Технология и оборудования для производства сахара

Сахарное производство нашей страны является крупной отраслью пищевой промышленности, объединяющей производство сахара-песка и сахара-рафинада.

Сырьем для производства сахара-песка служат или сахарная свекла, или сахарный тростник.

Сахарный тростник принадлежит к семейству злаковых и возделывается на Кубе, в Мексике, Индии, Австралии и других странах с жарким климатом.

Сахар, в основном сахароза, содержится в соке стеблей (12…15%) высотой до 4 м и толщиной до 50 мм.

С одного гектара сахарного тростника получается в два раза больше сахара, чем из свеклы.

Отжатый тростниковый сок очищают, уваривают и выделяют сахар-сырец. Тростниковый сахар-сырец – вещество светло-кремового цвета, массовая доля сахара в котором составляет 97…98%, инвертного сахара - 0, 6…0, 8%, влаги - 0, 5…0, 8%.

Сахарная свекла принадлежит к семейству маревых. Это двухлетнее засухоустойчивое растение. В первый год вырастает корнеплод, в во второй – стебель, цветы и семена.

Для производства сахара используют корнеплоды первого года. Масса корнеплода 200…500 г. В корнеплоде массовая доля воды составляет 75%, сухих веществ, которые состоят из сахаров и несахаров. - 25%. Содержание сахарозы в свекле, или сахаристость, может колебаться от 15 до 22% (в среднем 17, 5%).

Важным показателем свеклосахарного производства является доброкачественность или чистота сока, которая определяется отношением содержания сахарозы к содержанию сухих веществ, выраженным в %.

Период уборки сахарной свеклы составляет 40…50 сут. Сахарные заводы работают 110…150 сут в году, поэтому около 60% убранной свеклы приходится закладывать на хранение. Хранение осуществляют в трапецеидальных кучах, называемых кагатами.

Доставка свеклы на завод и отделение примесей. Для обеспечения бесперебойной работы предприятия на нем создается 1…2-суточный запас свеклы, для чего предусматривают железобетонную емкость, так называемую бурачную, расположенную рядом с главным корпусом. Из бурачной свекла подается на производство с помощью гидротранспортера – наклонного желоба, по которому свекла транспортируется водой. Подача воды составляет 600…700% от массы свеклы. В свою очередь свекла содержит 5…15% примесей (ботвы, песка, камней, земли). Поэтому гидротранспортер оснащен песколовушками, ботволовушками и камнеловушками, которые улавливают как всплывшие на поверхность воды вещества (ботву, солому и др.), так и погружающиеся на дно (песок, камни и др.).

Мойка, взвешивание и изрезание свеклы. При подаче свеклы с помощью гидротранспортера часть механических примесей отделяется, но остаются примеси в виде прилипшей земли и др. Для их удаления свеклу подают в моечное отделение завода.

Процесс мойки должен производиться очень тщательно, так как оставшиеся примеси ухудшают работу свеклорезок и загрязняют диффузионный сок. Для мойки свеклы применяют свекломоечные машины различных типов. После моечных машин свеклу поднимают в верхнее отделение завода на высоту до 20 м, чтобы обеспечить ее гравитационный спуск на автоматические весы и в свеклорезки.

На транспортере свекла очищается от ферромагнитных примесей и подается в бункер автоматических весов для взвешивания.

Сахар из свеклы извлекают диффузионным способом (растворением в воде). Для облегчения извлечения сахара свеклу измельчают в тонкую стружку желобчатой или пластинчатой формы. Толщина пластинок свекловичной стружки не должна превышать 0, 5…1 мм, ширина полоски желобчатой стружки – 4…6 мм, пластинчатой – 2, 5…3 мм.

Качество свекловичной стружки оказывает решающее влияние на работу диффузионного аппарата, служащего для извлечения сахара из стружки в водный раствор. Качество стружки оценивается длиной 100 г стружки, выраженной в метрах (число Силина), или отношением массы стружки длиной более 5 см к массе стружки менее 1 см (шведский фактор), для чего из определенной массы стружки выделяют частицы длиной менее 1 см и более 5 см. Для качественной стружки число Силина должно быть 9…15 м, а шведский фактор – не ниже 8.

Для изрезания свеклы наиболее распространены центробежные свеклорезки, в вырезах вертикальных цилиндрических корпусов которых неподвижно закреплено 12 или 16 ножевых рам. Свекла поступает во вращающийся ротор-улитку свеклорезки, вращается вместе с ротором, центробежной силой прижимается к ножам и режется. Затем свекловичная стружка по ленточному транспортеру поступает в отделение для получения диффузионного сока.

Получение диффузионного сока. Целью диффузионного процесса в сахарном производстве является извлечение из свекловичной стружки максимального количества сахарозы.

Сахарозу из свеклы извлекают диффузионным способом (экстракцией), который заключается в противоточной обработке свекловичной стружки горячей водой. При этом сахароза и растворимые несахара переходят (диффундируют) в воду, в результате чего их содержание в стружке понижается, а в воде - повышается. Такое движение растворимых веществ происходит под влиянием градиента концентрации.

С повышением температуры диффузия ускоряется, поэтому процесс извлечения сахаров проводят при температуре 70…74°С. При более высокой температуре в раствор переходит часть пектиновых веществ.

Таким образом, содержание сахаров в стружке в процессе экстракции снижается с 18, 3% до 0, 3%, а в диффузионном соке – повышается до 13, 4%.

На отечественных сахарных заводах процесс извлечения сахарозы из свекловичной стружки осуществляется в непрерывнодействующих автоматизированных диффузионных установках. Длительность процесса диффузии составляет не более 80 мин, так как ее увеличение приводит к повышению содержания растворимых пектиновых веществ в диффузионном соке и его вязкости, а также к ухудшению условий дальнейшей очистки.

При понижении температуры ниже 70°С интенсивно развиваются микроорганизмы. С увеличением расхода воды на обессахаривание стружки снижаются потери сахаров в жоме, но на практике ограничивают его величиной 120…130% от массы стружки, идущей на диффузию, что обусловлено необходимостью экономии топлива, расходуемого на выпаривание лишней воды при сгущении сока.

Диффузионный сок является благоприятной средой для развития микроорганизмов, поступающих вместе со свеклой и водой. Развитие микроорганизмов подавляют улучшением отмывания свеклы, обеспечением чистоты диффузионной установки и питающей воды, а также ритмичной работой. Кроме того, в диффузионный аппарат периодически подают раствор формалина.

В диффузионном соке, выходящем из диффузионного аппарата, содержится много мезги (мельчайших частиц стружки), ухудшающей дальнейшую переработку сока. Поэтому диффузионный сок перед подачей на дальнейшую переработку очищают от мезги.

Обессахаренная стружка (жом) выводится из верхней части диффузионного аппарата и подается в жомовый пресс.

Массовая доля сухих веществ в стружке перед прессованием составляет примерно 8%.

Жом после прессования в шнековых прессах имеет массовую долю сухих веществ 12…14%, если он в сыром виде будет скармливаться скоту, либо его прессуют до 22…25% сухих веществ и направляют на высушивание до массовой доли сухих веществ 86%.

Для сохранения и повышения кормовой ценности жом обогащают добавками и брикетируют. В среднем выход сушеного жома составляет 4, 5…5% от массы свеклы.

Очистка диффузионного сока. Из свеклы в диффузионный сок переходит почти вся сахароза и до 90% растворимых несахаров. Кроме того, в диффузионном соке содержится много мелких частиц свеклы (мезги), которые на воздухе быстро темнеют и пенятся. Из такого сока без очистки трудно выделить сахарозу, так как несахара существенно замедляют скорость кристаллизации и увеличивают содержание сахара в отходах (мелассе). Одна часть несахаров удерживает в мелассе до 1, 5 частей сахарозы.

