Содержание к диссертации
Введение
1 Аналитический обзор литературы 13
1.1 Анализ существующих способов проведения совместной переработки сахарной свеклы и тростникового сахара-сырца 13
1.1.1 Целесообразность совместной переработки сахарной свеклы и тростникового сахара-сырца 13
1.1.2 Существующие технологические способы совместной переработки сахарной свеклы и тростникового сахара-сырца ... 15
1.2 Очистка и возврат концентрированных полупродуктов в сахарном производстве 19
1.2.1 Целесообразность возврата концентрированных полупродуктов сахарного производства 20
1.2.2 Способы очистки концентрированных полупродуктов сахарного производства 25
1.2.3 Хранение концентрированных сахаросодержащих растворов. 30
1.3 Обеспечение длительного хранения корнеплодов сахарной свеклы ... 34
1.4 Существующие технологические приемы подготовки свекловичной стружки к экстракции сахарозы 38
2 Объекты и методы исследований 50
3 Экспериментальная часть
3.1 Обоснование целесообразности известково-углекислотной очистки концентрированных сахаросодержащих растворов 58
3.2 Повышение степени удаления несахаров из диффузионного сока ... 60
3.3 Определение оптимального соотношения «сироп после III корпуса выпарной установки : клеровка тростникового сахара-сырца»..
3.4 Исследование эффективности совместной известково-углекислотной очистки сиропа после III корпуса выпарной установки и клеровки тростникового сахара-сырца 68
3.5 Исследование эффективности совместной известково углекислотной очистки смеси сиропа из сахарной свеклы, первого
оттека утфеля I и клеровки желтого сахара конечного утфеля 70
3.6 Влияние возврата первого оттека утфеля I на показатели качества сахаросодержащего сиропа при совместной известково углекислотной очистке 81
3.7 Исследование влияния предварительной электромагнитной обработки сахаросодержащего сиропа на его микрофлору при хранении 83
3.7.1 Обоснование целесообразности вывода сахаросодержащего сиропа на хранение 84
3.7.2 Определение степени инфицированности сахаросодержащего сиропа при его хранении 86
3.7.3 Исследование влияния предварительной обработки сахаросодержащего сиропа электромагнитным полем крайне низких частот на его микрофлору при хранении 91
3.8 Изучение влияния электромагнитного поля крайне низких частот на технологическое качество сахарной свеклы при хранении 94
3.9 Влияние обработки свекловичной стружки электромагнитным полем крайне низких частот на показатели качества промежуточных полупродуктов 97
3.10 Влияние обработки свекловичной стружки электромагнитным полем крайне низких частот на выход сахара 100
4 Разработка ресурсосберегающей технологии совместной переработки сахарной свеклы и тростникового сахара-сырца 105
5 Технико-экономическая оценка разработанной ресурсосберегающей технологии совместной переработки сахарной свеклы и тростникового Сахара-Сырца 113
Выводы
Список использованной литературы 119
- Существующие технологические способы совместной переработки сахарной свеклы и тростникового сахара-сырца
- Повышение степени удаления несахаров из диффузионного сока
- Влияние возврата первого оттека утфеля I на показатели качества сахаросодержащего сиропа при совместной известково углекислотной очистке
- Влияние обработки свекловичной стружки электромагнитным полем крайне низких частот на показатели качества промежуточных полупродуктов
Введение к работе
1.1 Актуальность проблемы. Согласно поручению Президента Российской Федерации Д.А. Медведева Минсельхозу РФ при разработке Государственной программы развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2013 - 2017 гг. необходимо предусмотреть мероприятия по технической и технологической модернизации в пищевой, в том числе и сахарной промышленности, внедрению в производство современных инновационных технологий в целях снижения стоимости готовой продукции на потребительском рынке.
