharul dizolvat in sucul celular; o celula de parenchim este alcatuita din membrana, protoplasma si nucleu; membrana este permeabila si se compune din celuloza, hemiceluloza si substante pectice; protoplasma este formata in cea mai mare parte din substante de natura proteica (albuminoide), iar in interiorul ei se gasesc vacuolele cu sucul celular format dintr-o solutie de zahar si alte substante denumite nezahar, dizolvate in apa; stratul protoplasmatic este semipermeabil, nu permite sa treaca decat apa, nu si substantele cu molecule mari (zaharoza, coloizi etc.); din acest motiv extractia zaharului din sfecla este posibila numai in urma degradarii protoplasmei.

Repartizarea zaharului in corpul radacinii sfeclei de zahar este diferita, cantitatea de zahar scazand spre capul si varful radacinii si spre peretii laterali ai acesteia.

2.3. Compozitia chimica a sfeclei de zahar

Sfecla de zahar, are urmatoarea compozitie chimica medie, prezentata schematic

100 kg Sfecla de zahar

25 kg Substanta uscata 75 kg Apa

17,5kg Zahar  7,5 kg Nezahar

5kg Pulpa (marc) 2,5kg Nezahar din suc

1,1kg 0,9 kg 0,5kg

Subst.organice Subst.organice Cenusa

azotate neazotate

Sfecla de zahar este compusa in medie din 25% substante uscate dizolvate in 75% apa. Din totalul de substanta uscata mai putin de 80% reprezinta zaharul respective 17,5% fata de greutatea sfeclei. Diferenta de 7,5% reprezinta celelalte substante denumite nezahar, care la randul lor sunt constituite din marc sau pulpa, circa 5%, format din celuloza, hemiceluloza, substante pectice, substante proteice insolubile, saponine, cenusa. De asemenea circa 2,5% reprezinta nezaharul dizolvat in sucul celular. Nezaharul dizolvat adica solubil este format din:

substante organice azotate (1,1%) si se compun din: aminoacizi (acidul aspargic, acidul glutamic, tirozina), amide (aspargina, glutamina, acidul oxaminic), baze organice (betaina, colina etc.); din totalitatea substantelor azotoase ce se gasesc in sfecla, o parte, care nu se elimina prin operatia de purificare a zemii de difuzie, poarta numele de azot vatamator, deoarece ramanand in solutie impiedica cristalizarea zaharului, marind astfel procentul de zahar al melasei;

substante organice neazotate (0,9%) care se compun din: zahar invertit, rafinoza, acizi (oxalic, citric, succinic, malonic, tartric, malic, lactic), saponine, substante pectice, grasimi;

cenusa sau substantele minerale (0,5%) constituite din saruri de potasiu (K), sodiu (Na), calciu (Ca) si magneziu (Mg), ale acidului sulfuric si fosforic, se mai gasesc urme de bariu (Ba), plumb (Pb), bor (B), mangan (Mn), siliciu (Si), strontiu (Sr) etc.; sarurile de K si Na sunt puternic melasigene, adica se opun cristalizarii zaharului, marind in acest fel continutul de zahar al melasei.

MODULUL III

PROCESUL TEHNOLOGIC DE OBTINERE A ZAHARULUI

Procesul tehnologic de obtinere a zaharului se realizeaza dupa schema tehnologica prezentata in figura 1, care cuprinde urmatoarele etape principale:

1. Obtinerea solutiei brute de zahar, respectiv a zemii de difuziune;

2. Purificarea zemii de difuziune;

3. Obtinerea zaharului cristalizat;

4. Rafinarea zaharului brut.

3.1. Obtinerea solutiei brute de zahar, respectiv a zemii de difuziune

Cuprinde urmatoarele operatii: recoltarea si decoletarea, receptia, trensportul si depozitarea, spalarea, cantarirea, taierea sfeclei, difuziunea.

3.1.1. Recoltarea si decoletarea

Recoltarea sfeclei trebuie sa se faca la maturitate, in caz contrar au loc pierderi de zahar. Acest stadiu al maturitatii se observa atunci cand frunzele dintr-un verde stralucitor se transforma intr-un verde deschis, iar frunzele de pe margine se ingalbenesc si cad ramanand verzi doar cele din mijlocul aparatului foliar.

Incepand cu acest stadiu de vegetatie sfecla nu mai acumuleaza zahar, iar daca este recoltata dupa aceasta perioada sfecla incepe sa consume din substantele nutritive inclusiv din zahar. Din aceasta cauza este important ca sfecla sa se recolteze in acest stadiu de vegetatie si pana la aparitia primului inghet de toamna.

Recoltarea sfeclei se face manual sau mecanizat cu ajutorul plugului sau a combinei pentru sfecla. Pe masura ce este recoltata se indeparteaza pamantul si se decoleteaza (indepartarea coletului impreuna cu aparatul foliar); totodata se indeparteaza si codita datorita faptului ca aceste parti anatomice au un continut redus de zahar si daca ar intra in

		Fig.1. Schema tehnologica generala de obtinere a zaharului

procesul tehnologic ar provoca greutati in desfasurarea acestuia, iar pe de alta parte constituie un furaj valoros pentru animale.

3.1.2. Receptia, transportul, depozitarea

Receptia cantitativa se face prin cantarirea pe cantare pod bascul auto sau C.F.

Receptia cantitativa: Pentru efectuarea analizelor se recolteaza o proba de sfecla cat mai reprezentativa, din mijloacele de transport sau din canalele de depozitare.

Principalele analize care se efectueaza in laboratorul intreprinderii sunt urmatoarele:

a. Determinarea continutului de impuritati din sfecla;

b. Determinarea zaharului polarizabil (digestia). Digestia este continutul de zahar al sfeclei exprimat in procente;

c. Determinarea continutului de zahar invertit;

d. Determinarea continutului de marc (pulpa) din sfecla;

e. Determinarea continutului de cenusa solubila;

f. Determinarea substantei uscate (bixul) cu ajutorul refractometrului exprimata in s Brix.

Dupa decoletare sfecla se sorteaza pe trei categorii in functie de marime si calitate. Pana la transportul la bazele de receptie sfecla se depoziteaza in gramezi acoperite cu rogojini, frunze pentru a micsora pierderile de zahar si vestejirea sfeclei. Din camp sfecla este transportata cu carute, camioane la bazele de receptie, fiecare intreprindere de prelucrare a sfeclei avand organizate baze de receptie situate de regula in apropierea liniilor de cale ferata.

La bazele de receptie are loc receptia sfeclei prin cantarire. Se determina continutul de impuritati care se scade din greutatea sfeclei, si se verifica modul de decoletare. Daca acesta este necorespunzator se procedeaza la decoletarea corecta scazandu-se de asemenea din greutatea sfeclei, procentul mediu de scazaminte fiind de 7%.

