Спосіб електрообробки цукрових розчинів

УКРАЇНА (19) UA (11) 37064 (13) U (51) МПК (2006) C13D 3/00 МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ДЕРЖАВНИЙ ДЕПАРТАМЕНТ ІНТЕЛЕКТУАЛЬНОЇ ВЛАСНОСТІ ОПИС видається під відповідальність власника патенту ДО ПАТЕНТУ НА КОРИСНУ МОДЕЛЬ (54) СПОСІБ ЕЛЕКТРООБРОБКИ ЦУКРОВИХ РОЗЧИНІВ 1 2 (13) 37064 (11) енергії для створення магнітного поля великої величини. Найбільш близьким даному способу електрообробки цукрових розчинів є їх обробка в реакторі з розміщеними в ньому відкритими електродами [Федоткин И.М. и др. Интенсификация технологических процессов пищевых производств. - К., Техніка, 1984, с.123]. При цьому на електроди подається постійний електричний струм. Обробка цукрових розчинів проходить в результаті протікання електричного струму в розчині, що визиває електрофоретичний рух нецукрів і концентрацію їх біля електродів, де вони, вступаючи в реакцію частково виводяться з соку. У випадку, якщо електроди відкриті і знаходяться в електропровідній рідині, то при подачі на них різниці потенціалів в рідині протікає електричний струм. При цьому в рідині відбуваються наступні реакції; - окислювально-відновлювальні реакції, які протікають на поверхні електродів, - створення двошарової електричної зони, в якій наявні високі концентрації реакційних іонів, - використання іонів ОН- для створення з'єднань з великою адсорбційною поверхнею, - очисні властивості атомарного кисню і озону, - використання іонів Н+ для електрохімічних реакцій. Вказані реакції проходять при протіканні струму через розчин і напруженості електричного поля між електродами нижче 10В/см, оскільки збільшити вказану величину напруженості неможливо в силу пасивації електродів газами. Дія електричного поля такої напруженості на збільшення ефекту очистки цукрового розчину незначна, оскільки ни UA Корисна модель належить до харчової промисловості, а саме до способів електрообробки цукрових розчинів електричним полем. Аналогом способу електрообробки цукрових розчинів є спосіб, коли на розчин, який знаходиться в реакторі діють електромагнітним полем котушки індуктивності [О степени влияния магнитного поля на производственные соки. Федоткин И.М. и др. Изв. вузов. Пищ. технология, 1972,№6,с. 121124]. При такому способі електрообробки на рідину діє в основному магнітне поле. Оскільки не цукристі речовини мають як електричний заряд так і своє магнітне поле, то взаємодія останнього з зовнішнім магнітним полем, створюваним котушкою індуктивності, приводе до коагуляції електрозаряджених частинок, їх випадінню в осадок і можливості видалення з розчину. В результаті цього доброякісність цукрового розчину збільшується. Недоліком такого способу електрообробки цукрового розчину є низьке підвищення доброякісності оброблюваного розчину, оскільки його магнітне поле має мале числове значення; 4,2*108 кДж/моль при напруженості магнітного поля 80*104А/м, що на десять порядків менше теплової енергії [Тебенихин Е.Ф. Безреагентные методы обработки воды в энергоустановках. - М.; Энергоатомиздат, 1985, с.8]. Тому процеси коагуляції під дією зовнішнього магнітного поля проходять дуже повільно. Крім того для створення магнітних полів високої напруженості необхідно мати котушки високої індуктивності, які потребують великої кількості кольорових матеріалів і великих затрат електричної U (57) Спосіб електрообробки цукрових розчинів, що передбачає обробку цукрових розчинів електричним полем, який відрізняється тим, що електричне поле створюється ізольованими від цукрового розчину електродами, при цьому напруженість електричного поля між електродами становить 75150 В/см. (19) (21) u200809068 (22) 10.07.2008 (24) 10.11.2008 (46) 10.11.2008, Бюл.