Спосіб очищення дифузійного соку

Спосіб очищення дифузійного соку передбачає теплу прогресивну попередню дефекацію до оптимального рН з рециркуляцією згущеної суспензії II сатурації в метастабільну зону, підігрів переддефекованого соку до температури 70-75 °С, глибоке пересатурування переддефекованого соку до рН 8,0-8,5, його дефекосатурацію з витратами вапна 0,3-0,4 % СаО при рН 10,8-11,2, відокремлення переддефекосатураційного осаду, основну дефекацію, І сатурацію, фільтрування, дефекацію перед II сатурацією, II сатурацію, фільтрування, який відрізняється тим, що перед попередньою дефекацією дифузійний сік обробляють активованою кремнієвою кислотою у кількості 0,0028-0,0035 % Si до маси соку. UA (21) a200802503 (22) 26.02.2008 (24) 25.01.2011 (46) 25.01.2011, Бюл.№ 2, 2011 р. (72) РЕВА ЛЕОНІД ПАВЛОВИЧ, ПУШАНКО НАТАЛІЯ МИКОЛАЇВНА, ЗАМУРА СВІТЛАНА АНАТОЛІЇВНА (73) НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ХАРЧОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ (56) Бугаенко И.Ф., Самойлова Т.Н., Ишина Е.П., Фурсов В.М. Интесификация процесса отстаивания сока первой сатурации активной кремниевой кислотой., М., 1984, выпуск 9, С.1-20. UA A 46398, 15.05.2002 UA A 45791, 15.04.2002 RU C1 2161201, 27.12.2000 WO A 9615274, 23.05.1996 US 4382823, 10.05.1983 US 3479221, 18.01.1969 SU A1 1377294, 29.02.1988 Федоренко В.И. Повышение эффективности многослойного фильтрования воды, ВНИИ Пищевой Биотехнологии РАСХН, г.Москва, Серия. Критические технологии. Мембраны, 2006, №3(31), С.2543. C2 2 (19) 1 3 93206 вапна 0,3...0,4% СаО) при рН 10,8...11,2, відокремлення переддефекосатураційного осаду, основну дефекацію, І сатурацію, фільтрування, дефекацію перед II сатурацією, ІІ сатурацію, фільтрування. Недоліком даного способу є те, що використання лише традиційного лужного реагенту - вапняного молока не забезпечує максимально можливого ефекту очищення соку за рахунок недоосадження деяких високомолекулярних нецукрів (білкових та пектинових речовин) в умовах попереднього оброблення дифузійного соку. На основній дефекації ці залишкові розчинні нецукри можуть розкладатися і бути додатковим джерелом утворення солей кальцію та барвних речовин. Щоб досягти максимально можливого вилучення із дифузійного соку розчинних нецукрів, необхідно застосовувати також додаткові хімічні реагенти, які мають більш високу осаджуючу дію. В основу винаходу поставлено завдання удосконалити спосіб очищення дифузійного соку шляхом підвищення якості дифузійного соку, який поступає на переддефекацію, щоб забезпечити підвищення загального ступеня видалення нецукрів, покращення седиментаційно-фільтраційних показників та зменшення витрат вапна. Поставлене завдання досягається тим, що спосіб очищення дифузійного соку включає теплу прогресивну попередню дефекацію до оптимального рН з рециркуляцією згущеної суспензії II сатурації в метастабільну зону, підігрів переддефекованого соку до температури 70...75С, глибоке лересату-рування переддефекованого соку до рН 8,0...8,5, його дефекосатурацію (з витратами вапна 0,3...0,4% СаО) при рН 10,8...11,2, відокремлення переддефекосатураційного осаду, основну 4 дефекацію, І сатурацію, фільтрування, дефекацію перед II сатурацією, II сатурацію, фільтрування. Згідно з винаходом перед попередньою дефекацією дифузійний сік обробляється активованою кремнієвою кислотою (АК) у кількості 0,0028...0,0035% Si до маси соку. Причинно-наслідковий зв'язок між запропонованими ознаками та технічним результатом буде в наступному. Проведення попередньої обробки дифузійного соку активованою кремнієвою кислотою веде до додаткового видалення високомолекулярних сполук і підвищення чистоти дифузійного соку. Це можна пояснити тим, що при обробленні дифузійного соку з рН~6 активованою кремнієвою кислотою її макромолекулярні частинки в цьому середовищі мають від'ємний заряд і здатні утворювати адсорбційні