Tehnologia zaharului

download Tehnologia zaharului

of 80

Transcript of Tehnologia zaharului

MATERII PRIME PENTRU OBINEREA ZAHRULUI Materiileprimepentrufabricareazahruluisuntreprezentatedesfeclade zahritrestiadezahr.FabriciledezahrdinEuropanulucreazcutrestiede zahr cicuzahrulbrundin trestieimportant din rile productoaredezahr din trestie cum ar fi Cuba, Brazilia etc. 1.1. SFECLA DE ZAHR Sfecladezahr-Betavulgarissaccharifera-esteoplantierbaceae aparinnd familiei Chenopodiaceae. Se utilizeaz sfecla din primul an de vegetaie cndseformeazrdcinaifrunzele.(naldoileaandevegetaieareloc fecundareaiformareaseminei,plantadevenindseminceradicproductoare de smn). 1.1.1. STRUCTURA MORFOLOGIC A SFECLEI DE ZAHR Rdcina sfeclei de zahr este format din:- cap sau epicotil poriune care poart i frunzele; - gt sau cotlet, respectiv hipocotil; - corpul rdcinii sau rizocorp; - codi terminal cu rdcinile derivate din aceasta. Pecorpulsfecleiseafldounuri(peofaialta)dincareiesrdcini laterale care se ntind pn la vrful codiei (fig. 1.1). Fig. 1.1. Schema simplificat a sfeclei. Rdcina propriu zis este format din urmtoarele straturi (fig. 1.2): - epiderma care formeaz startul exterior al rizocorpului i care se compune din mai multe straturi de celule cu perei ngroai (1); id1086953 pdfMachine by Broadgun Software- a great PDF writer!- a great PDF creator! - http://www.pdfmachine.comhttp://www.broadgun.com Tehnologia zahrului 10 -esutulfibros(2)care,mpreuncufascicululdevaseliberiene(3)d rizocorpului rezisten lemnoas; - parenchimul n ale crui celule se gsete sucul celular ce conine zahrul (zaharoza). Fig. 1.2. Structura sfeclei: 1- epiderm; 2- esut fibros; 3- fascicul de vase liberiene; 4- parenchim format din celule ce conin suc zaharos. Celulele din parenchim sunt formate din (fig. 1.3): - membran semipermeabil la exterior; - citoplasm cu vacuol ce conine suc celular; - nucleu, imediat sub membran. Sfecla matur prezint vacuola mare i citoplasm redus. Fig. 1.3. Structura celulei din parenchim. 1.1.2. COMPOZIIA CHIMIC A SFECLEI Sfecla de zahr, matur, sntoas, cu o mas de 300...1000 g i chiar mai mult,conineap,zaharoz,substanepectice(protopectin),celulozi hemiceluloz,subataneproteice,substaneneproteicecuazotifrazoti cenu (substane minerale). Dac raportrile se fac la 100 kg sfecl repartizarea componentelor chimice este urmtoarea (fig. 1.4). Materii prime pentru obinerea zahrului 11 Fig. 1.4. Repartizarea componentelor chimice n suc i pulp. 1.1.3. FACTORII CARE INFLUENEAZ CALITATEA SFECLEI Aceti factori sunt reprezentai de: a) Factorii genetici care determin forma i dimensiunea corpului rdcinii, gradulderamificareardcinii,masacorpuluirdcinii.ncategoriafactorilor geneticiintrcalitateaseminei,caracteristicilesoiuluisauhibriduluidesfecl cultivat. b)Factoriipedoclimaticicaresuntdeterminaidecaracteristicilesoiuluii particularitileclimeidinariadecultivare.Acetifactorideterminproduciade sfecl i starea ei de sntate. c)Factoriifitotehnici,respectivtehnologiadecultivareintreinerea culturii.Acetifactoridetermin,deasemenea,produciadesfeclistareade sntate a acesteia. d) Factorii carese refer la modul de recoltare ce determin: - gradul de rnire mecanic a sfeclei; - coninutul de impuriti de pesfecl care la rndul su este dependentde starea vremii de recoltare i modul de recoltare. e) Condiiile de depozitare ce influeneaz: - starea de vestejire a sfeclei; - gradul de alterare, sub aciunea microorganismelor saua altor factori cum ar fi ngheul/desgheul; - gradul de degradare ca o consecin a unei depozitri ndelungate. Duratadedepozitareasfecleivafiinfluenatdemodulcumafost recoltat sfecla i cantitatea de impuriti din sfecl. Tehnologia zahrului 12 Dinpunctdevederetehnologicintereseaznprincipalurmtoarele caracteristici: - Coninutuldezahrexprimatnprocentedingreutateasfeclei,coninut dependent de: - perioada n care se face recoltarea; - regimul de fertilizare aplicat soiului; -agrotehnicaaplicatlasemnarea,ntreinerea,recoltarea,condiiilede manipulare i depozitare de la recoltare pn la prelucrare. - Puritateasuculuiintracelularexprimatnprocentedezahrraportatla substanauscatasucului.Coeficientuldepuritatealsuculuiesteinfluenatde aceiaifactoricaredeterminconinutuldezahr,determinantfiindnssoiulde sfecl. Coeficientul de puritate este de: - 86 - 88% pentru sfecla de bun calitate; - 83 85% pewntru sfecla de calitate mijlocie; - 81 83% pentru sfecla de calitate mediocr.- Coninutul de marc (pulp al sfeclei). - Rezistena la tiere a sfeclei. - Elasticitatea tieeilor de sfecl. - Compoziia cantitativ i calitativ a nezahrului din sucul de sfecl, ce va fi influenat de: - soiul de sfecl; - condiiile pedoclimatice n care crete sfecla; - modul de fertilizare a solului; - perioada de recoltare. 1.1.4. INDICATORII DE CALITATE AI SFECLEI DE ZAHR Aceti indicatori se impart n dou categorii: indicatori ai aspectului exterior; indicatori de calitate tehnologic. A. Indicatorii aspectului exterior a) Indicatorul coletului: 100MMItcc = n care: Mc masa coletului,g; Mt masa total a sfeclei necoletate, g. b) Indicatorul de form: 100DdIf = n care: d este diametrul rdcinii msurat la 1/2 din lungimea sfeclei; D diametrul cel mare al sfeclei. Dup acest indicator sfecla poate fi clasificat n: - sfecl groas cu If >65%; - sfecl normal cu If >60%; - sfecl fuziform cu If >55%; - sfecl subire cu If >50%. c) Indicatorul de diametru: Materii prime pentru obinerea zahrului 13 100DLImtd = n care: Lt este lungimea total, mm; Dm diametrul maxim al sfeclei, mm. B. Indicatori de calitate tehnologic a sfeclei a)Coninutulnzahralsfeclei,determinatpolarimetric,iexprimatn kg/100 kg sfecl. b) Puritatea sucului celular, calculat ca procent de zahr fa de substana uscat a sucului celular. Puritatea sucului 100suc din uscat Substantsuc din Zahr =c)Coninutuldemarc(pulp)alsfeclei,carereprezint,coninutulde substan insolubil n ap i exprimat n kg/100 kg sfecl. d) Coninutul de substan reductoare, exprimat n kg/100 kg sfecl. e) Coninutul de rafinoz din sfecl, exprimat n kg/100 kg sfecl. f)FactorulMz,careexprimkgdemelas,tip50,ceseobinela100kg zahr cristal. Mz poate fi calculat cu relaia: 100K 4 P DK 8Mtz =n care: K coninutul de cenu conductometric, %; D coninutul de zaharoz din sfecl, %; Pt pierderi tehnologice de zahr, kg/100 kg sfecl. Valorile Mz, n funcie de calitatea sfeclei sunt urmtoarele: - sfecl de calitate superioar Mz < 30; - sfecl de calitate normal Mz = 30 - 40; - sfecl de calitate inferioar Mz = 50 - 65; - sfecl necorespunztoare Mz = 65 80. g)Randamentulteoreticdezahrcristal,carevadepindedezahrul rmas n melas (Zm) i coninutul de zahr din sfecl (D). Zm = D R [kg/100kg sfgecl] n care: Zm zahr rmas n melasa, %; D coninutul de zahr din sfecl, %; R randamentul estimat de zahr determinat prin calcul, kg/100 kg sfecl. |.|

\| = mQQ 1001 P D Rt [kg/100 kg sfecl] n care Q este puritatea zemii subiri obinut n laborator, %; mcoeficientmelasigenalnezahruluicalculatnfunciedepuritatea melasei mmQ 100Qm=n care: Qm este puritatea melasei determinat statistic, %. 1.1.5. CARACTERISTICILE FIZICE I TERMOFIZICE ALE SFECLEI Tehnologia zahrului 14 a) Masa specific =sSU 265265[g/cm3] n care SUs substana uscat a sfeclei. b) Suprafaa specific a sfeclei, n funcie de mas (M): - pentru M = 200 g, S = 1 cm2/g; - pentru M = 750 g, S = 0,6 cm2/g. c)Presiuneaosmotic,careestede20...30bari,pentruunconinutde zahr din sfecl de 18%. d) Capacitatea termic masic 100SU8 , 2 18 , 4 Css = [ kj/kggrad] Cs = 3,39 3,60 kj/kggrad. e) Conductivitatea termic a sfeclei = 0,374 0,406 kcal/mhgrad, sau = 0,434396 0,47222 W/mgrad. f) Temperatura de nghe = 2,4 4,1oC. g)Valoareadenutreasfecleicu17,5%zahrestede15,4unitide amidon. 1.1.6. CONDIIILE DE PLAT PENTRU SFECL Pentruaseachitavaloareacontractatasfeclei,seimpunurmtoarele condiii sfeclei livrat fabricilor: - impuriti totale, maximum 10%; - impuriti minerale, maximum 7%; - impuriti vegetale, maximum 3%; - coninut de zahr, minimum 16%. TEHNOLOGIA DE PRELUCRARE INIIAL A SFECLEI Tehnologiadeprelucrareiniialasfecleicuprindeoperaiileprezentaten figura 2.1. Materii prime pentru obinerea zahrului 15 SfeclRecoltare- extragere din pmnt- decoletare- sortareFormare grmezi n cmpTransport la baza de receptieConservare n baza de receptieTransport la fabric si depozitare temporar,,,Transportul sfeclei n fabricRidicarea sfeclei la masina de splatSplarea sfecleiRidicarea sfeclei la cntar si la masina de tiatTierea sfeclei n tieteiTietei,, ,,, Fig. 2.1. Schema tehnologic de prelucrare inial a sfeclei. 