Спосіб очищення гідролізату із пшениці

Спосіб очищення гідролізату із пшениці, що включає його фільтрування, оцукрювання, додавання активованого вугілля, перемішування суспензії та її подальше фільтрування, який відрізняється тим, що перед фільтруванням 3 Причинно-наслідковий зв'язок між запропонованими ознаками і технічним результатом полягає в наступному. Гідролізат, отриманий після розріджування крохмалю суспензії подрібненої пшениці, містить розчинні нецукри (барвні речовини, білок тощо) та завислі домішки, які включать частинки мезги, нерозчинні білки, негідролізований крохмаль та краплинки жиру. Розчинні білки у кислому середовищі мають позитивний заряд. При цьому спочатку відбувається первинна адсорбція білків у міжшаровому просторі бентоніту за рахунок іонообмінної адсорбції, тобто обмін гідратованих іонів, що знаходяться у міжшаровому просторі, на позитивно зарядженні частинки білків. Існування заряджених частинок білків в міжшаровому просторі сприяє додатковій органофільній коадсорбції флокулянту і мінералу з домішками. Можна припустити, що кожна молекула флокулянта утворює такі зв'язки з кількома частинками мінералу із завислими домішками, зв'язуючи їх в стійкі агрегати, які будуть сприяти підвищенню швидкості фільтрування гідролізатів та їх додатковому очищенню. В результаті, фільтраційний осад, що відділяється при фільтруванні, має більшу пористість, менший питомий опір і стисливість. При цьому продовжується процес адсорбції барвних речовин на поверхні новоутворених агрегатів. Все це забезпечує підвищення швидкості фільтрування та ефекту видалення з гідролізату тонкодисперсних домішок, зниження забарвленості фільтрату. Витримування гідролізату з доданим сорбентом при перемішуванні протягом 20...25хв забезпечує достатню адсорбцію домішок гідролізату. Збільшення тривалості процесу не приводить до покращення адсорбції сорбентом домішок гідролізату. У випадку одночасного додавання до гідролізату природного сорбенту та флокулянта ефекти пришвидшення фільтрування та очищення значно менші. Це пояснюється тим, що флокулянт адсорбується в основному на зовнішній поверхні дисперсних частинок мінералу і блокує доступ позитивно заряджених білкових частинок у міжшаровий простір. В результаті попереднього ефекту агрегації частинок мінералу та флокулянта у цьому випадку не спостерігається. Додавання до вихідного гідролізату бентоніту, наприклад іллінського, в кількості 1,8...2,0% до маси СР гідролізату забезпечує зниження забарвленості гідролізату на 25,2% проти способу, коли додавався тільки флокулянт без сорбенту, на 10,1% проти додавання самого мінералу без флокулянта, та на 35,0% проти контрольної проби (вихідний гідролізат). Каламутність гідролізату знижується на 60,7% у порівнянні з контрольною пробою, на 46,3% проти способу, коли додавався тільки флокулянт без сорбенту, та на 34,0% проти додавання самого мінералу без флокулянта. Оптимальна доза сорбенту встановлена експериментально. При використанні сорбенту в меншій кількості спостерігається підвищення забарвленості гідролізату. У випадку використання сорбенту в кількості більше 2,0% до маси СР 16729 4 гідролізату не забезпечується суттєвого підвищення ефекту очищення, а витрати сорбенту зростають. Витримування гідролізату після додавання флокулянта протягом 5...10хв при перемішуванні його в ламінарному режимі забезпечує оптимальні умови процесів флокуляції та агрегатоутворення. Збільшення тривалості процесу перемішування не приводить до покращення структури твердої фази. Додавання до гідролізату флокулянта в кількості 0,002...0,0025% до маси сухих речовин забезпечує підвищення швидкості фільтрування в 4,3 рази проти варіанту без додавання флокулянта і сорбенту, в 2,1 рази у випадку додавання тільки флокулянта і в 1,3 рази у випадку додавання тільки сорбенту. Оптимальна доза флокулянта встановлена експериментально. При використанні флокулянта в меншій кількості спостерігається суттєве зниження швидкості фільтрування та підвищення каламутності фільтрату. У випадку збільшення дози флокулянта (більше 0,0025%) відбувається незначне підвищення швидкості фільтрування та ефекту видалення високодисперсних домішок, що робить його економічно не доцільним. Витримування гідролізату з доданим послідовно природним сорбентом і флокулянтом при температурі нижче 90°С сповільнює процеси адсорбції і флокуляції. Крім того, ця температура відповідає температурі проведення процесу розріджування крохмалю пшениці. Під час проведення процесів флокуляції та адсорбції при температурі вище 95°С зростає забарвленість гідролізату за рахунок переходу частини нерозчинних білків в розчин та їх взаємодії з цукрами з утворенням барвних речовин. При цьому також зростають витрати теплової енергії. Поєднання запропонованих ознак забезпечує очікуваний технічний результат: підвищення швидкості фільтрування та ефекту