Чтобы получить максимальный выход сахара-песка и низкий выход мелассы, из диффузионного сока необходимо удалить как можно больше несахаров и довести его до слабощелочной реакции, в которой сахароза наиболее устойчива к разложению.

Производится довольно сложная и многоступенчатая очистка диффузионного сока.

Первой ступенью очистки диффузионного сока является преддефекация. При этом в диффузионный сок добавляют известковое молоко в количестве 0, 2…0, 3% СаО от массы свеклы равномерно во времени в течение 20…30 мин при температуре 40…60°С.

Целью преддефекации является коагуляция (укрупнение) частиц коллоидной дисперсии для выведения их из раствора. Далее производится основная дефекация. Целью основной дефекации является вторичная обработка диффузионного сока избытком извести сразу же после преддефекации.

Основной дефекацией достигаются полное разложение амидов кислот, редуцирующих и пектиновых веществ, солей аммония, омыление жиров, а также создание избытка извести, необходимой для получения достаточного количества карбоната кальция при дальнейшей очистке – на 1-й сатурации. Общее количество активной извести, расходуемой на преддефекацию и основную дефекацию, составляет 2, 2…2, 5% СаО от массы свеклы.

Температура, длительность процесса и доза известкового молока определяются лабораторией в зависимости от качества перерабатываемой в данный момент свеклы.

Сразу же после дефекации производится 1-я сатурация. После основной дефекации нефильтрованный сок, содержащий известь (меньшую часть – в растворе и большую часть – в осадке), поступает на 1-ю сатурацию, где его обрабатывают сатурационным газом (смесью газов, содержащих в большом количестве диоксид углерода).

Диоксид углерода (СО₂) вступает в реакцию с гидроксидом кальция (Са(ОН)₂) и образует карбонат кальция (СаСО₂). На положительно заряженной поверхности свежеобразованных кристаллов СаСО₂ адсорбируются несахара сока, в том числе продукты распада пектиновых и других веществ, несущих отрицательный заряд. Таким образом, если на предварительной и основной дефекациях химическая очистка осуществлялась путем коагуляции, осаждения и разложения несахаров, то на 1-й сатурации проводится физико-химическая очистка сока адсорбцией, что и является основной целью 1-й сатурации. Кроме того, образующийся кристаллический осадок СаСО₂ служит основой для создания фильтрующего слоя при фильтрации сока. Образовавшийся осадок СаСО₂ с адсорбированными несахарами отфильтровывают.

Нефильтрованный сок 1-й сатурации содержит 4…5% взвешенных частиц, которые необходимо отделить, чтобы продолжить дальнейшую очистку сока.

Фильтрование чаще всего производят на листовых саморазгружающихся фильтрах-сгустителях периодического действия.

Сок 1-й сатурации на фильтре разделяется на фильтрованный сок и сгущенную суспензию. Отфильтрованный сок содержит на выходе из фильтра не более 1 г/л твердой фазы и без контрольного фильтрования направляется на 2-ю сатурацию.

Сгущенную суспензию сока 1-й сатурации повторно фильтруют в камерных вакуум-фильтрах, на которых осадок промывается горячей водой и просушивается воздухом или паром.

Разбавленный сок, получаемый на первой стадии промывки, присоединяют к отфильтрованному соку. Сильно разбавленный сок, получаемый на окончательной стадии промывки осадка, используют в других технологических процессах.

В фильтрованном осадке содержится 75…80% карбоната кальция и 20…25% органических и неорганических несахаров. Он используется в сельском хозяйстве для известкования кислых почв.

Потери сахарозы в фильтрованном осадке составляют примерно 1% от его массы. На промывку фильтрованного осадка расходуется 105…110% воды от массы осадка.

Тщательно отфильтрованный, чистый сок подвергают 2-й сатурации для того, чтобы перевести оставшиеся после 1-й сатурации в растворе гидрооксиды кальция, калия и натрия в углекислые соли и вывести их в осадок, а также вывести в осадок кальций, связанный с органическими кислотами в комплексы.

Для повышения качества к соку перед 2-й сатурацией добавляют небольшое количество извести (0…0, 5% СаО от массы сока), что способствует не только дополнительному разложению несахаров, но и увеличению адсорбционной поверхности в результате большего образования карбоната кальция.

Перед 2-й сатурацией сок нагревают до температуры 93…95°С и в течение 10 мин сатурируют (продувают СО₂). При сатурировании из сока испаряется более 1% воды, и он охлаждается на 2…5°С.

Для дополнительного удаления кальция из раствора сок после сатуратора следует подвергнуть “дозреванию” в течение 10…15 мин при интенсивном перемешивании в отдельном сосуде, что снижает накипеобразование в выпарной установке. После “дозревания” сок 2-й сатурации фильтруют на листовых фильтрах таким же образом, как и сок 1-й сатурации. Фильтрат направляют на сульфитирование, а сгущенную суспензию – на преддефекацию.

Сульфитацией называется обработка сахарных растворов диоксидом серы (SO₂), который получают сжиганием комовой серы на воздухе в специальной печи. В получаемом сульфитационном газе содержится 10…15% SО₂, воздуха - 85…90%.

Диоксид серы – бесцветный газ с резким запахом, ядовит, вызывает удушье, хорошо растворим в воде, но только небольшая часть растворенного диоксида серы реагирует с водой, образуя сернистую кислоту. Целями сульфитации являются: обесцвечивание сока, снижение его вязкости, а также обеззараживание. При пропускании сульфида серы через сок образуется сернистая кислота, являющаяся сильным восстановителем. Она частично переходит в серную кислоту; при этом выделяется молекулярный водород, который восстанавливает органические окрашенные вещества. Действие сернистого газа продолжается и при выпаривании, что способствует меньшему потемнению сиропа. Коэффициент использования диоксида серы составляет 70…80%, оптимальное значение рН сульфитированного сока составляет 8, 5…8, 8. 16.5.

Сгущение сока до сиропа. Несмотря на достаточно сложный комплекс мероприятий по очистке диффузионного сока, из него удается извлечь только 25…30% несахаров. Примерные потери сахарозы в свеклоочистительном отделении составляет 0, 15…0, 25% от массы свеклы. Полученный очищенный сок имеет в среднем массовую долю сухих веществ 13, 3%, из которых примерно 12% составляет сахароза. Чтобы выделить сахарозу в виде кристаллов, необходимо сгустить сок и получить пересыщенный сахаром раствор.

Сгущение ведут в два приема: сначала сок сгущают до массовой доли сухих веществ примерно 62%, затем сироп дополнительно очищают, повторно концентрируют до массовой доли сухих веществ 92, 5…93, 5%. Всего при сгущении из очищенного сока удаляют 110…115% воды от массы свеклы.

Первый этап сгущения происходит в многокорпусной выпарной установке. Так как на первой стадии вязкость концентрируемого сока еще не высока, выпаривание можно производить в вертикальных трубчатых выпарных аппаратах, в которых выпариваемый раствор находится в трубках аппарата, а в межтрубном пространстве находится греющий пар. В связи с тем, что температура кипения раствора и конденсации греющего пара зависит от давления, то в многокорпусных выпарных аппаратах можно организовать многократное использование теплоты конденсации греющего пара и, тем самым, экономить расход пара на концентрирование. Перед сгущением фильтрованный сульфитированный сок нагревается в теплообменнике под избыточным давлением до температуры 126…129°С и направляется в 1-й корпус выпарного аппарата, где из него выпаривается часть воды, образуя вторичный пар. Из 1-го корпуса сок поступает во 2-й корпус, где выпаривается при меньшем давлении, подогреваясь вторичным паром из 1-го корпуса. Из 2-го корпуса сок поступает в 3-й корпус, где выпаривается, подогреваясь вторичным паром из 2-го корпуса. Далее сок поступает в 4-й корпус, где выпаривается, обогреваясь вторичным паром из 3-го корпуса. Таким образом, сок концентрируется до массовой доли сухих веществ примерно 65%, превращаясь в сироп.