2.1. RECOLTAREA SFECLEI Recoltareasfecleisefacecndaceastaaajunslamaturitateaindustrial stabilit pe baza analizelor de laborator.Maturitatea industrial a sfeclei, reprezint acea etap a sfeclei n care sunt evidentensuirilebiologice,chimiceifiziceicndseobineunrandament maxim de zahr. Recoltarea este n funcie de zona de cultivare a sfeclei, respectiv Tehnologia zahrului 16 zone calde (recoltare n septembrie) i zone mai reci (recoltare n octombrie). Recoltarea implic: -extraciasfecleidinpmnt,careseexecutmecanizatcuajutorul dislocatoarelor; - decolectarea, respectiv ndeprtarea capului cu frunze, operaia putndu-se executa manual, sau mecanic; - sortarea n funcie de masa i starea sfeclei, n care caz se obine: -sfecla categoria I, cu M > 300 g, nernit i sntoas; -sfecl categoria II, cu M < 300 g rnit; -sfeclcategoriaIII,cuM 74oC, favorizeaz trecerea substanelor pecticenzeamadedifuzie,nmuiereaitasareatieeilor,ceeaceconducela ncetinirea circulaiei zemii. Duratadedifuzie.Duratadedifuzieestede60100min.Ladepirea duratei,cretecantitateadenezahrnzeama,ceeacecreeazneajunsurila purificare. Sutirajul.Reprezintcantitateadezeamdedifuzieceseextragen instalai, n raport cu greutatea sfeclei. Sutirajul este de 105130 %. La depirea Tehnologia zahrului 34 sutirajului,zeamaestepreadiluatideciseconsummultenergiela concentrare. Sutirajul este dat de relaia: 100pa PS =n care P este zahrul de tieei, % ; a - pierderi; p cantitatea de zahr din zeam. ncrcareaspecificaaparatuluidedifuzie.Reprezintcantitateade tieei/1hlvolumutilaparat.ncrcareaspecificde6070kg/hl.Ladepirea ncrcriispecifice,scadevitezadecirculaieazemii.Laoncrcaremaimic apardrumuripreferenialepentruzeamnmasadetieei,decinutoitieeii ajung n contact cu zeama de difuzie. Prezenamicroorganismelor.Datoritprezeneimicroorganismelor,pot aparepierderidezahrde0,10,2%,fadesfecl.Microorganismeleajungn instalaia de difuzie pe urmtoarele ci: -odat cu sfecla; - odat cu apa de transport, splare, difuzie; -odat cu resturile de tieei care rmn pe transportoare, jghiaburi etc. Infecia cu microorganism se poate combate pe urmtoarele ci: -meninerea igienei n secie; - tratarea apei de transportprin clorinare; - dezinfectarea apei de difuzie; - meninerea temperaturii de difuzie la > 60oC; - dezinfectarea instalaiei de difuzie odat pe schimb cu formol 35%. 3.5. INSTALAII DE DIFUZIE Frecvent, se folosesc urmtoarele instalaii de difuzie: - RT cu funcionare continu; - BMA cu funcionare continu; - DDS cu funcionare continu. InstalaiaRT(fig.3.1.).Aredreptcomponentprincipaluntamburorizontal din oel, care se nvrte pe dou role de susinere prin intermediul a dou bandaje. Micarea de rotaie se realizeaz prin intermediul unei coroane dinate, angrenate de o roat dinat, aflat pe axa grupului motoredactor. n interiorul cilindrului sunt fixate2spiralecunceputuri,decalatela180ounulfadealtul,careformeaz dou culoare elicoidale (2 rnduri de compartimente distincte ce dirijeaz zeama n dou curente paralele). n partea de mijloc, pe toat lungimea axei tamburului, exist un spaiu gol, cu seciune ptrat, prin care zeama trece dintr-un compartiment n altul. Pe toat lungimeacilindruluiexistunperetedespritorformatdintr-oplaccompactn parteacentrali perforatn prilemarginale.De placacentralsunt fixate table nclinate care dirijeaz trecerea tieeilor dintr-un compartiment n altul.Sensul de nclinare al tablelor este astfel stabilit nct atunci cnd tamburul se rotete, tieeii alunec n sens invers sensului de naintare a spiralelor. Cnd tamburul se rotete, placaperforatridictieeiiiiscoatedinzeam,iarcndnclinaiaplciieste destul de mare, tieeii alunec pe tablele nclinate n compartimentul urmtor.La Materii prime pentru obinerea zahrului 35 fiecareturaieatamburului,datoritcelor,douspire,zeamasedeplaseazn doucompartimenteiartieeiinsensinversnumaintr-unsingurcompartiment. Temperatura din tambur este de 70oC, durata de deplasare a tieeiilor 100 min, iar a zemii de difuzie de 50 min. Fig. 3.1. Instalaia RT: a vedere general: 1 tambur; 2 role exterioare tamburului; 3 role de sprijin ale tamburului; 4, 5 mecanismul de acionare melc-roat melcat; 6 sistemul eelectromotor-variator de turaie; b seciune longitudinal; c seciune transversal; d detaliu privind poziionarea tablelor nclinate. ExtractorulBMA (fig.3.2.), se ncadreazncategoria extractoarelor de tip transportormelcatvertical.Aparatulesteformatdintr-ocoloanvertical,n interiorulcreiaseaflunarboretubularpecaresuntmontatespiredeo Tehnologia zahrului 36 construciespecial.Spireleaucanaleradialepentrucurgereazemii.Labaza turnului,seaflosit,iarsubaceasta,uncolectortronconicdincareseextrage zeamadedifuzie.Peseciuneacoloanei,suntmontatepaletefixe,careopresc rotireamaseidetieeiizeamodatcuaxulitotodatregleazncrctura aparatului cu tieei. La partea superioar a coloanei, sunt montate tuurile pentru admisieapei,celdesuspentruaparece,iarceldejospentruapcald. Eliminarea tieeilor se face pe la partea inferioar a coloanei. Tieiisuntprenclziinafaraextractoruluintr-unamestector,peseama zemiidedifuziedecirculaiecaretreceprintr-unprenclzitor.Dinamestector tieii desfeclsunt trimii la baza extractoruluideasuprasiteii circul dejos n sus, n contracurent cu apa. InstalaiaBMAsecaracterizeazprin:productivitatea(pentruH=24mi = 3,7 m) = 1500 t/24h; durata de difuzie 80 min;turaia medie 0,9 1,7 rot/min; ncrcare difuzor 50 kg tieei/hl; sutiraj 120 130 % fa de tieei. Fig. 3.2. Extractorul (difuzorul) BMA: 1 corpul aparatului; 2 ax gol; 3 spire; 4 palete fixe; 5 gur evacuare borhot;6 rezervor acumulare zeam de difuzie; 7 grup motor-reductor; 8 malaxor pentru prenclzire tieei; 9, 10 pompe; 11 schimbtor de cldur pentru zeama de difuzie recirculat. ExtractorulDDS(fig.3.3).Acestextractorfacepartedincategoria extractoarelorcunclinaieuoarfadeorizontal,deplasareatieiilorn extractor fiind realizat cu un transportor melcat. Aparatul este format dintr-o cuv Materii prime pentru obinerea zahrului 37 cu seciune bicilindric, nclinat fa de orizontal cu 8o i terminat prin doi perei frontali. La extremitatea inferioar a cuvei se afl plnia de alimentare cu tieei i ositprincaresefiltreazzeamanaintedeaprsiaparatul,pringurade evacuare. ninteriorulcuveiserotescdoutransportoareelicoidalecaredeplaseaz tieeii de josn sus ncontracurentfa de apa de difuziecare este trimis pe la partea superioar. Spirele melcilor sunt construite din fii de tabl, cu spaii libere ntreele,icaresentreptrund.Lacptulsuperioraparatulareoroat elevatoare cu cupe perforate cu ajutorul cruia se scoate borhotul. Pentru nclzire aparatulesteechipatcu12mantaledeaburcarecreazzonedenclzirepe lungimea aparatului. Fig. 3.3. Schi de principiu a extractorului DDS: 1 corpul necurilor; 2 ax; 3 spire; 4 gur de ncrcare; 5 sistem de nclzire;6 carcasa roii elevatoare pentru evacuarea borhotului; 7 roat elevatoare;8 descrcare borhot. Zonele de lucru ale aparatului sunt: ZonaI,delngsit,careestenenclzitincaretemperaturatieeilor este de 20 .. 25oC, iar a zemii < 50oC pentru ca tieeii s nu se nmoaie. Zona II, n care se realizeaz plasmoliza tieeiilor la t = 75 78oC. Zona III, de extracie propriu zis la care t =70 72oC. ZonaIV,deevacuareaborhotului,nenclzitncaretieeiiepuizaiau Tehnologia zahrului 38 temperaturade5060oCivinncontactcuapadedifuzie.Lafolosireaacestei instalaii,ncondiiinormaledefuncionare,pierderiledezahrnborhotsuntde 0,250,35% la un sutiraj de 115120%, durata difuziei fiind de 90100 min.Cifra SILIN, pentru tieeii folosii, trebuie s fie de 714 m iar cifra suedez mai mare de 10. Turaia optim a snecurilor trebuie s fie de 0,70,8 rot/min. 3.6. CALCULE TEHNOLOGICE PENTRU PROCESUL DE DIFUZIE Avem n vedere: Bilanul general de material T + A = S + B n care: T cantitatea de tieei; A cantitatea de ap; S - sutirajul; B borhotul. Din ecuaie se poate determina cantitatea de ap: A = S + B T Din ecuaia de baz rezult: -cantitateadezeamdedifuzie(sutirajul)nuesteegalcucantitateade ap necesar instalaiei; -pentrubateriilededifuziediscontinui,cantitateadeapestemaimare dect sutirajul; - pentru instalaiile de difuzie continu, cantitatea de ap este mai mic. Bilanul zahrului la difuzie n ba a100Sp P + + =n care: P cantitatea de zahr din sfecl, %; p cantitatea de zahr (polarizaia) din zeam de difuzie, %; ab pierderi de zahr n borhot, raportat la 100 kg sfecl; an pierderi nedeterminate de zahr la 100g sfecl prelucrat; S sutirajul. Calculul sutirajului ( )p100 a PS =n care: P cantitatea de zahr din sfecl, %; p cantitatea de zahr din zeam de difuzie, %; a pierderi totale la difuzie, fa de sfecla prelucrat, %. 