комплекси з позитивно зарядженими ділянками макромолекул білків. Вилучення пектинових речовин відбувається за рахунок утворення ефіроподібних зв'язків типу Si-О-С з іоном кремнію. В таблиці 1 наведено результати визначення раціональної тривалості контакту дифузійного соку з активованою кремнієвою кислотою за зміною визначальних якісних показників дифузійного соку. Попередні досліди додаткового очищення дифузійного соку (Ч=85,7%) виконували з мінімальними витратами активованої кремнієвої кислоти у кількості 0,0007% Si до маси соку. Суміш перемішували при t=60С на протязі різного часу в інтервалі від 1 до 30хв., при цьому через кожні 5хв. відбирали проби соку, фільтрували їх та визначали якісні показники обробленого соку (чистоту, вміст білкових та пектинових речовин). Таблиця 1 № 1 2 3 4 5 6 7 8 Тривалість контаЧистота дифузійкту диф. соку з ного соку, % АК, хв.. 0 85,7 1 85,7 5 85,8 10 86,1 15 86,0 20 85,9 25 85,8 30 85,7 Вміст ВМС у дифузійному соці, % до м.с. білкових речовин пектинових речовин 0,596 0,586 0,580 0,568 0,570 0,574 0,576 0,577 0,141 0,140 0,121 0,117 0,117 0,118 0,119 0,119 Як видно з даних таблиці 1, із збільшенням тривалості контакту дифузійного соку з АК до 10...15хв., якісні показники соку покращуються за рахунок зменшення вмісту білкових та пектинових речовин, однак подальше збільшення тривалості недоцільне оскільки не призводить до зменшення вмісту нецукрів, а отже і до підвищення чистоти дифузійного соку. Таким чином, можна вважати, що раціональною тривалістю контакту дифузійного соку з АК є 10...15хв. В таблиці 2 наведено результати визначення впливу обробки дифузійного соку зростаючими кількостями АК на якісні показники дифузійного соку. До дифузійного соку (t=60°С) з чистотою 83,1% додавалася АК у кількості 0,0007...0,0049% Si до маси соку, суміш перемішували 15хв., фільтрували і у фільтратах визначали чистоту, вміст білкових та пектинових речовин та залишковий вміст кремнію. 5 93206 6 Таблиця 2 № 1 2 3 4 5 6 7 8 Вміст АК, % Si до м.с. 0 0,0007 0,0014 0,0021 0,0028 0,0035 0,0042 0,0049 Ч, % 83,1 83.3 83,9 84,3 84,5 84,6 84,4 83,8 Білкові речовини % Пектинові речовини % до до м.с. м.с. 0,896 0,240 0,806 0,220 0,671 0,176 0,643 0,166 0,632 0,160 0,571 0,156 0,597 0,160 0,644 0,161 З отриманих даних можна зробити висновок, що раціональними витратами активованої кремнієвої кислоти для досягнення найкращих якісних показників дифузійного соку, перед його очищенням вапном та вуглекислим газом, є 0,0028...0,0035% Si до маси соку. Підвищення якості дифузійного соку (його чистоти на 1,5%) обумовлено перш за все додатковим вилученням визначальних нецукрів: білкових сполук (на 36,3%) і пектинових речовин (на 35%), які найбільшою мірою впливають на ефективність проведення процесів дефекосатураційного очищення дифузійного соку. При збільшенні кількості введеної кислоти вище 0,0035% Si до м.с. якісні показники соку погіршуються. Це можна пояснити тим, що активована полімеризована кремнієва кислота при полімеризації утворює сітчасту структуру з великою поверхнею адсорбції, з якою зв'язуються позитивно заряджені частини білкових молекул. Із збільшенням кількості доданої кислоти, утворена "сітка" ущільнюється і загальна поверхня адсорбції зменшується, що призводить до зменшення ступеня видалення білкових речовин і збільшення залишкового вмісту кремнію в соці. Спосіб здійснюється наступним чином. Дифузійний сік обробляється активованою кремнієвою кислотою у кількості 0,0028...0035Si % до м.с. протягом 10...15хв., потім проводиться тепла прогресивна попередня дефекація до оптимального рН з витратою 0,25...0,3% СаО до м.б. 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 наступна дефекосатурація при рН 10,8... 11,2 з витратою вапна 0,3...0,4% СаО до м.