Применение многокорпусного выпаривания позволяет сократить расход пара на выпаривание примерно в 2, 5 раза.

Варка сиропа до утфеля 1-й кристаллизации. Сироп после выпарной установки подогревается в теплообменнике до температуры 85…90°С, сульфитируется, фильтруется и поступает на уваривание утфеля 1-й кристаллизации.

Поступающий на уваривание утфеля 1-й кристаллизации сульфитированный сироп должен содержать сухие вещества массовой долей не менее 65%, быть прозрачным, иметь рН 7, 8…8, 2.

Утфель уваривают в вертикальных вакуум-аппаратах периодического действия в 4 стадии:

– сгущение сиропа до заводки кристаллов;

– заводка кристаллов сахара;

– наращивание кристаллов сахара;

– окончательное сгущение и спуск утфеля.

Сначала в вакуум-аппарате создают остаточное давление 0, 02 МПа, затем в него вводят сироп и выпаривают при температуре 67…70°С, что дает возможность проводить сгущение с небольшими потерями сахарозы от разложения. К концу процесса сгущения массовая доля сухих веществ повышается до 82…83%, что соответствует коэффициенту пересыщения 1, 25…1, 30; температура кипения сиропа становится 73…75°С.

Повышение температуры кипения связано с увеличением содержания сухих веществ в кипящем растворе. При этих условиях в раствор вводят затравку в виде тонко измельченной сахарной пудры из расчета 50 г на 40 т утфеля. Затравка является импульсом для возникновения новых центров кристаллизации. Как только в увариваемой массе после ввода затравки появится достаточное количество зародышей кристаллов в вакуум-аппарат в 2…3 приема подкачивают сироп, а это приводит к тому, что новые кристаллы не образуются, а растут уже имеющиеся. Дальнейшее наращивание кристаллов проводят при остаточном давлении в аппарате не выше 0, 02 МПа и температуре 76…78°С.

Для наращивания кристаллов требуются: систематический приток сиропа в аппарат, поддержание коэффициента пересыщения в интервале 1, 1…1, 12, энергичная циркуляция утфеля и достаточная площадь поверхности кристаллизации.

Центрифугирование утфеля 1-й кристаллизации. После подачи последней порции сиропа в вакуум-аппарат начинают окончательное сгущение утфеля, необходимое для более полного обессахаривания межкристального раствора. Оно осуществляется до массовой доли сухих веществ 92, 0…92, 5%. Дальнейшее сгущение нецелесообразно, так как густой утфель плохо центрифугируется. К концу уваривания его температура не должна превышать 75°С. Выгруженный из вакуум-аппарата утфель немедленно направляют на центрифугирование.

Утфель представляет собой текучую суспензию, состоящую из твердой фазы (кристаллов сахара) и жидкой фазы (межкристальный раствор). Чтобы получить кристаллический сахар, твердую фазу отделяют на фильтрующей центрифуге периодического действия с программным управлением.

Ротор центрифуги, представляющий собой перфорированный цилиндрический барабан, закреплен на вертикальном валу. Утфель поступает в барабан, центробежной силой отбрасывается на внутреннюю поверхность барабана, жидкая фаза фильтруется через слой кристаллического сахара и фильтрующее сито на перфорированной поверхности барабана, а кристаллы сахара остаются на внутренней поверхности барабана.

Межкристаллический раствор называют оттеком. Оттек из центрифуги по желобу направляется в сборник первого оттека.

Центрифугированием удаляется большая часть межкристального раствора, который после центрифуг называют первым оттеком. На кристаллах сахара после центрифугирования остается тонкая пленка, придающая сахару желтоватый цвет. Чтобы ее снять, слой сахара пробеливают (промывают) артезианской водой, нагретой до температуры 80…90°С, в результате чего образуется второй оттек.

На пробеливание сахара расходуют воды 2, 0…3, 5% от массы утфеля, которую подают на слой сахара через узел промывки. После пробеливания сахар механически удаляют из центрифуги и вибротранспортером передают в сушилку. Влажность сахара, поступающего в сушилку, составляет 0, 8%.

Для сушки сахара-песка применяют двухбарабанную конвективную сушилку. При вращении барабанов сахар-песок пересыпается и передвигается вдоль барабана.

В первый барабан подается горячий воздух для сушки кристаллов, а во второй – очищенный холодный воздух для их охлаждения. Охлажденный сахар-песок направляют на упаковку.

Сахар-песок, как правило, упаковывают в мешки массой 50 кг и хранят на сахарных складах. Получающиеся при центрифугировании и пробелке утфеля I оттеки используют для варки утфеля II. Процесс уваривания проводят также в вакуум-аппаратах. Длительность варки несколько больше варки утфеля I.

Утфель II с массовой долей сухих веществ 93, 0…93, 5% центрифугируют в горячем состоянии. Сахар пробеливают небольшим количеством горячей чистой воды.

При центрифугировании отбирают два оттека, которые направляют на варку утфеля III. В связи с меньшей чистотой оттеков продолжительность варки утфеля III в 1, 5…2, 5 раза больше, чем продолжительность варки утфеля II. Массовая доля сухих веществ в утфеле III составляет 93, 0…95, 5%. Из вакуум-аппарата утфель III направляют в кристаллизатор, где охлаждают холодной водой до температуры 35…40°С. Перед центрифугированием утфель нагревают в утфелемешалке и центрифугируют без пробеливания сахарозы с отбором одного оттека – мелассы, выводимой из производства.

При этом на поверхности кристаллов сахара остается слой мелассы, и доброкачественность сахара не превышает 96%.

Для повышения доброкачественности сахар разбавляют оттеком утфеля I до массовой доли сухих веществ 88…90% и перемешивают в утфелемешалке 20 мин при температуре 65°С (проводят аффинацию сахара III). В результате часть несахаров, содержавшихся в пленке на кристаллах, переходит в аффинирующий раствор, и при центрифугировании будет получен более чистый сахар-аффинад. Сахар-аффинад и сахар II разбавляют (клеруют) очищенным исходным соком при температуре 80…85°С до массовой доли сухих веществ 65…67%, смешивают с сиропом и подают на уваривание утфеля I.

Таким образом, товарный сахар-песок получают только из утфеля I.

Использование отходов свеклосахарного производства В 100 кг свеклы содержится примерно 25 кг сухих веществ, из которых получают 15 кг сахара-песка, а 10 кг (40% сухих веществ свеклы) переходит в отходы.

Наиболее ценными отходами свеклосахарного производства являются меласса (оттек 3-й кристаллизации) и обессахаренная стружка (жом).

Меласса представляет собой густую жидкость темно-коричневого цвета с острым запахом и неприятным вкусом, массовая доля сухих веществ в ней составляет 76…84%, из них сахарозы - 46…51%. Выход мелассы составляет 4, 5...5, 5% от массы переработанной свеклы.

Меласса используется в ряде отраслей пищевой и микробиологической промышленности в качестве основного сырья (производство этилового спирта, дрожжей, молочной и лимонной кислот, глицерина и др.), в комбикормовой промышленности как добавка в корма для животных.

Жом представляет собой мякоть свеклы. Выход жома составляет около 5 кг на 100 кг свеклы. Сухие вещества жома состоят из пектиновых веществ (45%), целлюлозы и гемицеллюлозы (примерно по 20%), белков, золы и сахара (по 2…4%). Жом является прекрасным кормом для скота, для этой цели его используют как в свежем, так и в высушенном виде.