3.7. PRESAREA I USCAREA BORHOTULUI De la difuzie rezult:zeama de difuzi i borhotul. Borhotulreprezint90%dinsfeclaladifuziadiscontinui7080%la difuzia continu. Borhotul este format din: - ap 92,5 94%; - substan uscat 6 7,5% din care: - 0,5% substane proteice; Materii prime pentru obinerea zahrului 39 - 1,3% celuloza; - 2,7% substane pectice i arabani; - 0,2% zaharuri; - 0,3% sruri minerale. Pentruamriconservabilitateaborhotuluiacestasesupunenprimfaz presrii, astfel nct coninutul de substan uscat ajunge la 16 20%. Presareasefacecupreseverticalsauorizontale,maiutilizatfiindpresa orizontal. (fig. 3.4). Fig. 3.4. Pres orizontal de borhot: 1 cuv semicilindric; 2 sit cilindric; 3 ax conic; 4 palete dispuse elicoidal;5 sistem de antrenare; 6 bare fixe; 7 - con de presare; 8 gur de ncrcare;9 conduct de evacuare ap. Presarea borhotului este influenat de: - turaiaaxuluipreseicarelarnduleiinflueneazcapacitateapreseii coninutul de substan uscat din borhot; - suprafaliberdepresarecaredetermin:vitezadeeliminareaapei. Suprafaaliberapreseiestedependentdenumrulorificiiloridimensiunile acestora din sita cilindric a presei; - calitatea sfeclei folosit la formarea tieeiilor. Tieeii din sfecla imatur se preseazmaigreudupepuizareaacestoraladifuzie,datoritfaptulc fibrozitateaestemairedus.Deasemeneatieeiirespectiviconiniocantitate mai mare de substane pectice care rein ap. - condiiile de lucru influeneaz presarea prin: -pH-ulladifuzie:unpHmaimaresaumaimicsolubilizeazexcesiv substanele pectice i deci se produce nmuierea tieeiilor; -temperaturadedifuzieH,prevzutcuagitatorcupalete(cu1tur/minut),care lucreaz la 40oC. Fig. 4.3. Predefecatorul la cald: 1 vas cilindric; 2 ventil de golire; 3 agitator; 4 contrabrae; 5 alimentare cu zeam predefecat; 6 plnie de alimentare cu lapte de var; 7 conduct de evacuare a zemii defecate; 8 colector de zeam predefecat; 9 conduct de evacuare zeam defecat. Tehnologia zahrului 46 Saturaia I. Are drept scop formarea de precipitat cu excesul de lapte de var sau laptele de var slab legat sub form de zaharai mono- i dicalcici. LasaturaiaI,intrzeamadefecatcualcalinitate1,5...2%CaOi temperaturade 85...90oC, care este tratat cu gaz de saturaie ce provine de lacuptoruldevar(conine2634%CO2).SaturaiaI,arelocnsaturatoare pn la o alcalinitate de 0,06...0,1% CaO, adic pn la pH = 10,8...11,2. La saturaia I au loc urmtoarele reacii: CO2+H2O H2CO3 CaO+H2O Ca(OH)2 Ca(OH)2+H2CO3=CaCO3+2 H2O De remarcat, c n zeama defecat CaO se afl sub form de suspensie nproporiede90%i10%subformdehidroxiddecalciu;pentruase forma CaCO3 tot oxidul de calciu trebuie s se gseasc ca Ca(OH)2 . Saturaia I are loc n urmtoarele condiii: -temperatura zemii de defecaie 85 90oC; -concentraia CO2 n gazul de saturaie este de 26 34%; -durata operaiei este de aproximativ 8 minute; -pH-ul final al zemii este de 10,8 11,2 (acelai ca la predefecare). Saturaia I poate fi realizat discontinuu i continuu Saturaia I discontinu prezint urmtoarele avantaje: -saturaia se poate controla foarte bine; -obinereadegelintermediarfavorizeazabsorbianezahruluipe cristalele de CaCO3; -cristalele de CaCO3 fiind foarte mici, se favorizeaz purificarea. Dezavantajele saturaiei I discontinui se refer la: -cristalelemicideCaCO3 producgreutidefiltrare,vitezade sedimentarefiindmic.Nusepotfolosiutilajecufuncionarecontinu pentru separarea cristalelor de CaCO3 cu materialul adsorbit la suprafaa lor; -se produce spum; -necesitmaimultesaturatoare(4saturatoare),ceeaceridiccostul investiiei. Saturaia I continu prezint urmtoarele avantaje: -se obin cristale mari de CaCO3 (5-10 ) datorit alcalinitii mai mici a zemiiproaspete,ceeaceconducelaofiltraremaiuoarasuspensieide precipitat care are i o vitez de sedimentare mai ridicat; -sepoaterealizarecirculareazemiinaparatceeaceconducela creterea cristalelor de CaCO3; -instalaia este mai ieftin fiind nevoie de un singur saturator. Dezavantajele se refer la: -nusepoatemenineconstantpH-ul,datoritgreutilornreglarea tratrii zemii cu CO2; -este posibil ca nu toat zeama s fie tratat uniform cu CO2; -suprafaadeadsorbieacristalelormariestemaimicdecta cristalelor mici, deci purificarea este mai puin eficient. Aparatele de saturaie I sunt cu funcionare discontinu i continu: a)AparatuldesaturaieIcufuncionarediscontinu(fig.4.4)esteformat dinvasulcilindric(1),zeama intrnd n aparat prin racordul (3) i distribuit prindistribuitorul(2)desusnjos.CO2pentrusaturaieesteadusprin conducta(5)idistribuitprinbarbotorul(6).CO2estedirijatncontracurent Materii prime pentru obinerea zahrului 47 cuzeamacareprsetesaturatorulprinconducta(7),trecndprin preaplinul (10). Gazul uzat prsete aparatul prin racordul (11). Fig. 4.4. Aparat pentru saturaia I, cu funcionare discontinu: 1 vas cilindric; 2 tu de alimentare cu zeam + nmol concentrat; 2 tu de alimentare cu CaO; 3 conduct de alimentare cu CO2; 3 distribuitor de CO2; 4 conduct de evacuare zeam saturaia I; 5 sticl de nivel; 6 sprgtor de spum; 7 racord de evacuare gaz de saturaie uzat. b) Aparatul de saturaie I cu funcionare continu (fig. 4.5) se compune din corpulcilindric(1),ncarezeamadedifuzieilapteledevarintrprin conductele (2) i (2'), cu circulaie de sus n jos. Gazul de saturaie este adus princonducta(3)idistribuitprinbarbotorul(3')icirculdejosnsus. Zeamasaturatprseteaparatulprinconducta(4).Controlulnivelului zemii n aparat este realizat prin conducta de nivel (5). Aparatul este prevzut la partea superioar cu prinztorul de spum (6) i racordul (7) prin care iese gazul de saturaie. Tehnologia zahrului 48 Fig 4.5. Aparat pentru saturaia I, cu funcionare continu: 1 vas cilindric; 2 distribuitor zeam defecat + recirculat; 3 tu intrare zeam; 4 conduct recirculare; 5 conduct gaz de saturaie; 6 duze de distribuie gaz de saturaie; 7 conduct de evacuare zeam saturat; 8 distribuitor de gaz de saturaie; 9 pomp centrifug; 10 preaplin; 11 evacuare gaz de saturaie uzat. SaturaiaaII-a.AredreptscopdeaprecipitaexcesuldevarcuCO2i deascdealaminimumcantitateadesruridecalciu,coninutdezeama subire.LasaturaiaaII-atrebuieevitatredizolvareanezahrului.Tratarea cu CO2 se face pn la pH = 8,2...8,8 i 100...150 mg CaO / litru. Reaciile care au loc la saturaia a II-a, sunt urmtoarele: Ca(OH)2+CO2 CaCO3+H2O 2 KOH+CO2=

K2CO3+H2O 2 NaOH+CO2 =Na2CO3+H2O Ca(R COO)2+K2CO3 CaCO3+2 R COOK (insolubil) (insolubil)(solubil) Materii prime pentru obinerea zahrului 49 ncazdesuprasaturare,cuCO2,areloctransformareacarbonailorn bicarbonai,faptnedorit,deoarece,bicarbonaiiproducincrustaiipeevile fierbtoarelor. Saturaia a II-a este bine condus dac: -alcalinitateazemiiajungela100...150mgCaO/litru,adicpH= 8,2...8,8; -KOH i NaOH se transform complet n K2CO3 i Na2CO3; -operaia se desfoar la 100oC i fr exces deCO2 pentru a nuse forma bicarbonai solubili. Saturaia a II-a dureaz aproximativ 4...5min. i se conduce n aparate de felul celor artate la saturaia I. PrefierbereazemiisubiridesaturaiaaII-a.Aceastoperaie,este necesar numai dac s-a fcut suprasaturarea zemii i a avut loc formarea de bicarbonaisolubili.Prefierbereaserealizeazla105...107oC,ntr-un prenclzitor n care caz au loc reaciile: Ca(HCO3)2 CaCO3+CO2+H2O 2 KHCO3 K2CO3+CO2+H2O Carbonaii insolubili se ndeprteaz prin filtrare. Sulfitarea zemii subiri. Aceast operaie, se realizeaz n scopul: -reducerii alcalinitii pn la 0,001% CaO; -reducerea vscozitii zemii; -decolorarea zemii. La sulfitare au loc urmtoarele reacii: SO2+H2O H2SO3 K2CO3+H2SO3 K2SO3+CO2+H2O(reacie care reduce alcalinitatea la 0,01% CaO) H2SO3 +H2 H2SO4+2H(hidrogenul format are aciune decolorant asupra substanelor colorate din zeam). Separareaprecipitatuluidinzemuri.Precipitatelesendeprteazdin zemuri dup: -saturaia I, cnd se formeaz o cantitate mare de precipitat; -saturaia a II-a, cnd se formeaz o cantitate mai mic de precipitat; -dup sulfitare. Se poate merge pe varianta: Decantare,ncarecazseseparzeamacare,setreceprinfiltrede control(cumarfifiltrulculumnri),iarnmolulconcentratsefiltreazn filtru rotativ cu vid. La aplicarea acestui procedeu este necesar ca zeamas aibuncoeficientdesedimentareSk>6cm/min.iuncoeficientde filtrabilitateFk < 6s/cm2. Viteza de sedimentare este influenat demrimea i calitatea precipitatului, vscozitatea zemii, temperatura zemii. Folosireadefiltreconcentratoare,detipGrandfrinsauGrandPontcare prezint urmtoarele avantaje: realizeaz un grad de concentrare mai mare a nmolului;evitnrutireacalitiitehnologiceazemiiipierderidezahr prinevitareastaionriizemii;filtreleocupunspaiumairedusn comparaie cu decantoarele. Tehnologia zahrului 50 4.4. SCHEME DE PURIFICARE Schemele de purificare a zemii sunt clasificate n: a) schema cu coagularea coloizilor naintea saturaiei I (schema Briegell Mller);b)schemadepurificarefrcoagulareacoloizilornaintea saturaiei I (schema de purificare Door); c) schememixtedepurificare(schemaSchneiderBMAischema Wiklund - Door). SchemacucoagulareacoloizilornainteasaturaieiI(schemaBriegell Mller).naceastschem(fig.4.6)zeamadedifuzieestesupusunei predefecriprogresive.Astfel,npredefecatorul(1)zeamaestetratatcu 0,20...0,25gCaO/100ml,relundu-sencompartimentul(1)al predefecatorului precipitatul de carbonat de calciu de la saturaia