На основании вышеизложенного и учитывая то, что в настоящее время значительная часть сахара (более 40 %) производится из зарубежного сырья – тростникового сахара-сырца, в комплексе мер по повышению эффективности сахарного производства целесообразно рассмотреть технологию совместной переработки сахарной свеклы и тростникового сахара-сырца, позволяющей сократить удельный расход рабочей силы и топлива, снизить себестоимость готовой продукции, значительно увеличить годовую выработку сахара. Однако, до настоящего времени совместная переработка сахарной свеклы и тростникового сахара-сырца не нашла широкого применения на отечественных свеклосахарных заводах, из-за отсутствия универсальных и рациональных способов её осуществления с технологической и экономической точек зрения. В связи с этим, разработка принципиально новой ресурсосберегающей технологии совместной переработки сахарной свеклы и тростникового сахара-сырца, обеспечивающей более эффективное использование производственных материалов, оборудования и энергоресурсов, позволяющих снизить себестоимость товарного сахара, является актуальной.
1.2 Цель и задачи исследований. Целью работы явилась разработка ресурсо- и энергосберегающей технологии совместной переработки сахарной свеклы и тростникового сахара-сырца.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
- изучение, систематизация и анализ отечественной и зарубежной научно-технической литературы и патентной информации по теме исследования;
- разработка эффективного способа повышения степени удаления несахаров из диффузионного сока;
- определение оптимального соотношения компонентов смеси из сиропа,
получаемого из сахарной свеклы и клеровки тростникового сахара-сырца, для совместной известково-углекислотной очистки (ИУО);
- исследование эффективности совместной ИУО сиропа, получаемого из сахарной свеклы и клеровки тростникового сахара-сырца;
- определение оптимальных параметров ИУО концентрированных сахаросодержащих полупродуктов;
- исследование влияния электромагнитного поля крайне низких частот (ЭМП КНЧ) на технологические показатели сахарной свеклы при хранении;
- определение воздействие ЭМП КНЧ на эффективность извлечения сахарозы из свекловичной стружки, качественный состав получаемых сахаросодержащих полупродуктов и выход сахара;
- исследование влияния предварительной обработки сахаросодержащего сиропа ЭМП КНЧ на развитие микрофлоры при его хранении;
- разработка способов повышения эффективности работы продуктового отделения сахарного завода;
- разработка ресурсосберегающей технологии переработки сахарной свеклы, включающей технологическую схему совместной переработки сахарной свеклы и тростникового сахара-сырца.
- оценка экономической эффективности от внедрения в производство предлагаемой ресурсосберегающей технологии совместной переработки сахарной свеклы и тростникового сахара-сырца.
1.3 Научная новизна. Научно обоснована и экспериментально подтверждена эффективность совместной ИУО смеси сиропа из сахарной свеклы и клеровки тростникового сахара-сырца, позволяющей снизить технологические затраты материалов и энергоресурсов на производство сахара.
Экспериментально определены и оптимизированы параметры технологических режимов совместной ИУО смеси сиропа из сахарной свеклы, первого оттека утфеля I и клеровки желтого сахара конечного утфеля.
Определены оптимальные параметры ЭМП КНЧ для обработки свекловичной стружки перед диффузией, при которых наблюдается максимальное извлечение сахарозы.
Выявлено положительное воздействие ЭМП КНЧ на стабильность физико-химических свойств концентрированных сахаросодержащих растворов при их хранении за счет подавляющего воздействия ЭМП КНЧ на развитие микрофлоры в данных растворах.
Научно обоснована и разработана ресурсосберегающая технология совместной переработки сахарной свеклы и тростникового сахара-сырца, обеспечивающая снижение расхода вспомогательных материалов и повышение выхода готовой продукции.
Научная новизна предлагаемых технических и технологических решений подтверждена патентами РФ на изобретение № 2398885 «Способ извлечения сахарозы из свекловичной стружки» и на полезную модель № 109462 «Технологическая схема совместной переработки сахарной свеклы и тростникового сахара-сырца».
1.4 Практическая значимость и реализация результатов исследования. Разработан способ совместной переработки сахарной свеклы и тростникового сахара-сырца, основанный на подаче клеровки сахара-сырца на совместную ИУО с сиропом после III корпуса пятикорпусной выпарной установки (ПВУ). Способ апробирован в производственных условиях.
Установлено положительное воздействие ЭМП КНЧ на сохранность корнеплодов сахарной свеклы и эффективность извлечения сахарозы из свекловичной стружки, позволяющее увеличить выход сахара на 0,4-0,5 % к массе свеклы. Эффективность данного способа подтверждена производственными испытаниями на ОАО «Кристалл-2» (Краснодарский край).
