Мал. 1. Випарніапарати:
а-системи Роберта; б - циркуляционно-прямоточний системи ВНДІЦП.
Щоб з очищеного соку отримати кристалічний цукор, його згущують до такої концентрації, при якій виходить пересичений цукром розчин. Для отримання пересичені розчину доводиться видаляти з соку багато води (105-120% до маси буряка). Цю операцію здійснюють в два етапи: спочатку воду випарюють на багатоступеневих випарних апаратах, при цьому сік згущається до сиропу з концентрацією сухих речовин близько 65%, в якому цукор ще не кристалізується. Тільки після додаткового очищення і фільтрації сироп уварюють у вакуум-апаратах до концентрації сухих речовин 92,5-93,5%, і він перетворюється в утфель, т. Е. В суміш кристалів цукру з межкрістальной рідиною.
Випарніапарати. В даний час на цукрових заводах для отримання сиропу застосовують випарніапарати (рис. 1-22), або випарювання, що обігріваються паром, який прямує в закриту циліндричну парову камеру. Тепло пара, що має більш високу температуру, ніж обігрівається сік, передається соку через поверхню нагріву. При цьому гріючийпар, віддаючи приховану теплоту пароутворення, конденсується у вигляді гарячого конденсату і відводиться з парової камери, а сік, отримуючи теплоту пара, кипить, і вода з нього видаляється у вигляді сокового пара, т. Е. Відбувається як би обмін прихованої теплоти пароутворення. Прихована теплота пароутворення, що гріє і сокового пара приблизно однакова. Тому 1 кг пари, що гріє випаровує з соку приблизно 1 кг води (за умови, що сік попередньо нагрітий до температури кипіння).
Одним із найдавніших і до теперішнього часу поширених випарних апаратів є вертикальний випарної апарат системи Роберта. Він являє собою вертикальний циліндричний сталевий котел 1 (рис. 1, а).
У нижній частині апарату знаходиться парова камера 2, в яку направляється гріючийпар. Вона складається з двох трубних решіток 3, в отвори їх ввальцовани латунні або сталеві трубки 4. Одна з трубчастих грат розташована лише трохи вище дна апарату, а інша на 1,5 м вище першої. Гріючийпар подається в замкнутий простір між трубними решітками, віддає своє тепло соку через поверхню трубок, конденсується і відводиться з нижньої частини парової камери. З верхньої частини парової камери відводяться неконденсірующаяся гази.
В середині апарата є більш широка, циркуляційна, труба 5 (250-500 мм), також вправлена в трубні решітки. Сік, киплячий в вузьких трубках, викидається з них вгору разом з бульбашками утворився пара. Бульбашки лопаються, сік, вільний від пара, рухається по циркуляційної трубі вниз і знову потрапляє в нижню частину кіпятільних трубок.
Як типовий в даний час застосовується циркуляционно-прямоточний випарної апарат ВНДІЦП (рис. 1, б). Він схожий з випарним апаратом Роберта, але має довші трубки (1) -близько 3 м. Крім того, у верхній частині циркуляційної труби є конічний патрубок 2, який направляє циркулює сік в зливну воронку 3, що виводить сік з апарату. Таким чином, апарат робиться прямоточним, т. Е. Велика частина соку, що надходить в нього, лише один раз проходить по кіпятільним трубах. Вільний проміжок між напрямних конічним патрубком і зливний лійкою дозволяє соку, який не встиг піти в наступний корпус, циркулювати по трубі звичайним порядком.
Перевагою апарату є циркуляція в ньому соку меншою концентрації, так як більша частина згущеного соку виводиться прямоточно. Зменшення концентрації соку призводить до підвищення коефіцієнта тепловіддачі. Цей апарат має поліпшений каплеуловитель. Випарніапарати всіх систем працюють безперервним методом.
Випарювання з багаторазовим використанням пара. Сутність застосовуваного на сучасних заводах економічного способу отримання з очищеного соку сиропу полягає в тому, що цей процес проводиться в декількох з'єднаних між собою випарних апаратах, а не в одному апараті, де 1 кг пара може випарувати приблизно 1 кг води. Згущувати сік надходить спочатку в перший апарат, потім переходить до другого, до третього і т. Д. З останнього апарату він виходить у вигляді сиропу. Свіжий гріючийпар надходить тільки в перший випарної апарат (корпус). Другий апарат обігрівається соковим паром першого апарату, третій - соковим паром другого апарату і т. Д. Для багаторазового використання пара на випаровуванню необхідно, щоб температура кипіння соку знижувалася від першого апарату до останнього, тільки в цьому випадку соковий пар кожного попереднього апарату може служити гріє паром для подальшого корпусу випарювання.
Зниження температури кипіння соку від першого випарного апарату до останнього забезпечується підтримкою підвищеного тиску в першому апараті і зниженого - в останньому апараті. У проміжних корпусах випарювання встановлюється тиск, знижується від перших корпусів до останніх. З останнього корпусу соковий пар направляють в конденсатор, де він конденсується холодною водою, а неконденсірующаяся гази (повітря, вуглекислота, аміак) викачують повітряним насосом, що створює розрідження.
Соковий пар, що відводиться з будь-якого корпусу випарювання на сторону (для нагрівання соку в подогревателях, для варіння утфелю в вакуум-апаратах і т. Д.), Називається екстрапаром. Відбір екстрапара проводиться з метою заміни порівняно дорогого прямого пара з парових котлів дешевим вторинним соковим паром. На випаровуванню виходить велика кількість гарячої конденсаційної води, яку також використовують для живлення парових котлів, промивки фільтраційного осаду і для інших виробничих потреб заводу.
Процеси, що відбуваються при згущенні соку. Під час випаровування води з соку в ньому відбувається ряд хімічних змін: зміна лужності соку, випадання опадів, розкладання цукру і наростання кольоровості. У кількісному відношенні на чистоту продукту вони мало впливають.
Для уварювання в вакуум-апаратах бажано мати сироп постійної концентрації, без опадів і по можливості знебарвлений. Концентрацію сиропу доводять до 65% сухих речовин, потім до нього додають 0,1 - 0,15% кизельгура (по масі буряків), сульфитируют до рН 7,5, нагрівають і фільтрують.