Avand in vedere ca sfecla se prelucreaza intr-un timp mai lung decat are loc recoltarea apare necesitatea depozitarii sfeclei pe perioada mai lunga. Depozitarea se face la bazele de receptie in gramezi de sectiune triunghiulara sau trapezoidala, sfecla asezandu-se pe platforme betonate stropite cu solutie de var. Platformele sunt prevazute cu canale de scurgere si din loc in loc cu tevi pentru aerisirea sfeclei si care dau posibilitatea sa se poata masura temperatura din gramada.

Sfecla din gramezi este acoperita de la baza pana la un sfert din gramada cu pamant, iar restul cu rogojini si diverse folii de protectie. In

timpul depozitarii au loc procese biochimice de respiratie si transpiratie

care pot sa duca la pierderi in greutate a sfeclei si in zahar. Din aceasta cauza este necesara verificarea periodica a temperaturii in siloz, aceasta trebuind sa se situeze intre 0 si max. 5 C. La temperatura mai mare de 4 C este necesara aerisirea sfeclei din siloz prin tevi de aerisire deoarece poate sa apara fenomenul de fermentare.

De la bazele de receptie, sfecla de zahar se transporta in camioane sau vagoane la fabrica, unde se depoziteaza in canale de sfecla a caror capacitate trebuie sa asigure desfasurarea procesului tehnologic pe 2-3 zile. Descarcarea sfeclei in canale se poate face manual, cu benzi, macarale cu graifar sau hidraulic cu ajutorul unor jeturi de apa la presiunea de 4 at. Canalele sunt de suprafata cand inclinarea peretilor este foarte mica 12-15s sau de adancime cand peretii au o inclinatie de 45s fata de verticala (fig.2).

	Fig.2.Sectiune transversala printr-un canal de sfecla; 1.-patul silozului; 2-pereti laterali; 3.-canalul transportor; 4.-gratar

Prin canale, sfecla se transporta in fabrica cu ajutorul apei la presiune ridicata, trimisa prin hidranti speciali. In canalele de adancime sfecla este depozitata pe gratare asezate deasupra canalului transportor in care se trimite apa. Prin ridicarea capacelor, sfecla cade in canal si este antrenata de curentul de apa. Canalele au o inclinare de 10-12 mm/m de lungime, in directia fabricii.

Pe canale sunt montate prinzatoare de pietre (fig.3) si prinzatoare de paie (fig.4).

Prinzatorul de pietre este format din injectorul de apa 1, care trimite apa sub presiune in canalul transportor. Impuritatile grele (pietre, pamant etc.) cad gravitational in registrul 2, iar deschiderea si inchiderea clapetei registrului se face cu ajutorul contragreutatii 3.

Prinzatorul de paie este alcatuit din lantul cu greble cu partea ascendenta 1 si partea descendenta 3, cand greblele capata pozitia verticala antrenand impuritatile in special paie, iar pe partea ascendenta capata pozitie orizontala realizand astfel transportul paielor spre evacuare. Lantul este antrenat de tamburul de comanda 2.

	Fig.3.Prinzator de pietre; 1.-injector de apa; 2.-registru pt. evacuarea impuritatilor grele; 3.-contragreutate

	Fig.4.Prinzator de paie; 1,3.-lant cu greble 2.-tambur de actionare

La capatul canalului este fixat un dozator, care regleaza cantitatea de sfecla ce intra in fabrica.

Din canal pana la intreprindere sfecla este ridicata cu ajutorul transportoarelor elicoidale inclinate, cu ajutorul rotii elevatoare, a pompei mamut sau cu pompe centrifuge.

Transportorul elicoidal ridica sfecla pana la inaltimea de maximum 3 m. Are o inclinatie de 34-40°, iar turatia axului este de maximum 30 rot/min, pentru a nu zdrobi sfecla.

Roata elevatoare ridica sfecla pana la inaltimea de 8 m (fig.5). Se compune dintr-un ax orizontal 1, pe care este prins corpul rotii 2 fixat pe spite, cu un diametru de 6-10 m. De corpul rotii sunt fixate prin intermediul profilelor din tabla 5 si a tablelor sudate 3 si 4, cupele 6 din tabla perforata. Prin invartirea rotii, cuplele se incarca la partea inferioara din canalul transportor si se descarca la partea superioara in masina de spalat sfecla .

	Fig.5.Roata elevatoare; 1.-ax; 2.-corpul rotii; 3,4.-table sudate; 5.-profile din tabla; 6.-cupe.

Pompa Mamut este formata dint-un tub in forma de U, cu dimatru de 300 - 500 mm, care are un brat de doua ori mai lung decat celalalt. Acest brat este prevazut la partea inferioara cu un manson prin care se introduce aer comprimat.

Sfecla impreuna cu apa cad in bratul scurt si se ridica in bratul lung pe principiul vaselor comunicante si datorita aerului comprimat cu care formeaza un amestec de densitate mai scazuta decat aceea a amestecului din primul brat

Pompele centrifuge ridica sfecla pana la o inaltime de 12 m. Sunt pompe cu dimensiuni mari si turatie mica. Rotorul acestor pompe are o constructie speciala ca sa nu zdrobeasca sfecla.

Atat pompa mamut cat si centrifuga sunt instalatii costisitoare avand nevoie de constructii speciale si un consum mare de energie.

3.1.3. Spalarea sfeclei de zahar

Prin spalare se urmareste indepartarea pietrelor si a paielor care nu s-au separat in canalul transportor, precum si curatirea pamantului aderent la suprafata. Se evita astfel, pe de o parte, uzura utilajelor (a masinilor de taiat) iar pe de alta parte, odata cu pamantul, se indeparteaza microorganismele ce pot produce neajunsuri in procesul de fabricatie. Spalarea se realizeaza cu ajutorul masinilor de spalat. Masina cea mai des folosita este cea cu trei compartimente (fig.6). Masina se compune dintr-o cuva metalica 1, impartita in trei compartimente 2,3,4, care se termina la partea inferioara cu cate un colector in forma de trunchi de piramida.

Primul compartiment este separat de colector printr-un perete orizontal perforat. In acest compartiment se separa namolul care trece prin colector. Al doilea compartiment este prevazut cu un gratar (8). Acest gratar se poate rabate in plan vertical. Cand gratarul este asezat orizontal, prin orificiile sale trec pietre de dimensiuni mici. Dupa ce sfecla este trecuta in al treilea compartiment, gratarul se rabate si cad pietrele mari in colector. Al treilea compartiment este asemanator cu primul. Apa de spalare circula in contracurent cu sfecla, asa incat la iesirea din masina sfecla este spalata mereu cu apa curata. Transportul si agitarea sfeclei in masina se realizeaza cu ajutorul a doua axe 5, prevazute cu palete 6, in compartimentele 1 si 3. Axele se rotesc in sens contrar. Din compartimentul al doilea, sfecla este transportata in ultimul compartiment cu ajutorul unui curent ascendent de apa, ce se trimite printr-un dispozitiv special. Namolul, pietrele, paiele, coditele si alte impuritati care se aduna in colectoare se elimina prin niste capace 7, actionate pneumatic prin reductorul 9 si motorul 10.