Разработана и предложена к внедрению ресурсосберегающая технология совместной переработки сахарной свеклы и тростникового сахара-сырца с возможным выводом сахарного сиропа после выпарной установки на хранение.
Ожидаемый экономический эффект от внедрения в производство разработанной ресурсосберегающей технологии совместной переработки сахарной свеклы и тростникового сахара-сырца составит 1490 руб. дополнительной прибыли на 1 т товарного сахара.
1.5 Апробация работы. Результаты теоретических и экспериментальных исследований доложены, обсуждены и одобрены на: III научно-практической конференции «Качество продукции, технологий и образования» (г. Магнитогорск, 2008 г.), на VII Международной научно-технической конференции «Техника и технология пищевых производств» (Республика Беларусь, г. Могилев, 2009 г.), на Международной научно-практической конференции «Инновационные пищевые технологии в области хранения и переработки сельскохозяйственного сырья» (г. Геленджик, 2011 г.), на Международной научно-практической конференции «О проблемах обеспечения сохранности, качества и безопасности материальных ценностей, поставляемых на длительное хранение в государственный резерв с учетом современных инновационных технологий» (г. Москва, 2011 г.), на ежегодных научных семинарах кафедры «Технологии сахаристых продуктов, чая, кофе, табака» КубГТУ (2007-2011 гг.).
1.6 Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 10 научных работ, в том числе 4 статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ, получено 2 патента РФ: на изобретение и полезную модель.
1.7 Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, аналитического обзора отечественной и зарубежной научно-технической и патентной литературы, методической части, экспериментальной части, выводов, списка использованных литературных источников и приложения. Основная часть работы изложена на 137 страницах, содержит 24 рисунка и 19 таблиц. Список литературы включает 180 источников, в том числе 18 – зарубежных авторов.
Существующие технологические способы совместной переработки сахарной свеклы и тростникового сахара-сырца
За последние десятилетия множество научных исследований было направлено на поиск принципиально новых технологических решений при совместной переработки сахарной свеклы и тростникового сахара-сырца, которые позволили бы значительно снизить расход материалов и энергоресурсов, улучшить качество готовой продукции. В результате возникло множество различных вариантов, имеющие свои преимущества и недостатки.
Известен способ, при котором клеровка тростникового сахара-сырца подается в общую технологическую схему свеклосахарного производства на основную дефекацию с последующей известково-углекислотной очисткой в две ступени [131].
Данное технологическое решение одним из первых нашло свое применение в 60-е годы прошлого столетия, но оказалось не рациональным, так как приводило к длительному прохождению инвертного сахара через верстат, разложению его на кислоты, вследствие чего, резко повышалась цветность продуктов и снижалось качество белого сахара Если некоторые сахарные заводы, применяя данную схему, не ощущали отрицательных последствий, то это только по причине ввода незначительного количества клеровки тростникового сахара-сырца и невозможности точного раздельного учета производства для свеклы и для сахара-сырца.
Сульфитирование клеровки тростникового сахара-сырца совместно с свекловичным сиропом, фильтрация и последующее направление на уваривание утфеля I - не имеет таких отрицательных факторов, как предыдущий способ, однако существенный недостаток в том, что в данном случае не происходит удаление несахаров из клеровки сахара-сырца и все они остаются в смещанном сиропе, а это увеличивает выход мелассы и ухудщает качество белого сахара [27].
Добавление клеровки тростникового сахара-сырца в продуктовое отделение с предварительной аффинацией могло бы значительно улучщить качество белого сахара, но аффинация позволяет удалить только часть несахаров, находящихся на поверхности кристаллов. Несахара, находящиеся же внутри кристаллов, при этом не удаляются, что не гарантирует получение сахара-песка необходимого качества. Кроме того, этот способ может быть применен на заводах, обладающих мощным аффинационным отделением для желтого сахара последнего продукта.
