Спосіб очищення дифузійного соку

Спосіб очищення дифузійного соку, що включає прогресивну попередню дефекацію, пересатурування переддефекованого соку з введенням вапна, підлужування соку, відділення коагуляту 3 29714 но-фільтраційні показники соку, призводить до погіршення якісних показників соку і зниження загального ефекту очищення внаслідок десорбції слабо розчинних солей кальцію органічних кислот і барвних речовин. В основу корисної моделі поставлено завдання удосконалення способу очищення дифузійного соку з метою підвищення повноти і осадження високомолекулярних сполук на попередній дефекації, покращення адсорбційної здатності осаду СаСО3, який утворюється в процесі багатоступеневої карбонізації соку, підвищення ефекту очищення і чистоти соку II сатурації. Поставлене завдання вирішується тим, що спосіб очищення дифузійного соку включає прогресивну попередню дефекацію, пересатур ування переддефекованого соку з введенням вапна, підлужування соку, відділення коагуляту високомолекулярних сполук, основну дефекацію, двоступеневу карбонізацію соку на І сатурації, II сатурацію і фільтрування. Згідно корисної моделі в процесі попереднього вапнування відбувається двостадійне пересатурування осаду II са турації, а карбонізація соку здійснюється в три ступеня: при рН20 11,6...11,8; 11,0...11,2 і рН20 9,2...9,5 на третьому ступені з активацією осаду СаСО3 частково карбонізованого соку після першого та другого ступеня карбонізації і без проміжного відділення осаду після другого ступеня карбонізації, а 0,3...0,5% термоактивованого глауконіта вводиться в нефільтрований сік третього ступеня карбонізації. Причинно-наслідковий зв'язок між запропонованими ознаками і очікуваними результатами полягає в наступному. По-перше, в процесі попереднього вапнування відбувається двостадійне пересатурування осаду II сатурації: при введенні суспензії осаду II сатурації в дифузійний сік і на прогресивну попередню дефекацію (спочатку кислотами дифузійного соку до рН 7,8...8,5 залежно від кількості осаду, яка вводиться в дифузійний сік, а далі в процесі пересатур ування переддефекованого сок). Це дає змогу активувати осад, частки осаду отримують позитивний заряд завдяки появі в розчині потенціалутворювального іона Са 2+ внаслідок утворення бікарбонату кальцію, що призводить до нейтралізації від'ємного заряду і дегідратації високомолекулярних сполук дифузійного соку, інтенсифікації колоїдно-хімічних процесів, підвищення ступеня коагуляції і осадження ВМС на попередній дефекації до 90-95% (порівняно з існуючими способами коагуляції і осадження ВМС 60...66%) і утворення щільного, компактного, крупнозернистого осаду з гарними седиментаційнофільтраційними показниками. По-друге, проведення карбонізації соку в три ступеня при рН 20 11,6...11,8; 11,0... 11,2; 9,2...9,5 на третьому ступені з активацією осаду СаСО3 частково карбонізованого соку після першого та другого ступеня карбонізації (після відділення до основної дефекації коагуляту високомолекулярних сполук білково-пектинового комплексу, які сповільнюють процес утворення зародків карбонату кальцію, найбільше зменшують його z-потенціал і адсорбційну здатність), забезпечує утворення 4 майже чистого високодисперсного осаду карбонату кальцію на кожному ступені і дає можливість максимально використати його високу питому поверхню для адсорбції низькомолекулярних сполук, солей кальцію, барвних речовин. Проведення першого ступеня карбонізації (30...40%) за рН20 11,6... 11,8 забезпечує утворення карбонату кальцію з високим позитивним зарядом подвійного електричного шару (ПЕШ), який більший ніж у 20 разів чим за рН20 10,8... 11,0, зумовлює його високу адсорбційну здатність, в першу чергу, до високодисперсної фракції високомолекулярних сполук білково-пектинового комплексу, аніонів поліосновних карбонових кислот, полігалактуронової кислоти, a-амінного азоту. По-третє, активація осаду СаСО3 частково карбонізованого соку після першого та другого ступеня карбонізації шляхом введення вапна призводить до стиснення ПЕШ біля поверхні осаду, зменшення z-потенціалу часток і активації осаду внаслідок введення потенціалутворювального Са2+ зі свіжими порціями вапна, в результаті чого підвищується адсорбційна здатність карбонату кальцію і покращуються фільтраційні показники соку. В процесі карбонізації вапна, введеного після першого та другого ступеня дробної дефекосатурації, на кожній її стадії буде утворюватись позитивно заряджений осад з високим z-потенціалом, що сприяє інтенсивній адсорбції від'ємно заряджених ВМС, барвних речовин, солей кальцію із соку. Підвищена адсорбційна здатність осаду СаСО3 за трьоступеневої карбонізації і активації частково карбонізованого соку після першого та другого ступеня карбонізації дозволяє частково спростити технологічну схему очи щення і проводити карбонізацію дефекованого соку до рН 20 оптимального на II сатурації - 9,2...9,5 без проміжного відділення осаду після другого ступеня карбонізації за рН20 11,0... 