Sfecla spalata se stropeste cu apa de clor, pentru a preveni dezvoltarea microorganismelor care mai raman dupa spalare.

Fig.6.Masina de spalat sfecla

Apele de transport si spalare

Apele de la transportul hidraulic si de la spalarea sfeclei sunt puternic infectate cu microorganisme, continand pe mililitru 1,2 . 10⁸ - 9,5 . 10⁸ microorganisme mezofile si 2,0 . 10⁴ - 9,0 . 10⁸ microorganisme termofile. Pentru a se recircula in procesul de trensport hidraulic si spalare, apa se purifica prin decantare si se dezinfecteaza prin clorinare, doza de clor activ folosita fiind de 5 mg la litru de apa decantata.

Prin actiunea oxidanta a clorului se elimina circa 90% din numarul de microorganisme existente.

Ridicarea sfeclei de la masina de spalat la masinile de taiat

De la masina de spalat, sfecla este ridicata la o inaltime de 15 - 20 metri, pentru a asigura in operatiile urmatoare un transport prin cadere libera, fara consum energetic. Ridicarea sfeclei se face cu un elevator cu cupe prinse in lanturi. Elevatorul de sfecla este o constructie foarte solida fiind supus la eforturi mari datorita cantitatilor mari de sfecla transportate. Angenajul fixat pe tamburul superior este prevazut cu un dispozitiv de siguranta cu clichete, care in cazul opririi accidentale nu permite miscarea in sens invers al cupelor. Viteza de inaintare a cupelor este de 0,65 - 1 m/s. Diametrul tamburelor este 1 - 1,5 m.

3.1.4. Cantarirea sfeclei de zahar

Operatia de cantarire a sfeclei ce intra in fabricatie este foarte importanta. Pe baza cantitatii inregistrate la cantarire se calculeaza decadal bilantul zaharului. Pentru cantarire se folosesc cantare automate tip Chronos. Un cantar se compune dintr-un sistem de parghii si o cupa echilibrata de o contragreutate. Capacitatea cupei este de 400 kg, 500 kg, 600kg.

Principiul de cantarire este urmatorul: cand cupa este goala, centrul ei de greutate se gaseste in dreptul punctului de sprijin, iar cand s-a umplut cu cantitatea de sfecla corespunzatore capacitatii ei, centrul de greutate al cupei se muta in stanga si se rastoarna. In momentul rasturnarii se inregistreaza automat pe un contor cantitatea de sfecla. Dispozitivul de inregistrare are doua scale: una superioara pe care se inregistreaza cantitatea corespunzatoare capacitatii cupei si una inferioara, pe care se inregistreaza plusul de sfecla ce intra in cupa cantarului. Suma celor doua cifre reprezinta totalul sfeclei cantarite.

Verificarea cantarului se face cel putin o data pe saptamana cu ajutorul unui cantar decimal. Se compara cantitatea inregistrata la o rasturnare cu cea gasita la cantarirea sfeclei din cupa plina pe cantarul decimal. Diferenta inregistrata se raporteaza la 100 kg sfecla rezultand un coeficient de corectie. Daca acesta este mai mic de 0,97 inseamna ca exista o defectiune la cantar care trebuie remediata imediat.

3.1.5.Taierea sfeclei de zahar

In vederea executarii operatiei de difuziune, sfecla se taie in taitei, care sunt niste fasii cu sectiunea in forma de V. Aceasta forma a taiteilor permite o buna circulatie a apei si a zemii in interiorul aparatelor de difuziune, facand posibila extractia zaharului in cantitate cat mai mare. Taiteii au o latime de 3-5 mm si o grosime de circa 1 mm. Taiteii mai subtiri nu sunt indicati, deoarece se taseaza; din taiteii prea grosi nu se poate extrage zaharul in cantitate mare.

Cele mai folosite tipuri de masini de taiat sfecla sunt masinile cu disc si masinile centrifuge.

Masina cu disc (fig.7) se compune dintr-o placa circulara orizontala prevazuta cu niste alveole 3, dispuse radial, in care se introduc rame cu cutite speciale. Partea centrala este acoperita cu o constructie de tabla 4, care dirijeaza sfecla catre cutite. Discul 2 este montat intr-o manta cilindrica 1, de tabla, in care se introduce sfecla.

Discul trebuie sa fie montat perfect orizontal si sa nu oscileze in timpul functionarii, deoarece se obtin taitei deformati. Datorita greutatii stratului de sfecla, aceasta este apasata la suprafata cutitelor si prin rotirea discului este taiata.

Turatia discului este de 60-107 rot/min. Numarul de alveole este de 10-22. Productivitatea masinii: 300-800 t/24h. Inaltimea stratului de sfecla trebuie sa fie de 1,5-2 m, pentru ca sfecla sa fie imobilizata prin apasare si sa nu se roteasca odata cu discul.

Fig.7.Schema masinii de taiat cu disc;

1.-manta; 2.-disc; 3.-alveole pentru cutite;

4.-capac de tabla

Masina centrifuga (fig.8), se compune dintr-un cilindru vertical fix 2 cu diametrul de 1200 mm. La partea inferioara a cilindrului se gasesc deschideri in care se introduc cutitele in pozitie verticala, in port cutitele 3. Sfecla se alimenteaza prin palnia de alimentare 4 si datorita miscarii de rotatie a rotorului 1 (turatia de 1500 rot/min.) sfecla este proiectata pe partea activa a cutitelor avand loc taierea acestora sub forma de taitei. Taiteii rezultati se evacueaza prin spatiile de scurgere 5. Rotorul este actionat in miscarea de rotatie de catre sistemul de actionare cu roti dintate 6.

	Fig.8.Masina centrifuga de taiat; 1.-rotor; 2.-carcasa verticala; 3.-portcutite; 4.-palnie de alimentare; 5.-spatii de scurgere a taiteilor; 6.-sistem de actionare

Calitatea taiteilor se verifica cu ajutorul urmatorilor indici de calitate:

- cifra SILIN are valori cuprinse intre 7 - 20 si reprezinta lungimea in m, a 100 g de taitei din care s-au indepartat taiteii mai scurti de 1 cm, taiteii foarte subtiri, transparenti etc.