Способ введения клеровки сахара-сырца в котел II сатурации применялся на свеклосахарных заводах Северного Кавказа в период 1965-1969 гг. Количество вводимого сахар-сырца не должно было превыщать 2 % к массе свеклы, стремление увеличить количество клеруемого сырца приводило к повыщению цветности продукта и ухудщением качества белого сахара [76]. В результате, работниками Кореновского сахарного завода была предложена параллельная схема очистки клеровки тростникового сахара-сырца и диффузионного сока, которая предусматривает клерование сахара-сырца соком I сатурации до СВ 50-55 %, ИУО клеровки на отдельной технологической линии, параллельной с линией переработки свеклы, фильтрацию и совместную сульфитацию со свекловичным сиропом. Высокие производственно-технические показатели работы завода стали причиной внедрения данной схемы на многих сахарных заводов Северного Кавказа, что позволило увеличить количество перерабатываемого сахара-сырца до 3-5% к массе свеклы. Однако, параллельная схема очистки усложняет производство и требует установку большого количества дополнительного оборудования, но более эффективного способа совместной переработки сахарной свеклы и тростникового сахара-сырца в то время найдено не было.
В последние годы на сахарные заводы РФ поступает тростниковый сахар-сырец высокого качества, в том числе и так называемый «хайпол». Это послужило причиной более широкого исследования Бугаенко И.Ф. и Дешевой И.Ю. способа очистки клеровки сахара-сырца путем введения в котел II сатурации. Выбор именно этого способа был продиктован в первую очередь его простотой - он не требует практически никакого дополнительного оборудования и достаточно мобилен, т.е. его можно в любое время включить в работу или же выключить из схемы.
Бугаенко И.Ф. и Дешевая И.Ю. разработали способ совместной переработки сахарной свеклы и тростникового сахара-сырца, предусматривающий клерование сахара-сырца фильтрованным соком I сатурации (возможно дополнительное использование части нефильтрованного сока I сатурации или части осадка сока II сатурации) до концентрации СВ 55-60%, смешивание клеровки с соком I сатурации и известковым молоком в сборнике фильтрованного сока I сатурации до концентрации СВ 15-18%, дефекацию смеси перед II сатурацией с расходом известкового молока в количестве 0,3-0,6 % СаО к массе свеклы (дефекация проводится в соответствии с режимом дополнительной дефекации перед II сатурацией, принятым на заводе при переработке свеклы), II сатурацию при температуре 92-95 С до щелочности 0,02-0,03 % СаО, фильтрацию. Данный способ позволил увеличить количество перерабатываемого сахара-сырца до 5 % к массе свеклы [26].
Недостатком этой схемы является то, что клеровка сахара-сырца подвергается высокотемпературному воздействию на выпарной установке, что способствует увеличению неучтенных потерь сахарозы. Рост объемов выпариваемой воды, за счет добавления клеровки сахара-сырца, сказывается на увеличении затрат пара. Увеличивается расход фильтровальной ткани, так как количество сока после II сатурации возрастает на количество клеровки тростникового сахара-сырца.
Для устранения указанных недостатков Громковским А.И. и Последовой Ю.И. был проведен ряд исследований по возможности введения сахара-сырца в конце технологической цепочки - в виде проведения совместной аффинации тростникового сахара-сырца и желтого сахара III [43].
На основании проведенных исследований авторами был разработан способ совместной переработки сахарной свеклы и тростникового сахара-сырца на свеклосахарных заводах; желтый сахар III, полученный при переработке сахарной свеклы, смешивают с 0,5-3 кг сахара-сырца в пересчете на 100 кг сахарной свеклы, в полученную смесь добавляют первый оттек утфеля I кристаллизации, разбавленный до концентрации СВ 74-76 %, получая аффинационный утфель с концентрацией СВ 89-90 %. Аффинационный утфель центрифугируют. Сахар-аффинад промывают горячей водой с отбором общего аффинационного оттека, который направляют в сборник перед вакуум-аппаратом и используют на последние подкачки при уваривании утфеля III. Сахар-аффинад подают шнеком в клеровочный аппарат, растворяя его вместе с желтым сахаром II, полученную клеровку без ИУО направляют на сульфитацию, где смешивают с сиропом и после сульфитации и фильтрации направляют на уваривание утфеля I [116].
