Способ очистки диффузионного сока

Способ очистки диффузионного сока

Реферат

Изобретение относится к сахарной промышленности и может быть использовано при очистке диффузионного сока, полученного из сахарной свеклы, преимущественно пониженного качества.

Известен способ очистки диффузионного сока, предусматривающий прогрессивную преддефекацию, основную холодно-горячую дефекацию, I сатурацию, отделение осадка, дополнительную дефекацию, II сатурацию и отстаивание. Всю полученную при отстаивании суспензию II сатурации направляют на преддефекацию (SU №1293223, 1989 г.). Недостатком способа является добавление части сока I сатурации к возвращаемой суспензии. Возврат на преддефекацию сока I сатурации приводит к повторной его обработке на основной дефекации. В результате усиливаются пептизация и гидратация осадка, образовавшегося в ходе преддефекации.

Наиболее близким аналогом является способ очистки диффузионного сока, включающий преддефекацию, холодно-горячую основную дефекацию, I сатурацию, отделение осадка, дополнительную дефекацию, II сатурацию и фильтрование, причем на преддефекацию возвращают всю суспензию II сатурации или 30% суспензии I сатурации (Сапронов А.Р. Технология сахарного производства. - М.: Колос, 1998. - С.254-256). В настоящее время эта технологическая схема на сахарных заводах считается типовой.

Недостатком данного способа является пониженный эффект очистки сока, который особенно заметен при переработке свеклы длительного хранения. Причина этого - в значительном возврате на преддефекацию суспензии сока I сатурации, которая содержит лишь 65-70% СаСO₃, а также в малом количестве суспензии II сатурации. Частицы СаСО₃ осадка I сатурации недостаточно активны, так как их поверхность блокирована несахарами. В результате фильтрационно-седиментационные свойства преддефекованного сока и сока I сатурации оказываются недостаточно высокими.

Задачей данного изобретения является повышение эффекта очистки диффузионного сока за счет более полного осаждения несахаров на преддефекации, а также улучшение фильтрационных и седиментационных характеристик сока I сатурации.

Указанный технический результат достигается тем, что в предложенном способе очистки диффузионного сока, включающем преддефекацию известью и осадком сока I сатурации, основную дефекацию, I сатурацию, отделение осадка, дополнительную дефекацию, II сатурацию и отделение осадка от сока II сатурации, отличием является то, что для дефекации перед II сатурацией используют 0,5-0,8% СаО и отделенный осадок сока II сатурации делят на две части в соотношении 1:1,5-2, при этом его меньшую часть вводят в дефекованный сок перед I сатурацией, а большую часть - направляют на преддефекацию, причем осадок I сатурации подают на преддефекацию в количестве 3-6% к массе свеклы.

Расход извести на дополнительную дефекацию перед II сатурацией определяется следующим. При переработке сырья пониженного качества дозирование менее 0,5% СаО не обеспечивает получения достаточного количества осадка СаСО₃ для возврата его на преддефекацию. Дозирование более 0,8% извести приводит к получению излишнего количества осадка сока II сатурации, что увеличивает нагрузку на фильтрационное оборудование и ведет к дополнительным потерям сахара в осадке. Помимо этого, сатурация большого количества извести в условиях II сатурации весьма затруднена и может привести к ухудшению качества очищенного сока. Указанный диапазон расхода извести (0,5-0,8% СаО) определен экспериментально и обеспечивает достижение высокого эффекта очистки при достаточных для ритмичной работы завода фильтрационно-седиментационных свойствах сока I сатурации.

Другим отличием предложенного способа является введение части осадка сока II сатурации в дефекованный сок перед I сатурацией. Этот прием обусловлен наличием стадии гелеобразования в ходе сатурации сока, которая проявляется особенно явно при переработке свеклы длительного хранения. Этап перехода геля в суспензию оказывается более длительным, чем при переработке кондиционного сырья. Было установлено, что введение кристаллов практически чистого карбоната кальция перед сатурацией сока значительно снижает отрицательное влияние стадии гелеобразования на фильтрационные свойства сока I сатурации. Кристаллы СаСО₃ в этом случае играют роль центров кристаллизации, а стабильность гелеобразной структуры на этапе перехода от геля к суспензии снижается.

В предложенном способе роль центров кристаллизации выполняют частицы СаСО₃ сока II сатурации. В то же время количество таких частиц должно быть вполне определенным. При малом их количестве эффект подавления гелеобразования теряется, а при излишнем количестве центров кристаллизации возрастает расход извести и сатурационного газа.