б., після чого проводиться відокремлення осаду нецукрів, основна дефекація, і сатурація з використанням зони високої лужності, фільтрування, дефекація перед II сатурацією, II сатурація, фільтрування. Приклади здійснення способу. Приклад 1. Дифузійний сік чистотою 84,6% очищається по запропонованому способу: до ди Вміст Si, % до м.с. 0,0001 0,0006 0,0008 0,0013 0,0013 0,0017 0,0018 фузійного соку додається активована кремнієва кислота у кількості 0,0028% до м.с. протягом 10хв., проводиться прогресивна переддефекація з витратами вапна 0,25% СаО до м.б., рециркуляцією згущеної суспензії осаду соку 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 наступна дефекосатурація при рН 10,8... 11,2 з витратою вапна 0,3% СаО до м.б., після чого проводиться відокремлення осаду нецукрів, комбінована теплогаряча основна дефекація з витратами вапна 1,02% СаО до м.б., І сатурація, фільтрування, дефекація перед II сатурацією (витрати вапна 0,4% до м.б.), II сатурація, фільтрування. Витрати вапна на очищення становлять 1,97% до м.б. (80% до маси нецукрів дифузійного соку). Паралельно проводиться очищення соку при аналогічних витратах вапна по способу Патент України №70014 (прототип) та способу КТІХП. Приклади зведено в таблицю 2. Приклад 2. Дифузійний сік чистотою 80,2% очищається по запропонованому способу: до дифузійного соку додається активована кремнієва кислота у кількості 0,0035% до м.с. протягом 10хв., проводиться прогресивна переддефекація з витратами вапна 0,3% СаО до м.б., рециркуляцією згущеної суспензії осаду соку 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 наступна дефекосатурація при рН 10,8... 11,2 з витратою вапна 0,4% СаО до м.б., після чого проводиться відокремлення осаду нецукрів, комбінована теплогаряча основна дефекація з витратами вапна 13% СаО до м.б., І сатурація, фільтрування, дефекація перед ІІ сатурацією (витрати вапна 0,5% до м.б.), II сатурація, фільтрування. Витрати вапна на очищення становлять 2,5% до м.б. (80% до маси нецукрів дифузійного соку). Паралельно проводиться очищення соку при аналогічних витратах вапна по способу Патент України №70014 (прототип) та способу КТіХП. Приклади зведено в таблицю 3. 7 93206 8 Таблиця 3 Показники переддефекованого соку Показники очищеного соку і Вміст Вміст Чистота аніонів Вміст пек- Вміст солей Швидкість Забарвленість, Ефект Спосіб очищення дифузійного кислот, тинових білкових кальцію, Чистота відстоювання од. опт. очищення, соку, % % речовин, речовин, % % соку, см/хв густ/100СР % СаО/100 % до м.с. % до м.с. СаО/100 СР СР Приклад 1 Спосіб КТІХП 80,2 0,526 0,089 0,897 1,6 0,564 623,7 83,6 20,5 Патент України 80,2 0,458 0,082 0,765 2,1 0,352 5212 84,1 23,4 № 70014 Запропонований 80,2 0,412 0,062 0,578 3,2 0,275 350,1 84,8 27,4 Приклад 2 Спосіб КТІХП 84,6 0,467 0v074 0,743 2,1 0,239 292,8 88,8 23,7 Патент України 84,6 0,386 0,069 0,509 3,1 0,176 245,9 89,4 34,9 №70014 Запропонований 84,6 0,25 0,05 0,379 3,8 0,154 144,7 90,0 38,0 З результатів таблиці 3 очевидно, що запропонований спосіб очищення дифузійного соку покращує якісні показники переддефекованого соку за рахунок додаткового вилучення білкових та пектинових речовин (відповідно на 24% та 21%) та підвищує швидкість седиментації, що позитивно впливає на процес відокремлення переддефекаційного осаду. Крім того, чисто а очищеного соку підвищується у порівнянні із способом [Патент України №70014] на 0,6од., забарвленість зменшується відповідно на 328 та 41%, вміст солей Комп’ютерна верстка А. Крижанівський кальцію - відповідно на 21 та 35%. При цьому ефект очищення на дефекосатурації підвищується на ~ 5%. Технічний результат полягає в підвищенні якісних показників дифузійного соку, який поступає на очищення, що досягається завдяки додатковому вилученню нецукрів (білкових, пектинових речовин). Це дасть змогу підвищити якість очищеного соку відповідно підвищити вихід товарного цукру та його якість і зменшити витрати вапна. Підписне Тираж 23 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