Жом также используют для получения пищевого пектина (для кондитерской промышленности) и пектинового клея (для текстильной и полиграфической промышленностей).

Характеристика комплексов оборудования. Машинно-аппаратурная схема линии производства сахара-песка из сахарной свеклы представлена на рис. 15.

Линия начинается с комплекса оборудования для подготовки свеклы к производству, состоящего из свеклоподъемной установки, гидротранспортера, песколовушки, ботволовушки, камнеловушки и водоотделителя, а также свекломоечной машины.

Рис. 15. Машинно-аппаратурная схема линии производства сахара-песка из сахарной свеклы

Ведущий комплекс оборудования линии состоит из конвейера с магнитным сепаратором, свеклорезки, весов, диффузионной установки, шнекового пресса и сушилки для жома.

Следующий комплекс оборудования представляют фильтры с подогревательными устройствами, аппараты предварительной и основной дефекации, сатураторы, отстойники, сульфитаторы и фильтры.

Наиболее энергоемким комплексом оборудования линии является выпарная установка с концентратором, а также вакуум-аппараты, мешалки и центрифуги.

Завершающий комплекс оборудования линии состоит из виброконвейера, сушильно-охладительной установки и вибросита.

Устройство и принцип действия линии. Сахарная свекла подается в завод из бурачной или с кагатного поля. По гидравлическому конвейеру она поступает к свеклонасосам и поднимается на высоту до 20 м. Дальнейшее перемещение ее для осуществления различных операций технологического процесса происходит самотеком. По длине гидравлического конвейера 1 (рис.) последовательно установлены соломоботволовушки 2, камнеловушки 4 и водоотделители 5. Это технологическое оборудование предназначено для отделения легких (солома, ботва) и тяжелых (песок, камни) примесей, а также для отделения транспортерно-моечной воды. Для интенсификации процесса улавливания соломы и ботвы в углубление 3 подается воздух. Сахарная свекла после водоотделителей поступает в моечную машину 6.

Моечная машина предназначена для окончательной очистки свеклы (количество прилипшей земли составляет при ручной уборке 3...5 % свеклы, а при механизированной уборке комбайнами — 8... 10 %).

Количество воды, подаваемой на мойку свеклы, зависит от степени ее загрязненности, конструкции машины и в среднем составляет 60... 100 % к массе свеклы. В сточные воды гидравлического конвейера и моечной машины попадают отломившиеся хвостики свеклы, небольшие кусочки и мелкие корнеплоды (всего 1...3 % к массе свеклы), поэтому транспортерно-моечные воды предварительно направляются в сепаратор для отделения от них хвостиков и кусочков свеклы, которые после обработки поступают на ленточный конвейер 14.

Отмытая сахарная свекла орошается чистой водой из специальных устройств 7, поднимается элеватором 8 и поступает на конвейер 9, где электромагнит 10 отделяет металлические предметы, случайно попавшие в свеклу. Затем свеклу взвешивают на весах 11 и из бункера 12 направляют в измельчающие машины-свеклорезки 13. Стружка должна быть ровной, упругой и без мезги, пластинчатого или ромбовидного сечения, толщиной 0, 5... 1, 0 мм.

Свекловичная стружка из измельчающих машин с помощью ленточного конвейера 14, на котором установлены конвейерные весы, подается в диффузионную установку 15.

Сахар, растворенный в свекловичном соке корнеплода, извлекается из клеток противоточной диффузией, при которой стружка поступает в головную часть агрегата и движется к хвостовой части, отдавая сахар путем диффузии в движущуюся навстречу экстрагенту высолаживающую воду. Из конца хвостовой части агрегата выводится стружка с малой концентрацией сахара, а экстрагент, обогащенный сахаром, выводится как диффузионный сок. Из 100 кг свеклы получают приблизительно 120 кг диффузионного сока.

Жом отводится из диффузионных установок конвейером 16 в цех для прессования, сушки и брикетирования.

Диффузионный сок пропускается через фильтр 17, подогревается в устройстве 28 и направляется в аппараты предварительной и основной дефекации 27, где он очищается в результате коагуляции белков и красящих веществ и осаждения ряда анионов, дающих нерастворимые соли с ионом кальция, содержащимся в известковом молоке (раствор извести). Известковое молоко вводится в сок с помощью дозирующих устройств.

Дефекованный сок подается в котел первой сатурации 26, где он дополнительно очищается путем адсорбции растворимых несахаров и особенно красящих веществ на поверхности частиц мелкого осадка СаС0₃, который образуется при пропускании диоксида углерода через дефекованный сок. Сок первой сатурации подается через подогреватель 25 в гравитационный отстойник 24. В отстойниках сок делится на две фракции: осветленную (80 % всего сока) и сгущенную суспензию, поступающую на вакуум-фильтры 23.

Фильтрованный сок первой сатурации направляется в аппараты второй сатурации 22, где из него удаляется известь в виде СаСОз.

Сок второй сатурации подается на фильтры 21. Соки сахарного производства приходится фильтровать несколько раз. В зависимости от цели фильтрования используются различные схемы процесса и фильтровальное оборудование.

Отфильтрованный сок из фильтра 21 подается в котел сульфитации 20. Цель сульфитации — уменьшение цветности сока путем обработки его диоксидом серы, который получают при сжигании серы.

Сульфитированный сок направляют на станцию фильтров 19, а затем транспортируют через подогреватели в первый корпус выпарной станции 18. Выпарные установки предназначены для последовательного сгущения очищенного сока второй сатурации до концентрации густого сиропа; при этом содержание сухих веществ в продукте увеличивается с 14... 16 % в первом корпусе до 65...70 % (сгущенный сироп) в последнем. Свежий пар поступает только в первый корпус, а последующие корпуса обогреваются соковым паром предыдущего корпуса. Площадь поверхности нагрева выпарной станции сахарного завода производительностью 5000 т свеклы в сутки составляет 10 000 м².

Полученный сироп направляется в сульфитатор 29, а затем на станцию фильтрации 30. Фильтрованный сироп подогревается в подогревателе 31, откуда поступает в вакуум-аппараты первого продукта 32. Сироп в вакуум-аппаратах уваривается до пересыщения, сахар выделяется в виде кристаллов. Продукт, полученный после уваривания, называется утфелем. Он содержит около 7, 5 % воды и около 55 % выкристаллизовавшегося сахара.

Сироп уваривают в периодически действующих вакуум-аппаратах. Утфель первой кристаллизации из вакуум-аппаратов поступает в приемную утфелемешалку 33, откуда его направляют в распределительную мешалку, а затем в центрифуги 34, где под действием центробежной силы кристаллы сахара отделяются от межкристальной жидкости. Эта жидкость называется первым оттеком. Чистота первого оттека 75...78 %, что значительно ниже чистоты утфеля.

Чтобы получить из центрифуги белый сахар, его кристаллы промывают небольшим количеством горячей воды — пробеливают. При пробеливании часть сахара растворяется, поэтому из центрифуги отходит оттек более высокой чистоты — второй оттек.

Второй и первый оттеки подают в вакуум-аппарат второй (последней) кристаллизации, где получают утфель второй кристаллизации, содержащий около 50 % кристаллического сахара. Этот утфель постепенно охлаждают до температуры 40 °С при перемешивании в утфелемешалках - кристаллизаторах. При этом дополнительно выкристаллизовывается еще некоторое количество сахара. Наконец, утфель второй кристаллизации направляется в центрифуги, где от кристаллов сахара отделяется меласса, которая является отходом сахарного производства, так как получение из нее сахара путем дальнейшего сгущения и кристаллизации нерентабельно. Желтый сахар второй кристаллизации рафинируют первым оттеком, полученный утфель направляется в распределительную мешалку, а затем в центрифуги. Полученный сахар растворяется, и сок поступает в линию производства.