- sfaramaturile se determina prin cantarirea taiteilor indepartati de la determinarea cifrei Silin si care se raporteaza la intreaga cantitate de taitei; sfaramaturile trebuie sa se cifreze la mai putin de 3%.

- cifra suedeza reprezinta raportul dintre masa taiteilor mai lungi de 5 cm si masa taiteilor mai scurti de 1 cm alesi dintr-o proba de 50 g taitei. Cifra suedeza trebuie sa aiba valoarea mai mare de cifra 10. Valoarea cuprinsa intre 15 - 30 este considerata satisfacatoare. La valori mai reduse scade rapid permeabilitatea masei de taitei.

3.1.6. Difuziunea

Extragerea zaharului din taitei se face cu ajutorul apei de difuziune. Zaharul se gaseste dizolvat in sucul celular. Sucul celular la randul sau se afla in vacuolele celulelor tesutului parenchimatic. Vacuolele cu suc sunt inconjurate in interiorul celulei de protoplasma, care este semipermeabila si nu permite moleculelor de zahar sa treaca. Pentru a face posibila difuzia, taiteii se incalzesc la temperatura de 70-80sC, temperatura la care protoplasma se strange spre interior prin coagularea proteinelor, iar sucul vine in contact cu membrana celulei, care este permeabila si prin care zaharul poate trece. Difuziunea zaharului in exteriorul celulei este posibila atata timp cat exista o diferenta de concentratie intre sucul din interiorul celulei si lichidul din exterior. Pentru realizarea acestei conditii fara a fi nevoie de o cantitate prea mare de apa, se foloseste procedeul de extractie in contracurent. In acest fel, taiteii de sfecla cand intra in instalatia de difuziune vin in contact cu zeama de concentratie cea mai ridicata, iar cand parasesc instalatia, vin in contact cu apa curata, deci cu concentratia zero. Silin, interpretand teoria lui Fick referitoare la difuzie, a dat urmatoarea relatie din care se pot desprinde factorii ce influenteaza cantitatea de substanta dizolvata ce trece printr-un strat anumit de dizolvant:

in care:

G = cantitatea de substanta care difuzeaza, in kg;

D = coeficientul de difuziune, in kg /m.s;

S = suprafata stratului, in m²;

C = concentratia solutiei in stratul cu concentratia mai mare,in %;

c = concentratia solutiei in stratul de concentratie mai mica, in %;

t = timpul de difuziune, in s;

x = grosimea stratului, in m.

Coeficientul de difuziune D difera de la o substanta la alta, marimea lui fiind, in general, invers proportionala cu raza particulei care difuzeaza. Din aceasta cauza, compusii macromoleculari si coloizii au un coeficient de difuziune mic, deci difuzeaza greu.

Coeficientul de difuziune creste cu temperatura datorita faptului ca, odata cu cresterea temperaturii se mareste viteza de miscare a moleculelor din solutie si scade vascozitatea acesteia.

Dupa Einstein, intre coeficientul de difuziune D, temperatura de difuziune si vascozitate exista urmatoarea relatie:

in care:

K = constanta ce depinde de marimea particulelor dizolvate;

sT = temperatura absoluta;

υ = vascozitatea dizolvantului.

Analizand cele doua relatii se pot trage urmatoarele concluzii in legatura cu difuziunea zaharului:

- cantitatea de zahar care difuzeaza va fi cu atat mai mare, cu cat suprafata taiteilor va fi mai mare si grosimea lor mai mica, cu cat va creste temperatura si timpul de difuziune si cu cat sutirajul va fi mai mare, deci valoarea lui c va fi mai mica (sutirajul reprezinta cantitatea de zeama de difuziune care se obtine din 100 kg sfecla prelucrata).

- varierea factorilor in sensul aratat mai sus, nu se poate face decat in cadrul anumitor limite. Prin depasirea acestor limite se pot obtine efecte negative. Astfel, daca se mareste prea mult lungimea taiteilor, pentru a se obtine o suprafata mai mare, taiteii obtinuti se rup usor si se taseaza impiedicand trecerea zemii. Acelasi efect se produce daca taiteii sunt prea subtiri. Crescand temperatura peste 80-90s, in zeama va trece o cantitate mare de substante pectice care ingreuneaza procesul de productie, iar taiteii se inmoaie si se taseaza.

- timpul de difuziune nu trebuie sa depaseasca 70-80 min., deoarece la o durata mai mare trec in zeama cantitati mari de nezahar, care influenteaza negativ calitatea si randamentul in zahar cristalizat.

- un sutiraj prea mare, peste 130%, micsoreaza capacitatea de prelucrare a fabricii.

Pe langa factorii enumerati mai sus, procesul de difuzie este influentat si de calitatea sfeclei de zahar, calitatea apei folosite pentru extractie, gradul de incarcare al difuzoarelor, precum si de prezenta microorganismelor in instalatia de difuziune.

- calitatea necorespunzatoare a sfeclei duce la scaderea capacitatii de prelucrare a fabricii, la obtinerea unui produs de calitate necorespunzatoare, la scaderea randamentului in zahar, ceea ce se reflecta negativ in pretul de cost.

- calitatea apei are o mare influenta asupra procesului de difuzie: un continut ridicat de saruri minerale, in special de sodiu si potasiu, conduc la cresterea continutului de zahar in melasa; pH-ul apei este de asemenea un factor important care trebuie mentinut la o valoare cuprinsa intre 5,8 si 6,3 prin tratarea apei cu bioxid de sulf sau acid sulfuric. Tratarea cu bioxid de sulf prezinta avantajul ca realizeaza si o sterilizare a apei. Daca pH-ul apei este mai ridicat, in timpul difuziunii trece in zeama, odata cu zaharul, si o cantitate mare de substante pectice si alte substante care constituie nezaharul, care influenteaza negativ calitatea zemii, ingreunind purificarea acesteia.

- gradul de incarcare al aparatelor de difuziune cu taitei determina viteza de trecere a zemii prin masa de taitei, precum si valoarea pierderilor de zahar in borhot.

