Спосіб очищення цукрових розчинів

Спосіб очищення цукрових розчинів, що передбачає дефекацію цукрового розчину вапняковим молоком і сатурацію шляхом пропускання сатураційного газу через дефекований цукровий розчин, який відрізняється тим, що сатураційний газ перед подачею на сатурацію піддають іонізації при "позитивній" короні і значенні критичної напруги 20-40 кВ, радіусі коронуючого електрода 0,0010,002 м і радіусі осаджуючого електрода 0,1-0,15м. (19) (21) u200912157 (22) 26.11.2009 (24) 25.05.2010 (46) 25.05.2010, Бюл.№ 10, 2010 р. (72) МИРОНЧУК ВАЛЕРІЙ ГРИГОРОВИЧ, ПОНОМАРЕНКО ВІТАЛІЙ ВАСИЛЬОВИЧ (73) НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ХАРЧОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ 3 ляє отримати частину молекул діоксиду вуглецю в іонізованому стані, які можуть безпосередньо реагувати з розчиненим вапном. Друга частина молекул СО2 буде приймати участь в реакції класичним шляхом. Завдяки цьому буде утворено більше карбонату кальцію, який в момент зародження має високу адсорбційну здатність, що і дозволить отримати соки з більш високим ефектом очищення. Використання СО2 з іонізованого сатураційного газу буде також вищим. Крім того, так як в сатураційному газі є часточки пилу, які під дією іонізації теж отримують електричний заряд, то вони також слугують додатковими центрами кристалізації нецукрів, що також дозволить збільшити ефективність очищення . Використання іонізації газу - відоме технічне рішення і широко застосовується в техніці, наприклад для очищення повітря від пилу, для нанесення лакофарбових покрить і т. ін. Використання іонізації сатураційного газу перед подачею його в сатуратор є новим технічним рішенням. Завдяки іонізації сатураційного газу дуговим електричним розрядом з'являються іони діоксиду вуглецю, які в першу чергу вступають в хімічну реакцію з іонами кальцію і на поверхні розділу фаз газ-рідина утворюється карбонат кальцію. Молекули СО2, які не іонізувались взаємодіють з молекулами кальцію класичним шляхом з участю іонів водню і гідроксильних груп в плівковому дифузійному шарі води. Такий механізм протікання хімічної реакції діоксиду вуглецю з вапном дозволяє збільшити ефективність використання СО2 з сатураційного газу. Таким чином, процес сатурації в початковий момент часу прискорюється, тобто утворюється більша кількість карбонату кальцію, що являється умовою кращого очищення цукрового розчину від нецукрів. Крім того, в сатураційному газі завжди знаходяться часточки пилу, які не вловились в пилоочисних установках, а проходячи через зону іонізації вони отримують електричний заряд. Потрапивши в цукровий розчин такі заряджені часточки обумовлюють утворення додаткових центрів кристалізації, що дозволяє збільшити ефективність очищення цукрових розчинів. Спосіб полягає у наступному. Цукровий розчин піддають дефекації вапняковим молоком в кількості 2,5-3,0%. для проведення хімічного очищення цукрового розчину від нецукрів. Наступним етапом очищення є сатурація, яка відбувається шляхом пропускання сатураційного газу з вмістом 30-35% діоксиду вуглецю через цукровий розчин. При цьому відбувається фізикохімічне очищення розчину від нецукрів на кристалах карбонату кальцію, який утворюється в результаті хімічної реакції між розчиненим вапном та діоксидом вуглецю сатураційного газу. Відомо, що високий ефект очищення цукрового розчину досягається при наявності в ньому великої кількості карбонату кальцію СаСО3, який має велику адсорбційну здатність особливо в момент його зародження. Так як нецукри мають в основному від'ємний заряд, то вони притягуються до позитивно заряджених міцел карбонату кальцію і осідають на 50084 4 них - проходить фізичне очищення розчину шляхом адсорбції. Таким чином, для досягнення високого ефекту очищення цукрового розчину від нецукрів необхідно мати високу початкову швидкість утворення міцел карбонату кальцію, або будь яких других заряджених частинок, на яких могли б осідати нецукри - тобто в розчині повинні бути центри кристалізації. По даному способі очищення цукрового розчину виконуються ці умови. Слідує відмітити, що оскільки нецукри мають в основному негативний електричний заряд, то часточки пилу в сатураційному газі, які іонізуються повинні володіти позитивним електричним зарядом для можливості їх взаємного притягування. Такий