Белый сахар, выгружаемый из центрифуг 34, имеет температуру 70 °С и влажность 0, 5 % при пробеливании паром или влажность 1, 5 % при пробеливании водой. Он попадает на виброконвейер 35 и транспортируется в сушильно-охладительную установку 36.

После сушки сахар-песок поступает на весовой ленточный конвейер 37 и далее на вибросито 38. Комочки сахара отделяются, растворяются и возвращаются в продуктовый цех.

Товарный сахар-песок поступает в силосные башни 39 (склады длительного хранения).

3.13. ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА РАСТИТЕЛЬНЫХ МАСЕЛ

Масличные семена поступают на предприятие в железнодорожных вагонах или автотранспортом. Семена взвешивают, разгружают, очищают, если надо – сушат, повторно очищают и взвешивают.

Технология производства растительных масел состоит из большого количества технологических процессов, в ходе которых в масличном сырье протекают сложные физико-химические процессы.

Извлечение масла из растительного сырья в настоящее время осуществляется двумя принципиально различными способами: прессованием и экстракцией.

Прессование представляет собой механический отжим масла на шнековых прессах. Прессование может быть однократное и двукратное – с предварительным и окончательным отжимом масла.

Метод экстракции основан на растворении масла в легколетучих органических растворителях и используется для прямой экстракции (однократное извлечение масла только экстракцией) и для экстракции масел из жмыха, получаемого после предварительного однократного отжима масла на шнековых прессах.

Подготовка масличных семян к извлечению из них масла. Обрушивание семян производится в связи с тем, что главная часть масла сосредоточена в ядрах семян, поэтому с целью снижения потерь масла с лузгой, повышения производительности оборудования за счет выведения лузги из производства, повышения кормовой ценности получаемого шрота (жмыха), так как лузга в основном состоит из менее ценных в кормовом отношении веществ, необходимо разделить семена на составляющие их части: ядро и лузгу.

Обрушивание в основном происходит за счет удара движущихся семян о неподвижную поверхность.

Рушки могут иметь различную конструкцию. Важным условием обрушивания семян, кроме сведения к минимуму количества необрушенных семян (недоруша), является также сведение к минимуму образования масличной пыли, приводящей к повышению масличности лузги.

Разделение рушанки на ядро и лузгу основано на разнице в размерах лузги и ядра, а также аэродинамических свойств. Поэтому при разделении рушанка проходит через набор сит с различными диаметрами отверстий, совершающих колебательные движения. В дальнейшем каждая из фракций проходит через аспирационное устройство, где оно разделяется с помощью потока воздуха.

Таким образом, рушанка разделяется на ядро, недоруш, перевей и лузгу. Ядро поступает на дальнейшую переработку, недоруш – на повторное обрушивание, перевей – на повторное разделение, а лузга направляется на утилизацию или сжигание. Лузга часто используется на гидролизных заводах для производства гидролизного спирта и кормовых дрожжей.

Измельчение ядра производят для разрушения его клеточной структуры. Конечной целью измельчения является перевод масла, находящегося в клетках ядра, в форму, доступную для извлечения. Измельчение ядра производят на пятивалковых станках, в которых валки расположены друг над другом. Валки имеют одинаковый наружный диаметр (примерно 400 мм). Вальцевание производят в 4 прохода. Два верхних валка имеют рифли, облегчающие захват материала. Нижний валок приводится во вращение электродвигателем через редуктор с частотой 150 об/мин, а от него вращение передается на 3-й и 5-й валки с частотой 147 об/мин. Валки 2-й и 4-й приводятся во вращение силами трения других валков. Разница в частоте вращения валков способствует растиранию материала. При хорошем помоле ядра проход мятки через сито с отверстиями диаметром 1 мм должен быть не менее 60%.

Извлечение масла прессованием. Масло в мятке распределено в виде тонкой пленки на поверхности частиц измельченного ядра и удерживается на ней большими силами молекулярного взаимодействия, величина которых намного превышает давление, развиваемое современными прессами, применяемыми для отжима масла. Для уменьшения этих сил, связывающих масло с поверхностью мятки, и облегчения его отделения от нежировых компонентов мятки применяют влаготепловую обработку мятки, – так называемое жарение.

Обработка мятки влагой и теплотой при интенсивном перемешивании и доведение ее влажности и температуры до оптимальных величин в течение определенного времени вызывает изменение ряда физико-химических свойств мятки и содержащегося в ней масла, что способствует наилучшему эффекту извлечения масла.

Влаготепловая обработка осуществляется в специальных аппаратах – жаровнях. Продукт, получаемый после влаготепловой обработки мятки, называется мезгой. Жарение производится в два этапа: на первом этапе мятку быстро подогревают до температуры 80…85°С острым паром с целью инактивации ферментов, содержащихся в мятке. Одновременно происходит ее увлажнение до 8…9%. В дальнейшем на втором этапе температуру доводят до 115…120°С, а влажность - до 5…6%. Время второго этапа жарения составляет 40…45 мин. Мезга после влаготепловой обработки поступает в прессы для извлечения из нее масла.

В настоящее время используют шнековые прессы, в которых создается избыточное давление, равное примерно 25 МПа. Шнековый пресс состоит из вращающегося вала, имеющего с наружной стороны спиралевидный выступ. С целью сжатия материала наружная поверхность вала постепенно увеличивается по ходу движения материала. К тому же шаг спиралевидных витков выступов (шнеков) постепенно уменьшается. Таким образом обеспечивается уменьшение объема мятки по мере сжатия и удаления из нее части масла. Неподвижная цилиндрическая поверхность пресса образована набором пластин, расположенных параллельно оси вала. Пластины имеют увеличивающуюся толщину по радиусу цилиндра. На боковых поверхностях пластин находятся выступы, обеспечивающие определенную величину зазора между пластинами, расположенными рядом друг с другом. Величина зазора составляет 0, 15…1, 5 мм в зависимости от расположения пластин по ходу движения мезги. Эти пластины называют зеерными пластинами, а пластины, собранные в массивных корпусах, – зеерными коробками. Таким образом, по мере сжатия мезга уплотняется, а выделившееся масло выводится из зоны сжатия через щели между зеерными пластинами.

При влаготепловой обработке мезги важно обеспечить сочетание ее упругих и пластичных свойств. Пластичность мезги достигается принятыми режимами жарения. Отклонения от оптимального сочетания влажности и температуры мезги приводят к нарушению процесса прессования. При прессовании пересушенной мезги, ввиду низкой ее пластичности, прессуемый материал выходит из пресса в виде сухой, жесткой муки или крупки повышенной масличности. Переувлажненная, с повышенной пластичностью мезга не формируется в виде жмыховой ракушки, а выходит из пресса в виде бесформенной массы. При этом значительное количество мезги выходит из пресса через щели между зеерными планками.

Характеристика комплексов оборудования. Линия начинается с комплекса оборудования для очистки и сушки семян, состоящего из весов, силосов, сепараторов, магнитных уловителей, расходных бункеров и сушилок.

Следующим идет комплекс оборудования для отделения чистого ядра и его измельчения (дисковая мельница, аспирационная веялка и пятивальцовый станок).

Основным является комплекс оборудования для пропаривания и жарения мезги, состоящий из шнековых или чанных жаровен.

Ведущим комплексом оборудования линии являются шнековый пресс и экстракционный аппарат.

Далее следует комплекс оборудования линии для очистки масла, состоящий из дистилляторов, отстойников, сепараторов, фильтр - прессов, нейтрализаторов и вакуум-сушильных аппаратов.

Завершающим является комплекс финишного оборудования линии, состоящего из весов, машин упаковочной и для укладки пачек фасованного масла в ящики.

Машинно-аппаратурная схема линии производства растительного масла из семян подсолнечника представлена на рис. 16.