- actiunea microorganismelor conduce la aparitia de pierderi de zahar nedeterminate la difuziune. Valoarea acestor pierderi poate ajunge de la 0,1-0,2%, pana la 0,40% zahar, calculat la greutatea sfeclei. In afara acestor pierderi prezenta microorganismelor produce greutati in procesul tehnologic cum sunt spumarile abundente, cresterea vascozitatii zemii, inchiderea la culoare a zemii, obtinerea unui zahar de calitate inferioara. Pentru reducerea pierderilor provocate de microorganisme trebuie dusa o lupta sustinuta pe toata durata campaniei de lucru. In vederea preintampinarii patrunderii microorganismelor in instalatia de difuziune sfecla trebuie foarte bine spalata si dezinfectata. Apele de difuziune in special cele care se recircula de la presele de borhot trebuie tratate corespunzator. Se va evita ramanerea taiteilor timp mai indelungat pe transportoare sau pe jgheaburile de alimentare, deoarece se infecteaza si patrund in instalatie cu microorganisme. Temperaturile sub 70sC in instalatia de difuzie favorizeaza dezvoltarea microorganismelor. De aceea este necesar ca cel putin odata pe schimb masinile de taiat sfecla sa se abureasca si sa se introduca in instalatie preventiv, dezinfectanti. Pentru detectarea activitatii microbiene in instalatia de difuzie, se determina cu curba Wemann. Principiul acestei determinari se bazeaza pe faptul ca, in procesul de difuzie, daca nu se produce nici o fermentatie aciditatea zemii creste proportional cu cresterea concentratiei, pH-ul avand o variatie regulata. Daca in instalatie are loc o activitate microbiana, in punctul in care s-a produs infectia, aciditatea zemii creste brusc, iar pH-ul scade brusc fata de concentratie. Variatia acestor factori reprezentati intr-un sistem de coordonate in care pe ordonata se noteaza aciditatea exprimata in ml sol.NaOH 1,1 n, iar pe abscisa se noteaza numarul sectoarelor din care se iau probe, duce la obtinerea unui grafic numit curba Wemann, care indica variatia aciditatii in instalatie. Daca se constata aparitia unei infectii, se trateaza instalatia cu o solutie concentrata de formol in proportie de circa 0,1% fata de cantitatea de zeama de difuziune sutirata pe ora.

.1.6.1.Instalatii de difuziune

Pentru extragerea zaharului din sfecla se folosesc 2 tipuri de instalatii de difuziune:

-cu functionare discontinua - sistem Robert;

-cu functionare continua.

3.1.6.1.1.Instalatia de difuziune cu functionare discontinua este formata dintr-o baterie cuprinzand 8-16 difuzoare (fig.9).

Fig 9.Schema bateriei de difuziune

Difuzorul este un recipient vertical de forma cilindrica 1(fig.10), terminat la partea superioara si la cea inferioara cu cate o portiune tronconica 2 s si 2 i, inchisa cu capac. Capacul superior 3 este captusit in interior cu o sita 5 si este prevazut cu o garnitura de etansare si cu un robinet pentru evacuarea gazelor 7. Capacul de jos 4 este basculant. Pentru etansare este prevazut cu un furtun circular 8, in care se introduce apa la presiunea de 3,5-4 at.

Partea tronconica inferioara este captusita cu tabla perforata 6. Fiecare difuzor este prevazut cu trei ventile, prin care se asigura legatura sa cu conducta de apa, cu celelalte difuzoare si cu vasul masurator de zeama. Intre difuzoare se gasesc calorizatoarele (preancalzitoare tubulare), care mentin temperatura zemii la nivelul indicat. Bateria este deservita de doua conducte principale, una de apa si alta de zeama, care au legatura cu fiecare difuzor. Zeama de difuziune extrasa din baterie (sutirata) se colecteaza prin conducta principala de zeama intr-un vas masurator.

Fig.10.Difuzor

3.1.6.1.2.Instalatii de difuziune cu functionare continua. Aceste instalatii prezinta o serie de avantaje:

- in instalatie circula in sens contrar atat apa cat si taiteii;

- eliminarea borhotului se face fara apa de golire deci consumul de apa este mai mic ;

- pierderile de zahar sunt mai mici;

- exploatarea instalatiei este mai simpla si se poate automatiza.

3.1.6.1.2.1.Instalatia de difuziune RT. Schema acestei instalatii este reprezentata in figura 11. De pe banda 1, taiteii cad in oparitorul 2, unde sunt incalziti la ts = 75sC cu zeama de circulatie din rezervorul 5. Aceasta zeama este trimisa in oparitor cu pompa 6 si prin conducta 3, prin colorizatoarele 9, unde este incalzita la ts = 85sC. Amestecul de zeama si taitei intra in capul difuzorului, unde zeama se separa si se scurge prin conducta 4 in rezervorul 5. Din acest rezervor, cantitatea de zeama corespunzatoare sutirajului fixat este trimisa in prinzatorul de pulpa 7 si de aici la purificare. Resturile de pulpa se introduc in difuzor prin conducta 8. Taiteii strabat difuzorul 11, in contracurent cu apa, care se introduce pe la capatul opus prin dozatoarele 16 si sistemul de alimentare 15. Instalatia este prevazuta cu dispozitive de injectare a aburului direct in tambur, pentru a se mentine ts = 74sC. Difuzorul se compune dintr-un tambur orizontal, prevazut in exterior cu 2 bandaje 12, sprijinite pe rolele 13 si cu o coroana dintata 14, care antreneaza tamburul in miscare de rotatie. Pe peretele interior al tamburului sunt sudate 2 spire cu inceputurile decalate la 180sC (fig.12). Sectiunea centrala a tamburului are o forma de patrat pe toata lungimea, tamburul este impartit in 2 parti printr-un perete de tabla de otel, compacta in partea centrala si perforata in portiunea dintre spire, 5. De partea compacta sunt prinse table inclinate 7, care dirijeaza taiteii la trecerea dintr-un compartiment in altul. Prin rotirea cilindrului zeama trece dintr-un compartiment in altul datorita spirelor, iar taiteii trec in sens contrar, datorita inclinatiei tablelor sudate pe peretele despartitor. Capatul prin care se introduc taiteii este prevazut cu o manta perforata, prin care se elimina zeama concentrata.

Fig.11.Instalatia de difuziune RT.

Fig.12.Interiorul tamburului RT.

Durata de deplasare a taiteilor este de 100 min., iar a zemii de 50 min. Turatia tamburului este de 18- 20 rot/h. Sutirajul este de 110-115%, iar capacitatea de prelucrare de la 600 - 6500 tone sfecla in 24 h.

In functionarea instalatiei se regleaza automat viteza de rotatie a tamburului, nivelul zemii in rezervorul de circulatie, temperatura zemii si a apei, debitul de apa calda si apa rece.

3.1.6.1.2.2.Instalatia de difuziune B.M.A. Schema de functionare a acestei instalatii este redata in fig.13. Aparatul de difuziune este o coloana cu melc, ale carui spire, fixate pe axul central, sunt strabatute de canalele radiale pentru trecerea zemii. Durata de difuziune in aceasta instalatie este de 80 min. Sutirajul zemii este de 120-130%. Productivitatea este in functie de diametrul aparatului.

Fig.13.Instalatia de difuziune B.M.A.; 1.-alimentarea cu taitei a preancalzitorului; 2.-sita; 3.-preancalzitor de taitei; 4.-oparitor; 5.-pompa; 6.-melc; 7,8.-conducte de apa; 9.-snec pentru evacuarea borhotului; 10.-zeama pentru prelucrare; 11.-zeama de recirculatie.

