Спосіб очищення дифузійного соку

Спосіб очищення дифузійного соку, що включає попереднє вапнування дифузійного соку, пересатурування переддефекованого соку, відокремлення осаду нецукрів, основне вапнування, І 3 щення, внаслідок десорбції слаборозчинних солей кальцію органічних кислот та барвних речовин. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалити спосіб очищення дифузійного соку з відокремленням осаду нецукрів до основної дефекації з метою підвищення повноти коагуляції і осадження високомолекулярних сполук та інших нецукрів на початковій стадії очищення, що забезпечить утворення достатньо дегідратованого та компактного переддефекосатураційного осаду з високими седиментаційно-фільтраційними властивостями при переробці сировини різної якості, покращення адсорбційного видалення нецукрів карбонатом кальцію, який утворюється на І та II карбонізації, дозволяє частково спростити технологічну схему очищення за рахунок відсутності стадії проміжного фільтрування осаду І карбонізації без втрати технологічної якості очищеного соку. Поставлена задача досягається тим, що спосіб очищення дифузійного соку включає попереднє вапнування дифузійного соку, пересатурування переддефекованого соку, відокремлення осаду нецукрів, основне вапнування, І карбонізацію, II карбонізацію, фільтрування. Згідно корисної моделі проводиться прогресивне попереднє вапнування з поступовим підвищенням температури від 38…40°C до 50…55°C, підігрівання переддефекованого соку до 80…85°C, переддефекосатурація соку до рН 9,0….9,5 з витратою вапна 0,3….0,5% СаО до маси соку, вводиться високомолекулярний комплексний реагент "КРОСС-5", дефекований сік насичують СО2 до рН оптимального для II карбонізації без проміжного відокремлення осаду при відсатуруванні дефекованого соку до рН 11,6…11,8 оптимального для максимального адсорбційного видалення нецукрів на І карбонізації. Причинно-наслідковий зв'язок між запропонованими ознаками та технічним результатом полягає в наступному. Прогресивне попереднє вапнування проводиться з поступовим підвищенням температури від 38…40°C до 50…55°C і використанням суспензії осаду II карбонізації, що дозволяє отримати сік з низькою забарвленістю внаслідок зменшення розкладу редукувальних нецукрів і забезпечує високу ступінь коагуляції і осадження високомолекулярних сполук, яка спостерігається за температури 40…50°C. Підігрівання переддефекованого соку до температури 80…85°C потрібне для запобігання пінення соку в переддефекосатураторі та покращення седиментаційно-фільтраційних властивостей утвореного осаду, особливо при переробці цукрових буряків низької якості. Введення високомолекулярного комплексного реагенту "КРОСС-5" в переддефекосатурований сік з рН 9,0….9,5 (за витрат вапна 0,3….0,5% СаО до маси соку на переддефекосатурацію) призводить до ефективної взаємодії реагенту з полярними від'ємно зарядженими групами ВМС білковопектинового комплексу, більше ніж у півтора рази прискорюється швидкість седиментації осаду, в два - три рази зменшується фільтраційний коефіцієнт суспензії осаду переддефекосатурованого 63785 4 соку (Fk), що дає змогу використовувати для відділення переддефекосатураційного осаду не тільки тонкошарові відстійники, а й інше фільтраційне обладнання - фільтрпреси, фільтри-згущувачі ФІЛС, фільтри ТФ-110, ТФ-120 підвищеної потужності. Проведення першого ступеня карбонізації (30…40%) до рН 11,6…11,8 забезпечує утворення карбонату кальцію з високим позитивним зарядом подвійного електричного шару (ПЕНІ), який у 20 разів більший ніж при рН 10,8…11,2, зумовлює його високу адсорбційну здатність, в першу чергу, до високодисперсної фракції високомолекулярних сполук білково-пектинового комплексу, аніонів кислот, -амінного азоту. При додаванні в переддефекосатурований сік комплексного високомолекулярного реагенту "КРОСС-5" з високим вмістом катіонних груп, в яких позитивний заряд знаходиться в кожній ланці макромолекули, збільшується повнота осадження солей кальцію і барвних речовин на 40%, ВМС білково-пектинового комплексу на 70%, що дозволяє отримати в умовах І та II карбонізації майже чистий осад карбонату кальцію з підвищеною адсорбційною здатністю і частково скоротити технологічну схему очищення - проводити безпосередньо карбонізацію дефекованого соку до рН оптимального для II карбонізації - 9,25…9,5 без проміжного відділення осаду після досягнення максимального адсорбційного очищення на І ступені карбонізації. Спосіб здійснюється наступним чином. Проводимо прогресивне попереднє вапнуванняз поступовим підвищенням температури з 38…40°C до 50…55°C за витрат вапна 0,25…0,30% СаО до маси соку і рециркуляцією на переддефекацію згущеної суспензії осаду II карбонізації в такій кількості, щоб вміст твердої фази на виході з переддефекатора становив 1,0…1,2% СаСО3 до маси соку. Кількість суспензії осаду II карбонізації додається в автоматичному режимі, пропорційно кількості дифузійного соку, яка відкачується з дифузійної установки. На виході із переддефекатора рН соку становить 11,2…11,5, залежно від якості сировини, яка надходить у виробництво. Після проведення прогресивного попереднього вапнування сік підігрівають до температури 83…85°C і проводять переддефекосатурацію до рН 9,0…9,5 з витратами вапна 0,3…0,5% СаО до маси соку. Сік після переддефекосатуратора надходить у збірник, а далі - на статичну мішалку. Високомолекулярний комплексний реагент "КРОСС-5" через дозуючий пристрій подають у мішалку, розчиняють і насосом-дозатором подають у статичну мішалку, а далі - на тонкошарові відстійники. Декантат соку після відстійників і фільтрат після вакуум-фільтрів підігрівають до температури 85…90°C, направляють на основне вапнування за витрат вапна 0,5…0,6% СаО до маси соку, далі на І карбонізацію в швидкісний сатуратор з внутрішнім ерліфтом. В І карбонізаторі дефекований сік насичують СО2 до рН 11,6…11,8 - оптимального для макси 5 63785 мального адсорбційного видалення нецукрів, а далі сік надходить в II карбонізатор, де насичується СО2 до рН оптимального для II карбонізації без проміжного відокремлення осаду після І карбонізації. Приклад 1. Дифузійний сік з температурою 38°C ділили на 4 порції. В кожну порцію вносили суспензію осаду II карбонізації до вмісту твердої 6 фази 1,0% СаСО3 до маси соку, проби підігрівали до температури з 40, 50, 60 і 80°C відповідно, витримували при перемішуванні 5 хв, а далі проводили прогресивну обробку соку кожної проби 0,30% СаО до маси соку протягом 15 хв. Температуру проведення прогресивного попереднього вапнування підтримували за допомогою термостату. Результати досліджень наведені у табл. 1. Таблиця 1 № досліду Технологічні показники 40 2,07 0,94 86,63 2,34 0,61 Вміст ВМС, г на 100 г СР Вміст редукувальних нецукрів, г на 100 г СР Чистота соку,% Вміст ВМС, г на 100 г СР Вміст редукувальних нецукрів, г на 100 г СР 1 2 Отримані експериментальні дані свідчать, що проведення попереднього прогресивного вапнування з поступовим підвищенням температури забезпечує низьку забарвленість соку внаслідок зменшення розкладу редукувальних нецукрів і високу ступінь осадження високомолекулярних сполук, яка спостерігається за температури 40…50°C. При збільшенні температури до 60…80°C прискорюється розклад редукувальних речовин, збільшується вміст розчинних солей кальцію і ВМС, зменшується чистота соку. Приклад 2. Дифузійний сік з температурою 38…40°C, вмістом СР = 10,78%, чистотою 87,2%, рН 6,7 ділили на 5 порцій. Проби соку розміщували на водяній бані і проводили прогресивне попереднє вапнування з введенням суспензії осаду II карбонізації 1,0% СаСО3 до маси соку, поступовим підвищенням температури з 38…40°C до 50…55°C і поступовим підлужуванням соку 0,25…0,30% СаО Температура,°C 50 60 2,08 2,31 0,92 0,88 86,30 84,49 2,38 2,67 0,60 0,48 80 2,89 0,73 2,90 0,37 до маси соку протягом 20 хв. рН соку становило 11,0-11,2. Після цього проби соку підігрівали до температури 85°C, в проби 1-4 додавали вапно в кількості 0,1; 0,3; 0,5; 0,7% СаО до маси соку. Після насичення проб 1-4 соку сатураційним газом до рН 9,0…9,5, в кожну додавали при перемішуванні 5,0-10% до м.