Рис. 16. Машинно-аппаратурная схема линии производства подсолнечного масла

Устройство и принцип действия линии. Поступающие на кратковременное хранение в силос 2 семена подсолнечника предварительно взвешивают на весах 1. Семена могут содержать большое количество примесей, поэтому перед переработкой их дважды очищают на двух - и трехситовых сепараторах 3 и 4, а также на магнитном уловителе 5. Примеси растительного происхождения, отделяемые на сепараторах, собирают и используют в комбикормовом производстве.

Очищенные от примесей семена взвешивают на весах 6 и подают в расходный бункер 7, откуда они транспортируются в шахтную сушилку 8, состоящую из нескольких зон. Сначала семена сушат, а затем охлаждают. В процессе тепловой обработки их влажность уменьшается с 9... 15 до 2...7 %. Температура семян во время сушки около 50 °С, после охлаждения 35 °С. Высушенные семена проходят контроль на весах 9, а затем направляются в силосы 2 на длительное хранение или в промежуточный бункер 10 для дальнейшей переработки.

Дальнейшая переработка семян заключается в максимальном отделении оболочки от ядра. Этот процесс предусматривает две самостоятельные операции: шелушение (обрушивание) семян и собственно отделение оболочки от ядра (отвеивание, сепарирование). Семена шелушат на дисковой мельнице 11, куда они поступают из промежуточного бункера 10. Рушанка, получаемая из семян после мельницы, представляет собой смесь, состоящую из частиц, различных по массе, форме, парусности и размерам. В рушанке присутствуют целые ядра, их осколки, ряд разнообразных по величине и форме частиц оболочки и, наконец, целые семена - недоруш. Поэтому для отделения оболочки от ядра в основном применяют аспирационные веялки — воздушно-ситовые сортирующие машины. Из такой машины 12 ядро подается в промежуточный бункер 13, а все остальные части смеси обрабатываются для выделения целых ядер и обломков семян подсолнечника, которые вместе с целыми ядрами поступают на дальнейшую переработку.

После взвешивания на весах 14 ядра подсолнечника измельчаются на пятивальцовом станке 15. Процесс измельчения может осуществляться за один раз либо за два раза — предварительно и окончательно. При измельчении происходит разрушение клеточной структуры ядер подсолнечника, что необходимо для создания оптимальных условий для наиболее полного и быстрого извлечения масла при дальнейшем прессовании или экстрагировании.

Продукт измельчения — мезга—со станка 15 поступает в жаровню 16, в которой за счет влажностно-тепловой обработки достигается оптимальная пластичность продукта и создаются условия для облегчения отжима масла на прессах. При жарении влажность мезги понижается до 5...7 %, а температура повышается до 105... 115 °С.

Из шнекового пресса 17, в который после жаровни подается мезга, выходят два продукта: масло, содержащее значительное количество частиц ядра и потому очищаемое в фильтр -прессе 18, и жмых, содержащий 6, 0... 6, 5 % масла, которое необходимо извлечь из него. Поэтому в дальнейшем гранулы жмыха подвергаются измельчению в молотковой дробилке 19 и вальцовом станке 20, а продукт измельчения — экстрагированию в экстракционном аппарате 21. Аппарат имеет две колонны, соединенные перемычкой, в которых расположены шнеки, транспортирующие частицы жмыха из правой колонны в левую. Противотоком к движению жмыха перемещается экстрагирующее вещество — бензин, являющийся летучим растворителем. В связи с тем что бензин в смеси с воздухом воспламеняется при температуре около 250 °С, на экстракционных заводах температура перегрева технологического пара не должна превышать 220 °С.

Посредством диффузии масло извлекается из разорванных клеток жмыха, растворяясь в бензине. Смесь масла, бензина и некоторого количества частиц вытекает из правой колонны экстрактора 21 и направляется в отстойник или патронный фильтр 22.

Из левой экстрагирующей колонны аппарата 21 выводится обезжиренный продукт, который называется шротом. После извлечения из него остатков бензина шрот направляется на комбикормовые заводы.

Очищенный от твердых частиц раствор масла в бензине — мисцелла — подается на дистилляцию. В предварительном дистилляторе 23 мисцелла нагревается до 105... 115 °С, и из нее при атмосферном давлении частично отгоняются пары бензина. В окончательном дистилляторе 24, работающем под разрежением, из мисцеллы удаляются остатки бензина, и очищенное масло подается на весы 25. После весового контроля масло подается в упаковочную машину 26, а в машине 27 пачки фасованного масла укладываются в ящики.

Извлечение масел методом экстракции. Масличность жмыха при предварительном прессовании составляет примерно 18%, а при повторном, окончательном прессовании – не выше 6%.

Экстракционный метод извлечения растительных масел из масличного сырья заключается в растворении масел в специальных растворителях и дальнейшей отгонке растворителя из масел и шрота, после чего растворитель используется повторно. Растворителей, удовлетворяющих всем требованиям к ним, в настоящее время не существует, поэтому применяемые растворители имеют ряд недостатков.

В настоящее время в качестве растворителей используют специальный экстракционный бензин, являющийся смесью алифатических углеводов (продуктами крекинга нефти).

В соответствии с ТУ 101303-72 выпускаются экстракционные бензины марок А и Б, которые несколько отличаются друг от друга. Бензин марки А имеет плотность 685 кг/м3, температуру начала перегонки 63°С и перегонки не менее 98% при температуре 75°С. Бензин марки Б имеет плотность 715 кг/м3, температуру начала перегонки не менее 70°С и перегонки 98% при температуре не менее 85°С. Главными недостатками экстракционного бензина являются его легкая воспламеняемость и способность образовывать с воздухом взрывчатые смеси. Воспламенение может произойти при температуре 260…270°С от искры или любого предмета, нагретого до такой температуры, например, от соприкосновения с неизолированным паропроводом. Именно это ограничивает температуру применяемого перегретого пара, которая не должна превышать 220°С. При достижении содержания паров бензина в воздухе от 40…47 мг/л до 230…300 мг/л смесь является взрывоопасной.

Пары бензина тяжелее воздуха в 2, 7 раза и располагаются внизу, скапливаясь в ямах, каналах для труб, приямках для норий, шнеков, что требует постоянной вентиляции этих мест.

Бензин оказывает токсическое действие на организм человека, поражая, главным образом, нервную систему. Продолжительное вдыхание паров бензина вызывает головокружение, головную боль, потерю сознания. Острые несистематические отравления быстро и бесследно проходят при выходе пострадавшего на свежий воздух или вдыхании кислорода.

По действующим нормам по охране труда содержание паров бензина в рабочих помещениях не должно превышать 0, 3 мг на 1 л воздуха. Для обеспечения этих норм в экстракционных цехах устанавливается усиленная приточно-вытяжная вентиляция. Отдельные места аспирируют особенно интенсивно путем устройства местных отсосов.

Экстракционный способ извлечения масла из масличного сырья может применяться как самостоятельно, так и в сочетании с форпрессованием. Наиболее характерным примером использования экстракционного способа самостоятельно является прямая экстракция “сырой мятки” при переработке семян сои.

При комбинировании экстракционного способа с форпрессованием извлечение производится в два этапа. На первом этапе прессованием извлекается 80…85% масла, что облегчает проведение второго этапа – экстракции. Форпрессование-экстракция применяется при переработке семян подсолнечника, хлопчатника, льна, арахиса, копры, пальмовых ядер и т.д. При прямой экстракции семена сои измельчают в довольно крупную крупку (размерами 6…9 мм) и после влаготепловой обработки расплющивают в лепесток толщиной 0, 4…0, 6 мм. Затем лепесток подсушивают для улучшения проницаемости бензина и масла. При использовании метода форпрессования-экстракции жмых подвергают обработке с целью придания ему структуры крупки, гранул или лепестка, обеспечивающих максимальное извлечение масла растворителем. Для этого жмых дробят, подвергают влаготепловой обработке, затем на плющильных вальцах получают жмыховый лепесток.

