Спосіб очищення дифузійного соку

Спосіб відноситься до цукрової промисловості, а саме до очищення дифузійного соку. Відомий спосіб очищення дифузійного соку (Сапронов А.Р. Технология свеклосахарного производства. - М.: Агропромиздат, 1986, - с.136), який передбачає нагрів соку до 85-90°С, попередню дефекацію, основну дефекацію, І сатурацію, відокремлення осаду, нагрів соку до 85-92°С, дефекацію перед II сатурацією, II сатурацію, фільтрування. Недоліком даного способу являється те, що він не дозволяє максимально видалити нецукри дифузійного соку, особливо коли на переробку надходить сировина низької технологічної якості в результаті порушення технології вирощування та збирання буряка і, як результат, значно підвищується кількість нецукрів в дифузійному соці. В умовах високої лужності та температури основної дефекації відбувається розчинення та зворотній перехід в сік нецукрів, осаджених на попередній дефекації. Тому відокремлення до основної дефекації осаду високомолекулярних колоїдно-диспергованих нецукрів та малорозчинних солей кальцію дозволить уникнути їх розчинення в умовах високої лужності та температури та забезпечити утворення на І сатурації карбонату кальцію з більш високою адсорбційною здатністю, підвищити загальний ефект очищення дифузійного соку. Найближчим технічним рішенням є спосіб з відокремленням осаду після попередньої дефекації (Жура К.Д., Олянська С.П. Схема очистки сока с отделением осадка после преддефекации // Сахарная промышленность. 1967. - №8. - с.29-32). За цим способом дифузійний сік після нагріву до 85-90°С надходить на попередню дефекацію, де до нього додають сік І сатурації в кількості 100-120% а також вапняне молоко до рН 11,2. Спосіб передбачає також рециркуляцію частини суспензії осаду соку І та II сатурації замість соку І сатурації. Переддефекований сік направляють на відстоювання, згущен у суспензію відфільтровують разом зі згущеною суспензією соку І сатурації, а декантат проходить основну дефекацію, І сатурацію, фільтрування, дефекацію перед II сатурацією, II сатурацію, фільтр ування. Недоліками цього способу є те, що проведення попередньої дефекації при швидкому введенні сильнолужного реагенту веде до неповної коагуляції речовин колоїдної дисперсності (РКД), утворення значно гідратованого осаду гелеподібної форми, який важко відокремлюється та висолоджується. Особливо помітним це стає при переробці підмерзлих чи уражених мікроорганізмами буряків, що мають підвищений вміст поліцукрів. Проведення попередньої дефекації при температурі 85-90°С також сприяє підвищенню забарвленості напівпродуктів виробництва. В основу винаходу поставлено завдання удосконалити спосіб очищення дифузійного соку з відокремленням осаду нецукрів до основної дефекації шляхом поєднання прогресивної попередньої дефекації, пересатур ування переддефекованого соку та його подальшої дефекосатурації, що забезпечить максимально повне видалення високомолекулярних сполук та інших нецукрів, утворення достатньо дегідратованого та компактного переддефекосатураційного осаду з високими седиментаційно-фільтраційними властивостями при переробці сировини різної якості, покращення адсорбційного видалення нецукрів карбонатом кальцію. Поставлене завдання досягається тим, що в запропонованому способі очищення дифузійного соку, який включає попередню обробку дифузійного соку вапном, відокремлення осаду нецукрів, основну дефекацію, І сатурацію, фільтрування, дефекацію перед II сатурацією, II са турацію, фільтрування, згідно з винаходом проводиться тепла прогресивна попередня дефекація до оптимального рН з рециркуляцією згущеної суспензії II сатурації в