Авторы указывают, что применение данного способа снижает потери сахара в мелассе и повышает выход готовой продукции за счет того, что редуцируюшие вешества (РВ), содержащиеся в пленке межкристального раствора на поверхности кристаллов сахара-сырца и желтого сахара, вместе с аффинационным оттеком направляются на уваривание утфеля III кристаллизации. Таким образом, РВ сохраняются от разложения, минуя известково-углекислотную очистку. Однако в данном способе не указано, как влияет значительная группа несахаров, оставшихся в структуре кристалла сахара-сырца, на процесс фильтрации и уваривания утфеля I.
Повышение степени удаления несахаров из диффузионного сока
Свекловичная стружка; диффузионный сок; сахаросодержащий сироп, полученный из свеклы и соответствующий по СВ сиропу III корпуса выпарной установки; сироп после концентратора; первый оттек утфеля I кристаллизации; клеровка тростникового сахара-сырца; клеровка желтого сахара утфеля III кристаллизации; смесь сиропа, клеровки тростникового сахара-сырца и желтого сахара III продукта; белый сахар-песок. Сироп после концентратора первый оттек утфеля I кристаллизации, желтый сахара утфеля III и тростниковый сахар-сырец доставлялись с Динского сахарного завода.
Для известковой обработки концентрированных сахаросодержащих растворов использовалось известковое молоко, которое готовилось в лабораторных условиях, путем гашения обожженного известнякового камня, привезенного с сахарных заводов Краснодарского края. Плотность известкового молока доводилась до значения -1,19 г/см .
Для сатурационной обработки концентрированных сахаросодержащих растворов использовался углекислый газ СО2, который доставлялся в лабораторию в баллонах с Краснодарского кислородного завода. Процентное содержание чистого СО2 в баллонах находилось в пределах 99,7-99,9 % к объему всего газа, находящегося в баллоне.
Исследования проводилисъ в лаборатории кафедры «Технология сахаристых продуктов, чая, кофе, табака» КубЕТУ, а также в лаборатории и производственных цехах сахарного завода ОАО «Кристалл-2». Для определения технологических показателей клеточного, диффузионного и очищенного соков, а также концентрированных сахаросодержащих растворов использовались ГОСТы и общепринятые методики [29, 69].
Содержание сахарозы (Сх) определяли поляриметрическим методом при температуре раствора 20 С. Использовали сахариметр марки СУ - 5. Для определения брали нормальную навеску продукта 26 г и поляриметрическую трубку длиной 200 мм. Показание сахариметра пересчитывалось на содержание сахарозы в % к массе продукта [29].
Содержание сухих веществ (СВ) определяли рефрактометрическим методом на рефрактометре марки УРЛ-2, при температуре раетвора 20 С, в % к массе продукта [30]. Значение рН-среды (рН) - потенциометрическим иономером рН-150М при температуре раствора 20 С или при температуре опыта е введением температурной поправки, определяющейея экспериментально [29]. Содержание солей кальция (Са-соли) - комплексометрическим методом, в % к маесе еухих вещеетв [69]. Содержание выеокомолекулярных соединений (ВМС) - методом А.В. Думанского и СЕ. Харина, в % к массе сухих веществ [69]. Содержание редуцирующих веществ (РВ) - методом Мюллера. Результат выражали в % к массе сухих веществ [28]. Цветность (Цв) - фотометрическим методом на спектрофотометре КФК-3, результат выражали в условных единицах (у.е.) при рН 7,0, длине кюветы 30 мм и длине волны 560 нм [28].
Плотность известкового молока - объемно-весовым методом, путем взвешивания пробы известкового молока объемом 1000 мл [28].
Щелочность растворов - методом кислотно-основного титрования с использованием бюретки Капуеа [28]. Для титрования применяли 0,1 н и 1 н растворы Н2SO4. Частота электромагнитных колебаний измерялась частотомером Ф5041, в Гц. Напряжение - осциллографом С1 - 69 и LeCroy WaveAce 202, в вольтах.