№ 21, 2008 р. (72) МИРОНЧУК ВАЛЕРІЙ ГРИГОРОВИЧ, UA, ПОНОМАРЕНКО ВІТАЛІЙ ВАСИЛЬОВИЧ, UA (73) НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ХАРЧОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ, UA 3 37064 4 зька ступінь взаємодії самої електрозарядженої ється і зрівнюється з електрообробкою розчину частинки і слабкого зовнішнього електричного повідкритими електродами напруженістю 5В/см. ля. Напруженість електричного поля 150В/см є Це приводить до більш повної очистки цукроверхньою границею, оскільки при більш високій вих розчинів від нецукрів і збільшенню їх доброякінапруженості подальшого збільшення доброякіссності. При очищенні цукрових розчинів від нецукності не має, але з'являються труднощі при подачі рів електричним полем велике значення має на електроди напруги високого потенціалу, збільнапруженість електричного поля. При цьому прошуються затрати електроенергії на проведення ходить наклад зовнішнього поля, створюваного процесу електрообробки. електродами, і внутрішнього електричного поля Достоїнством способу електрообробки цукроелектрозаряджених частинок-нецукрів. Доведено, вих розчинів ізольованими електродами є низькі що зі збільшенням напруженості електричного затрати електроенергії, які в основному залежать поля ефективність електрообробки зростає. Одвід якості ізоляції електродів від розчину і мають нак, стабільної роботи реактора з розміщеними в числові значення в 30-40 раз менші ніж при оброньому відкритими електродами в цукровому розбці цукрових розчинів відкритими електродами, чині при напруженості електричного поля вище коли між ними протікає електричний струм. 10В/см досягти не можна (внаслідок пасивації елеСлідує також відмітити, що електрообробці піктродів газовиділенням). длягає дифузійний сік, преддефекований сік, сік Також слід відмітити, що в даному випадку є першої сатурації, сік другої сатурації. Числові знавеликі затрати електроенергії для проведення чення величин підвищення доброякісності залепроцесу очистки, оскільки через розчин протікає жить від роду оброблюваного соку, початкової значний струм. доброякісності, температури обробки. Недоліком такого способу електрообробки цуПриклади виконання способу при електрообкрових розчинів відкритими електродами є те, що робці дифузійного соку. підвищення якості цукровмісних розчинів прохоПриклад 1. Дифузійний сік (Сх.=12,2; дить при значних затратах електричної енергії, які Св=14,58; Дб=83,7) обробляється в електростатимають місце при протіканні електричного струму в чній ємності 60 секунд відкритими електродами. розчині. Струм, протікаючий через цукровий розчин дорівКрім того, при такому способі електрообробки нює 0,5А. Напруженість електричного поля не вдається збільшити значення напруженості 5В/см. Аналіз дифузійного соку після його обробки електричного поля, що значно знижує ефективпоказав, що доброякісність виросла на 0,75%. Заність електрообробки. трати електроенергії - 15кВт/м3 соку. В основу корисної моделі поставлена задача Приклад 2. Дифузійний сік (Сх.=12,01; підвищення доброякісності цукрових розчинів, Св=14,48; Дб=83,14) обробляється в електростазменшення затрат електричної енергії за рахунок тичній ємності 60 секунд відкритими електродами. дії на цукровий розчин електричного поля, створеСтрум, протікаючий через цукровий розчин дорівного між ізольованими від цукрового розчину елекнює 0,65А. Напруженість електричного поля тродами. 10В/см. Аналіз дифузійного соку після його обробПоставлена задача досягається тим, що споки показав, що доброякісність виросла на 1%. Засіб електрообробки цукрових розчинів передбачає трати електроенергії - 40кВт/м3 соку. обробку цукрових розчинів електричним полем. Приклади 1 і 2 характеризують спосіб електЗгідно корисної моделі електричне поле створообробки дифузійного соку по прототипу при нарюється ізольованими від цукрового розчину елекпруженостях електричного поля 5 і 10В/см. тродами, при цьому напруженість електричного Приклад 3. Дифузійний сік (Сх.=12,98; поля між електродами становить 75-150В/см.. Св=14,6; Дб=88,9) обробляється в електростатичПричинно-наслідковий зв'язок між запропононій ємності 60 секунд ізольованими електродами. ваними ознаками і технічним результатом полягає Струм, протікаючий між електродами 1мА.. Нав наступному. пруженість електричного поля - 75В/см. Аналіз На електроди, ізольовані від цукрового розчидифузійного соку після його обробки показав, що ну, подається електричний потенціал, достатній доброякісність виросла на 0,8% (Сх.