метастабільну зону, підігрів переддефекованого соку до 70-75°С, глибоке пересатур ування переддефекованого соку до рН 8,0-8,5, його дефекосатурація при рН 10,8-11,2 з витратою вапна 0,3-0,4% СаО до маси буряків, та подальше відокремлення переддефекосатураційного осаду до основної дефекації, а також сатур ування дефекованого соку при використанні зони високої лужності зі ступенем карбонізації вапна в ній 3545%. Причинно-наслідковий зв'язок між запропонованими ознаками та технічним результатом буде в наступному. Проведення теплої переддефекації прогресивним способом з рециркуляцією суспензії осаду карбонату кальцію веде до більш повної дегідратації РКД, що ущільнює їх коагулят. Позитивна дія прогресивної переддефекації на структур у осаду також обумовлена групуванням часток РКД орієнтовано на агрегати осаду карбонату кальцію. Підігрів соку до температури 70-75°С потрібен для запобігання пініння соку в дефекосатураторі та покращення седиментаційно-фільтраційних властивостей утвореного осаду. Послідуюче глибоке пересатур ування до рН 8,0-8,5 веде до додаткової дегідратації та ущільнення осаду РКД, що є особливо суттєвим для досягнення достатніх седиментаційно-фільтраційних показників осаду при зниженні витрат вапна на наступній дефекосатурації незалежно від якості сировини. При дефекосатурації з рН 10,8-11,2 карбонат кальцію викристалізовується на частках коагуляту, нарощуючи та об'єднуючи їх, суп утньо адсорбуючи із розчину розчинні нецукри. Утворюється каркас, що "консервує" скоагульовані РКД і адсорбовані нецукри та надає осаду жорсткості. Отриманий після теплої прогресивної переддефекації, пересатурування преддефекованого соку та дефекосатурації осад має поліпшені седиментаційно-фільтраційні властивості, досягається додаткове вилучення нецукрів, підвищується ефект очищення дифузійного соку, що дає змогу скоротити витрати вапна на очищення. В таблиці 1 наведено результати визначення впливу витрат вапна на дефекосатурацію на якісні та седиментаційно-фільтраційні показники переддефекосатурованого соку, а також на якісні показники очищеного соку. Дифузійний сік з чистотою 84,1% піддавався теплій прогресивній переддефекації до рН опт»11 з витратою вапна 0,3% СаО до маси буряків та рециркуляцією згущеної суспензії, підігрівався, в паралельних дослідах здійснювалась дефекосатурація при рН»11 з витратою вапна 0,2-0,8% СаО до маси буряків, відокремлення осаду, дефекація, І сатурація, фільтрування, дефекація перед II сатурацією, II сатурація. Загальні витрати вапна на очищення становили 1,9% СаО до маси буряків (80% СаО до маси нецукрів). Лінійна зміна витрат вапна на дефекосатурацію від 0,2 до 0,8% СаО до маси сировини веде до покращення якісних показників переддефекосатурованого соку (зниження вмісту аніонів кислот на 26,4%, забарвленості - на 36,6%) та підвищення швидкості його відстоювання (у 1,5 рази). Зміна вищеназваних показників носить нелінійний характер: при витратах вапна на дефекосатурацію більше 0,4% СаО до м.б. припиняється суттєве зменшення вмісту в соці аніонів кислот та його забарвленості, а також поліпшення швидкості відстоювання та фільтраційного коефіцієнта (Fk) переддефекосатурованого соку. Якість очищеного соку при зростанні витрат вапна на дефекосатурацію вище 0,4% дещо погіршується, що можна перш за все пояснити зниженням кількості утвореного на І сатурації адсорбенту (карбонату кальцію) внаслідок зниження витрат вапна на основну дефекацію. Тому витрати вапна на дефекосатурацію варто обмежити 0,3-0,4% СаО до маси буряків. В таблиці 2 наведено результати визначення впливу ступеню пересатурування на седиментаційнофільтраційні показники