заряд часточка пилу може придбати при "позитивній" короні. Коронуючий розряд утворюється в звичайних промислових електрофільтрах (зона зарядки частинок) при радіусі коронуючого електрода 0,001 - 0,002м і радіусі осаджуючого 0,1 - 0,15м. Значення критичної напруги 20 - 40кВ. Що стосується витрати електроенергії на іонізацію, то вона незначна і складає 0,5 - 0,75кВт/год, на 1000м3 газу, що іонізується. При "позитивній" короні біля коронуючого (позитивного) електрода утворюється позитивні іони газу, які при русі до осаджувального (негативного) електрода бомбардують часточки пилу і заряджають їх позитивно. При подальшому русі часточок пилу вони не повинні осісти на осаджуючому електроді, а вдуватись разом з сатураційним газом безпосередньо в апарат сатурації. Позитивно заряджені часточки пилу в цьому випадку являються додатковими центрами кристалізації нецукрів. Загальний ефект очищення цукрового розчину в цьому випадку буде вищий, ніж при одній адсорбції нецукрів на одному карбонаті кальцію. Приклади конкретного виконання. Приклад 1. Дифузійний сік доброякісністю Дб=84,58, з вмістом цукру Сх=10,82, з сухими речовинами Св=12,8 дефекують вапняковим молоком в кількості 2,5% до маси соку до рН=12,2. Потім сік сатурують сатураційним газом з концентрацією СО2 28%. Відсатурований сік до рН 10 аналізують по показникам Дб, рН, Св. В сатураційному газі, який покидав апарат, замірялась концентрація діоксиду вуглецю і розраховувався коефіцієнт використання СО2. Дані приведені в таблиці 1 рядком 1. Приклад характеризує виконання очищення цукрового розчину типовим способом -по аналогу. Приклад 2. Дифузійний сік того ж технологічного достоїнства піддавали дефекації вапном до рН 12,2 а потім сатурували сатураційним газом, насиченим водяним паром до величини 0,85 105Па при температурі сатурації 950 С. Сатурований сік і сатураційний газ аналізувалися по тим же показникам. Дані приведені в таблиці рядком 2. приклад характеризує спосіб очищення цукрового розчину по прототипу. Приклад 3. Дифузійний сік технологічного достоїнства, як і в першому прикладі дефекували вапняковим молоком до рН 12,2 і піддавали сатурації сатураційним газом, іонізованим при "позитивній" 5 50084 короні напругою 40кВ. Відсатурований сік і сатураційний газ піддавали аналізу по тим же показникам, що і в першому випадку. Дані аналізів приведені рядком 3. Результати аналізу проб показують збільшення доброякісності цукрового розчину, що характе 6 ризує покращення процесу очищення цукрового розчину. Найбільший приріст доброякісності цукрового розчину досягнуто при іонізації сатураційного газу. Коефіцієнт використання діоксиду вуглецю збільшився на 17% у порівнянні з сатурацією цукрового розчину по типовому способу. Таблиця 1 № 1 2 3 Показники дифузійного соку Дб 84,58 84,58 84,58 Сх 10,82 10,82 10,82 Св. 12,8 12,8 12,8 Показники соку після сатураЗміна доброякіс- Коефіцієнт викорисції ності тання СО2, % Дб рН Св. 86,06 10,0 12,9 +1,48 55 86,09 10,0 12,85 +1,51 69,5 86,12 10,0 12,83 +1,54 72 Витрата електроенергії на іонізацію сатураційного газу незначні і не перевищують відповідних показників при електроочищенні газу, або 0,1 0,5кВт/год. На 1000м3 газу. Таким чином, використання іонізації газу перед подачею його в сатуратор дозволяє збільшити швидкість утворення карбонату кальцію за рахунок того, що частина іонізованого діоксиду вуглецю вступає безпосередньо в реакцію з вапном без проміжних стадій утворення іонів а частина його реагує класичним шляхом за участю іонів водню і гідроксильних груп в плівковому дифузійному шарі води. Крім того в розчині осадження нецукрів про Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська ходить як за рахунок адсорбції їх на карбонаті кальцію, так і за рахунок осадження їх на позитивних часточках пилу, які є центрами кристалізації нецукрів. Це призводить до збільшення загального ефекту очищення розчину від нецукрів, що дозволяє збільшити вихід білого цукру по заводі. Крім того, іонізація сатураційного газу збільшує використання діоксиду вуглецю, так як частина молекул СО2 в результаті іонізації стає реакційно спроможною і може безпосередньо вступати в реакцію з розчиненим вапном. Це дозволить зменшити викиди діоксиду вуглецю в атмосферу. Підписне Тираж 26 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