Для проведения экспериментов по воздействию электромагнитного поля крайне низких частот на свекловичную стружку использовали установку, представленную на рисунке 1. 2 4 Рисунок 1 - Блок-схема устройства для обработки свекловичной стружки ЭМП КНЧ
Установка состояла из генератора колебаний 1, частотомера 2, осциллографа 3, контролирующего напряжение на выходе из усилителя, излучателя 4, представляющего собой многослойную катушку. Объект исследования (свекловичная стружка) обозначен на схеме цифрой 5. В ходе проведения экспериментов по воздействию ЭМП КНЧ на свекловичную стружку использовалась катушка внутренним диаметром 3 см и площадью поперечного сечения 8=30 см , количеством витков п-2500 и индуктивностью Ь=0,3 Гн. Излучатель с помощью экранированного кабеля подключался к источнику сигналов [16].
Для проведения экспериментов по воздействию ЭМП КНЧ на сохранность качества сахаросодержащего сиропа при длительном хранении использовали установку, представленную на рисунке 2.
Влияние возврата первого оттека утфеля I на показатели качества сахаросодержащего сиропа при совместной известково углекислотной очистке
На данный момент (глава 1) существует множество способов обеспечения сохранности корнеплодов сахарной свеклы на кагатных полях. Общим недостатком известных решений является применение реагентов, часто дефицитных, требующих специальных условий для их хранения и использования, что усложняет процесс и повыщает его стоимость. Кроме того, большинство новых разработок требует определённых затрат труда и времени на внедрение их в процесс хранения и переработки, поэтому не находят массового практического применения.
С целью поиска более эффективных способов хранения корнеплодов сахарной свеклы кафедрой «Технологии сахаристых продуктов, чая, кофе, табака» Кубанского государственного технологического университета совместно с ЗАО НПО «БЭТ-Восток» на призаводском хранилище сахарного завода ОАО «Кристалл-2» (Краснодарский край) проведены исследования по влиянию электромагнитного поля крайне низких частот на обеспечение сохранности сырья. Исследования проводили в сезон заготовки, хранения и переработки сахарной свёклы урожая 2008 г. с использованием прибора БИО-ЭМ-Резонатор.
Данный прибор, предназначенный для создания слабого электромагнитного поля крайне низких частот, был разработан на основе микропроцессорной технологии и выявленного влияния электромагнитного поля на биосистемы.
Прибор был установлен на кагатном поле в период начала закладки корнеплодов сахарной свеклы на хранение с целью формирования необходимого режима генерирования ЭМП КНЧ на площадке хранения и осуществлял непрерывное воздействие на протяжении всего времени работы сахарного завода с определенными параметрами (таблица 14). Таблица 14 - Параметры ЭМП КНЧ для обработки корнеплодов сахарной свеклы до Для определения степени влияния электромагнитной обработки на результаты длительного хранения корнеплодов сахарной свёклы в рамках экспериментальных исследований осуществляли закладку опытного кагата общей массой корнеплодов 10 т, хранившегося в течение 90 суток, на протяжении практически всего сезона переработки и контрольного кагата той же массы, хранивщегося за пределами области воздействия ЭМП КНЧ в течение 30 суток.
Результаты исследований представлены в таблице 15. Установлено, что потери массы и сахара за 90 суток хранения корнеплодов сахарной свеклы, обработанных ЭМП КНЧ, составляют 2,32 и 1,12% соответственно. Это значительно ниже средних показателей потерь массы и сахара за 30 суток хранения без обработки (4,62 и 1,48% соответственно). За весь период хранения корнеплодов сахарной свеклы опытного кагата не наблюдалось очагов гниения. Влияние предварительной обработки корнеплодов сахарной свеклы ЭМП КНЧ на потерю массы и сахара при хранении снизить потери сахара, не внося конструктивных и технологических изменений в шествующий процесс хранения корнеплодов сахарной свеклы.
Влияние обработки свекловичной стружки электромагнитным полем крайне низких частот на показатели качества промежуточных полупродуктов. ГТлпичкодственными испытаниями, проведенными на ОАО «Кристалл-2» подтверждено подавляющее воздействие ЭМП КНЧ на жизнедеятельность
Кроме того, ранее установлено (глава 1), что обработка свекловичной ст ужки электрическим полем существенно изменяет ультраструктуру летки сахарной свеклы, т.к. живая клетка одинаково реагирует на уяяические тепловые химические и электрические воздействия.. При тепловой обработке в электрическом поле, оболочка клетки, которая воспринимает любые внешние воздействия, подвергается деструкции, что приводит к резкому изменению тургорного давления клетки, в результате происходит распад всего клеточного содержимого. Это позволяет ускорить массообмен при экстрагировании сахарозы, повысить качество диффузионного сока и снизить остаточное содержание (потери) сахарозы в жоме.