переддефекосатураційного осаду та якісні показники очищеного соку. Дифузійний сік з чистотою 84,1% піддавався теплій прогресивній переддефекації до рН опт»11 з витратою вапна 0,3% СаО до маси буряків та рециркуляцією згущеної суспензії, підігрівався, та в паралельних дослідах здійснювалось пересатурування соку до різних значень рН (близько 8, 9, 10, та без пересатурування), дефекосатурація при рН≈11 з витратою вапна 0,4% СаО до маси буряків, відокремлення осаду, дефекація, І сатурація, фільтрування, дефекація перед II сатурацією, II сатурація. Загальні витрати вапна на очищення становили 1,9% СаО до маси буряків (80% СаО до маси нецукрів). Як видно з отриманих результатів, зміна ступеня пересатур ування переддефекованого соку в межах рН від 11 до 8 дозволила суттєво покращити седиментаційно-фільтраційні показники дефекосатурованого соку, причому зростання швидкості відстоювання та зниження фільтраційного коефіцієнту відбувається в залежності від збільшення глибини пересатур ування. При досягненні рН»8 Fk переддефекосатурованого соку покращився в 2,2 рази, швидкість відстоювання - в 1,2 рази, об'єм осаду знизився на третину без помітного погіршення якісних показників очищеного соку (чистоти, вмісту аніонів кислот та забарвленості). Застосування зони високої лужності під час сатурування дефекованого соку, зі ступенем карбонізації вапна в ній 35-45%, веде до підвищення швидкості карбонізації та коефіцієнту використання СO2 сатураційного газу, утворення дрібнодисперсного осаду карбонату кальцію з високою адсорбційною здатністю, в наслідок чого досягається додаткове адсорбційне видалення розчинних нецукрів. Спосіб здійснюється таким чином Проводиться тепла прогресивна попередня дефекація до оптимального рН з витратою вапна 0,25-0,30% СаО до маси буряків та рециркуляцією всієї згущеної суспензії II сатурації в зону рН 8,5-9,5, підігрів переддефекованого соку до 70-75°С, глибоке пересатурування переддефекованого соку до рН 8,0-8,5 та його послідуюча дефекосатурація при рН 10,8-11,2 з витратою вапна 0,3-0,4% СаО до маси буряків, після чого проводиться відокремлення осаду нецукрів, основна дефекація, І сатурація з використанням зони високої лужності, фільтрування, дефекація перед II сатурацією, II сатурація з використанням зони високої лужності, фільтрування. Приклади здійснення способу Приклад 1. Дифузійний сік нормальної якості (Ч=86,5%) очищається по запропонованому способу: проводиться тепла прогресивна попередня дефекація до оптимального рН»11,2 з витратою вапна 0,25% СаО до маси буряків та рециркуляцією всієї згущеної суспензії II сатурації в зону рН 8,5-9,5, підігрів переддефекованого соку до 72°С та його послідуюча дефекосатурація при рН близько 11 з витратою вапна 0,3% СаО до маси буряків, після чого проводиться відокремлення осаду, основна дефекація (0,55% СаО), І сатурація з використанням зони високої лужності, фільтрування, дефекація перед II сатурацією (0,5% СаО), II сатурація з використанням зони високої лужності, фільтрування. Витрати вапна на очищення становлять 80% СаО до маси нецукрів (1,6% СаО до маси буряків). Паралельно проводиться очищення дифузійного соку при аналогічних витрата х вапна по способу КТІХП (прототип) та типовому способу. Приклади зведено в таблицю 3. Приклад 2. Дифузійний сік низької якості (Ч=82,1%) очищається по запропонованому способу: проводиться тепла прогресивна попередня дефекація до оптимального рН з витратою вапна 0,3% СаО до маси буряків та рециркуляцією всієї згущеної суспензії II сатурації в зону рН 8,5-9,5, підігрів переддефекованого соку до 72°С, глибоке пересатурування переддефекованого соку до рН»8,0 та