=13,1; для створення напруженості електричного поля Св=14,6; Дб=89,7). Затрати електроенергії між електродами 75-150В/см. Наприклад, при відс0,45кВт/м3 соку. тані між електродами 20мм для створення напруПриклад 4. Дифузійний сік (Сх=12,64; Св=14,0; женості 75В/см необхідна напруга 150В. Таким Дб=90,29) обробляється в електростатичній ємночином на розчин, який знаходиться між електрості 60 секунд ізольованими електродами. Напрудами діють однорідним електричним полем. Це женість електричного поля - 150В/см. Аналіз дипризводить до того, що зв'язки електричне заряфузійного соку після його обробки показав, що джених частинок розриваються і проходить роздідоброякісність виросла на 1,1% (Сх.=12,89; лення цукру і нецукрів, які в основному мають віСв=14,1; Дб=91,4). Затрати електроенергії 3 д'ємний електричний заряд. За рахунок 0,9кВт/м соку. збільшення концентрації цукру в розчині при неПриклади 3 і 4 характеризують спосіб електзмінній кількості сухих речовин збільшується доброобробки дифузійного соку при напруженостях роякісність цукрового розчину. електричного поля 75 і 150В/см відповідно, що Нижнім порогом напруженості електричного являється крайніми значеннями напруженостей, поля є 75В/см. При більш низькій напруженості рекомендованих для виконання обробки соків. електричного поля ефект електрообробки знижуЗбільшення доброякісності розчину проходить за 5 37064 6 рахунок збільшення цукру, що говорить про розрив Таким чином, збільшення напруженості електзв'язків між не цукрами і сахарозою і переходом ричного поля вище 150В/см не привело до збільостанньої в розчин. Затрати електроенергії при шення доброякісності оброблюваного розчину при обробці соку ізольованими електродами скоротизбільшені затрат електроенергії на обробку. лись в 30-40 разів. Приклад 7. Дифузійний сік (Сх=12,24; Св=13,8; Приклад 5. Дифузійний сік (Сх.=13,52; Дб=88,7) обробляється в електростатичній ємності Св=15,2; Дб=88,95) обробляється в електростати60 секунд ізольованими електродами. Напружечній ємності 60 секунд ізольованими електродами. ність електричного поля - 110В/см. Аналіз дифуНапруженість електричного поля - 70В/см. Аналіз зійного соку після його обробки показав, що добдифузійного соку після його обробки показав, що роякісність виросла на 1,0% (Сх.=12,38; Св=13,8; доброякісність виросла на 0,75% (Сх.=13,63; Дб=89,7). Затрати електроенергії - 0,66кВт/мЗ соку. Св=15,2; Дб=89,7). Затрати електроенергії Таким чином, збільшення доброякісності соку 0,42кВт/м3 соку. за рахунок його обробки ізольованими електродаПриклад 5 характеризує спосіб електрообробми відбувається в інтервалі значень напруженоски дифузійного соку при напруженості електричнотей електричного поля 75-150В/см. Затрати електго поля нижче рекомендованого для обробки. роенергії при цьому в 30-40 разів менші, ніж при Аналогічне підвищення доброякісності соку може обробці цукрових розчинів відкритими електродабути отримане при напруженості 5В/см при відкрими. тих електродах. Але затрати електроенергії при Таким чином, електрообробка цукрових розчицьому будуть в 30 разів більші, чим при обробці нів запропонованим способом дозволяє збільшити соку ізольованими електродами. доброякісність цукрових розчинів, що призведе до Приклад 6. Дифузійний сік (Сх.=11,14; збільшення виходу білого кристалічного цукру і Св=12,3; Дб=90,57) обробляється в електростатизменшенню його у відходах виробництва (мелясі). чній ємності 60 секунд ізольованими електродами. Затрати електроенергії при цьому в 30-40 разів Напруженість електричного поля - 155В/см. Аналіз менші в порівнянні з затратами, які мають місце дифузійного соку після його обробки показав, що при обробці цукрових розчинів розміщеними в доброякісність виросла на 1,1% (Cx=11,37; ньому відкритими електродами. Св=12,3; Дб=91,67). Затрати електроенергії – 1,1кВт/м3 соку. Комп’ютерна верстка В. Мацело Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601