В производственных условиях проведены исследования с целью определения интенсификации процесса извлечения сахарозы из свекловичной воздействии на нее электромагнитным полем крайне низких частот со следующими параметрами: диапазон формируемых частот от 15 до 100 Гц магнитная индукция от 10 10" до 100 10-6Тл, мощность электрического сигнала 1 Вт, потребляемая мощность до 10 Вт. Прибор «БИО-ЭМ-Резонатор» был установлен непосредственно в заводе в диффузионном отделении на высоте 1,5 м над ленточным транспортёром свекловичной стружки и включён в технологический цикл.
Электромагнитная обработка стружки, без изменения технологического работы диффузионного отделения, велась в первой и третьей декадах месяца в непрерывном режиме. Средние показатели результатов исследований представлены в таблицах 16, 17 и на рисунке 20. вероятно данный эффект связан с поляризацией обладающих электрическим зарядом коллоидных веществ, что приводит к их электрокоагуляции и удерживанию непосредственно в клетках растительной ткани.
Полученные данные свидетельствуют о том, что воздействие ЭМП КНЧ на свекловичную стружку, как и электрическое поле, приводит к деструкции оболочки растительной клетки, что позволяет увеличить извлечение сахарозы из стружки и, как следствие, дополнительно повысить чистоту диффузионного сока на 0,7-1,5%. Это качественное повышение отражается и на следующих полупродуктах - чистота сока II сатурации и сиропа после выпарки повысилась в среднем на 1,5 %.
Таким образом, в процессе экстрагирования сахарозы из свекловичной стружки в электромагнитном поле крайне низких частот, изменяющем ультраструктуру растительной клетки, возникает ряд структурно-функциональных процессов, приводящих к снижению количества несахаров, переходящих в диффузионный сок, увеличению извлечения сахарозы из свекловичной стружки, что обеспечивает повышение качества сахаросодержащих полупродуктов сахарного производства.
Известно, что повышение чистоты диффузионного сока на 1 % увеличивает выход сахара на 0,4-0,5 %. Положительные результаты, полученные при обработке свекловичной стружки ЭМП КНЧ, выразившиеся в повышении чистоты сахаросодержащих полупродуктов: диффузионного сока, сока II сатурации и сиропа после ПВУ, послужили основанием для оценки возросшей эффективности работы сахарного завода с применением ЭМП КНЧ.
Влияние обработки свекловичной стружки электромагнитным полем крайне низких частот на показатели качества промежуточных полупродуктов
В результате проведенных исследований были определены три основных направления повышения эффективности работы свеклосахарных заводов, а именно: 1) Перенос дополнительной дефекации и II сатурации на очистку сиропа после III корпуса выпарной установки совместно с концентрированными сахаросодержащими растворами (клеровкой тростникового сахара-сырца, клеровкой желтого сахара конечного утфеля, первым оттеком утфеля I). Данное решение предполагает получить дополнительный экономический эффект за счет экономии вспомогательных материалов и повышения выхода сахара. 2) Снижение потерь сахара и массы корнеплодов сахарной свеклы при хранении и повышение эффективности извлечения сахарозы из свекловичной стружки при экстракции в результате обработки электромагнитным полем крайне низких частот, позволит получить дополнительный экономический эффект за счет повышения выхода сахара. 3) Вывод сиропа после выпарной станции на хранение с предварительной обработкой ЭМП КНЧ снизит затраты на модернизацию продуктового отделения при наращивании производственных мощностей. Определим дополнительный экономический эффект от внедрения предложенных технологических решений при минимальной производительности свеклосахарного завода Краснодарского края -500 тыс. т свеклы и 30 тыс. т тростникового сахара-сырца (при совместной переработке) в год. В первом случае, примем условно, что средняя сахаристость свеклы в течение производственного сезона составляет 15,5 % к массе свеклы.
