Для извлечения сахара из свеклы диффузионным способом ее необходимо превратить в стружку. Стружку из свекловичных корней получают на свеклорезках при помощи ножей, установленных в специальные рамы.
Поскольку изрезанная свекла поступает далее в экстрактор, где из нее извлекается сахар с использованием процесса диффузии, ножи свеклорезок тоже называют диффузионными.
Производительность диффузионной установки и содержание сахара в обессахаренной свекловичной стружке в очень большой степени зависят от ее качества. Форма свекловичной стружки, получаемой на свеклорезках, может быть желобчатой или пластинчатой. Толщина нормальной стружки 0,5…1 мм. Ее поверхность должна быть гладкой, без трещин. Слишком тонкая стружка нежелательна, так как она деформируется, сбивается в комки и ухудшает циркуляцию диффузионного сока в диффузионных аппаратах.
Качество свекловичной стружки принято определять ее длиной в метрах в навеске массой 100 г. Для этого стружку раскладывают на специальной доске с канавками. Короткие части стружки (меньше 1 см), пластинки гребешков и тонкую просвечивающуюся стружку независимо от ее длины на доске не раскладывают и считают браком. Количество брака должно быть по возможности меньшим. Масса брака в хорошей свекловичной стружке не должна превышать 3 % массы свеклы.
Такое определение качества не полностью характеризует качество свекловичной стружки и качество установки ножей в рамах. Качество стружки следует характеризовать не только длиной и количеством брака, но и степенью ее однородности по толщине. Хорошим показателем может быть проницаемость слоя стружки при определенной температуре и давлении на ее слой.
В Швеции для оценки качества стружки применяют так называемый шведский фактор, который представляет собой отношение массы стружки длиной более 5 см к массе стружки длиной менее 1 см в навеске массой 100 г. Хорошей считается стружка, для которой шведский фактор превышает 10.
Для получения качественной свекловичной стружки на центробежных или дисковых свеклорезках необходимо, чтобы свекла в процессе резания с достаточным усилием прижималась к поверхности ножей и внутренней поверхности барабана или к диску свеклорезки.
Для центробежных свеклорезок диаметром 1200 мм при скорости резания 8,2 м/с давление на внутренней поверхности барабана составляет около 4,10 кПа. Действительно, давление корня свеклы при резании не может быть постоянным, так как в процессе работы центробежной свеклорезки изменяются центробежная сила и опорная поверхность свеклы.
Чтобы свекла при резании с достаточным усилием прижималась к поверхности ножей, в центробежных свеклорезках применяют трехлопостной ротор (улитку), а в дисковых свеклорезках – специальные прижимные устройства.
Усилие врезания ножа в свеклу можно представить векторной суммой нормальных сил Ni, Nn, Ny и сил трения Fa и Fy (рис. 5.1).
На основании проведенных исследований предложена формула для определения усилия резания стружки (Н)
Анализ выражения (5.1) показывает, что чем прочнее свекловичный корень, тем больше усилие резания его в свекловичную стружку, а его увеличение ухудшает качество стружки.
Исследования показали, что значения входящих в формулу (5.1) величин зависят от качества свеклы и ее биологических свойств и находятся в следующих пределах:
Удельное усилие резания свеклы составляет в среднем 6,85…14,7 Н/см; коэффициент трения свеклы о поверхность ножей равен 0,25, свекла режется при давлении на внутреннюю поверхность корпуса (0,5…0,8) Мпа.