Спосіб освітлення фруктових соків за допомогою флокулянта

Спосіб освітлення фруктових соків за допомогою флокулянта, який включає введення у освітлюваний сік флокулянта, механічну обробку такої суміші безпосередньо перед надходженням її у відстійник, процес відстоювання, який відрізняється тим, що механічна обробка освітлюваного соку з флокулянтом зводиться до того, що ця суміш перед надходженням у ємність для відстою пропускається через проточний елемент, в якому сік тече з подовжнім градієнтом швидкості, не меншим ніж 5·102 с-1 і не більшим 104 с-1. (19) (21) u201001550 (22) 15.02.2010 (24) 10.08.2010 (46) 10.08.2010, Бюл.№ 15, 2010 р. (72) ПОГРЕБНЯК ВОЛОДИМИР ГРИГОРОВИЧ, ПЕРКУН ІРИНА ВОЛОДИМИРІВНА, НАУМЧУК МИКОЛА ВАСИЛЬОВИЧ (73) ДОНЕЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ЕКОНОМІКИ І ТОРГІВЛІ ІМЕНІ МИХАЙЛА ТУГАНБАРАНОВСЬКОГО 3 52011 перед надходженням у ємність для відстою пропускається через проточний елемент, в якому здійснюється течія з подовжнім градієнтом швидкості не меншим ніж 5·102 с-1 і не більшим 104 с-1. Потрапивши у такий потік макромолекули флокулянта, наприклад, поліетиленоксиду (ПЕО), змінюють свою конформацію з клубкоподібної до розтягнутого ланцюга і цим самим активізуються їхня флокуляційна здатність. Величина подовжнього градієнту швидкості при цьому повинна бути (для ПЕО молекулярної маси 3·106, який є найпоширенішим флокулянтом) не меншою 5·102 с-1. При меншому значенні градієнту, згідно з відомими властивостями гнучко-ланцюгових макромолекул, макромолекулярний клубок ПЕО, вказаної маси, не розгортається, а при занадто великому - деградує. Деградація макромолекул означає їх беззворотній перехід у нерозчинений стан - випадання у осад з розривом або без розриву макромолекулярного ланцюга. В такому стані макромолекули взагалі втрачають свою флокуляційну спроможність. Для ПЕО вказаної маси занадто великими градієнтами є такі, що перевищують 104 c-1. Згідно з механізмом флокуляції вірогідність зв'язування колоїдних частинок у флокули у разі розгорнутих макромолекул стає більшою завдяки тому, що макромолекула тепер контактує з більш віддаленими одна від одної колоїдними частинками. Окрім того, змінюється адсорбціонна здатність полімера (флокулянта) внаслідок напруженого стану розгорнутого макромолекулярного ланцюга, що призводить до посилення сили зв'язування окремих дрібних колоїдних частинок полімерним флокулянтом у великі флокули. Таким чином, меншою кількістю флокулянта зв'язується більша кількість колоїдних частинок. Утворення флокул більшого розміру призводить до збільшення швидкості їх осадження і зменшення часу відстоювання. Для реалізації даного способу необхідно в конструкціях обладнання для освітлювання фруктових соків мати проточні елементи, в яких на освітлювальний розчин з флокулянтом здійснюється вплив гідродинамічного силового поля з поздовжнім градієнтом швидкості, тобто гідродинамічне поле, що розтягує. Конструкції таких проточних елементів можуть бути різноманітними. Концентрація ПЕО мг/дм3 20 40 60 80 100 120 150 4 Наприклад, гідродинамічне поле з поздовжнім градієнтом швидкості утворюється на вході в малий отвір при втіканні в нього рідини з великого резервуара, гідродинамічне поле з поздовжнім градієнтом швидкості утворюється у потоці через трубу з чергуваннями звужень та розширень та в інших потоках зі змінною геометрією перетину уздовж проточного каналу. Приклад конкретного виконання. У 0,9 літра яблучного соку, після його грубої фільтрації, вводять 0,1 літр 0,02 % розчиненого у попередньо освітленому яблучному соку поліетиленоксиду (ПЕО) з молекулярною масою 3·106. Таким чином, масова доля флокулянту у суміші складає 20 мг/л. Суміш перемішують протягом двох секунд і виливають у довгий хімічний стакан для відстою, пропускаючи її або через прямоточний, гладкий канал, або через конфузорний канал з різким звуженням потоку. Цей канал являє собою скляну трубку, що складається з двох частин. Одна частина - широка, має діаметр 40 мм і довжину 40 мм, а друга - вузька, має відносно малий діаметр. В наведеному прикладі використовувались три варіанти конфузорних каналів з такими діаметрами і довжиною вузьких каналів: 10 мм і 10 мм. 1 варіант; 1 мм і 1 мм. - 2 варіант; 0,5 мм і 1 мм. - 3 варіант. Потоки рідини в прямоточному (гладкому) і конфузорному каналі відрізняються тим, що у першому відбувається звичайна, зсувна течія, а в конфузорному каналі - течія з розтягом (течія з подовжнім градієнтом швидкості). Суміш прокачують через канали з однаковою швидкістю - 10 мл/с. Величина цієї швидкості відповідає реалізації у конфузорному каналі подовжнього градієнту швидкості (ε) величною близькою до: 102 с-1 - 1 варіант; 103 с-1 - 2 варіант; 2·104 с-1 - 3 варіант. Через рівні проміжки часу t, у ємності для відстою, вимірюють відстань l від поверхні рідини до границі розділу між освітленим та неосвітленим соком і розраховують швидкість просування цієї границі, як l/t. Порівняльні результати процесу освітлювання при використанні необробленого (прямоточний канал) і обробленого (конфузорний канал) флокулянту наведені в таблиці 1. Оброблений сік l/t, мм/хвил  2 10 c 10 22 38 50 55 58 58 1  10 3 c 48 67 100 150 155 157 161 З наведених результатів видно, обробка флокулянта в конфузорному каналі приводить до збільшення швидкості освітлення соку і зменшення його витрат в порівнянні з необробленим (прокачаним через гладку трубку). При чому, найбільш ефективною є обробка в гідродинамічному полі с подовжнім градієнтом швидкості, який лежить в 1  2 10 4 c 15 30 45 55 60 65 65 Необроблений сік l/t, мм/хвил 1 2 межах 5 10 c  10 3 c 1 ). 10 22 35 48 52 52 52 1  10 4 c 1 (2й варіант Таким чином, застосовуючи наведений спосіб освітлення фруктових соків за допомогою флокулянта, який активується гідродинамічним полем з 5 52011 подовжнім градієнтом швидкості певної величини, можна знизити витрати флокулянту, інтенсифіку Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 6 вати процес флокуляції та збільшити ступінь очищення рідини, що освітлюється. 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