Корнеплоды сахарной свеклы в кагатах свеклоприемного пункта хранятся в среднем около 10 суток, тогда потери сахара за данный период составят 0,2 % к массе свеклы. Обработка ЭМП КНЧ, согласно п. 3.8, позволяет сократить этот показатель более чем в 2,5 раза до 0,08 % к массе свеклы. В результате количество дополнительно полученного сахара составит. 500 000 т (0,2 % - 0,08%) = 600 т сахара Использование ЭМП КНЧ в диффузионном отделении повышает диффузионного сока на 1,5%, что, согласно п. 3.10, приводит к увеличение выхода сахара на 0,4 % к массе свеклы; 500 000 т 0,4 % = 2 000 т сахара. В пересчете по ценам 2011 г - 22 тыс. руб. за 1 т сахара получим экономический эффект на сумму: (600 т + 2 000 т) 22 тыс. руб. = 57 200 тыс. руб. При этом расходы на эксплуатацию источника ЭМП КНЧ составляют; 1) Оплата труда оператора, контролирующего работу прибора в течение 4 месяцев: 30 тыс. руб./мес. 4 мес. = 120 тыс. руб.; 2) Аренда прибора составляет 2 % от дополнительной прибыли, полученной в результате использования ЭМП КНЧ: (57 200 тыс. руб.- 120 тыс. руб.) 2 % = 1 141, 6 тыс. руб. 3) Расходы на монтаж и электроэнергию незначительны, ими можно пренебречь. Экономический эффект от внедрения усовершенствованного способа хранения корнеплодов сахарной свеклы и извлечение сахарозы из свекловичной стружки с использованием электромагнитного поля крайне низких частот составит: 57 200 тыс. руб.- 120 тыс. руб. - 1 141,6 тыс. руб. = 55 938, 4 тыс. руб. Перенос II сатурации на совместную ИУО сиропа после III корпуса ПВУ и клеровки тростникового сахара-сырца, сократит расходы материалов и энергоресурсов что позволит перерабатывать тростниковый сахар-сырец с издержками близкими к нулю. Учитывая, что при отдельной линии очистки затраты на переработку 1 т тростникового сахара-сырца составляют 2,77 тыс. руб а его количество 30 000 т, то величина дополнительной прибыли составит; 30 000 т 2,77 тыс. руб. = 83 100 тыс. руб. Суммарный экономический эффект от внедрения ресурсосберегающей технологии совместной переработки сахарной свеклы и тростникового сахара-сырца является следующим; 55 938, 4 тыс. руб. + 83 100 тыс. руб. = 139 038,4 тыс. руб. Примем условно, что в течение производственного периода выход сахара при переработке свеклы составляет в среднем 12,8 % к массе свеклы, а при переработке тростникового сахара-сырца 98 % к массе сахара-сырца, тогда экономический эффект в пересчете на 1 т готовой продукции составит; (500 000 12,8 %) + (30 000 98 %) = 93 400 т сахара 139 038,4 тыс. руб./ 93 400 т = 1,49 тыс. руб./т Внедрение межкорпусной очистки концентрированных сахаросодержащих растворов позволит; - более полно удалить несахара из диффузионного сока за счет ИУО более концентрированных продуктов, так как в этом случае на единицу объема извести приходится большее количество несахаров, что и обеспечивает более полное их удаление; - совместная очистка клеровки тростникового сахара-сырца и сиропа после III корпуса выпарной установки не увеличит расход извести, т. к. количество обрабатываемого раствора будет в три раза меньше, чем сока I сатурации; - ввод клеровки сахара-сырца после III корпуса выпарной установки сокращает расход пара, за счет повышения концентрации смеси, направляемой на IV корпус выпарной станции.
В связи с тем что за время проведения лабораторных исследований не возможности осуществить производственные испытания выпарной установки на хранение с предварительной его обработкой ЭМП КНЧ, производить расчет рентабельности и возможного экономического эффекта не является целесообразным, т.к. данный расчет не будет отображать всех статей дополнительных затрат и достоверных данных о снижении расхода материалов и энергоресурсов.