с. комплексного високомолекулярного реагенту "КРОСС-5". Проба 5 була контрольною. Сік контрольної проби після проведення прогресивного попереднього вапнування нагрівали до 85°C, додавали вапно в кількості 0,5% СаО до маси соку і проводили переддефекосатурацію до рН 9,0…9,5. Після переддефекосатурації в цю пробу реагенту "КРОСС-5" не вводили. В кожній пробі визначали середню швидкість седиментації за 2 і 5 хв, об'єм осаду через 25 хв седиментації, фільтраційний показник Fk. Результати досліджень наведені у табл. 2. Таблиця 2 Технологічні показники І дослід II дослід Середнє значення S2, см/хв S5, см/хв Voc,% S2, см/хв S5, см/хв Vос,% Фільтраційний ко2 ефіцієнт, Fk, с/см S2, см/хв S5, см/хв Voc,% Витрати вапна,% СаО до маси соку 0,3 0,5 10,50 9,65 4,42 4,26 10,9 8,8 10,65 9,05 4,48 4,10 10,65 9,05 Контрольна проба 7,05 4,30 10,4 5,10 4,10 5,1 0,1 11,55 4,80 5,5 11,10 4,64 11,1 5,19 2,29 1,26 1,51 0,89 6,08 4,20 10,4 11,33 4,72 5,9 10,58 4,45 9,45 9,35 4,18 9,6 8,83 4,01 11,6 Таким чином, введення в переддефекосатурований сік з рН 9,0…9,5 комплексного високомолекулярного реагенту "КРОСС-5" з високим вмістом катіонних груп, в яких позитивний заряд знаходиться в кожній ланці макромолекули, у кількості5,0-10% до м.с. порушує стійкість гетерогенного дисперсного середовища, прискорюється агрегатація частинок осаду, спостерігається ефективна взаємодія реагенту з полярними від'ємно заря 0,7 8,90 4,00 11,6 8,75 4,02 8,75 дженими групами ВМС білково-пектинового комплексу, нейтралізація поверхневого заряду, руйнування стабілізуючих сольватних оболонок ВМС, втрата ними агрегативної стійкості і випадання в осад, покращення седиментаційно-фільтраційних властивостей переддефекосатурованого соку, про що свідчить поява границі поділу фаз вже через 2 с, високі середні швидкості седиментації осаду за 7 63785 перші дві хвилини - 11,33-8,83 см/хв і величина фільтраційного коефіцієнта Fk. За витрат вапна 0,3…0,5% СаО до м.с. на переддефекосатурацію при використанні комплексного високомолекулярного реагенту "КРОСС-5" фільтраційний коефіцієнт переддефекосатурованого соку зменшується більш ніж втричі: за витрат вапна 0,3% СаО до м.с. він становив 1,26 с/см, 0,5% СаО до м.с.-1,51 с/см, в контрольній пробі 5,19 с/см. Приклад 3. П'ять проб дифузійного соку з температурою 38…40°C розміщували на водяній бані і 8 проводили прогресивне попереднє вапнування з поступовим підвищенням температури до 50…55°C і поступовим підлужуванням соку 0,25…0,30% СаО до маси соку протягом 20 хв. Вміст твердої фази СаСО3 в соку становив 1,0% СаО до маси соку, рН соку 11,0-11,2. Проби соку обробляли аналогічно, як і в прикладі 2. Проба 5 була контрольною. В кожній пробі визначали чистоту переддефекосатурованого соку, вміст солей кальцію і забарвленість соку. Результати досліджень наведені у табл. 3. Таблиця 3 Технологічні показники Приріст чистоти, од. Вміст солей кальцію, г на 100 г СР Забарвленість, од. ICUMSA Вміст білкових речовин, г на 100 г СР Контрольна проба 0,303 695,3 1,79 Отже, витрати вапна 0,3…0,5% СаО до м.