11,2 (І сатурації). Введення 0,3...0,5% термоактивованого глауконіту - природного дисперсного мінералу, у сфері обмінної ємності якого зосереджені, в основному, іони магнію, розміщені в порожнинах каркасу сорбенту, в нефільтрований сік третього ступеня карбонізації дозволить замінити солі кальцію, які знаходяться в соку, солями магнію і досягти високого ефекту знебарвлення - 50-60%, що дозволить компенсувати ефект зворотного переходу адсорбованих карбонатом кальцію нецукрів, особливо барвних речовин, кальційових солей органічних кислот в процесі проведення карбонізації дефекованого соку від рН 20 11 до 9,2...9,5, особливо при переробці буряків низької якості. В процесі термоактивації глауконіту випаровується зв'язана вода, збільшується пористість мінералу, зростає його сорбційна ємність. Спосіб здійснюється наступним чином. Дифузійний сік після мезгоуловлювача самопливом подається в збірник. В трубопровід соку перед збірником вводиться суспензія осаду II сатурації, в такій кількості, щоб рН20 соку становило 7,8...8,5. Тривалість перебування соку в збірнику становить 3...5хв, що забезпечує пересатур ування і активацію осаду II сатурації кислотами дифузій 5 29714 ного соку. Далі сік підігрівається до температури 60...65°С і надходить на попереднє вапнування в переддефекатор системи Брігель-Мюллера. В третю-четверту камеру попереднього дефекатора з рН 20 9,0...9,5 (другу оптимальну зону коагуляції високомолекулярних сполук) вводимо суспензію осаду II сатурації в такій кількості, щоб вміст твердої фази СаСО3 на виході із переддефекатора становив 0,9...1,1% СаО. Кількість суспензії осаду II сатурації додається в автоматичному режимі пропорційно кількості дифузійного соку, яка відкачується з дифузійної установки. На виході із переддефекатора рН20 соку підтримується автоматично і становить 11,0...11,5, залежно від якості сировини, яка надходить у виробництво. Для підлужування соку використовують 0,25...0,3% СаО у вигляді вапняного молока. Далі попередньо дефекований сік обробляється невеликою кількістю вапна (0,2% СаО) і надходить в коагуляційний сатуратор, оснащений циркуляційним стаканом (ерліфтом), де здійснюється короткочасне пересатурування соку. В периферійному просторі сатуратора рН соку збільшується до значення рН20 11,0...11,2 за рахунок підлужування його дефекованим соком, що дозволяє уникнути можливого переходу із осаду речовин колоїдної дисперсності, ВМС, солей кальцію і барвних речовин. Потім сік подають на швидкісний тонкошаровий відстійник, а суспензію осаду - на вакуумфільтри, де здійснюється її фільтрування разом із суспензією осаду останнього ступеня карбонізації. Декантат із відстійника подається на теплу ступінь основної дефекації з додаванням 1,0...1,2% СаО до маси буряків, сік підігріваємо до температури 85...95°С, проводимо гарячу основну дефекацію. Після основної дефекації сік надхо 6 дить на першу ступінь карбонізації вапна в швидкісний сатуратор, де відбувається часткова карбонізація вапна (на 35...40%) до рН20 11,6...11,8 для максимального використання високої адсорбційної здатності золів карбонату кальцію, які утворюються на цій стадії, далі - на другу ступінь карбонізації до рН20 11,0...11,2. В контрольний ящик сатуратора першого ступеня карбонізації подається 0,2% СаО, а після другого ступеня карбонізації 0,3...0,4% СаО для активації суспензії осаду СаСО3, а потім сік надходить на третій ступінь карбонізації до рН20 9,2...9,5. Термоактивований глауконіт в кількості 0,3...0,5% до маси соку через дозуючий пристрій подають у мішалку, попередньо розчиняють, а далі насосом подають у напірний збірник і добавляють до соку після третього ступеня карбонізації, який надходить у відстійник-дозрівач. Тривалість інтенсивного перемішування соку у відстійникудозрівачу - 10-15хв. Очи щений і знебарвлений сік направляють на контрольну фільтрацію. Приклад 1 Дифузійний сік з вмістом СР 15,2%, цукрози 13,5%, чистотою 88,8% і вмістом редукувальних речовин 0,15% нагрівали до температури 65°С, ділили на п'ять порцій, в кожну порцію вносили 0,15%, 0,25%, 0,40%, 0,50% і 0,75% осаду СаСО3 II сатурації, далі кожну пробу прогресивно підлужували до рН 9,2, вводили 0,15%, 0,25%, 0,40%, 