Acest aparat prezinta unele dezavantaje: este constructie complexa cu elemente in miscare, care necesita o coaxialitate perfecta intre coloana si melc, in aparat exista zone in care taiteii circula cu viteza mica, din care cauza trebuie mentinuta o temperatura ridicata, pentru a se evita cresterea aciditatii zemii.

De la masinile de taiat sfecla, taiteii trec pe o banda transportoare 1, prin cantarul banda, cad in preoparitorul 3 (preincalzitor), unde sunt preincalziti in zeama provenita din turn (rezervorul 11) in proportie de 120% fata de greutatea taiteilor pentru a ridica temperatura amestecului la temperatura de 45sC. Din preoparitor, zeama folosita pentru preincalzirea taiteilor se separa prin intermediul unei site 2 si patrunde in rezervorul de zeama 10. Din acest rezervor zeama este pompata prin separatorul de nisip la un separator de pulpa si intra in fabricatie. Din preoparitor taiteii cu 45sC sunt trecuti in oparitorul 4. Aici taiteii se oparesc cu zeama recirculata in proportie de 230 - 250% fata de greutatea taiteilor. Inainte de a patrunde in oparitor zeama de recirculare se incalzeste in preincalzitoare la 85 - 90sC. In oparitor are loc plasmoliza, adica coagularea proteinelor si strangerea membranei celulare facand astfel posibila difuzia zaharului in exteriorul celulei. Timpul de stationare a amestecului in oparitor este de trei minute. Amestecul de taitei zeama din oparitor ajunge la temperatura de 70 - 80sC si cu pompa speciala 5 se introduce in turn. Cu ajutorul unor prize amplasate la baza turnului se extrage zeama de difuzie in rezervorul 10. Aceasta trece prin prinzatorul de nisip, de unde o parte se trimite la preoparire constituind zeama sutirata iar o parte trece prin preincalzitoare unde se aduce la temperatura de 85 - 90sC si apoi se trimite la oparitor. O parte din zeama de la oparire se intoarce in preincalzitor.

Amestecul de taitei si zeama din oparitor contine un procent de zeama care-i permite sa fie pompat la baza turnului, deasupra sitei.

Taiteii intrati in turn sunt preluati de paletele 6 montate elicoidal pe arborele aparatului si transportati pe verticala, in sus. Apa de difuzie se introduce pe la partea de sus a turnului si circula in sensul de miscare invers taiteilor. In momentul cand taiteii au ajuns la partea superioara a turnului sunt epuizati in zahar si sunt evacuati din aparat prin intermediul a doua snecuri 9 de unde sunt distribuiti la presele de borhot.

Pentru extractie se foloseste apa proaspata alimentata prin prizele 8 si apa provenita de la presarea borhotului prin prizele 7.

Apa proaspata este pompata dintr-un rezervor prin preincalzitor unde i se aduce temperatura la valoarea necesara. Aceasta apa se introduce la partea superioara a turnului de difuzie in interiorul lui la distanta de 50 cm sub punctul de evacuare al borhotului, printr-un dispozitiv special care o repartizeaza pe toata sectiunea aparatului.

Apa rezultata de la presarea borhotului impreuna cu apa ce se separa din transportorul de borhot, se depulpeaza in depulpator, iar de aici intra intr-un rezervor si este dezinfectata cu clor sau bioxid de sulf. Cu o pompa din acest rezervor se trece printr-un preincalzitor unde i se ridica temperatura la valoarea necesara si se introduce in turn in punctul unde concentratia in zahar a zemii din turn este egala cu cea a apei de presa. Aceasta pozitie se gaseste de obicei la 1,5 m sub gura de evacuare a borhotului, unde se introduce prin patru ramificatii, cu dispozitive speciale, care o distribuie uniform pe toata sectiunea aparatului de difuzie.

Temperatura apei proaspete si apei de presa ca si cantitatea ce se adauga, se aleg in asa fel incat sa asigure in turn o temperatura de 70 - 74sC. Apa de difuzie trebuie sa aiba un PH de 5,8 - 6,4.

3.1.6.1.2.3. Aparatul de difuzie D.d.s. este format dintr-un jgheab inclinat 1 (fig.14), 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 4. In 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 11. In partea inferioara a jgheabului se afla mantalele duble 12, in care se trimite abur pentru incalzire. Functionarea difuzorului este in intregime automata.

Fig.14. Aparatul de difuziune D.d.s.

1.6.2. Produsele si controlul operatiei de difuziune

Produsele operatiei de difuziune sunt:

- zeama de difuziune care este egala cu sutirajul si reprezinta intre 110 - 130% fata de sfecla prelucrata;

- borhotul reprezinta taiteii epuizati in zahar, cantitativ reprezentand circa 80 - 90% din greutatea sfeclei prelucrate;

- apele de golire, numai in cazul instalatiei cu functionare discontinua, reprezinta circa 120%.

Compozitia acestor produse se prezinta in tabelul urmator:

Controlul analitic al operatiei de difuziune

Analiza produselor care intra si ies din procesul de difuziune da indicatii asupra modului in care se desfasoara procesul in instalatie, asupra pierderilor de zahar ce se produc prin borhot si in apele de golire si ajuta la determinarea conditiilor de reglare a procesului de purificare.

La controlul operatiei de difuziune se fac urmatoarele analize:

a) controlul taiteilor proaspeti prin indicii de calitate (cifra SILIN, sfarmaturile cifra suedeza) si se mai determina continutul de zahar polarizabil din taitei pentru a putea avea o evidenta a cantitatii de zahar ce intra in procesul de productie.

Continutul de zahar, se determina prin metoda digestiei care consta in modul de pregatire a probei pentru citirea la polarimetru, la zaharimetru a continutului de zahar polarizabil.

b) analiza apei care intra la difuziune, prin determinarea pH-ul apei (5,8-6) cu ajutorul hartiei indicatoare de pH sau pe cale potentiometrica.

c) analiza zemii de difuziune la care se determina:

continutul in substanta uscata cu ajutorul refractometrului sau la etuva, in grade Brix (Bx):

continutul de zahar respectiv polarizatia (P) prin metoda polarimetrica, in procente (%);

puritatea (Q) se determina pe baza rezultatelor obtinute de la polarizatie si substanta uscata. 

[%]

- continutul de nezahar ca fiind diferenta intre Brix (Bx) si polarizatie (P)

continutul de substante coloidale si aciditatea zemii de difuziune. Aciditatea zemii de difuziune se determina prin titrare cu o solutie de NaOH;

pH -ul cu hartia indicatoare de pH sau pe cale potentiometrica.

d) analiza borhotului presat (la difuziunea continua) se determina:

continutul de zahar pentru a stabili pierderile de zahar in borhot;

continutul de substanta uscata prin metoda uscarii la etuva la temperatura de 105 - 110 C timp de 6 - 8 ore.

