Спосіб обробки жомопресової води

Винахід відноситься до технології бурякоцукрового виробництва, а саме - до способу обробки жомопресової води з метою використання її для екстрагування цукру із бурякової стружки. Відомий спосіб обробки жомопресової води, при використанні її для екстрагування цукру із бурякової стружки, що передбачає насичення жомопресової води з метою стерилізації сірчаним ангідридом до pH 2,5 - 3,5 [1]. Однак цей спосіб не забезпечував очистку жомопресової води від колоїдних домішок і других розчинних нецукрів, що при використанні води в екстракційному процесі призводило до зниження якості одержуваного дифузійного соку, погіршувало його здатність до очистки способом дефекосатурації, ускладнювало уварювання одержуваних утфелів і як результат, призводило до зниження виходу і якості виробленого товарного цукру. Крім цього, використання глибоко закисленої води до pH 2,5 - 3,5 було можливим тільки після змішування її з метою підвищення pH суміші до 6,2 - 6,6 [2] перед подачею в дифузійні апарати з лужними водами: аміачною та барометричною. Використаyня суміші аміачної, барометричної та жомопресової води для екстрагування цукру погіршило техніко-економічні показники процесу знецукрення бурякової стружки. Приведені недоліки не дозволили даний спосіб використовувати в промисловості. Відомий [3] також спосіб обробки жомопресової води суспензією мілкодисперсного сульфату кальцію CaSO4 приготовленого в умовах цукрового заводу шляхом змішування (нейтралізації) вапняного молока з сірчаною кислотою. Використання даного способу мало на меті поліпшення механічних властивостей бурякової стружки, що знецукрюється, а потім пресується, за рахунок блокування пектинового комплексу тканини бурякової стружки іоном Ca+2, що міститься в солі CaSO4. Цей спосіб дозволив підвищити механічну жорсткість бурякової стружки, що підвищило техніко-економічні показники екстракційного процесу, а також збільшило вміст сухих речовин в пресованому жомі на 2 - 3% сухих речовин. Разом з тим внаслідок необхідності для реалізації даного способу сірчаної кислоти, а також спеціальної дозуючої, технологічної корозійностійкої апаратури, використання даного способу у вітчизняній промисловості не знайшло поширення. Найбільш близьким до заявляемого є спосіб обробки жомопресової води з температурою 65 75°C вапняним молоком в кількості до 0,25% до маси води, що забезпечував її pH 11,1 - 11,3 з наступним відстоюванням і відділенням скоагульованих нецукрів і подальшою сатурацією очищеної води у відстійнику води вуглекислим газом при зниженні pH води перед подачею в дифузійний апарат до pH » 7,0 [4]. Цей спосіб обробки жомопресової води мав за мету забезпечення повної стерилізації води, очистку її від нецукрів, а також подачу з цією водою на екстрагування мілкодисперсного CaCO3 для поліпшення механічних властивостей бурякової стружки, що знецукрюється, а потім пресується за рахунок блокування пектинового комплексу тканини бурякової стружки іоном Ca+2, що міститься в CaCO3. Спосіб дозволив повністю стерилізувати жомопресову воду та очистити її від нецукрів, що знаходились в воді після віджиму жому. Проте, як показали виробничі випробування, наряду з коагуляцією вапняним молоком і седиментаційним відділенням цих нецукрів, обробка жомопресової води з температурою 65 - 75°C вапном до pH 11,1 - 11,3 з подальшим термостатуванням в ході декантації, призводить до термолужного розкладу у відстійнику мілких частинок жому (пульпи), що містяться в цій воді, які погіршують якість води після очищення. Крім цього закислення лужної води с pH = 11,1 - 11,3 вуглекислим газом до pH » 7,0 є недостатнім порівняно з pH = 6,1 - 6,5, для забезпечення ефективного проведення екстракційного процесу і спричиняє підвищений перехід нецукрів в ході процесу знецукрення стружки, а повернення з водою мілкодисперсного CaCO3 є недостатнім для поліпшення властивостей знецукрюваної стружки внаслідок низької розчинності солі CaCO3. Перераховані недоліки, що супроводжують очищення жомопресової води по даному способу перешкодили його впровадженню в виробничих масштабах. В основу винаходу поставлена задача розробки способу обробки жомопресової води по якому шляхом охолодження води перед дефекосатурацією і проведенням одночасної дефекосатурації