0,50% і 0,75% осадуСаСО3 II сатурації до маси соку, після чого додавали необхідну кількість СаО і продовжували прогресивну дефекацію до рН 11,0...11,2. Далі в кожну пробу добавляли 0,2% СаО і пересатуровували переддефекований сік до рН20 8,2...7,8, підлужували до рН 20 11,0...11,2. Результати аналізів наведені в табл.1. Таблиця 1 Показники Середня швидкість седиментації за 2хв, см/хв. Середня швидкість седиментації за 5хв, см/хв. Відносний об'єм осаду через 25хв відстоювання, % pH20 пересатурованого переддефекованого соку і підлуженого дорН Кількість осаду СаСО3 II сатурації, яка введена в дифузійний сік і на попередню дефекацію 0,3% 0,5% 0,8% 1,0% 1,5% 7,75 8,25 9,0 9,75 8,25 3,62 3,9 4,24 4,84 3,86 15,2 12,2 8,8 7,8 13,2 10,9 11,0 11,15 10,9 11,0 Таким чином, оптимальною витратою осаду СаСО3 II сатурації, яка вводиться в дифузійний сік і на попередню дефекацію є 0,8...1,0% СаСО3. Приклад 2 Дифузійний сік з вмістом СР 11,7%, цукрози 10,18%, чистотою 87,0%, вмістом високомолекулярних речовин 2,2% нагрівали до температури 65°С, вводили 0,50% осаду СаСО3 II сатурації, додавали прогресивно необхідну кількість СаО до рН20 9,2, вводили 0,5 % осаду СаСО3 II сатурації і продовжували прогресивну переддефекацію до рН20 11,0. Далі добавляли 0,2% СаО і пересатуровували сік до рН 20 7,8...8,2, підлужували до рН 20 11,0...11,2, відділяли осад відстоюванням, прово дили теплу основну дефекацію з додаванням 1,2% СаО до маси буряків. Сік підігрівали до температури 85...90°С, проводили гарячу основну дефекацію. Після основної дефекації сік насичували СО2 до рН20 11,6... 11,8 - проводили першу ступінь карбонізації, в сік добавляли 0,2% СаО, а далі - другу ступінь карбонізації до рН 20 11...11,2, в сік добавляли 0,4% СаО для активації суспензій осаду СаСО3 і проводили насичення соку СО2 до рН20 9,25 третю ступінь карбонізації. Природний дисперсний мінерал глауконіт для кращої сипучості підсушували у сушильній камері, а потім просіювали на класифікаторі для одержання потрібної фракції розміром 0,5...1мм. 7 29714 Після цього в муфельній печі проводили термоактивацію глауконітового піску при температурі від 400 до 600°С протягом 1 години. Підготовлений таким способом глауконіт додавали в сік третьої стадії карбонізації (сік II сатурації) в кількості 8 0,3...0,5% до маси соку і інтенсивно перемішували на протязі 10хв, після чого сік відфільтровували від сорбенту. Визначали якісні показники очищеного соку (табл.2). Таблиця 2 Показники Приклади Температура активації сорбенту 1 2 3 4 5 (неактивований глауконіт) Контрольна проба(без сорбенту) 100 400 500 600 Витрати Тривалість сорбенту, контакту, хв. Кольоровість, % од. ICUMSA 0,3 0,3 0,3 0,3 Сік II сатурації Вміст Ефект виЕфект солей далення знебарвСа2+, г на солей лення, % 100г СР Са2++, % 20,0 59,5 0,114 40,0 65,1 0,104 45,3 62,3 0,127 33,2 10 10 10 10 464 339 202 218 10 502 13,45 0,17 10,5 580 0,19 Визначено, що цієї кількості глауконіту достатньо для обміну іонів Са 2+ в соку на іони Mg2+ що містяться у мінералі. Якщо взяти меншу ніж 0,3% кількість сорбенту, то ефект іонного обміну не досягається. При кількості сорбенту більшій ніж 0,5% погіршуються фільтраційні показники соку. Макси мальний ефект знебарвлення соку спостерігається при температурі активації сорбенту 450...550°С. Результати очищення дифузійних соків різної якості за запропонованим способом наведені в табл.3. Таблиця 3 № прикладу 1 2 3 4 5 Середнє Чистота дифузійного Якісні показники очищеного соку II сатурації за запропонованим способом соку, % Чистота, Ефект очищен- Вміст солей Са 2+ г на Оптична густина, оди% ня, % 100г СР ниць ICUMSA 88,6 92,8 39,7 0,15 214 88,4 92,6 39,1 0,10 200 88,4 92,8 40,9 0,10 183 89,0 93,2 41,1 0,12 160 88,6 93,0 41,5 0,10 170 88,6 92,9 40,0 0,11 185,4 Технічний результат полягає в наступному. Спосіб очищення дифузійного соку призводить до одержання очищених соків високої якості внаслідок інтенсифікації калоїдно-хімічних і адсорбційних процесів при проведенні багатоступеневої карбонізації і утворення карбонату кальцію з високим зарядом подвійного електричного шару, внаслідок хімічної активації осаду при введенні потенціалут Комп’ютерна в ерстка А. Рябко ворювального двозарядного іонів Са2+, в результаті чого підвищується адсорбційна здатність осаду карбонату кальцію, збільшується видалення органічних і мінеральних нецукрів, підвищується ефект очищення і вихід білого цукру. Використання дешевого природного сорбенту гла уконіту дозволить зменшити витрати вапняку на очищення дифузійного соку. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601