I. ndefecatorul(2)zeamaestetratatcuaproximativ1gCaO/100ml, fiind trecut apoi prin prenclzitorul (3), unde se nclzete la 85...90oC. nsaturatorul(4),zeamaestetratatcuCO2pnlapH=10,8...10,9, apoiajungendecantorul(5),undeseseparzeamalimpedecareeste trimislaprenclzitorul(7)isaturatorul(8),iarnmolulconcentrateste filtrat-splat n filtrul rotativ cu vid (6). Saturaia a II-a are loc pn la alcalinitatea de 0,015 0,020 g CaO / 100 ml. n final zeama este filtrat n filtrul (9). Fig. 4.6. Schema de purificare Briegell Mller. Schema de purificare fr coagularea coloizilor naintea saturaiei I (schema de purificare Door). n cazul acestei scheme, zeama de difuzie se nclzete la 90oC n prenclzitorul (1), dupcareeste introdus nvasul deamestecare (2),undeserecirculzeamatratatsimultancuCaOiCO2ndefeco-saturatorul (3), pn la pH = 10,8 10,9.Zeama recirculat reprezint 600 700% fa de zeama de difuzie.Din saturatorul (3) zeama i urmeaz cursul normal (fig.4.7). Materii prime pentru obinerea zahrului 51 Fig. 4.7. Schema de purificare Door. Scheme mixte de purificare (schema Schneider BMA i schema Wiklund - Door). ncazulschemeiSchneiderBMA(fig.4.8),serealizeazstabilizarea coloizilor zemii de difuzie n vasul (1), n care se introduc 6...10 volume nmol concentratdeladecantorul(6)alsaturatoruluiI(5).Zeamatratatesteapoi trecut n reactorul I a (2), n care se aduce i 150...250% zeam saturat din reactorul I b (3), plus nmol concentrat de la decantorul (10) al saturatorului II (9).ntresaturatorulIc(5)ireactorulIb(3)s-aintrodusdefecatorul(4). naintedeaintransaturatorulII(9)zeamasemaisupuneuneidefecricu 0,02...0,03 % CaO. Fig. 4.8. Schema de purificare Schneider BMA. ncazulschemeiWiklundDoor(fig.4.9),procesuldecurgedupcum urmeaz:zeamadedifuzieseprenclzetela60...70oCnprenclzitorul(1), dup care se realizeaz predefecarea n contracurent, progresiv n predefecatorul (2),prinadugarede0,5gCaO/100mli100%zeamsuprasaturatpentru coagulareaistabilizareacoloizilor.ncontinuare,nvasul(3),seadaug 1,2...1,6 g CaO / 100 ml, pentru defecare masiv. Zeama astfel tratat este admis Tehnologia zahrului 52 n prenclzitorul (4), la 85oC,i trecut apoi la saturatorul (5), unde este tratat cu CO2 pn la pH = 10,8...10,9, adic la alcalinitatea de 0,08 g CaO / 100 ml. Fig. 4.9. Schema de purificare Wiklund Door. O parte din zeama de saturaie I este trecut la saturatorul (6) unde suport onousuprasaturarepnlaalcalinitateade0,02gCaO/100ml corespunztoare pH-ului 9, i este recirculat n predefecatorul (2). Restul zemii de saturaiaI,estetrecutladecantorul(7),apoilaprenclzitorul(9),mpreuncu cea rezultat de la filtrul cu vid (8). n prenclzitor zeama se nclzete la 95oC i deaiciestetrimislasaturatorulII(10)undesetrateazcuCO2pnla alcalinitateade0,015...0,020g/100ml.ZeamadesaturaieII,ajungenfinaln filtrul (11). EVAPORAREA ZEMII SUBIRI 5.1. INSTALAIA DE EVAPORARE Zeamapurificat,esteozeamsubire,deoarece,conine11...15% substanuscat.Aceastzeam,trebuieconcentratpnla60...65% substan uscat, n care caz se obine, aa numita zeam groas. Materii prime pentru obinerea zahrului 53 Fig. 5.1. Instalaie de evaporare cu cinci corpuri (trepte): 1, 2, 3, 4, 5 corpuri de evaporare; 6 condensator barometric; 7 prinztor de picturi;8 cad barometric. Concentrareasefacederegulntr-ostaiedeevaporarecumultiplu efect care este format (vezi figura 5.1) din: -evaporatoare(concentratoare),deregulcueviitubcentralde circulaie. evile fierbtoare au diametrul () de 30...34 mm i lungimea (L) de 3000 mm, iar n cazul evaporatoarelor cu circulaia zemii n pelicul, lungimea este de 4500...7000 mm. -condensator barometric; -pomp de vid; -oal de condens. Instalaia de evaporare, funcioneaz n mai multe trepte de presiune, la temperaturi cuprinse ntre 130 i 60oC. Evaporatoarele sunt legate n serie i lucreazlapresiunidescresctoare,delaprimulcorplaultimulcorp,astfel nct,aburulsecundarformatntr-unevaporatorsserveasclanclzirea urmtoruluievaporator.Aparateledeevaporare,denumiteicorpuride evaporare, care lucreaz la aceeai presiune formeaz o treapt sau un efect de evaporare. ncazulmenionatnfigura5.1.suntcincitrepte(efecte)de evaporare. ninstalaiamenionat,corpurile 1 i2 lucreaz la presiunemai maredectpresiuneaatmosferic,iarcorpul3lucreazlaopresiune aproximativegalcuceaatmosferic,iarcorpurile4i5lucreazlao presiunemairedusdectceaatmosferic.Aburulsecundar,delaultimul corp de evaporare, este condensat n condensatorul barometric, conectat cu prinztorul de picturi i conectat la pompa de vid uscat. Pentrucastaiadeevaporarecuefectmultiplusfuncioneze, transmitereadecldurtrebuiessefacdelaunaparatlaaltul,ceeace nseamn o cdere de temperatur a vaporilor de la o treapt la alta. Aceast condiie este dat de ecuaia: Q = K1S1(t0 tf1) = K2S2(t1 tf2) = .... = KnSn(tn-1 tfn) n care: Q este cantitatea de cldur adus de abur n corpul 1, [Kcal]; Tehnologia zahrului 54 K1, K2, K3,...Kn coeficientul total de transmitere a cldurii, [Kcal/m2 h grad]; S1, S2, S3, ... Sn suprafeele de nclzire a aparatelor, [m2]; t0,t1,...tn-1temperaturavaporilorsaturaidenclzirenfiecare evaporator, [oC]; tf1, tf2, ...tfn temperatura de fierbere a zemii, [oC]. Condensarea aburului, ieit din ultimul corp al instalaiei de evaporare, se realizeaz n condensatorul barometric de amestec cu nlimea (H), de 2, 3orimaimaredectdiametrul(D)iprevzutcuicane.Lacondensatorul barometric (vezi figura 5.2.) se consum 200...500 l ap/100 kg sfecl. Fig. 5.2. Condensator barometric cu icane: 1 corp cilindro-conic; 2 separator de picturi; 3 cad barometric. 5.2. MODIFICRILE ZEMII N TIMPUL EVAPORRII La concentrarea zemii subiri au loc urmtoarele modificri: -cretereauoarapuritii,datoritdescompuneriisuferitede nezahr, descompunere care conduce la depuneri pe evile evaporatorului i la trecerea lor n apa de condens (antrenate de vaporii de ap) sau n gazele necondensabile (cele volatile);-scdereaalcalinitiizemiicarezultataldescompumeriiamidelor, descompuneriizahruluiinvertitcuformaredeacizihumicii caramelizareaslab a zaharozei; Materii prime pentru obinerea zahrului 55 asparagina+ H2ONH2CONH2 HOOC CH CH2+ NH3acid asparagic amoniacNH2HOOC CH CH2COOHNH2HOOC CH CH2COOH + K2CO3CO2NH2KOOC CH CH2COOK + + H2Oasparaginat de potasiu -modificarea coninutului de coloizi. Coloizii din zeama de saturaie II reprezint0,09%fadesfecl.Prinaciuneadintreaminoaciziizahrul invertitsemretecantitateadecoloizicolorai,cerepotfiadsorbiila suprafaa cristalelor de zahr la operaia de cristalizare; -descompunereazahruluiiintensificareacoloraieiestenfuncie de temperatura de evaporaie i de pH-ul zemii; -formareadeprecipitateinsolubilecaresedepunpeevile evaporatoarelor. Cauzele formrii de precipitate insolubile sunt: -cretereaconcentraieizemiiiinclusivasrurilororganicei anorganice, slab solubile, care se depun; -scdereasolubilitiisrurilordecalciuodatcucreterea concentraiei de zahr a zemii; -trecerea bicarbonailor n carbonai insolubili. Depunerile pe evi sunt duntoare datorit faptului c se micoreaz trensmiterea de cldur. 5.3. CALCULUL SIMPLIFICAT AL STAIEI DE EVAPORARE Cantitatea de ap evaporat, este dat de relaia: W = G1 G2 211 2bbG G= n care: W cantitatea de ap evaporat raportat la 100 kg sfecl, [kg]; G1 cantitatea de zeam subire raportat la 100 kg sfecl, [kg]; G2 cantitatea de zeam groas raportat la 100 kg sfecl, [kg]; b1 concentraia zemii subiri, [oBrix]; b2 concentraia zemii groase, [oBrix]. Calculul simplificat al staiei de evaporare cu cinci corpuri: a) cantitatea total de ap: ||.|

\| =211bb1 G W b) cantitatea de abur, care intr n corpul 1 de evaporare: Tehnologia zahrului 56 D1 = Dc + E4 + E3 + E2 + E1 n care: D1 cantitatea de abur care intr n primul corp de evaporare, [kg]; Dc cantitatea de abur la condensator, [kg]; E1,E2, E3, E4 prelevrile de abur de la corpurile de evaporare, [kg]; ( )5E 4 E 3 E 2 E WD4 3 2 1c+ + + = c)cantitateadeapevaporat,lafiecarecorp,raportatla100kgsfecl, [kg]: W1 = D1 W2 = D1 E1 W3 = W2 E2 W4 = W3 E3 W5 = W4 E4 W5 = Dc W4 = Dc +E4 W3 = Dc +E4 + E3 W2 = Dc +E4 + E3 + E2 W1 = Dc +E4 + E3 + E2 + E1 d) concentraia zemii, n fiecare corp de evaporaie: Bx1 = 1 11 1W Gb G, [oBx] Bx2 = ) (2 1 11 1W W Gb G+ , [oBx] Bx3 = ) (3 2 1 11 1W W W Gb G+ + , [oBx] Bx4 = ) (4 3 2 1 11 1W W W W Gb G+ + + , [oBx] Bx5 = ) (5 4 3 2 1 11 1W W W W W Gb G+ + + + , [oBx] FIERBEREA I CRISTALIZAREA ZAHRULUI 6.1. CONSIDERAII GENERALE PRIVIND FIERBEREA I CRISTALIZAREA Fierbereaesteoperaiaprincarezeamagroasobinutlaevaporare (concentrare)cu60...65oBrix,seconcentreazpnla90...93oBrix,ncare Materii prime pentru obinerea zahrului 57 cazseobineomasgroas,carereprezint,osuspensiedecristalede zahr ntr-un sirop mam. Siropul mam conine n soluie tot nezahrul aflat n zeama groas, precum i o parte din zahrul pe care impuritile l menin necristalizabil.Siropulmamsausiropuldescurgere,esteunsirop