В настоящее время для экстракции используют экстракторы, работающие по следующим способам: – погружения экстрагируемого материала в противоположно движущийся растворитель; – многоступенчатого противоточного орошения экстрагируемого материала растворителем; – по смешанному способу, при котором на первой стадии свежий материал замачивается и экстрагируется концентрированной мисцеллой, а на второй стадии – окончательно обезжиривается путем многократного орошения мисцеллой и чистым растворителем. Раствор масла в легколетучем растворителе называют мисцеллой. Мисцелла, выходящая из экстрактора, увлекает за собой некоторые частицы экстрагируемого материала, которые отделяют фильтрованием.

В дальнейшем растворитель переводят в парообразное состояние. Этот процесс в масложировой промышленности называют дистилляцией мисцеллы. В процессе дистилляции растворитель должен быть как можно полнее удален (до тысячных долей процента) при минимальных температурах в возможно короткий срок. Полнота отгонки растворителя контролируется по температуре вспышки масла, которая должна быть не менее 225°С. Дистилляция мисцеллы производится в 2…4 стадии. На первых стадиях, при повышении массовой доли масла в мисцелле с 12…20 до 55…60%, температура кипения мисцеллы незначительно увеличивается с увеличением содержания масла. Поэтому дистилляция мисцеллы на этих стадиях напоминает обыкновенную выпарку. В дальнейшем с повышением содержания масла в мисцелле температура ее кипения возрастает значительно. Особые трудности испытывают при удалении последних 5% бензина. На последней стадии дистилляции мисцеллы с целью интенсификации массообмена процесс ведут под разрежением, и в аппарат подают инертное по отношению к мисцелле вещество – перегретый водяной пар, за счет которого, прежде всего, происходит снижение парциального давления паров бензина в смеси паров. Кроме того, распылением или применением других методов увеличивается межфазная поверхность жидкость-пар, увеличивается коэффициент массообмена при переходе от жидкой фазы к газообразной. Выходящий из экстрактора шрот содержит 25…40% растворителя. С целью сокращения расхода растворителя и придания шроту товарных свойств (шрот является ценным белоксодержащим кормом для животных) растворитель отгоняют из шрота.

На рисунке 17 приведена схема устройства для экстракции растительных масел.

Устройство для экстракции растительных масел содержит дозирующий бункер 1, который предназначен для загрузки экстрагируемого материала 2 в загрузочную колонну 3. Дозирующий бункер 1 обеспечивает поддерживание определенного уровня высоты экстрагируемого материала 2 в загрузочной колонне 3, например, с помощью датчиков уровня (на чертежах не показаны) экстрагируемого материала.

В средней части загрузочной колонны 3 размещено приспособление 4 для принудительного удаления насыщенных паров растворителя из полости противоточного экстрактора, которое может быть выполнено, например, в виде патрубка, соединяющего внутреннюю полость загрузочной колонны 3 со всасывающим узлом вентилятора.

перегрузочный узл

Рисунок- 17. Схема устройства для экстракции растительных масел

В нижней части полость загрузочной колонны 3 сообщена с полостью перегрузочного узла, который выполнен в виде горизонтального экстрактора 5 погружного типа, предназначенного для предварительной экстракции масла.

Экстрактор 5 погружного типа выполнен с расположенным внутри его корпуса транспортирующим механизмом 6, который может быть выполнен, например, в виде винтового конвейера.

Экстрактор 5 погружного типа содержит приспособление 7 для рециркуляции мисцеллы, которое может быть выполнено, например, в виде насоса. Экстрактор 5 погружного типа имеет патрубок 8 для отвода мисцеллы, который через приспособление 7 для рециркуляции мисцеллы сообщен с внутренней полостью корпуса перегрузочного узла (экстрактора 5 погружного типа).

При этом транспортирующий механизм 6 перегрузочного узла и корпус перегрузочного узла образуют расположенный в верхней части корпуса канал 9 для прохода насыщенных паров растворителя. Стенки указанного канала 9 для прохода насыщенных паров растворителя могут быть образованы поверхностью мисцеллы, циркулирующей в экстракторе 5 погружного типа, и стенками корпуса последнего.

Расположение патрубка 8 для слива мисцеллы относительно дна корпуса экстрактора 5 погружного типа в этом случае определяет высоту уровня поверхности мисцеллы в экстракторе 5 погружного типа и, следовательно, площадь сечения канала 9 для прохода насыщенных паров растворителя.

Полость экстрактора 5 погружного типа соединена с полостью противоточного экстрактора 10 в нижней части его корпуса. Противоточный экстрактор 10 может быть выполнен, например, в виде вертикальной экстракционной колонны с расположенным в ее полости транспортирующим механизмом 11, который предназначен для перемещения экстрагируемого материала по полости противоточного экстрактора 10 снизу вверх.

В качестве транспортирующего механизма 11 может быть использован, например, шнековый транспортер с перфорированными лопастями.

В верхней части противоточного экстрактора 10 расположена зона его разгрузки, в которой транспортирующий механизм 11 имеет перемешивающие лопасти и лопатки для дозированной выгрузки готового шрота.

В верхней части противоточного экстрактора 10 расположено приспособление 12 для выгрузки шрота 13, которое может быть выполнено, например, в виде лотка.

В верхней части противоточного экстрактора 10 установлен нагревательный элемент 14, который предназначен для нагрева находящегося внутри корпуса противоточного экстрактора 10 шрота и может быть выполнен, например, в виде установленной коаксиально снаружи корпуса противоточного экстрактора 10 рубашки, внутренняя полость которой сообщена с магистралями соответственно для подвода и отвода теплоносителя (пара).

Ниже нагревательного элемента 14 расположено приспособление 15 для подачи жидкого растворителя 16, которое может быть выполнено, например, в виде насадки. В зоне установки приспособления 15 для подачи жидкого растворителя расположено приспособление 17 для нагрева растворителя, которое может быть выполнено, например, в виде электронагревателя.

Наиболее предпочтительным является такой вариант конструктивного выполнения приспособления 17 для нагрева растворителя, при котором он выполнен в виде рубашки с патрубками соответственно для подвода и отвода теплоносителя (пара).

Ниже приспособления 15 для подачи жидкого растворителя установлено дополнительное приспособление 18 для подачи распыленного тонкодисперсного растворителя 16 в виде тумана, которое может быть выполнено, например, в виде форсунок.

Устройство для экстракции растительных масел может быть выполнено с приспособлением 19 для охлаждения экстрагируемого материала, которое расположено на противоточном экстракторе 10 ниже дополнительного приспособления 18 для подачи распыленного тонкодисперсного растворителя в виде тумана. Указанное приспособление 19 для охлаждения экстрагируемого материала может быть выполнено, например, в виде установленной коаксиально снаружи корпуса противоточного экстрактора 10 рубашки с патрубками соответственно для подвода и отвода охлаждающего агента (воды).

Устройство для экстракции растительных масел может быть выполнено с приспособлением для отбора и конденсации паров растворителя и последующего слива полученного конденсата в противоточный экстрактор 10. Указанное приспособление может содержать, например, узел 20 отбора паров растворителя из полости противоточного экстрактора 10, который через холодильник 21, обеспечивающий конденсацию паров растворителя, соединен с патрубком 22 для возврата конденсата в противоточный экстрактор 10.