його послідуюча дефекосатурація при рН близько 11 з витратою вапна 0,4% СаО до маси буряків, після чого проводиться відокремлення осаду, основна дефекація (0,95% СаО), І сатурація з використанням зони високої лужності, фільтрування, дефекація перед II сатурацією (0,5% СаО), II сатурація з використанням зони високої лужності, фільтрування. Витрати вапна на очищення становлять 80% СаО до маси нецукрів (2,15% СаО до маси буряків). Паралельно проводиться очищення дифузійного соку при аналогічних витратах вапна по способу КТІХП (прототип) та типовому способу. Приклади зведено в таблицю 3. Данні із наведених дослідів показали, що при здійсненні запропонованого способу очищення дифузійного соку досягається покращення седиментаційно-фільтраційних показників осаду, що відокремлюється до основної дефекації та якісних показників очищеного соку по відношенні до способу КТІХП. Зокрема, при очищенні соку нормальної якості при відокремленні осаду до основної дефекації швидкість відстоювання покращується на 17,6%, фільтраційний коефіцієнт - на 1,3од., вміст аніонів кислот в очищеному соці знижується на 26,3%, забарвленість зменшується на 16,1%, а чистота підвищується на 0,4од. При очищенні соку низької якості швидкість відстоювання покращується на 63,1%, фільтраційний коефіцієнт - на 3,5од., вміст аніонів кислот в очищеному соці знижується на 19,9%, забарвленість зменшується на 16,4%, а чистота підвищується на 0,6од. При проведенні запропонованого способу очищення дифузійного соку досягається додаткове вилучення нецукрів, більш повна коагуляція РКД з утворенням менш гідратованого осаду, що має поліпшені седиментаційнофільтраційні властивості, покращення адсорбційної здатності осаду карбонату кальцію, що призводить в кінцевому підсумку до підвищення загального ефекту очи щення. Таблиця 1 Витрати вапна на Показники переддефекосатурованого соку Показники очищеного соку дефекосатурацію 0,2% СаО 0,4% СаО 0,6% СаО 0,8% СаО Вміст ан. кислот, % СаО/100 СР 0,462 0,405 0,362 0,340 Забарвл., од. опт.г./100 СР 314 246 219 199 Шв. Вміст Фільтр. відстоюванн ан.кислот, Забарвл., Чисто Ефект коеф., од.опт.г./ та, % очищення, я, середи,за % СаО/100 од. 100 СР % 5хв, см/хв СР 13,4 1,85 0,458 468 89,5 37,9 11,3 2,45 0,471 476 89,4 37,3 10,1 2,7 0,513 489 89,2 35,9 9,2 2,85 0,591 497 88,8 33,3 Таблиця 2 Ступінь пересатурування Без пересатурування (рН=11) рН=10 рН=9 рН=8 Показники переддефекосатурованого Показники очищеного соку соку Шв. Об'єм Вміст ан. Забарвл., Чистота Ефект Фільтр. відстоювання, осаду через кислот, % од.опт.г./1 очищенн коеф., од. ,% середн. за 25хв., % СаО/100 СР 00 СР я, % 5хв., см/хв. 2,45 12 16,6 0,494 469 89,4 37,3 2,55 2,8 2,95 11 8,5 5,5 15,2 13,3 11,1 0,509 0,492 0,507 481 478 473 89,2 89,3 89,3 35,9 36,6 36,6 Таблиця 3 Спосіб очищення Приклад 1 Типов ий КТІХП Запропонова ний Приклад 2 Типов ий КТІХП Запропонова ний Показники переддефекованого (переддефекосатуров аного) соку Чистота Шв . диф. соку, Вміст ан. Забарв л. в ідстоюв а кислот, % Фільтр. % од.опт.г./ ння, СаО/100 коеф., од. 100 СР середи. за СР 5хв . см/хв. Показники очищеного соку Вміст ан.кислот % СаО / 100 СР Забарв л. од.опт.г./ 100 СР Ефект Чистота, очищення % % 86,5 0,294 348 90,5 32,7 86,5 0,304 339 3,4 6,1 0,239 292 90,9 35,8 86,5 0,221 284 4,0 4,8 0,176 245 91,3 38,9 82,1 0,711 694 85,9 24,7 82,1 0,467 419 1,9 10,2 0,564 623 86,7 29,6 82,1 0,386 342 3,1 6,7 0,452 521 87,3 33,3 Технічний результат полягає в підвищенні ефекту очищення дифузійного соку на переддефекації та сатурації, що досягається завдяки додатковому вилученні нецукрів, зменшенню вмісту аніонів кислот і забарвленості соку.