intercristalin cu puritate inferioar masei groase. Cristalizareazaharozei(zahrului),arelocconcomitentcufierberea atuncicndzeamaatingeoanumitsuprasaturaie.Coeficientulrealde suprasaturaie este de 1,05...1,10. Rezult c, fierberea trebuie s se fac n interiorul aa numitei zone metastabile, respectiv ntre = 1,0 i 1,2, cnd seamorseazcristalizareaprinintroducereadecentridecristalizarei ntre=1,2i1,3,cndseformeazgermenidecristalizarespontan. Suprasaturaia se stabilete prin ngroarea zemii pn la proba de fir. La cristalizarea prin amorsare cu germeni de cristalizare, numrul de germenidecristalizareintroduiestede106...108/100lmasgroas.Dup nsmnare,areloccretereacristalelordezahr,avndcapornire germeniidecristalizareintrodui,germenipecaresedepunezaharozadin soluiasuprasaturat,subinfluenaunuigradientdeconcentraienc2 >c1 (c2concentraiazaharozeinsoluiasuprasaturat,iarc1concentraia zaharozei n soluia aflat la suprafaa germenului). Viteza de cretere a cristalelor de zahr, respectiv viteza de depunere a zaharozei pe germenele de cristalizare este dat de relaia: K = ASG; K = 2min mmg n care: G variaia masei cristalului, [mg]; S suprafaa cristalelor, [m2]; timpul, [min]. Vitezadecristalizare,reprezintdeci,cantitateadezahr[mg],care cristalizeaz ntr-un minut pe o suprafa de 1 m2.Viteza de cristalizare este influenat de urmtorii factori: -graduldesuprasaturaiealsoluieidezahr(maseigroase),care trebuie meninut la o anumit valoare, pentru a nu se forma n mod spontan noicentridecristalizare,ceeacearconducelaocristalizareneuniform, deci la formarea de cristale cu diferite dimensiuni; -temperatura,careinflueneazindirectvitezadecristalizare,prin faptulcmicoreazvscozitateamaseigroase,decifavorizeazmicarea moleculelor de zaharoz; -puritatea masei groase: cu ct puritatea este mai mare cu att viteza decretereacristalelordezahrestemaimare,existndocorelaientre puritate,coeficientuldesaturaieivitezadecretereacristalelordezahr (tabelul 6.1.). Tabelul 6.1. Corelaia dintre puritate i coeficientul de saturaie Puritatea, Coeficientul de saturaie Tehnologia zahrului 58 Q1,031,061,091,121,151,181,21 1001120236040506900--- 92620154023902850330037504180 802354155807108409751105 Influen pozitiv, asupra vitezei de cristalizare, o au i: -agitarea,careuureazdeplasareamoleculelordezaharozspre cristal; - mrimea, i deci suprafaa germenilor de cristalizare; -timpul:cantitateadezaharozdepuspecristalevariazcuptratul timpului. Influen negativ, asupra vitezei de cristalizare, o are: - alcalinitatea prea mare a masei groase (reacia trebuie s fie neutr). Scheme de fierbere i cristalizare Aparatele de fierbere a zemii groase sunt: - aparate de fierbere verticale cu funcionare discontinu; - aparate de fierbere cu funcionare continu. Frecventseutilizeazaparateledefierberesubvacuumcucirculaie mecanic a zemii groase (vezi figura 6.1.). nacestaparat,concentrareafinalamasei,sepoatefacepnla 95...96oBrix,pentruaaveactmaipuinzahrnsiropulintercristalin,deci pierderi de zahr n melas ct mai mici. Fierberea poate dura 8...16 ore. DupfierberelaBrixuldorit,masagroasestedescrcatntr-un malaxorcristalizator,amplasatsubaparatuldefierbere.Malaxorul cristalizatorestercitartificial.nmalaxorulcristalizatormasagroasse rcete i zahrul cristalizeaz. Rcirea trebuie astfel condus nct siropul mam (intercristalin) s fie suprasaturat(=1,1).Rcireafinalsefacepnla35oC,iarnaintede centrifugare masa fiart (masa groas) se nclzete la 40...45oC, astfel nct siropul intercristalin s devin o soluie saturat cu = 1,0 vscozitatea fiind mai mic cu 20 30%. Materii prime pentru obinerea zahrului 59 Fig. 6.1. Fierbtor sub vid, cu agitator: 1 corp; 2 ax cu palete; 3 separator de picturi; 4 evi de fierbere; 5 camer de fierbere. 6.2. RAFINAREA ZAHRULUI Rafinareazahrului,reprezintoperaiileprincaresendeprteaz impuritilereinutelasuprafaacristalelordezahr,prinadsorbiunesau includere (incluziuni solide sau lichide). Datorit impuritilor se obine zahr cu cristale neuniforme, unele deformate i o coloraie destul de intens. ndeprtarea impuritilor se face prin: -operaia de afinaie a zahrului brut; -dizolvareirecristalizare,dupoprealabildecolorareifiltrarea clerselor. Afinaia, este metoda de purificare a zahrului, prin care se nlocuiete, mecanic,peliculadesiropintercristalinaderentpecristale,carenuse ndeprteazlacentrifugare,cuopeliculdesiropcupuritatemaimare dect siropul intercristalin aderent. Afinarea decurge n dou etape: a) etapadeobinereamaseiartificiale,ncarecaz,zahrulseamestec ntr-unmalaxorspecialcusiropnclzitla85...90oC,cuopuritatemaimare dect a siropului mam (intercristalin). b)centrifugareamaseiartificialencentrifuge,cucareocaziese poate face i o albire cu ap sau abur. Tehnologia zahrului 60 Condiiile n care are loc operaia de afinare sunt: -Brixulmaseigroasetrebuiesfiectmairidicat(90...92oBrix), evitndu-se astfel dizolvarea zahrului; -amestecareamaseigroase n malaxor trebuie sdurezemai mult de o or; -naintedecentrifugaremasaartificialseaducela88...90oBrix,prin adaosdesirop,carenutrebuiesdepeasc25%fadegreutatea zahrului supus afinrii; -siropul adugat, trebuie s aib temperatura de 85...90oC, astfel nct, masaartificialsaibotemperaturctmairidicat,ceeacefavorizeaz centrifugarea. Obinerea clerelor (clerselor) purificate. Se obin prin dizolvarea zahrului galben, sau zahrului afinat, n ap de condens sau ntr-o zeam subire bine purificat. Temperatura clerei (clersei), trebuie s ajung la 80...90oC, iar Brixul la 65oBx.Operaiadedizolvarearelocnvasecuagitatoriserpentinede nclzire. Clerele (clersele) se decoloreaz cu: -crbune de oase (crbune animal); -crbune activ vegetal adugat n proporie de 0,8% fa de substana uscat.Dup amestecare, clera (clersa) se filtreaz n filtre cu discuri sau filtre culumnri.Purificareaclerelor(clerselor)sepoatefaceicuajutorul schimbtorilor de ioni. 6.3. SCHEME DE OBINERE A ZAHRULUI RAFINAT nfabriciledezahr,sefolosescmaimulteschemedeobinerea zahrului rafinat, i anume: - scheme de fierbere cristalizare cu patru produse (fig. 6.2.); - scheme de fierbere cristalizare cu patru produse i picior de cristal (fig. 6.3). Latoateschemelemenionateseobservcintervineioperaiade centrifugare.De la centrifugare se obine: -zahrul cristal cu 0,5% umiditate; -siropul verde; -siropulalbrezultatdinsplareazahruluicristalecuap(70...80oC) sau abur. Centrifugeleutilizatenindustriazahruluipotficufuncionare periodic(verticale,suspendate)icufuncionarecontinu(orizontalei verticale) (fig. 6.4). Principiul centrifugrii La rotirea tamburului ia natere o for centrifug (Fc): Fc =r m 2 Materii prime pentru obinerea zahrului 61 Dac = 602 n im = gG; atunci: Fc =gGrn9002 2.Considernd: g2 = 1, atunci Fc = 9002r n . Oricare centrifuge se caracterizeaz prin factorul de separare Z: Z = gr 2 sau Z = 9002n r . Zeam purificat concentratFierbere - cristalizareMasa groas ICentrifugareZahr galben Sirop verde ISirop albFierbere - cristalizareMasa groas IICentrifugareZahr brutMalaxareMasa groas artificialCentrifugareZahr afinat Sirop de afinatieDizolvareDecolorareFiltrareClers purificat Fierbere - cristalizareMasa rafinat ICentrifugareZahr rafinatSirop rafinat IFierbere - cristalizareMasa rafinat IICentrifugareZahr rafinat Sirop rafinat II Ape condens Tehnologia zahrului 62 Fig. 6.2. Schema de fierbere i cristalizare cu patru produse. Zeam purificat concentratFierbere - cristalizareMasa groas ICentrifugareZahr galbenZahr afinat IIZahr brut final IICentrifugareMasa groas IIFierbere - cristalizareSirop verde I MelasSirop de afinatieH2OZahr afinat IPicior de cristalClers ApClers purificatFiltrareDecolorareFierbere - cristalizareMasa groas rafinat ICentrifugareSirop rafinat IZahr rafinat I Centrifugare Masa groas rafinat IIFierbere - cristalizareSirop rafinat II Zahr rafinat II Fig. 6.3. Schema de fierbere i rafinare cu patru produse i picior de cristal. Materii prime pentru obinerea zahrului 63 Fig. 6.4. Centrifug vertical pentru obinerea zahrului cristal: 1 ax vertical; 2 tambur conic; 3 conduct de alimentare; 4 conduct pentru apa de splare. Siropul alb rezult din splarea zahrului cristal cu ap sau abur. Apa are 70...80oC i este pulverizat. CentrifugeledinindustriazahruluiauZ=650...1500,iarturaia centrifugelor este de 1000 rot/min, pentru centrifuge cu funcionare periodic i 2500 rot/min pentru centrifuge cu funcionare continu-verticale. Productivitatea centrifugei cu funcionare discontinu este: G max = 601 G= 601 V n care: V1 = volumul arjei, [m3]; = greutatea specific a materialului, [kg/m3]; = durata ciclului de centrifugare, [min]. Pentruocentrifugcudiametrul1200mm,carecentrifugheazmasa groas I, durata ciclului cuprinde: -pornirea i ncrcarea25 s. -centrifugare sirop verde70 s. -albire cu ap35 s. -albire cu abur 150 s. -frnare i descrcare70 s.