видалення з гідролізату тонкодисперсних домішок, зниження забарвленості фільтрату. Спосіб здійснюється таким чином. Попередньо проводять розріджування водної суспензії пшениці з використанням ферментів амілази. До суспензії гідролізату додають, наприклад, іллінський бентоніт в кількості 1,8...2,0% до маси сухих речовин гідролізату, суміш витримують при перемішуванні протягом 20...25хв за температури 90...95°С, потім до неї додають водний розчин аніонного поліакріламідного флокулянта, наприклад, марки "Magnaflok LT 27" в кількості 0,002...0,0025% до маси СР гідролізату, витримують при перемішуванні в ламінарному режимі протягом 5...10хв за тієї ж температури і фільтрують з попереднім намиванням на фільтрувальну перегородку шару фільтроперліту. До очищеного від завислих домішок гідролізату додають активоване вугілля в кількості 1% до маси його сухих речовин. Суспензію перемішують протягом 25...30 хвилин при температурі 70...75°С і фільтрують. Приклад. 5 16729 До вихідного гідролізату з температурою 90°С додають іллінський бентоніт в кількості 1,8...2,0% до маси сухих речовин гідролізату, суміш витримують при перемішуванні протягом 20...25хв за вказаної температури, потім до неї додають водний розчин флокулянта "Magnaflok LT 27" в кількості 0,002...0,0025% до маси СР гідролізату, витримують при перемішуванні в ламінарному режимі протягом 5...10хв. за тієї ж температури. Гідролізат фільтрують через поліпропіленову фільтрувальну тканину 12В12-КТ з попередньо намитим шаром фільтроперліту товщиною 2-3мм і направляють на знебарвлення активованим вугіллям. В результаті такого очищення отримували гідролізат світло-жовтого кольору з невисокою каламутністю (9,88 од. опт. густини, проти вихідної 25,28 од. опт. густини) практично без завислих домішок та меншою забарвленістю (ефект знебарвлення - 35%). Середня швидкість фільтрування гідролізату складала 11,4 10-5 проти 6 2,6 10-5м3/(м2 с), коли сорбент та флокулянт не додавались. Порівняльні експериментальні дані досліджень очищення гідролізату із пшениці за різних доз природного сорбенту та флокулянта наведено в таблиці. Як видно із наведених даних, при додаванні сорбенту в кількості 1,8...2,0% до маси сухих речовин гідролізату та флокулянта в кількості 0,002...0,0025% до маси сухих речовин досягаються більш високі середня швидкість фільтрування та ефект очищення, порівняно з фільтруванням гідролізату без їх добавки або при їх менших дозах. Висновок: експериментальні дані підтверджують доцільність додавання бентоніту та аніонного поліакріламідного флокулянта до вихідного гідролізату, що забезпечує значне підвищення швидкості фільтрування та ефектів очищення його від домішок і барвних речовин. Таблиця Середня швидкість фільтрування гідролізату, м3/(м2 с) 10-5 4 Забарвленість фільтрованого гідролізату, од. опт. густини ( =280нм) 5 Каламутність фільтрованого гідролізату, од. опт. густини ( =280нм) 6 Контроль(без адсорбента) 2,6 37,93 25,28 0,2 0,6 1,0 1,4 1,8 2,2 0,2 0,6 1,0 1,4 1,8 2,2 0,2 0,6 1,0 1,4 1,8 3,55 3,67 4,37 4,93 5,33 6,83 7,03 4,12 4,35 4,86 5,56 6,8 7,88 8,24 5,08 5,43 6,22 7,23 8,97 9,31 36,26 35,79 34,53 31,53 26,92 27,72 26,99 35,04 34,52 32,90 30,74 28,26 26,57 26,06 33,85 32,86 31,93 29,18 27,29 25,12 23,28 21,96 20,79 17,91 14,55 14,20 13,49 21,43 20,43 19,48 15,97 13,39 12,53 12,04 19,00 17,94 15,83 14,62 12,58 10,79 2,2 9,6 25,00 10,50 0,2 0,6 1,0 1,4 5,38 5,74 6,9 7,63 9,52 33,01 32,55 31,17 28,60 25,83 18,61 16,92 16,08 13,34 11,39 Доза флокулянта,% до маси СР Доза адсорбента,% до маси СР 1 2 3 1 Контроль(без флокулянта) №, п.п. 2 3 4 5 0,001 0,0015 0,002 0,0025 Висновок 7 Фільтрат мутний з високим вмістом завислих домішок і барвних речовин, низька швидкість фільтрування Недостатня швидкість фільтрування та ефект видалення завислих домішок і барвних речовин Фільтрат дещо мутний з недостатньою швидкістю фільтрування Недостатній ефект додаткового видалення барвних речовин Фільтрат прозорий, має високі показники швидкості фільтрування і ефекту знебарвлення Недостатній ефект додаткового видалення барвних речовин 7 16729 8 Продовження таблиці 1 2 5 24,87 6 10,17 11,49 24,64 9,68 0,2 0,6 1,0 1,4 1,8 5,65 6,02 6,91 8,64 10,01 11,67 32,45 31,66 30,23 27,76 25,78 24,32 17,90 15,88 15,03 12,52 10,57 9,61 2,2 7 4 11,14 2,2 6 0,003 3 1,8 12,09 24,25 9,55 0,2 0,6 1,0 1,4 1,8 2,2 2,6 2,65 3,0 3,1 3,38 3,36 35,98 34,83 32,51 29,66 27,41 27,29 23,25 22,47 20,48 18,33 15,15 14,98 Комп’ютерна верстка О. Чепелев Підписне 7 Фільтрат має високі показники швидкості фільтрування та ефекту видалення завислих домішок і барвних речовин Недостатній ефект додаткового видалення барвних речовин Фільтрат має високі показники швидкості фільтрування та ефекту видалення завислих домішок і барвних речовин Фільтрат дещо мутний з недостатньою швидкістю фільтрування 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