Очистка диффузионного сока и получение сиропа

В диффузионный сок переходит 98 % сахарозы и 80 % растворимых несахаров; его чистота (отношение массы сахарозы к сухому веществу, выраженное в процентах) составляет 86-88 %. Все содержащиеся в диффузионном соке несахара препятствуют получению кристаллической сахарозы и увеличивают потери сахарозы в мелассе - конечном отходе сахарного производства. Задача сокоочистительного отделения состоит в максимальном удалении несахаров и части влаги, получении светлого прозрачного сиропа, пригодного для выкристаллизовывания сахарозы.
Диффузионный сок, выходящий из аппарата, представляет собой мутную жидкость темно-серого цвета, содержащую 3-5 г/л мезги и имеющую слабокислую реакцию (рН 5,8-6,4). Для освобождения его от мезги используют ротационные мезголовушки; нейтрализацию и осветление сока осуществляют путем обработки известью в виде известкового молока (раствора Са(ОН)₂ плотностью 1,19 г/см³). Добавление извести осуществляют в два этапа - предварительная и основная дефекации.
Преддефекация предусматривает постепенное увеличение рН сока за счет противоточного введения в него известкового молока в количестве 0,25 % CаО. Под действием иона кальция коагулируют и осаждаются коллоидные вещества сока - белки, пектины, красящие вещества; осаждаются соли некоторых органических (щавелевой, лимонной, оксилимонной, яблочной, винной, уксусной) и минеральных (серной и фосфорной) кислот; под действием иона гидроксила удаляются катионы магния, железа, алюминия на счет образования нерастворимых гидроокисей. Сок осветляется, приобретает желто-зеленую окраску, рН его увеличивается до 10,8-11,6.
В процессе предварительной дефекации осаждается 60 % всех несахаров, удаляемых в процессе очистки, формируется структура осадка с оптимальными свойствами. Для улучшения структуры осадка и повышения эффективности удаления несахаров целесообразно возвращать на преддефекацию суспензию сока 2 сатурации.
Основная дефекация предназначена для разложения под действием ионов гидроксила и высокой температуры редуцирующих веществ, солей аммония, амидов, белковых и пектиновых веществ, омыления жиров. Продуктами реакции являются кальциевые соли соответствующих органических и минеральных кислот. Разложение белка и пектина нежелательно, так как продукты распада являются растворимыми и не удаляются из соков; разложение азотистых небелковых соединений и редуцирующих веществ препятствует образованию окрашенных соединений, ухудшающих качество сахара.
На реакции разложения расходуется не вся известь, большая часть ее остается в соке в виде осадка. При низких температурах растворимость извести повышается.
I сатурация. Сок после дефекации обрабатывают сатурационным газом, содержащим 28-32 % СО₂ - сатурация. При этом протекает реакция по уравнению:

Са(ОН)₂ + СО₂ = СаСО₃ + Н₂О.

Образующийся карбонат кальция обладает коллоидными свойствами и имеет развитую активную адсорбционную поверхность, на которой адсорбируются несахара диффузионного сока.
В процессе сатурирования рН снижается, но нельзя его уменьшать ниже 10,8-11,0, так как при этом значении осаждена большая часть несахаров на преддефекации: при более низком значении рН они перейдут в раствор.
После сатурирования сок направляется на отстаивание или фильтрование с целью удаления осадка карбоната кальция и адсорбированных на нем несахаров. Фильтрованный сок направляется на 2 сатурацию, а фильтрационный осадок обессахаривается и выводится с производства.
2 сатурация.Повторная обработка сатурационным газом осуществляется с целью максимального удаления ионов кальция. Допускается введение перед 2 сатурацией СаО в количестве 0,25-0,30 % к массе сока для дополнительной адсорбционной очистки. Конечное рН сока 2 сатурации 9,0-9,5; сок фильтруется, осадок направляется на преддефекацию.
Сульфитация.Фильтрованный сок 2 сатурации подвергается сульфитации - обработке сульфитационным газом, содержащим 10-12 % SO₂. При этом снижается рН сока до 8,5-8,7, уменьшается его вязкость. Основное назначение сульфитации - снижение цветности сока за счет блокирования сернистым газом хромофорных групп окрашенных соединений с превращением их в бесцветные лейкосоединения и стерилизация.
Сульфитированный сок фильтруют и направляют на сгущение.
Получение сиропа. Удаление воды из сока осуществляют в
пятикорпусной выпарной установке, в которой реализуется принцип многократного использования тепла и пара, то есть пар, полученный при выпаривании воды из сока в первом корпусе, направляется в качестве греющего во второй корпус. При этом от первого корпуса к последнему снижаются температура и давление греющего пара, температура кипения сока, увеличиваются концентрация и цветность.
Высокие температура и давление пара в первом корпусе обеспечиваются потенциалом греющего пара (подается ретурный пар с паровой турбины при температуре 132 градуса и давлении 0,3 МПа); низкая температура кипения и разрежение в последнем корпусе поддерживаются за счет подачи соковых паров из этого корпуса на барометрический конденсатор.
В процессе сгущения протекают химические реакции разложения сахарозы и редуцирующих веществ, азотистых соединений, образования красящих веществ; происходит отложение накипи на поверхности теплообмена выпарных аппаратов и изменение рН сока. Если на основной дефекации недостаточно полно проведены реакции разложения редуцирующих и азотистых веществ, то они продолжаются на выпарной станции. Продуктами реакции являются красящие вещества, которые перейдут в готовую продукцию. При несоблюдении оптимального режима очистки сока в нем остается много кальциевых солей органических и минеральных кислот, которые при сгущении сока откладываются в виде накипи.
Сок сгущают в выпарной установке до массовой доли сухих веществ 60-65 %, удаляя из него 100-115 % воды по массе. Полученный сироп сульфитируют, фильтруют на дисковых фильтрах с предварительным нанесением фильтровального порошка перлита или кизельгура и направляют на кристаллизацию.