Total350 s. PRELUCRAREA ZAHRULUI UMED Tehnologia zahrului 64 7.1. TRANSPORTUL I SORTAREA ZAHRULUI Zahrul,obinutdelacentrifuge,trebuieuscatipentruaceasta trebuietransportatlausctor,transportcaresepoaterealizacuun transportor oscilant, care joac i rol de sortator. Transportoruloscilant(fig.7.1)estealctuitdintr-obandjgheabcu fundplat,susinutdearcurinclinateiflexibile.Micareaoscilatorieeste primit de la un mecanism bielmanivel. Cristalele de zahr se deplaseaz prinsalturi,ajungndlacaptultransportoruluideundeestepreluatdeun elevator care le ridic la usctor. Jgheabularelimeade400...1000mminlimeamarginilorde200...300mm.Numruldeoscilaiiestede300...400peminut.ntimpul transportuluizahrulserceteincepesseusuce.Petransportor, zahrul se deplaseaz cu 0,15 0,21 m/s n strat de 0,03 0,05 m. Fig. 7.1 Transportor oscilant: 1 band; 2 arcuri; 3 stratde zahr; 4 mecanism biel-manivel. Elevatorulderidicareazahruluilausctoresteunelevatorcucupe fixate pe dou lanuri sau pe o band de cauciuc. Distana dintre dou cupe este de 0,4...0,6 m, coeficientul de umplere al cupelor ( = 0,75), iar viteza de deplasare a benzii (lanurilor) cu cupe (v = 1,5 m/s). La transportul zahrului, cutransportoruloscilantielevatorulcucupesearenvedereomas volumetric a zahrului de800 kg/m3. 7.2. USACREA ZAHRULUI 7.2.1. CONSIDERAII GENERALE ASUPRA USCRII Uscarea este operaia prin care se realizeaz ndeprtarea apei dintr-un produs(transferdeumiditate)concomitentcutransferuldecldur. ndeprtarea apei din interiorul produsului spre suprafa are loc prin difuzie, iardelasuprafaaliberaprodusuluispreagentulvehiculator,prin evaporare la suprafa, aceasta fiind condiionat de doi factori importani: -diferenadepresiuniparialentresuprafaaprodusuluiimediuln care se face difuzia apei; - existena unei suprafee ct mai mari de difuzie i evaporare a apei. Factorii care influeneaz uscarea sunt urmtorii: Materii prime pentru obinerea zahrului 65 -naturaprodusuluisupususcrii:intereseazstructuraprodusului, poroas sau capilar; - felul cum se prezint apa: ap legat chimic, ap capilar etc. -formaidimensiunileprodusului:produselemruniteausuprafaa liber specific mare i grosimea mic, ceea ce favorizeaz uscarea; -temperaturaiumiditateaagentuluideuscare:aerulcuumiditate mic i temperatura mare se poate ncrca cu umiditate mult de la suprafaa produsuluiipentrucaaerulsfierefolositestesupusuneinclzirilax= ct. - sensul de deplasareiviteza aerului: la uscarea n contracurent este posibiltrecereauneicantitiimaimarideumiditatenaer,vitezade deplasare aaerului trebuind s fiecorelatcuviteza de difuzie i cu ceade evaporare a apei din produs. 7.2.2. USCAREA ZAHRULUI Pentrucazahrulspoatfipstratfrrisculaglomerriisaleeste necesar ca umiditatea s fie mai mic de 0,05%, pH-ul de aproximativ 8,0, s nuconinzahrinvertitcareestehigroscopic,sfiercitpnla temperatura de 25oC i s nu conin praf de zahr. Cristalele de zahr care ies din centrifug, se caracterizeaz prin: - umiditate de 0,5% pentru cele cu dimensiuni de 1...1,5 mm; - umiditate de 2,0% pentru cele cu dimensiuni de 0,25...0,3 mm. Umiditatea cristalelor de zahr se afl sub urmtoarele forme: -formlegat,asemeneaunuifilmdesiropsuprasaturatpesuprafaa cristalelor; -caumiditateintern,moleculeledeapfiindinclusenstructura cristalelor; - ca umiditate liber, n siropul ce nconjoar cristalul de zahr. Lauscaresendeprteaznprimulrndumiditatealiber,apoi umiditatea din filmul suprasaturat, astfel nct zahrul din aceast pelicul se concentreazicristalizeazsubform amorf. Umiditatea intern nu poate fi eliminat dect dac zahrul este mcinat. Pentru a se elimina umiditatea i a se realiza transferul de cldur este necesarcantrezahriaerulcaldsexisteodiferendeumiditateide temperatur,vitezadeuscaredepinznddecaracteristicilezahruluiiale aerului cald. 7.2.3. INSTALAII DE USCARE Pentru zahrul n cristale mai mari de 1 mm se folosete usctorul turn, n contracurent (figura 7.2). Pentru zahrul n cristale mijlocii de 0,5...1 mm se utilizeazusctorulturbin(figura7.3),careprezinturmtoareleavantaje: asigurpstrarealuciuluiiacalitiicristalelor;procesuldeuscareeste intens; consumul de energie este redus. Tehnologia zahrului 66 Fig 7.2 Usctor-turn pentru zahr: 1 corpul usctorului; 2 ax cu discuri; 3 icane; 4 gur de ncrcare; 5 angrenaj cu roi dinate; 6 grup motoreductor. Fig.7.3. Usctor turbin: 1 - discuri inelare; 2 suporturi pentru discurile inelare, suporturi ce se rotesc n jurul axului central 3, cu 1/3 ... 1/4 rot/min; 3 ax central; 4 gur de alimentare; 5 ventilatoare fixate pe axul 3; 6 ventilator de aspiraie aer saturat; 7 radiatoare de nclzire aer; 8 canale admisie aer proaspt; 9 transportor evacuare zahr uscat- Materii prime pentru obinerea zahrului 67 rcit (sgeile continui semnific circulaia aerului; sgeile barate reprezint traseul zahrului). Pentru uscarea cristalelor fine se utilizeaz usctorul cu tambur rotativ, nclinatfadeorizontalcu4...6%,careserotetecu3...5rot/min. Usctorularelungimeade34midiametrul()de1,52mieste prevzutcupaletecurbateinterioarefixatepepereteletamburului.Aproape de evacuare, peretele plin al tamburului, pe o lungime de 0,5 m este nlocuit cusitepentrucernereazahruluiuscatncontracurentcuaercald(figura 7.4). Fig. 7.4. Usctor tambur: 1 corp cilindric; 2 bandaje; 3 site; 4 rol de ghidare; 5 rol de sisinere.

7.2.4. SORTAREA ZAHRULUI Aceastoperaie,arelocdupuscare-rcireiaredreptscopdea sorta cristalele de zahr dup mrime. Pentru sortare se utilizeaz: Transportorul oscilant, asemntor cu cel folosit la transportul zahrului umed la uscare. Suprafaa pe care se deplaseaz zahrul este constituit din: -site cu ochiuri de 0,3 0,7 mm (primul rnd); -site cu ochiuri de 0,7 1,5 mm (al doilea rnd); -site cu ochiuri de aproximativ 3 mm pentru cristalele mari. Tehnologia zahrului 68 Sitevibratoare,carereprezintunsetdesitesuprapusemontaten rame, cu nclinaie de 20o fa de orizontal. Sitele au micare vibratorie. 7.2.5. SEPARAREA PRAFULUI DE ZAHR Pentru separarea prafului de zahr ce se formeaz la uscare, i sortare, din aerul ncrcat cu acest praf, se utilizeaz: - separatoare umede (figura 7.5); - cicloane (figura 7.6); - filtre cu saci nchise. Fig. 7.5. Schi de principiu a decantorului umed: 1 corpul decantorului; 2 vas cu ap; 3 icane. v1 > v2; D >d1. Fig. 7.6. Ciclon de separare zahr din aer cu praf de zahr: 1 corpul cilindro-conic; 2 conduct central de evacuare a aerului curat. 7.2.6. DEPOZITAREA ZAHRULUI N VRAC Depozitareazahruluinvracsefacensilozuri,deregul,subform deturn,cucapacitatemaredensilozare(20000t).Asemeneaturnuriau diametrul interior de 35 m, nlimea de 27 m i grosimea peretelui de 26 cm. nlimea zahrului n siloz este de aproximativ 23,5 m (fig. 7.7). Acoperiul,fundulipereiisilozuluisuntizolaicontraclduriii umezeliiisuntprevzuicuinstalaiedecondiionareaaerului.Pereii Materii prime pentru obinerea zahrului 69 silozuluisuntdinbetoncomprimatisuntstrbtuidecanale(420canale) cu diametrul de 7,5 cm (prin care circul aerulcald). Fundul silozului este o placdebetonarmat,de20cmiestedeasemeneastrbtutdecanale, pentru aerul cald (totalitatea lungimilor canalelor nsumeaz 4,5 km). Fig. 7.7. Siloz-turn pentru depozitarea zahrului. Fig. 7.8. Elevetor vertical cu cupe: a - schema de principiu; b forma cupei i dimensiunile ei.H1 = 106...5000 mm; H2 = 106...256 mm; a = 100...400 mm. Zahrulesteadusnsilozcuajutorulunuitransportorcuband, montat n pasarele metalice izolate, i cade pe un pod rotativ care se sprijin Tehnologia zahrului 70 pe turnul central al silozului, cu diametrul de 4 m, i n jurul cruia se rotete. Laumplereasilozului,podul,serotetecu2rot/or,lsndu-lscad uniform prin intermediul a 12 deflectoare distribuitoare. Podul rotativ, poate fi ridicat/cobortpentreaganlimeaturnuluicentral.Subpod,existun trasportorelicoidaldeschis,caresenvrteodatcuacesta.Lancrcarea silozuluimelculajutladistribuireazahruluinsiloz,rotindu-sentr-un sens,iarladescrcare(sensdemicareinvers),aducezahrulctreturnul central.Ladescrcare,zahrulptrundenturnulcentralprinclapete montate petoat nlimea, care sedeschid consecutiv de sus njos. Odat ajunsnturnulcentral,zahrulestepreluatdeunelevatorcucupe(fig.7.8) celdescarcnbandadeevacuare,montattotlaparteasuperioara silozului, care transport zahrul la magazia de nscuire / ambalare. Suntconstruiteisilozuricudescrcarepelaparteainferioar,prin intermediul unor clapete, zahrul fiind preluat de un transportor band. 7.2.7. DEPOZITAREA ZAHRULUI AMBALAT N SACI Zaharul care se ambaleaz n saci de iut de 100 kg, sau saci de hrtie de 50 i 25 kg, se depoziteaz n magazii construite din materiale rezistente la foc i bine izolate termic i mpotriva umezelii. nmagazie,saciiseaeaznstivecu15...20sacipenlime.Stivele se construiesc pe grtare de lemn. Stivuirea, se face pe direcie longitudinal iapoitransversal,asigurndu-seastfel,soliditateastiveloricirculaia aerului.Stivuirea,sefacemecanizat,cuajutorulelectrostivuitoarelor.Aerul din magazie, trebuie condiionat, pentru a se evita absorbia de umiditate, i deci,aglomerareazahrului,respectiv,favorizareadezvoltrii microorganismelor,carepot conduce la invertirea zaharozei, i respectiv, la producerea de polizaharide cu aspect mucilaginos. 7.2.8. CALCULE TEHNOLOGICE SIMPLIFICATE PRIVIND USCAREA ZAHRULUI Cantitatea de zahr (Gu) complet uscat, neinnd seama de pierderi: Gu = 10010011WG=10010022WGunde:G1 = 122100100WWGG2 = 211100100WWGn care: G1 este cantitatea de material umed care intr n usctor, [kg/h]; G2 cantitatea de material uscat care iese din usctor, [kg/h]; W1 umiditatea materialului nainte de uscare, [%]; W2 umiditatea materialului dup uscare, [%]. Cantitatea de ap evaporat la uscare: W = G1 G2 Materii prime pentru obinerea zahrului 71 W = G1 211100100WWGsauW = G1(22 1100 WW W) sauW = 122100100WWG G2 sauW = G2(12 1100 WW W) Consumul de aer, considernd un usctor fr pierderi. Umiditi intrate n usctor: - cu materialul ce se usuc: G11001W - cu aerul:Lx1 Total: G11001W + Lx1 Umiditi ieite din usctor: - cu materialul uscat: G21002W - cu aerul: Lx2 Total: G2 1002W + Lx2 n absena pierderilor: G11001W + Lx1 = G2 1002W + Lx2