с. (в залежності від якості "КРОСС-5" забезпечують нормальне відокремлення осаду нецукрів до основної дефекації і суттєве покращення якості соку, який надходить на І та II карбонізацію, утворення адсорбенту карбонату кальцію з підвищеною адсорбційною здатністю. Приклад 4. Три проби дифузійного соку низької якості розміщували на водяній бані і проводили прогресивне попереднє вапнування за умов, які детально описані в прикладі 2. Проби 1-2 переддефекованого соку підігрівали до температури 85°C, додавали вапно в кількості 0,5% СаО до маси соку і насичували СО2. до рН 9,0…9,5. У пробу 1 переддефекосатурованого соку -4 додавали при перемішуванні 5,0·10 % до м.с. комплексного високомолекулярного реагенту "КРОСС-5". Після відділення переддефекосатураційного осаду шляхом седиментації декантати 1-2 проби нагрівали до температури 85°C і проводили 10 хв. основну дефекацію 0,5% СаО до маси соку. Дефекований сік 1 проби насичували СО2. до рН 11,6…11,8 для досягнення максимальної адсорбції нецукрів на поверхні золю карбонату кальцію з високим позитивним зарядом подвійного електричного шару, далі -до рН 11,0…11,2 і без проміжного відділення осаду після завершення І карбонізації сік продовжували насичувати СО2- до рН 9,25 - оптимального для II карбонізації. Пробу соку після II карбонізації фільтрували. Витрати вапна,% СаО до маси соку 0,1 0,3 0,5 0,7 1,15 1,63 2,4 1,8 0,224 0,201 0,190 0,177 491,3 471,8 415,8 484,8 0,53 Дефекований сік 2 проби насичували СО2. до рН 11,0…11,2, відділяли сатураційний осад декантацією, проводили дефекацію перед II карбонізацією 0,3% СаО, II карбонізацію до рН 9,25, фільтрування соку. Сік 3 проби після проведення прогресивного попереднього вапнування очищували по типовій схемі з витратами вапна 1,0% СаО до м.с. на основне вапнування і 0,3% СаО до маси соку на дефекацію перед II карбонізацією. Умови проведення І та II карбонізації були однакові у всіх дослідах. У фільтрованих соках II карбонізації визначали чистоту, вміст розчинних солей кальцію і аніонів кислот, а також забарвленість соку. Результати досліджень наведені у табл. 4. Аналіз даних табл. 4 показує, що запропонований спосіб очищення дифузійного соку з використанням високомолекулярного комплексного реагенту "КРОСС-5" у порівнянні з відомим способом, взятим за прототип, дозволяє підвищити чистоту соку II карбонізації, зменшити вміст солей кальцію і забарвленість, а також знизити витрати вапна на очищення і частково скоротити технологічну схему. При очищенні дифузійного соку за запропонованим способом також досягається покращення якісних показників очищеного соку у порівнянні з типовим способом: чистота очищеного соку підвищується на 1,6 од., вміст солей кальцію в соку зменшується на 39,5%, вміст аніонів кислот - на 44,2%, забарвленість соку знижується на 47,7%. 9 63785 10 Таблиця 4 Технологічні показники соку Спосіб очищення дифузійного соку № досліду 1 Запропонований (з ПДС до рН20 9,25, 2 додаванням реагенту, відокремленням ПДС осаду, без фільтрування соку І 3 карбонізації) середнє 1 Прототип (з ПДС до рН20 9,25, відокре2 мленням ПДС осаду, фільтруванням 3 соку І карбонізації) середнє 1 2 Типовий 3 середнє Технічний результат полягає в наступному. Спосіб очищення дифузійного соку призводить до суттєвого підвищення чистоти очищеного соку і виходу цукру, зменшення витрат вапна при переробці сировини різної якості внаслідок інтенсифі Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Вміст солей Чистота,% кальцію, г на 100 г СР 91,6 91,6 90,3 91,6 90,8 90,3 89,6 90,2 90,6 89,8 88,6 89,7 0,070 0,068 0,184 0,107 0,117 0,080 0,224 0,140 0,128 0,121 0,281 0,177 Забарвленість, од. ICUMSA 228,6 223,6 224,9 225,7 255,6 265,0 270,6 263,7 432,0 403,8 459,4 431,7 Вміст аніонів кислот,% СаО на 100 г СР 0,062 0,047 0,151 0,087 0,081 0,070 0,211 0,121 0,125 0,104 0,239 0,156 кації колоїдно-хімічних і адсорбційних процесів, дозволяє частково скоротити технологічну схему очищення з відділенням осаду нецукрів до основної дефекації внаслідок відсутності стадії фільтрування соку І карбонізації. Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601