Для эффективного проведения преддефекации на нее необходимо дозировать осадок сока II сатурации, причем частицы сатурационного осадка выполняют на этом этапе роль центров коагуляции. Этим определяется деление осадка сока II сатурации на две неравные части. Осадок делят в соотношении 1:1,5-2,0, при этом его меньшая часть используется в качестве центров кристаллизации на I сатурации, а большая часть направляется на преддефекацию. Указанное соотношение определено экспериментально на соках различного качества. Для сока, полученного из кондиционного сырья, соотношение составляет 1:1,5, а для очистки сока пониженной чистоты - 1:2,0.

При взаимодействии диффузионного сока или сока из третьей секции преддефекатора с частицами карбоната кальция коагуляция идет необратимо, но ее результаты могут быть различными. Существует оптимальное количество осадка, которое отражает соответствие суммарной площади частиц СаСО₃ и поверхности веществ коллоидной дисперсности (ВКД). При полном их соответствии обеспечиваются минимальные мутность и объем осадка как на преддефекации, так и на I сатурации, и достигается наибольший эффект очистки. Если суммарная площадь поверхности частиц на этом этапе подщелачивания оказывается больше или меньше оптимальной, то преддефекованный сок имеет повышенную мутность. Она обусловлена наличием значительного количества частиц коагулята, незафиксированных на карбонате кальция.

Таким образом, частицы осадка сока II сатурации служат центрами коагуляции на преддефекации. По мере подщелачивания происходит формирование конгломератов осадка, состоящих из рыхлых частиц коагулята и частиц СаСО₃, соединенных между собой Са-солевыми мостиками и гидрофобными связями. При избытке первой порции осадка II сатурации возможно излишнее перещелачивание сока, что приводит к ослаблению указанных взаимодействий и формированию сжимаемого осадка с высоким фильтрационным коэффициентом. Малое количество осадка ведет к недостатку центров коагуляции и недоосаждению ВКД. Количество осадка должно подбираться экспериментально в зависимости от качества диффузионного сока, при этом критерием оптимальности служит получение пробы преддефекованного сока с наименьшей мутностью. Исходя из определенного этим приемом количества осадка сока II сатурации (большей части) в соотношении 1:1,5-2,0 определяют меньшую часть, предназначенную для дозирования в дефекованный сок перед I сатурацией.

На завершающем этапе преддефекации в сок вводят осадок сока I сатурации в количестве 3-6% к массе свеклы. Этот осадок содержит некоторое количество не вступившего в реакцию гидроксида кальция и обладает адсорбционной способностью. Указанное количество осадка обеспечивает дополнительную адсорбцию отдельных групп несахаров, главным образом, продуктов деструкции белков, пектинов и завершение формирования преддефекационного осадка. При использовании осадка I сатурации в количестве менее 3% к массе свеклы его количества недостаточно для доосаждения несахаров и улучшения фильтрационно-седиментационных свойств сока. Дозирование более 6% этого осадка ведет к перещелачиванию сока и увеличивает нагрузку на фильтрационное оборудование.

Дополнительный положительный эффект от использования способа заключается в том, что за счет ввода части осадка сока II сатурации в дефекованный сок на I сатурации образуется более чистый, чем в прототипе осадок (доля СаСО₃ в массе осадка составляет более 70% к массе СВ). В результате на преддефекацию поступает осадок сока I сатурации с более высокой адсорбционной способностью и заметно сокращается пептизация несахаров при последующей основной дефекации.

Способ иллюстрируется следующими примерами выполнения.

Пример 1. Диффузионный сок чистотой 81,0% делят на четыре пробы по 1 дм³ и подщелачивают каждую до рН 9,0 при температуре 60°С. Осадок сока II сатурации плотностью 1,25 г/см³ дозируют в пробы в количестве соответственно 2, 3, 4 и 5% к массе свеклы. Далее каждую пробу прогрессивно подщелачивают известковым молоком до рН 10,8 и в преддефекованном соке определяют мутность декантата (табл.1). Количество осадка сока II сатурации (3,0%) в пробе №2, имеющей минимальную мутность, принимают за большую часть в соотношении 1:1,5. Затем, исходя из пропорции, определяют меньшую часть осадка сока II сатурации, предназначенную для введения в дефекованный сок перед I сатурацией. Полученные данные служат для настройки делителей-дозаторов осадка сока II сатурации. На преддефекацию направляют 3,0% осадка сока II сатурации, а в дефекованный сок перед I сатурацией 2,0% этого осадка.

