Диффузионный аппарат¶

Диффузионный аппарат — техническое устройство, предназначенное для извлечения сахара из свекловичной стружки методом диффузии (выщелачивания) в потоке горячей воды. Является ключевым элементом технологической линии сахарного производства, обеспечивая переход сахарозы из растительных клеток в водный раствор (диффузионный сок).

¶Принцип действия

Работа аппарата основана на физико-химическом процессе осмоса: сахароза, содержащаяся в вакуоли клеток свеклы, переходит в окружающую жидкость через полупроницаемые мембраны клеточных стенок. Для эффективного извлечения свекловичную стружку предварительно нагревают до температуры 70–80 °C, что вызывает денатурацию белков протоплазмы и повышает проницаемость клеточных оболочек. Процесс протекает по принципу противотока: свежая горячая вода движется навстречу загружаемой стружке, что позволяет поддерживать максимальную разницу концентраций сахара между сырьём и экстрагентом.

Выход сахарозы при правильно организованном процессе достигает 98–99 % от исходного содержания в корнеплодах. Получаемый диффузионный сок содержит 12–16 % сухих веществ, из которых около 85–90 % составляет сахароза.

¶Классификация и устройство

По принципу действия диффузионные аппараты делятся на две основные группы:

• Периодического действия — устаревшие конструкции (диффузоры-батареи), где стружка загружается в отдельные сосуды, заливается водой и выдерживается определённое время. В современной промышленности практически не используются из-за низкой производительности и больших потерь сахара.
• Непрерывного действия — современные установки, в которых загрузка стружки и вывод жома осуществляются постоянно. Внутри корпуса размещены транспортные шнеки или вращающиеся роторы, обеспечивающие перемешивание и продвижение твёрдой фазы.

¶Основные типы непрерывных аппаратов

• Наклонные шнековые (типа ДС) — горизонтальный или слегка наклонный корпус с вращающимся шнеком. Стружка подаётся с одного конца, вода — с другого. Просты в обслуживании, но требуют значительного расхода пара.
• Роторные (типа «ДДС») — вертикальный цилиндрический корпус с вращающимися лопастями, обеспечивающими интенсивное перемешивание. Отличаются компактностью и высокой производительностью.
• Колонные (типа «РТ») — вертикальные аппараты с перфорированными перегородками, где стружка движется сверху вниз под действием силы тяжести. Считаются наиболее энергоэффективными.

Типовой аппарат непрерывного действия включает: загрузочное устройство, корпус с теплоизоляцией, систему подогрева (греющие камеры или барботеры), фильтрующие сетки для удержания стружки, устройство выгрузки жома и систему автоматического контроля температуры и уровня жидкости.

¶Технологические параметры

Основные режимные показатели работы диффузионного аппарата:

• Температурный режим — 70–75 °C в зоне загрузки, 60–65 °C в зоне выгрузки жома. Перегрев выше 80 °C приводит к разрушению пектиновых веществ и ухудшению отжима жома.
• Соотношение стружка:вода — от 1:1,2 до 1:1,5. Увеличение доли воды снижает концентрацию сока и повышает энергозатраты на выпаривание.
• Длительность процесса — 60–100 минут в зависимости от типа аппарата и качества стружки.
• Качество стружки — длина 20–40 мм, толщина 1–2 мм. Слишком мелкая стружка слёживается и затрудняет фильтрацию, слишком крупная — снижает скорость диффузии.

¶Значение в производстве

Диффузионный аппарат определяет эффективность всего сахарного завода: потери сахара с жомом (обычно 0,3–0,5 % к массе свёклы) напрямую зависят от качества его работы. Современные аппараты оснащаются автоматизированными системами управления, регулирующими подачу сырья, расход воды и температуру в режиме реального времени. Дополнительно в линию часто включают устройства для ошпаривания стружки (жомоловушки) и секции для подогрева сока.

Побочный продукт — обессахаренный жом — используется как корм для сельскохозяйственных животных. Из него также производят пектин и пищевые волокна. Вода, отжатая из жома (прессовая), возвращается в технологический цикл для снижения потерь сахара.

¶См. также

• Свекловичный жом
• Диффузионный сок
• Сахарная промышленность

¶Источники

• Сапронов А. Р. Технология сахарного производства. — М.: Колос, 1999.
• Бугаенко И. Ф. Общая технология отрасли (сахарное производство). — СПб.: ГИОРД, 2005.
• Справочник технолога сахарного завода / под ред. В. А. Лосевой. — М.: Пищепромиздат, 2002.