з організацією при цьому циркуляції води до оптимальної величини pH з подальшим відстоюванням, утворенням осаду і закисленням очищеної води сірчаним газом до оптимального значення pH, забезпечується повна стерилізація води, очистка її від нецукрів, запобігається розклад в ході декантації мілких частинок жому (пульпи), що містяться в цій воді у відстійнику і відбувається насичення очищеної води іонами Ca+2 у вигляді сульфату-сульфіту кальцію за рахунок чого покращується якість дифузійного соку внаслідок підвищення ступеню очистки клітинного соку буряків безпосередньо в дифузійному апараті і зменшення кількості нецукрів, що повертаються в дифузійний апарат з жомопресовою водою, скорочення втрат цукру, підвищується вміст сухих речовин у відпресованому жомі. Поставлена задача вирішується тим, що в способі обробки жомопресової води, що передбачає обробку цієї води з температурою 65 75°C вапняним молоком до pH 11,1 - 11,3, відстоювання і сатурацію її до pH 7,0 відповідно до винаходу жомопресову воду спочатку охолоджують до температури 46°C і нижче. Потім обробку води після охолодження проводять вапняним молоком з одночасною її сатурацією до величини pH від 8,6 до 10,2 перед проведенням процесу відстоювання. Одночасна обробка води дефекосатурацією здійснюється з організацією циркуляції в ході дефекосатурації води в кількості не менше 350% від кількості води, що подається на очистку. Після відстоювання жомопресову воду закислюють сірчистим газом перед подачею в дифузійний апарат до pH не більше 5,0. Сукупність всіх ознак заявляемого винаходу, а саме - обробка жомопресової води відповідно до заявляемого винаходу шляхом попереднього охолодження її до температури нижче 46°C проведенням одночасної дефекосатурації води від pH = 8,6 до pH = 10,2 перед відстоюванням з організацією циркуляції води, що очищається, в кількості не менше 350% і закисленням відстояної води сірчистим газом до pH = 5,0 дозволяє: при коагуляції нецукрів, що містяться в жомопресовій воді зменшити термолужний розклад пульпи жому в процесі відстоювання жомопресової води і відповідно знизити вміст пектинових речовин в жомопресовій воді від 32,6% до 1,3% до маси сухих речовин, знизити вміст пектинових речовин у дифузійному соці від 6,6 до 2,1% до маси сухих речовин, підвищити доброякісність дифузійного соку від 84,6 до 88,3%. Пропонований спосіб дозволяє також підвищити ефект очистки клітинного соку буряків в дифузійному апараті на 6,1%, знизити втрати цукру в невіджатому жомі на 0,03% до маси буряків, збільшити вміст сухих речовин в пресованому жомі на 3,2 за рахунок закислення жомопресової води, що містить іон Ca+2 до pH = 5,0 порівняно з закисленням цієї води до pH = 6,6 - 6,2 (2), внаслідок насичення жомопресової води, що повертається в дифузійний апарат, розчинним сульфітомбісульфітом кальцію. За рахунок введення нових ознак, а саме охолодження жомопресової води до температури 46°C і нижче з подальшою обробкою води вапняним молоком до pH від 8,6 до 10,2 з одночасною дефекосатурацією її за рахунок організації циркуляційного потоку в кількості не менше 350% до маси води, відстоювання води і закислення її до pH = 5,0 заявляємий спосіб набуває нових властивостей і особливий характер функціонування. При цьому нові ознаки при взаємодії з відомими забезпечують появу нових технічних властивостей слідуючим чином. Шляхом забезпечення комплексного поєднання певних величин окремих факторів, що впливають на процес очистки жомопресової води і впливу використання очищеної води по заявляємому способу на процес екстрагування цукру із бурякової стружки, створюються оптимальні умови для підвищення ефекту очистки води, підвищення ефекту очистки клітинного соку буряку в дифузійному апараті, зниження втрат цукру в жомі і підвищення сухих речовин в пресованому жомі. Зниження температури води до 46°C і нижче з проведенням одночасної дефекосатурації води вапняним молоком до величини pH від 8,6 до 10,2 запобігає лужному розкладу пульпи напротязі подальшого відстоювання води, тобто запобігає росту і накопиченню кількості нецукрів та продуктів їх розпаду в очищуваній воді. Організація циркуляційного контуру обробленої способом дефекосатурації води в кількості 350% до маси води, забезпечує підвищення ефекту очистки жомопресової