Освобождение сиропов от нерастворимых примесей при производстве патоки

Для удаления суспензированных веществ нейтрализованные сиропы подвергают фильтрации на фильтр-прессах. Сложность операций по освобождению сиропа от нерастворимых примесей зависит от состава, свойств и структуры осадков, находящихся в нем после нейтрализации.

В сиропе, приготовленном из картофельного крахмала на серной кислоте, осадок состоит (в среднем) из CaSO₄ (75%), СаСО₃ (15%), СаНРO₄ (2%), песка (3%), клетчатки (2%), белка (3%). 95% его — минеральные вещества, образующие в рамках фильтр- пресса несжимаемую, хорошо проницаемую лепешку.

Осадок в сиропе, приготовленном из картофельного крахмала на соляной кислоте, состоит в основном из скоагулированных хлопьев белка, легко сжимаемых и трудно проницаемых; к такому сиропу перед фильтрацией добавляют пористый наполнитель — диатомит.

В кукурузном крахмале больше примесей (1,5%), чем в картофельном (0,6%), и наряду с белком имеется жир, поэтому нейтрализованный сироп из кукурузного крахмала содержит клейкую слизистую массу, состоящую из хлопьев белка, пропитанных жиром (жирный осадок). Если этот жирный осадок не выделить предварительно из сиропа, то при последующей фильтрации слизистые вещества забьют поры фильтрующей ткани и вспомогательного фильтрующего   материала. Поэтому перед тем как добавить диатомит при фильтрации из нейтрализованного сиропа выделяют жирный осадок на специальных аппаратах.

Скиммер. Это — простейший аппарат для выделения жирного осадка. Скиммер (рис. 1) представляет собой стальной прямоугольный резервуар 1, разделенный перегородками 2 на пять секций. Две перегородки прикреплены ко дну и не доходят до уровня сиропа на 1/3 высоты. Две другие перегородки, наоборот, не доходят до дна. Сироп из нейтрализатора самотеком поступает в жироотделитель в секцию 3 и проходит путь, указанный стрелками.

Очищенный сироп из скиммера отводится по трубе 4 через кольцевой зазор, образуемый трубами 4 и 5. Во время прохождения сиропа через жироотделитель на его поверхности накапливается слой жирного осадка, имеющий меньшую плотность, чем сироп. Когда этот слой достигнет 150 мм, уровень сиропа в аппарате несколько повышают и осадок переводят скребком в желоб 6, из которого он по трубе 7 направляется в сборник осадка. Обычно на скиммере выделяют около 30—40% жира и 40—60% белка.

Рис. 1. Скиммер.

Для предотвращения перемешивания сиропа в результате его охлаждения стенки аппарата и днище снабжают теплоизоляцией, а поверхность сиропа
после снятия жирного осадка заливают кукурузным маслом. Работа на скиммере требует значительных затрат времени и не всегда обеспечивает выделение достаточного количества жира из паточных сиропов.

Сепараторы. Более прогрессивным оборудованием для выделения жиро-белковых веществ из сиропа являются сепараторы.

Жидкий сироп подается во вращающийся ротор сепаратора через распределительную головку и отверстия в тарелках. Жировая фракция, как наиболее легкая, под напором поступающего сиропа направляется к центру и вверх, откуда и выводится. Более тяжелей паточный сироп, продвигаясь между тарелками к периферии, освобождается от остатков жира и протеина. Концентрированный жиро-белковый продукт направляется в корма.

Отсепарированный сироп передается без фильтрации на фильтр-прессах на обесцвечивание активным углем с последующей фильтрацией на патронных фильтрах.

Фильтр-прессы. Сироп, приготовленный на серной кислоте, можно фильтровать при толщине лепешки 25— 30 мм, в этом случае применяются рамочные фильтр-прессы, устройство которых в основном такое же, как и на сахарных заводах, с некоторым отличием в конструкции рам и плит.

Фильтрация сиропа, приготовленного на соляной кислоте, почти прекращается уже при толщине лепешки 5— 7 мм, поэтому ее производят на камерных фильтр-прессах, имеющих при равной производительности с рамочными меньшие размеры.

Камерный фильтр-пресс отличается от рамочного отсутствием рам, наличием в рифленых плитах небольшого круглого отверстия в центре (вместо отверстия в приливе) и способом изготовления и надевания салфеток.

Скорость фильтрации сиропа зависит не только от характера содержащихся в нем осадков, но и от его вязкости. Вязкость в свою очередь зависит от концентрации, температуры и степени осахаривания. Чем меньше степень осахаривания сиропа, тем выше в нем содержание декстринов, повышающих вязкость. Чем ниже концентрация и выше температура сиропа, тем меньше его вязкость, и следовательно, больше скорость фильтрации.

Сироп, направляемый на фильтрацию, обычно имеет температуру 85— 90°С и рН 4,5—4,75.

По мере отложения на салфетках фильтра лепешки из осадка возрастает сопротивление фильтрации, поэтому давление, создаваемое насосом, постепенно увеличивают, доводя его в конце фильтрации сиропа, приготовленного на серной кислоте, до 0,3 МПа, а сиропа, приготовленного на соляной кислоте, до 0,2 МПа. После окончания фильтрации оставшийся сироп вытесняют сжатым воздухом, фильтр-пресс разбирают, счищают лепешку и направляют ее в сборник осадка. Полный оборот фильтр-пресса составляет от 3 до 6 ч, причем фильтрация длится от 2 до 5 ч.

Барабанные вакуум-фильтры. Вакуум-фильтры с намывным слоем из диатомита или перлита являются перспективным оборудованием при обработке труднофильтруемых сиропов. Конструктивно эти аппараты мало отличаются от вакуум-фильтров, применяемых в сахарном производстве. Однако способ работы при фильтрации паточных сиропов существенно отличается. В корыто вакуум- фильтра вводят водную суспензию диатомита или перлита и на поверхность барабана намывают слой фильтровального осадка толщиной 50—70 мм, после чего приступают к фильтрации сиропа. В процессе фильтрации при каждом обороте барабана образуется тонкий слой осадка, срезаемый ножом (с микропередачей), движущимся поступательно на 0,05—0,1 мм. Нож непрерывно срезает весь осадок и очень тонкий слой фильтрующего материала.

Фильтрация продолжается до тех пор, пока толщина слоя фильтрующего осадка не уменьшится до 5—6 мм, после чего приступают к намыванию нового фильтрующего слоя.