Umiditatea ndeprtat n usctor din materialul care se usuc: W = G11001W

G21002W W = L (x2 x1) De unde: L = 1 2x xW, [kg/h] Consumul specific de aer: l = 1 21x x WL=, [kg/kg umiditate] Considerndx2=x0(aerulcaretreceprinradiatornuabsoarbesau cedeaz umiditate) atunci: l = 0 21x x , [kg/kg umiditate] Tehnologia zahrului 72 n care: L cantitatea de aer complet uscat care trece prin usctor, [kg/h]; x0coninutuldeumiditatealaeruluilatrecereaprinradiator,[kg/kg aer uscat]; x1 coninutuldeumiditatealaeruluilaintrareanusctor, [kg/kg aer uscat]; x2 coninutuldeumiditatealaeruluilaieireadinusctor,[kg/kg aer uscat]. Zahrul cristal uscat are polarizaia 99,75% i umiditatea de 0,06%. Rezumndtehnologiadefabricareazahruluidinsfecl,putemarta caceastestemaimultunprocesbazatpeoperaiifiziceifizico-chimice, aspectulmicrobiologicreferindu-selaposibilitiledeinfectarendiferite faze tehnologice. Linia tehnologic de fabricaie a zahrului din sfecl este artat n fig. 7.9. Materii prime pentru obinerea zahrului 73 Fig. 7.9. Linia tehnologic de fabricaie a zahrului din sfecl. OBINEREA ZAHRULUI CUBIC Zahrulcubic,seobinedinclersepurificate,conformschemei tehnologiceprezentatenfigura8.1.Seobservdinschemcseobine concomitent i zahr tos. Sirop albZahr rafinatCentrifugare/splareMasa rafinat Fierbere - cristalizareClers purificatPurificareCentrifugareMasa groas IIFierbere - cristalizareSirop alb Sirop verdeZahr tosCentrifugareMasa groas IFierbere - cristalizareZeam concentratZahr brut MelasAfinatieZahr afinatDizolvare Ap Clers LicherSirop verde PresareUscareTiereZahr cubicAmbalare/depozitare Fig.8.1. Schema tehnologic de obinere a zahrului cubic. Clersa se obine din zahr galben sau zahr afinat. Tehnologia zahrului 74 Lafierbereaclerseipurificate,nvedereaobineriimaseigroaseI, trebuie avut n vedere urmtoarele: -cameradefierbereaaparatuluitrebuiesfiemeninutpermanent acoperit de produs, pentru a se evita caramelizarea; -nsmnareasefacecuaproximativ2kgzahrpudr,pentruase obine cristale mici; -se menine o suprasaturaie de 1,01...1,05; -temperatura de fierbere, n prima perioad, este de 80...85oC, iar vidul 400 500 mmHg. n partea a doua temperatura se reduce la 70...72oC; -ntimpulfierberii,seadaugultramarin,iarpentrudecolorarese adaug hidrosulfit. Centrifugareamaseigroasesefacencentrifugecusiteavndorificii de0,3mm.Splareacristalelorsefacecuclersdesplarenumitlicher. Umiditarea zahrului supus presrii este de 2 3%. Pentrupresarenvedereaobineriizahruluicubicsefolosescmaini de presat,cu plac rotund, tipPsyllasiagregate cu funcionarecontinu, tip Chambon. Fig. 8.2. Presarea zahrului n vederea obinerii zahrului cubic: a masa presei Psyllas; b ciclu de presare: I pistonul n poziia inferioar; II umplerea matriei; III presarea; IV scoaterea batonului din matrice; H1 nlimea iniial a pistonului fa de marginea matriei; H2 nlimea dup presare; P contraplac. PresatipPsyllas,estealctuitdintr-omasrotund,prevzutcu4 matriefixatesimetricfanfa(fig.8.2.a).Matriaesteconfecionatdin alamiestempritncompartimenteprinpereicugrosimeade3mm, distana dintre perei fiind 23 mm, care reprezint mrimea laturii batonului. n golurile matricei se mic nite pistoane, a cror poriune superioar esteformatdinplcuedealam,careformeazfundulmatricei.Prin deplasareaacestorpistoaneserealizeazcomprimareazahruluifadeo contraplac(P),careseafldeasuprameseirotunde.Masarotundse nvrtecu6...8rot/minut,lafiecarerotaiecu90ofcndooprirede1...1,5 secunde,timpncarenfiecarematriarelocooperaieacicluluide presare (figura 8.2.b). Cnd pistonul se afl la partea inferioar, la o rotaie cu 90o, spaiul gol seumplecuzahr,adusdintr-unalimentator,dupoaltrotaiecu90o,se facepresarea prinridicarea pistonului cudistanaH1 H2, astfel nct H2s fieegalculaturabatonuluipentruaseobineoseciuneptrat.Dupo Materii prime pentru obinerea zahrului 75 nourotirecu90obatonulestempinsnafaramatrieiiesteluatdeun dispozitivcare-laeazpeungrtar.Dinfiecarematriies8batoane,deci din cele 4 matrievor iei 24 de batoane. Grtarele cu batoane se aeaz pe rastelecrucioare,careseintroducnusctoarelacareaerulare temperaturade70oC.Dupuscare,batoanelesetaienbuci,prinlovire instantanee ntre dou cuite. RAFINAREA ZAHRULUI BRUT DIN TRESTIE DE ZAHR 9.1. MATERIA PRIM Materiaprim,nacestcaz,oconstituiezahrulbrutdintrestiade zahr care are caracteristicile prezentate n tabelul 9.1. Zahrulbrutdintrestieprezintcaracteristicilesenzorialeifizico-chimice menionate n tabelul 9.1. Tabelul 9.1. Caracteristicile senzoriale i fizico-chimice ale zahrului brut din trestie Valori medii pentru zahrul brut Indicatorul UM Calitate inferioar Calitate medie Calitate superioar Culoare-Galben - rocat Aspect- Granulaie mare, cirstale dure, uniforme, fr aglomerri Gust i miros- Gust dulce, fr gust i miros strin n stare uscat sau n soluie Zaharoz % fa de s.u. 96,5 97,2 98 Umiditate% 0,77 0,60 0,40 Substane reductoare % 0,98 0,70 0,50 Cenu% 0,60 0,50 0,40 Alte nezaharuri% 1,15 1,00 0,70 Tehnologiageneralderafinareazahruluiburtdetrestiecuprinde urmtoarele operaii grupate n: - obinerea clerei (clersei) brute totale; - purificarea calco-carbonic a clerei (clersei); - fierberea i cristalizarea zahrului n treapta I; - fierberea i cristalizarea zahrului n treapta II; - fierberea i cristalizarea zahrului n treapta III; - fierberea i cristalizarea zahrului n treapta IV. 9.2. OBINEREA CLEREI (CLERSEI) BRUTE TOTALE Obinereaclerei(clersei)brutetotalesefaceprindizolvareazahrului brut,folosindu-sensizahrulbrutprodusIIIafinat(cupuritate97%i Tehnologia zahrului 76 umiditate2%),precumizahrulbrutprodusIV(cupuritate96,5%i umiditate 2%). Operaiile de obinere a clerei sunt artate n figura 9.1. Zahr brut cu Q = 96,5 % si umiditate = 2%Ap dulce de la filtrele cu vid Q = 80% 10 grade Bx.AfinatieMasa artificial ICentrifugareZahr afinat I Sirop de afinatieAp condensDizolvareDecolorareFiltrareCler (clers) purificatQ = 97,36%50 grad Bx.(malaxare cu apa dulcede la filtrele cu vid)ctre rezervor melas Fig. 9.1. Obinerea clerei (clersei) din zahrul brut de trestie de zahr. 9.3. PURIFICAREA CALCO-CARBONIC A CLEREI (CLERSEI) Purificarea calco-carbonic a clerei (clersei) include: a) prenclzire la 80oC, n prenclzitoare cu plci Alfa-Laval; b) defecare cu lapte de var, pn la alcalinitate 0,8...1,2 g CaO/100 ml i cu meninere 3-4 minute; c) carbonatare cu gaz de saturaie, la 78...80oC, pn la alcalinitatea de 0,015...0,020 g CaO/100 ml (pH = 8,3...8,5); d)finisareacarbonatriiprinmeninere1...2minute,pentru descompunereacompletazaharocarbonatuluidecalciuiaglomerarea cristalelor de CaCO3; e) prenclzire la 80 85oC; f) filtrare, pentru ndeprtarea nmolului i filtrare de control; g)decolorareaclereipurificateifiltrareprinstratdecarbafini kieselgur. Purificarea calcocarbonic este artat n figura 9.2. Materii prime pentru obinerea zahrului 77 Cler (clers) purificatQ = 97,36%50 grad Bx.FiltrarePrenclzire la 80 grade CDefecare la alcalinitateade 0,8 - 1,2 g CaO/100 ml Carbonatare pn la alcalinitatea de 0,015 - 0,02 g CaO/100 ml (pH = 8,3 - 8,5)Mentinere 3 minute(maturare)CaOCO2 Prenclzire la 80 - 85 grade CAp pentruSolutie limpedeFolosire laFiltratFiltrare de control48 grade Bx.Q = 97,5%Cler (clers) purificat calcocarbonicConcentratde nmolNmolDiluareDedulcire la filtrele cu viddedulcire Nmoldedulcitspre silozurile de nmol de la filtrele cu vidprepararea clereisaualte utilizri Fig.9.2. Purificarea calco-carbonic a clerei din zahrul brut de trestie. 9.4. FIERBEREA I CRISTALIZAREA ZAHRULUI N TREAPTA I Clera,purificatcalcocarbonic,estesupusoperaieidefierbere mpreuncusiropulalbIizahrprodusII,subformdecler(clers),n raportde86,1/6,6/11,8.SeobineastfelmasagroasI,caresesupune centrifugrii. Masa groas produs I este caracterizat prin: - puritate 97,6%; - puritate sirop intercristalin 92,6%; - coninut de cristale 53%. Prin centrifugarea masei groase I rezult: - zahr cristal umed care prin uscare conduce la zahr cristal; Tehnologia zahrului 78 - sirop verde I care se prelucreaz n continuare; - sirop alb I care se folosete la obinerea masei groase I. OperaiiledelafierbereaicristalizareazahruluintreaptaI,sunt artate n figura 9.3. Fierbere Amestecare cu Centrifugaret = 68-70 grade Cspre uscareAp condensAfinare ncentrifugzahr produs II sub formde clere si sirop standard ISirop standard I la 1450 rot/min 48 grade Bx.Q = 97,5%Cler (clers) purificat calcocarbonicQ = 97,62%55,4 grade Bx.98 grade Bx.Q = 99,45% Zahr produs I48 grade Bx.Q = 97,5% Zahr produs Iafinat n centrifug Sirop albQ = 97,03%68 grade Bx.75 grade Bx.Q = 94,2% Sirop verde I Fig. 9.3. Fierberea cristalizarea n treapta I. 9.5. FIERBEREA I CRISTALIZAREA ZAHRULUI N TREAPTA A II-A Din siropul verde I, transformat n sirop standard II, prin amestecare cu siropalbII,prinfierbereseobinemasagroasprodusII.Amestecarea Materii prime pentru obinerea zahrului 79 componentelorsiropuluistandardII,sefacenproporia79,33/5,73.Masa groas II este caracterizat prin: - puritate 94%; - puritate