Указанное приспособление расположено между нагревательным элементом 14 и приспособлением 15 для подачи жидкого растворителя. Отбор паров растворителя из полости противоточного экстрактора 10 с помощью узла 20 осуществляется между нагревательным элементом 14 и приспособлением 15 для подачи жидкого растворителя, а возврат конденсата из холодильника 21 посредством патрубка 22 происходит ниже приспособления 19 для охлаждения экстрагируемого материала.

В качестве транспортирующего механизма 6 перегрузочного узла (экстрактора 5 погружного типа) может быть использован любой известный механизм, обеспечивающий перемещение экстрагируемого материала через поток мисцеллы.

Наиболее предпочтительным является такой вариант конструктивного выполнения транспортирующего механизма 6, при котором он выполнен в виде шнекового транспортера (Рисунок-1), лопасти которого могут быть перфорированы. По другому варианту транспортирующий механизм 6 перегрузочного узла может быть выполнен в виде скребкового транспортера (рисунок-2).

Канал 9 для прохода насыщенных паров растворителя может быть образован за счет определенного расположения по высоте патрубка 8 для отвода мисцеллы, который обеспечивает образование в верхней части транспортирующего механизма 6 свободного от экстрагируемого материала и мисцеллы пространства. Наиболее предпочтительным является такой вариант конструктивного выполнения устройства, при котором продольная ось 23 симметрии рабочего органа (шнека или ленты со скребками) транспортирующего механизма 6 смещена относительно продольной оси 24 симметрии корпуса перегрузочного узла (экстрактора 5 погружного типа) вниз с образованием эксцентриситета А (фиг.2 и 3). Смещение рабочего органа транспортирующего механизма 6 вниз на величину А позволяет образовать канал 9 для прохода насыщенных паров растворителя, то есть в этом случае рабочий орган транспортирующего механизма 6 полностью погружен в транспортируемый материал, но выше него есть свободное от транспортируемого материала пространство.

В контур приспособления 7 для рециркуляции мисцеллы может быть включен распределитель 25, предназначенный для разделения выходящего из экстрактора 5 погружного типа потока мисцеллы на два потока. Один поток поступает в емкость 26 для сбора мисцеллы, а другой возвращается с помощью приспособления 7 для рециркуляции мисцеллы в экстрактор 5 погружного типа.

Предварительно подготовленный к экстракции материал подают через дозирующий бункер 1 в загрузочную колонну 3, где постоянно поддерживают определенную высоту экстрагируемого материала с помощью датчиков уровня экстрагируемого материала.

Поддержание определенной высоты экстрагируемого материала в загрузочной колонне 3 обеспечивает стабильность работы всего устройства в целом.

Из экстрагируемого материала, находящегося в верхней части загрузочной колонны 3, отсасывают воздух с помощью приспособления 4 для принудительного удаления насыщенных паров растворителя из полостей противоточного экстрактора 10 и перегрузочного узла (экстрактора 5 погружного типа).

В нижней части загрузочной колонны 3 насыщенные пары растворителя, поступающие по каналу 9 из полости противоточного экстрактора 10, осуществляют предварительную пропитку экстрагируемого материала и в средней части загрузочной колонны отсасываются из ее полости с помощью приспособления 4.

При этом насыщенные пары растворителя, проходя через экстрагируемый материал, насыщают последний и вытесняют воздух из пор материала, заполняя их адсорбированными парами растворителя, что способствует интенсификации процесса предварительной экстракции, осуществляемой в экстракторе 5 погружного типа.

При перемещении экстрагируемого материала в экстракторе 5 погружного типа с помощью транспортирующего механизма 6 экстрагируемый материал и мисцелла располагаются так, что в верхней части корпуса экстрактора 5 погружного типа образуется канал 9 для прохода насыщенных паров растворителя из полости противоточного экстрактора 10 в полость загрузочной колонны 3.

Заданный уровень мисцеллы при предварительной экстракции в экстракторе 5 погружного типа поддерживает патрубок 8 для отвода мисцеллы.

При этом осуществляется рециркуляция мисцеллы в полости экстрактора 5 погружного типа с помощью распределителя 25, который обеспечивает слив части мисцеллы в емкость 26 и направляет часть мисцеллы с помощью приспособления 7 для рециркуляции мисцеллы в полость экстрактора 5 погружного типа.

Таким образом, в полости экстрактора 5 погружного типа организуют перемещение экстрагируемого материала с помощью транспортирующего механизма 6 навстречу потоку мисцеллы, перемещающемуся в противоположном направлении с помощью приспособления 7 для рециркуляции мисцеллы. При этом лопасти транспортирующего механизма 6, которые могут быть выполнены перфорированными, осуществляют интенсивное перемешивание растворителя и экстрагируемого материала и создают местные возмущения потока, что интенсифицирует процесс предварительной экстракции.

Транспортирующий механизм б перемещает экстрагируемый материал в полость противоточного экстрактора 10, где он поступает на лопасти транспортирующего механизма 11 и поднимается вверх. При перемещении экстрагируемого материала по полости противоточного экстрактора 10 материал сначала орошается стекающим сверху растворителем, а затем поступает в зону, где поверхность частиц экстрагируемого материала орошают путем распыления тонкодисперсного растворителя в виде тумана.

При орошении растворитель равномерно распределяется между всеми частицами экстрагируемого материала.

На последней стадии основной экстракции в противоточном экстракторе 10 через приспособление 15 в экстрагируемый материал подают жидкий растворитель, который попадает на приспособление 17 для нагрева растворителя. При попадании жидкого растворителя на приспособление 17 происходит его нагрев и генерация перегретых паров растворителя. В верхней части противоточного экстрактора 10 осуществляют нагрев шрота с помощью нагревательного элемента 14 и отгонку растворителя из проэкстрагированного материала воздействием на него перегретыми парами растворителя. При этом на выходе из противоточного экстрактора 10 создают газовый затвор проэкстрагированным материалом путем обеспечения дозированной выгрузки готового шрота с помощью соответствующих лопаток, закрепленных на транспортирующем механизме 11

. Одновременно осуществляют перемешивание шрота в зоне создания газового затвора с помощью соответствующих лопаток, закрепленных на транспортирующем механизме 11. Выгрузку готового шрота осуществляют с помощью приспособления 12 для выгрузки шрота.

Не сконденсировавшиеся при орошении холодным растворителем через дополнительное приспособление 18 для подачи распыленного тонкодисперсного растворителя в виде тумана пары растворителя могут быть сконденсированы ниже с помощью приспособления 19 для охлаждения экстрагируемого материала.

Из полости противоточного экстрактора 10, в зоне между приспособлением 15 для подачи жидкого растворителя и нагревательным элементом 14 может быть осуществлен принудительный отсос паров растворителя с помощью узла 20. Пары растворителя затем конденсируют в холодильнике 21 и возвращают полученный конденсат в полость противоточного экстрактора 10 через патрубок 22.

Рафинация масла Отгонку растворителя из шрота производят или в горизонтальных шнековых испарителях, или в вертикальных чанных испарителях – тостерах. Готовый шрот, выходящий из испарителя, имеет температуру 100…105°С, влажность 8, 5…10%, содержит растворителя не более 0, 05%. Очистка масел от сопутствующих веществ получила название рафинации.

Существуют следующие методы рафинации: физические (отстаивание, центрифугирование, фильтрование), химические (гидратация, щелочная рафинация) и физико-химические (адсорбционная рафинация, дезодорация).

Удаление из масел крупных твердых частиц, увлекаемых маслом при маслодобывании, производится отстаиванием в механизированных гущеловушках-отстойниках или в горизонтальных шнековых центрифугах.

Осветление масел (удаление мелких твердых частиц) производится на саморазгружающихся центрифугах или фильтрованием на фильтр-прессах.

Гидратацию (удаление фосфолипидов с помощью воды) производят невзирая на то, что в физиологическом отношении фосфолипиды полезны для человека, и они являются ан