In cazul instalatiei cu functionare discontinua de tip Robert se face analiza borhotului umed si analiza apei de golire, cand se determina:

continutul de zahar pentru stabilirea pierderilor in borhot, respectiv ape de golire, folosind metoda polarizatiei;

4. Aplicatii pentru obtinerea zaharului brut

4.1.PROBLEME REZOLVATE

1. Care este procentul din zaharul sfeclei care se extrage din taitei si care este continutul procentual de zahar al zemii de extractie daca se prelucreaza sfecla cu 17% zahar la un sutiraj de 115%? Pierderile totale la extractie sunt de 0,8% fata de sfecla.

Rezolvare

Digestia "D" sau continutul de zahar al sfeclei se calculeaza cu formula:

unde:

S - sutirajul (cantitatea de zeama de difuzie obtinuta din 100 kg sfecla)

Z - continutul procentual de zahar al zemii de difuzie (extractie)

P - pierderile totale la difuzie

X........115

X = 16,2%

17........100

16,2........X

X = 95,294%

R: 95,294% din totalul de zahar al sfeclei extras

Z = 14,087%

Cantitatea de borhot care se obtine la extractie din 100 kg sfecla intr-o instalatie de extractie tip BMA este de 80 kg. Daca se prelucreaza o sfecla cu 16,5% zahar la un consum de apa de extractie de 95 kg pentru 100 kg sfecla, iar in borhot se pierde 0,97% din zaharul intrat cu sfecla si pierderile nedeterminate se ridica la 0,4% fata de sfecla:

a)care este procentul din zaharul sfeclei care se extrage; b) care este cantitatea de zeama bruta ce se obtine din 3 000 tone sfecla; c) care este continutul procentual de zahar al borhotului.

Rezolvare

Bilantul general al operatiei de extractie (difuziune) este:

T + A = S + B

unde:

T - cantitatea de taietei = cantitatea de sfecla

A - apa de extractie

S - sutirajul

B - cantitatea de borhot

100 + 95 = S + 80 => S = 115%

zeama bruta (difuziune)

pierderi in borhot

100 ·16,5 = 115 · Z +100 ·0,16+100 · 0,4

sau:

Continutul procentual de zahar al borhotului:

daca in: 80 kg borhot .......0,16 kg zahar

100............X

R: a) 13,861%

b) 3450 t

c) 0,2%

3. O fabrica de zahar care utilizeaza o instalatie de extractie DdS are o capacitate de 3 000 tone/24h. Care este cantitatea de zeama si cantitatea de zahar obtinute zilnic la prelucrarea sfeclei, cu 17% zahar stiind ca sutirajul folosit este de 115, in borhot se pierde 3,2% din zaharul sfeclei, iar pierderea nedeterminata este 2,619% din procentul de zahar al zemii de extractie.

Rezolvare

Debitul de zeama in functie de sutiraj este:

16,456·100=117,619 Z

Cantitatea de zahar obtinut zilnic va fi: t zahar / 24 h

R: 3450 t zeama/24 h

482,66 t zahar/24 h

4. Intr-o instalatie de extractie BMA se prelucreaza 3 000 t sfecla in 24 h. In urma extractiei rezulta 80% borhot fata de sfecla. Continutul de zahar, in %, al borhotului este 98 % din pierderea nedeterminata, pierdere nedeterminata care corespunde la 0,52% din cantitatea de borhot. Ce cantitate de zahar se obtine zilnic daca procentul de zahar din zeama, la un sutiraj de 120% este 95,45% din zaharul sfeclei. Care este cantitatea de borhot obtinuta in 24 h si ce cantitate de zahar corespunde pierderilor nedeterminate in borhot pe zi?

Rezolvare

Cantitatea de borhot obtinuta zilnic este:

Pierderea nedeterminata este:

Pierderile in borhot:

Procentual pierderile fata de cantitatea de sfecla prelucrata reprezinta:

3000 t sfecla........12,48 t P_n

100 ..............X

X =

3000 t sfecla........12,2 3 t P_b

100............Y

Y =

Pornind de la formula digestiei :

0,0455 D = 0,8237

Cantitatea de zahar obtinuta in functie de procentul de zahar din zeama (Z) este:

R: Zh = 518,1 t/24 h

B = 2400 t/24 h

P_n = 12,48 t zahar/24 h

P_b = 12,23 t zahar/24 h

. Intr-o instalatie de extractie tip DdS, cu o capacitate de prelucrare de 3 000 t sfecla in 24 h, rezulta pe ora 112,5 t borhot umed. La un sutiraj de 112% rezulta o zeama cu 14,3% zahar. Stiind ca in borhot se pierde 2,235% din zaharul existent in sfecla, ceea ce reprezinta 60% din pierderile totale de la extractie, se cere: a) cantitatea de borhot, in %, fata de sfecla; b) volumul de zeama extrasa zilnic; c) cantitatea de zahar ce intra in fabricatie cu zeama, in t/h, daca densitatea zemii este ρ = 1 030 kg/m³; d) continutul in zahar al sfeclei prelucrate.

Rezolvare

a). Cantitatea de sfecla prelucrata pe ora este:

125t/h....100%

112,5......X

X = 90% borhot fata de sfecla

b). Volumul de zeama extrasa zilnic este in functie de sutiraj:

c). Cantitatea de zahar ce intra in fabricatie cu zeama este in functie de continutul de zahar al zemii:

3360 · 14,3% = 480 t/24 h : 24 = 20 t / h zahar

d). Continutul de zahar al sfeclei prelucrate este D (digestia):

deci:

; se rezolva ecuatia de gradul I in D si rezulta:

R: a). B = 90% fata de sfecla

b). V_z = 3262 m³/24 h

c). 20 t/h zahar

d). D = 16,636 % zahar in sfecla

6. Continutul de zahar al sfeclei este de 15%, pierderile totale la extractie sunt de 0,7 % sfecla, iar continutul de zahar al zemii este 95% din zaharul sfeclei. Borhotul are un continut de marc de 5,5 g la 100 g borhot, iar taiteii proaspeti contin 5,1 g marc la 100 g. Se cere: a) sutirajul aplicat la extractie; b) cantitatea de borhot ce se obtine din 100 kg sfecla.

Rezolvare

a).

Sutirajul corespunzator pentru a prelucra 100% zaharul sfeclei va fi:

b). Bilantul partial in marc va fi:

R: a). 105,633% sfecla

b . 92,727 sfecla

. Care este cantitatea de ape de presa rezultata pe un schimb, intr-o fabrica de zahar, cu capacitatea de prelucrare de 4 0000 tone sfecla in 24 h, stiind ca: taiteii initiali contin 5% marc; taiteii epuizati, 5,3% marc; borhotul presat contine 9 % marc, iar densitatea apelor de presa este

ρ = 1 003 kg/m³.