sirop intercristalin 86,5%; - coninut de cristale 45%. La centrifugarea masei groase produs II, se obine zahr produs II, care prin afinare i centrifugare conduce la zahr produs II ,afinat n centrifug i sirop alb II. Zahrul produsII este trimis la uscare condiionare. Operaiile de la fierberea cristalizareazahrului ntreaptaaII-asunt artate n figura 9.4. Fig. 9.4. Fierberea cristalizarea n treapta a II-a. Tehnologia zahrului 80 9.6. FIERBEREA I CRISTALIZAREA ZAHRULUI N TREAPTA A III-A SiropulverdeII,mpreuncumasagroaspiciorcristalicumasa artificialrezultatdinzahrulafinatIV,prinfierbere,conducelamasa groas produs III caracterizat prin: - puritate 87,5%; - puritate sirop intercristalin 75,5%; - coninut de cristale 41%. Operaiile fierberii-cristalizrii zahrului n treapta a III-a, sunt artate n figura 9.5. FierbereCentrifugaret = 48-50 grade CAmestecare Ap de trataremas groas IVCristalizare suplimentar prin rcireMasa groas artificial la 1450 rot/min Q = 94,86%90 grade Bx.98 grade Bx.Q = 93% Zahr produs IIafinat n centrifug Sirop de la afinatia zahrului brut IIIQ = 86,3%68 grade Bx.82 grade Bx.Q = 77,24% Sirop verde III98 grade Bx.Q = 95% Zahr produs IIIspre masa groas produs IVspre masa groas produs IV Sirop verde IIQ = 88,1%75 grade Bx. 86 grade Bx.Q = 94,6%Masa groas picior cristal 94,5 grade Bx.Q = 87,5%Masa groas III netratat la 1450 rot/min t = 48-50 grade CCentrifugarespre producereade cler (clers)si aducere la realizarea masa groas III Materii prime pentru obinerea zahrului 81 Fig. 9.5. Fierberea-cristalizarea n treapta a III-a. 9.7. FIERBEREA I CRISTALIZAREA ZAHRULUI N TREAPTA A IV-A Masagroas,produsIV,rezultprinfierbereamaseigroasepicior cristal cu siropul verde III i cu siropul de afinaie a zahrului produs III i IV, raportuldintreceledousiropurifiind2...3.Masagroas,produsIV, netratat,secaracterizeazprinpuritate77%i94,5 oBx.Duptratareai cristalizareasuplimentar,prinrcire,naintedecentrifugare,masagroas are 89,9oBx.Avndnvederevscozitateamaseigroaselafierbere,sefoloseteo substan tensioactiv. OperaiiledelafierbereacristalizareantreaptaaIV-asuntartaten figura 9.6, iar n figura 9.7 se arat operaiile care intervin la obinerea masei groase picior cristal. Tehnologia zahrului 82 FierbereCentrifugaret = 48-50 grade CAmestecare Ap de trataremas groas IVCristalizare suplimentar prin rcire (56-72 ore)Masa groas tratat la 1450 rot/min Q = 77%89,9 grade Bx. s.u = 98%Q = 93%Zahr brut IV netratat Sirop verde IIIQ = 77,34%75 grade Bx.Masa groas IV netratatQ = 77,24%94,5 grade Bx.90 grade Bx.Q = 92,8%Masa groas artificial s.u. = 98%Q = 96,5% Zahr brut afinat Sirop de la afinatia zahrului brut IVQ = 78,3%68 grade Bx.spre masa groas IV la 1450 rot/min t = 35-40 grade CCentrifugarespre masa groas III MelasaQ = 59%82 grade Bx.spre depozitare Fig. 9.6. Fierberea-cristalizarea n treapta a IV-a. Materii prime pentru obinerea zahrului 83 Fierbere - cristalizareCentrifugare la 1450 rot/min Zahr cristal umedSirop verde IQ = 94,3%75 grade Bx.86 grade Bx.Q = 94,05%Mas groas picior cristal Sirop standard IIQ = 94,05%74,8 grade Bx.91,5 grade Bx.Q = 97,56%Masa groas produs IMalaxareAmestecare Fig. 9.7. Schema de obinere a masei groase picior cristal. VALORIFICAREA SUBPRODUSELOR DIN INDUSTRIA ZAHRULUI Subprodusele, din industria zahrului, sunt: - borhotul de sfecl; - melasa; - nmolul de la filtre. VALORIFICAREA BORHOTULUI Borhotul,rezultatladifuziatieeilor,seconstituiecaunfurajvaloros pentru animale, cu valoare nutritiv apropiat de a fnului. Borhotulsepoatevalorificaduppresare,presareiuscare.Borhotul uscatpoatefiibrichetat,folosindcaliantmelasanproporiede2...20%. Melasarea borhotului, reprezint o cale de mbuntire a calitii borhotului. Borhotul de sfecl poate fi folosit i pentru: - obinerea de pectine alimentare, dei coninutul de pectin din borhot este redus (aproximativ 1%); Tehnologia zahrului 84 -obinereadecleipectinic,cuproprietiadezive,asemntoarecu soluiile de gum arabic i dextrin. VALORIFICAREA MELASEI Melasaesteunlichidvscos,deculoarebrun,rezultatla centrifugarea masei groase de produs final. Melasa conine zahr i nezahr, avnd urmtoarea compoziie chimic: - substan uscat (Brix) = 82 85%; - ap= 15 18%; - zahr =47,6 50%; - puritate= 58 60%. Substana uscat este format din: - zaharoz (54 63%); -substaneorganiceazotate(14,815%),nprincipalbetaini glutamin; - substane organice neazotate (16,6 18%) reprezentate de substane pectice,substanecolorate(caramel,melanoidine),acizi(formic,lactic, acetic); -sruriminerale(srurialeacizilor:carbonic,sulfuric,clorhidric, azotic, fosforic cu potasiu, sodiu, calciu sau magneziu). Melasa,pnlavalorificare,sepstreaznrezervoaremetalice, nchise,deformcilindric,prevzutecuserpentinedenclzire,conducte de alimentare/evacuare, robinete de prelevat probe. Melasa,cu80oBx.ipH6,5,sedepoziteazlatemperaturmaimic de 40oC. nainte dencrcare rezervoarele se igienizeaz i sedezinfecteaz cu soluie formol 30%. Pe timpul verii rezervoarele de melas se stropesc cu ap rece pentru a se evita autoaprinderea. Melasa se folosete pentru: obinerea alcoolului etilic; obinerea drojdiei de panificaie; obinerea acidului citric; obinerea acidului lactic; mbuntirea calitii furajelor prin melasarea acestora. Melasasecaracterizeazprincoeficientulmelasigen,carereprezint, cantitatea de zaharoz antrenat sau reinut n melas de 1 kg de nezahr. Coeficientul melasigen, (m) se calculeaz cu relaia: m = zNZ; m = Q 100Q n care: Nz nezahrul din melas, [%]; Z zahrul din melas, [%]; Q puritatea melasei, [%]. CantitateadezahrdinmelasPz(pentru100kgdesfecl)=Nzxm, iar cantitatea de melas (M) ce se obine din 100 kg sfecl va fi: Materii prime pentru obinerea zahrului 85 M = Z100 Pz DiluareNeutralizareAcidulareAmestecare cu sruri nutritiveLimpezire prin centrifugare / filtrarePrefermentareFermentareDistilareBorhot de melas Spirt brutRafinareSpirt rafinatAp Sruri nutritive Melas Acid sulfuric Drojdie Fig. 11.1. Schema tehnologic de obinere a spirtului. Folosireamelaseilafabricareaspirtuluidinmelas,implicopregtirea materieiprime,careconstndiluareacuappotabilpnla12...14oBllg., corectareapH-uluicuacidsulfuric(neutralizareaiacidulareamelasei)i adausdesrurinutritive(sulfatdeamoniu,superfosfat)iclarificarea melasei diluate prin filtrare sau centrifugare. Fermentareamelaseidiluate,sefacecudrojdiepentruspirt,la temperatura de 30...32oC. Reacia de baz este urmtoarea: C12H22O11 invertazC6H12O6+C6H12O6 ZaharozGlucoz Fructoz C6H12O6 2 CH3 CHOH+2 CO2 Schema tehnologic de fabricare a spirtului din melas, este artat n figura11.1,cuspecificaiacfermentaiadureazaproximativ72deore, plmada fermentat, fiind supus distilrii, n care caz se obine spirtul brut, ca este supus n continuare, rafinrii. Tehnologia zahrului 86 Fig. 11.2. Schema tehnologic de obinere a drojdiei presate (comprimate). Folosireamelaseilafabricareadrojdieicomprimate.inacestcaz ,pregtireamelasei, se face la felca i n cazulfabricriispirtului i n plus, se realizeaz i sterilizarea n vederea distrugerii microflorei prezente, urmat de rcire pn la temperatura de nsmnare cuculturaflat n faza aIII-a de nmulire a melasei pregtite.Schematehnologicsimplificatdeobinereadrojdieicomprimate este artat n figura 11.2. Materii prime pentru obinerea zahrului 87 Diluare-mbogtireSterilizareDistributie n tviCrbuneKieselgurCoagulanti Filtrare n filtru cu vid si splareFermentareUscare la 70 grad CPurificareAp Melas Acid fosforicFerocianur de potasiuSulfat de zincLesie de fermentare Tratare cu lapte de varpentru precipitare acid citric ca citrat de calciu insolubilCentrifugareLesie centrifugatDizolvare precipitatFiltrareSolutie acid citric Tratare cu acid sulfuric pentru descompunerea citratului de calciu n acid citric si sulfat de calciuSolutie acid citric purificatTratare pe schimbtoride ioni Evaporare subvid la 60 grad CMas groas acidCentrifugareAcid citric cristaleSortare-ambalareSedimentare si filtrareCristalizareSolutie mamFiltrareMiceliumucegaiBorhot lichidImpurittiSulfat de calciuAcid formicFormalinAerPurificarenclzireSpori de Aspergillus niger Fig. 11.3. Schema tehnologic de obinere a acidului citric. Folosirea melasei la fabricarea acidului lactic. Obinerea acidului lactic, din melas,sebazeazpefermentareazaharozeidectrebacteriilelactice. FermentaialacticareloccuLactobacillusdelbruckiisubsp.delbruckii.Pe msuraacumulriiaciduluilactic,acesta,setransformnlactatdecalciu (prinadausdecarbonatdecalciu),deoareceacumulareadeacidlacticar conduce la ntreruperea fermentaiei lactice. Tehnologia zahrului 88 Lactatuldecalciuestenfinaltransformatnacidlacticcuajutorul acidului sulfuric. C12H22O11+H2O invertazC6H12O6+C6H12O6 Zaharoz Glucoz Fructoz C6H12O6 ctice bacteriila 2 CH3 CHOH COOH Acid lactic 2 CH3 CHOH COOH+CaCO3 (CH3 CHOH COO)2Ca+H2CO3 (CH3 CHOH COO)2Ca+H2SO4 2 CH3 CHOH COOH+ CaSO4 Acidul lactic se concentreaz apoi sub vid. Folosireamelaseilafabricareaaciduluicitric.Seobine,dinmelas diluat,mbogit,sterilizatircit,prinfermentarecusporide Aspergillusniger,dupotehnologiecareimplicoperaiilemenionaten figura 11.3. VALORIFICAREA NMOLULUI Nmolul,obinutlafiltrareazemiindiferitefazedepurificare,conine aproximativ 50% s.u. (atunci cnd este concentrat prin filtrare sub vid). Substana uscat este format din: -carbonat de calciu = 70 75%; -substane organice cu i fr azot; -alte sruri minerale diferite de CaCO3; -zaharoz = 2%. Nmolul poate fi folosit: -ca amendament pentru solurile acide; -ngrmnt n agricultur; -recirculare la operaiile de predefecare.