Таблица 1.Мутность декантата преддефекованного сока, полученного по предлагаемому способу
Преддефекованный сок	№ пробы сока
	1	2	3	4
Количество осадка сока II сатурации, % к массе свеклы	2	3	4	5
Мутность декантата, ед. опт. плот.	0,37	0,26	0,30	0,34

Диффузионный сок, поступающий в прогрессивный преддефекатор типа Бригель-Мюллера, в I секции смешивают с 3,0% осадка сока II сатурации, в V секцию вводят 3,0% осадка сока I сатурации к массе свеклы, в VI секцию дозируют 0,3% СаО к массе свеклы. В преддефекованном соке определяют основные показатели (табл.2). Далее проводят холодную (50°С, 30 мин) и горячую (85°С, 5 мин) основную дефекацию. При перетоке дефекованного сока в аппарат I сатурации вводят 2,0% осадка сока II сатурации. Сок I сатурации фильтруют на листовых фильтрах. На дополнительную дефекацию расходуют 0,5% СаО, добавляя указанное количество в фильтрованный сок. Далее осуществляют II сатурацию и фильтрование сока для отделения осадка. Осадок сока II сатурации накапливают в сборнике, после чего направляют на делитель-дозатор. Сок II сатурации анализируют и вычисляют эффект очистки (табл.2).

Одновременно на диффузионном соке того же качества проводят очистку по известному способу. Сок прогрессивно подщелачивают известковым молоком, на стадии с рН 9,0 вводят весь осадок сока II сатурации. Расход извести на преддефекацию составляет 0,3% к массе свеклы. Полученный преддефекованный сок анализируют. Далее проводят холодно-горячую основную дефекацию в тех же условиях, что и в примере 1, I сатурацию и отделение осадка. На дополнительную дефекацию фильтрованного сока I сатурации расходуют 0,5% СаО. Затем проводят II сатурацию, сок фильтруют и анализируют. Получают осадок сока II сатурации, который накапливают в сборнике и далее направляют в преддефекатор.

Таблица 2.Сопоставление результатов очистки сока по типовому и предложенному способам
Показатели	Прототип	Предложенный
		Пример 1	Пример 2	Пример 3
Преддефекованный сок:
Скорость осаждения (S5), см/мин	2,8	3,5	3,7	4,2
Объем осадка (V25), %о	25,0	21,5	18,5	16,7
Фильтрационный коэффициент (Fk), с/см2	7,2	4,3	5,6	3,6
Сок I сатурации:
Скорость осаждения (S5), см/мин	2,6	3,1	3,5	3,7
Объем осадка (V25), %	25,5	22,7	19,0	17,0
Фильтрационный коэффициент (Fk), с/см2	2,6	2,5	2,4	2,1
Сок II сатурации:
Чистота, %	89,3	90,1	89,5	90,15
Цветность, усл. ед.	17,0	14,7	16,1	14,5
Соли кальция, % СаО на 100 г СВ	0,177	0,135	0,162	0,110
Эффект очистки, %	30,6	32,3	32,6	32,8

Пример 2. Способ осуществляют, как и в примере 1, но на дополнительную дефекацию расходуют 0,65% СаО к массе свеклы. Получают осадок сока II сатурации, который делят в соотношении 1:1,8, причем 1 часть направляют в дефекованный сок перед I сатурацией, а 1,8 части дозируют в III секцию преддефекатора. В V секцию преддефекатора дозируют 4% к массе свеклы осадка сока I сатурации.

Пример 3. Способ осуществляют аналогично примеру 1, но расходуют на дополнительную дефекацию 0,7% СаО, делят осадок сока II сатурации в соотношении 1: 2 и направляют большую часть в третью секцию преддефекатора. Меньшую часть осадка смешивают с дефекованным соком перед I сатурацией. В V секцию преддефекатора дозируют 6% осадка сока I сатурации.

Использование предложенного способа по сравнению с известным способом позволяет повысить полноту осаждения несахаров на преддефекации, улучшить фильтрационные и седиментационные характеристики сока I сатурации, увеличить на 5,5-7% эффект очистки при переработке свеклы пониженного качества, снизить на 5-15% цветность очищенного сока и содержание солей кальция в нем. При этом происходит снижение потерь сахара на 0,015-0,020% к массе свеклы.

Способ очистки диффузионного сока, включающий преддефекацию известью и осадком сока I сатурации, основную дефекацию, I сатурацию, отделение осадка, дополнительную дефекацию, II сатурацию и отделение осадка от сока II сатурации, отличающийся тем, что для дефекации перед II сатурацией используют 0,5-0,8% СаО и отделенный осадок сока II сатурации делят на две части в соотношении 1 : 1,5-2, при этом его меньшую часть вводят в дефекованный сок перед I сатурацией, а большую часть направляют на преддефекацию, причем осадок I сатурации подают на преддефекацию в количестве 3-6% к массе свеклы.