Rezolvare

Bilantul partial in marc:

(1)

Bilantul total al operatiei de presare a borhotului:

(2)

Din (1):

T · M_t = B_p · M_Bp

4000 · 0,05 = B_p · 0,09

B_p = 2 222,22 t/24 h

Din (2): A_p = B_u - B_p = 3773,58 - 2222,22 =1551,36 t/24 h

A_p = 1551,36 t/24h = 64 640 kg/ h : 1003 kg/m³ = 64,44 m³/h x 8 = 515,52 m³/schimb

R: 515,52 m³/schimb

Intr-o fabrica de zahar cu capacitatea de 4 000 tone sfecla in 24 h se obtine borhot cu 0,3 % zahar si cu 5% marc. Dupa presare borhotul are 11% marc. Borhotul umed reprezinta 90 % fata de sfecla. Ce cantitate de zahar se pierde in 24 h in borhotul presat, in kg?

Rezolvare

Bilantul partial in marc:

B_u =

B_p = 1636,36 t/24 h

Pierderile de zahar in B_p:

Daca 3600 t/24 h contin ....0,3% zahar

Atunci 1636,36 t/24 h contin....X

X =

Deci:

R: 5440 kg/24 h

Intr-o instalatie de extractie se supun extractiei taitei de sfecla cu 16 % zahar. La 100 kg sfecla se obtin 90 kg borhot care contine 0,2% zahar. Pierderile nedeterminate reprezinta 0,4% fata de masa sfeclei. Sutirajul aplicat este de 110 % fata de sfecla. Se cere continutul de zahar, in % masa, fata de zeama extrasa si cantitatea de apa folosita la extractie, pe ora, daca fabrica prelucreaza 3 000 tone sfecla in 24 h.

Rezolvare

Calculam continutul de zahar al zemii de extractie Z pornind de la formula digestiei D (continutul de zahar al sfeclei):

Bilantul de materiale a operatiei de extractie (difuziune) este:

T + A = S + B

T = Q = 3000 t/24 h = 125 t/h = 125 000 kg/h

100 + A = 110 + 90 =>A =100%

Deci cantitatea de apa folosita la extractie pe ora este: A = 100% Q ; A = 125000kg/h

R: 14% zahar fata de zeama

A = 125000 kg/h

Intr-o instalatie de extractie BMA se obtin din 100 kg sfecla 76 kg borhot. Sfecla prelucrata are 16% zahar, iar consumul de apa la difuzie este 95 kg pentru 100 kg sfecla. Pierderile totale la extractie reprezinta 0,8% fata de sfecla. Sa se determine: a) procentul din zaharul continut de sfecla trecut in zeama; b) cantitatea de zeama bruta obtinuta in 24 h;

c) continutul de zahar al zemii. Fabrica are capacitatea de lucru de 3 000 tone sfecla / 24 h.

Rezolvare

Bilantul total al operatiei de difuziune (extractie) este:

T + A = S + B

100 + 95 = S + 76 => S = 119%

Z_b = 119% · 3 000 = 3570 · 10³ kg/24h reprezinta cantitatea de zeama bruta in 24 h.

zh. in zeama

12,773.......100

X.........119

X =

15,2........X

16.......100

X == 95% reprezinta procentul din zaharul continut de sfecla trecut in zeama

R: a) 95%

b) 3570 · 10³ kg/24h

c) 12,773% zahar in zeama

4.2.PROBLEME DE REZOLVAT

1. Intr-o instalatie de extractie clasica se supun extractiei taitei de sfecla care au un continut de zahar de 17%. Din 100 kg sfecla se obtin 90 kg borhot cu un continut de 0,2% zahar si zeama de extractie cu un continut de 13,5% zahar. Apele de golire, in proportie de 120 kg apa la 100 kg sfecla, contin 0,85% zahar. Datorita fermentatiilor si inversiei zaharozei se pierde 2,35% din zaharul continut in sfecla. Sa se determine cantitatea de apa totala folosita la extractie si sutirajul aplicat.

R: S = 120,899 kg zeama/100 kg sfecla

A = 230,899 kg apa/100 kg sfecla

2. Intr-o instalatie de extractie RT₂ se supun extractiei taitei de sfecla cu 16,8 % zahar, din care trece in zama 95,535%, iar pierderile nedeterminate sunt de 0,4% sfecla. La aplicarea unui sutiraj de 115% se foloseste o cantitate de apa de 99% fata de sfecla. Care este cantitatea de zahar care se pierde in borhot / 24 h si cantitatea de borhot rezultata zilnic la o fabrica ce prelucreaza 4 000 tone sfecla /24 h si continutul procentual de zahar al borhotului.

R: 14 t pierderile de zahar in borhot/24h

3360 t cantitatea zilnica de borhot

P_b = 0,416 %

3. Sa se calculeze cantitatea de zahar care se pierde pe ora in borhotul presat, intr-o fabrica de zahar cu capacitatea de prelucrare de 3 000 tone sfecla in 24 h, daca taiteii epuizatii contin 0,4% zahar si 5% marc, iar prin presare se obtine borhot presat cu 10% marc; borhotul umed este in cantitate de 95% fata de sfecla.

R: 255 kg zahar/h

4. O fabrica de zahar are capacitatea de prelucrare de 3 000 tone sfecla in 24 h. Borhotul presat contine 15% substanta uscata, iar borhotul uscat 92% substanta uscata. Se cere cantitatea de apa evaporata, in kg/h, daca la 100 kg sfecla rezulta 55 kg borhot presat.

R: 57540,76 kg/h

5. TESTE

5.1.TESTUL 1

Care sunt factorii care influenteaza procesul de difuziune?

5.2.TESTUL 2

Enuntati principiul pe care se bazeaza determinarea curbei Wemann?

BIBLIOGRAFIE

. Manualul inginerului de industria alimentara, Ed. Tehnica Bucuresti, 2002

. Indrumar pentru industria alimentara, Lexicon, Ed. Tehnica, 1987.

.Dominica Culache, Vasile Platon, Tehnologia zaharului, Ed. Tehnica, Bucuresti, 1987;

.Bratu Em. A., Operatii si utilaje in industria chimica, Ed. Tehnica, Bucuresti, 1970;

.Luca Gh., Probleme de operatii si utilaje in industria alimentara, Ed. Tehnica, Bucuresti, 1978;

Racolta E., Tehnologii generale in industria alimentara - Aplicatii si calcule tehnologice- Ed.Risoprint, Cluj-Napoca, 2006