води і погіршення седиментаційних властивостей утвореного осаду за рахунок активізації адсорбційних властивостей осаду і збільшення розмірів осідаючих частинок. Закислення відстояної жомопресової води, що містить іон Ca+2 сірчистим газом до pH = 5,0 сприяє утворенню сульфіту-бісульфіту кальцію, введення якого з жомопресовою водою, що повертається в дифузійний апарат, дозволяє підвищити пружність екстрагованої в апараті бурякової стружки внаслідок зниження гідролізу протопектину стружки, що підвищує ефект очистки клітинного соку буряку в дифузійному апараті на 6,1%, знижує втрати цукру в жомі на 0,04% до маси буряків, підвищує вміст сухих речовин у пресованому жомі на 3,6%. Відповідно до запропонованого способу поєднання в заявляемому співвідношенні температурних параметрів жомопресової води, кількісного вмісту вапна на обробку води, кількісного вмісту вапна у воді після обробки її способом дефекосатурації з організацією кількісного значення маси циркулюючої води, забезпечує оптимальний вплив на інтенсивність очистки цієї води без наявності супутнього ефекту термолужного розкладу частинок пульпи в очищуванній воді. При наступному поєднанні кількісного вмісту іону водню у воді закисленій сірчистим газом забезпечується механізм здійснення екстрагування цукру із бурякової стружки в частині оптимального впливу на процес очистки клітинного соку буряку в ході екстрагування бурякової стружки з одночасним підвищенням ефекту очистки, а також безпосередньо на процес дифузійного добування цукру із бурякової стружки при одночасному підвищенні міцнісно-механічних властивостей екстрагованої стружки за рахунок впровадження в тканину іону кальцію, який забезпечує підвищення вмісту сухих речовин в пресованому жомі. Здійснення запропонованого способу дозволяє підвищити ефект очистки клітинного соку в дифузійному апараті на 6,1%, знизити втрати цукру в жомі на 0,04% до маси буряків, підвищити вміст сухих речовин в пресованому жомі на 3,6%. Таким чином запропонований винахід відповідає критеріям "новизна" і "неочевидність". На малюнку (фіг.) зображене апаратурне оформлення технологічної схеми реалізації заявляемого способу обробки жомопресової води. Технологічна схема обробки жомопресової води по заявляемому способу складається із слідуючих конструктивних елементів: 1 - жомовий прес, 2 - пульполовушка, 3 - теплообмінник, 4 дефекатор, 5 - сатуратор, 6 - циркуляційний контур очищуваної води в системі дефекатор-сатуратор, 7 - відстійник, 8 - сульфітатор, 9 - підігрівач. Реалізація заявляемого способу обробки жомопресової води здійснюється слідуючим чином: знецукрена після дифузійного апарату бурякова стружка (жом) поступає на пресування в жомовий прес - 1. Після віджиму жому в цьому пресі жомопресова вода з температурою 65 - 75°C надходить в пульполовушку - 2 для очистки від порівняно великих частинок пульпи, потім охолоджується в теплообміннику - 3 до температури 46°C і нижче. Охолодження води в теплообміннику - 3 здійснюється за рахунок подачі в головну частину теплообмінника очищеної води на підігрів в рекуперативному циклі, а також подачі в хвостову частину холодної води з температурою від 5 до 20°C. Охолоджена вода надходить в дефекатор - 4. В цей дефекатор подається: вапняне молоко в кількості до 0,25% до маси води, а також циркуляційний сок із сатуратора в кількості не менше 350% з забезпеченням pH води в системі "дефекатор-сатуратор" в діапазоні від 8,6 до 10,2. Подача води із сатуратора - 5 в дефекатор - 4 здійснюється за допомогою циркуляційного контуру - 6. Після дефекатора очищувана вода самопливом надходить в сатуратор - 5, а потім на відстоювання в відстійник - 7. Після відстійника вода подається на закислення сірчистим газом до pH не більше 5,0 в сульфітатор - 8, а потім на живлення дифузійного апарату. Перед подачею в дифузійний апарат жомопресова вода підігрівається в рекуперативному режимі в теплообміннику - 3, а потім, при необхідності і в підігрівачі - 9 до температури, необхідної згідно технологічного регламенту цукрового заводу (2). Сутність заявляємого способу ілюструється слідуючими прикладами. Приклад 1. Очистка жомопресової води здійснюється при різних температурах цієї води, перед дефекосатурацією і при проведенні дефекосатурації води з різними pH. Жом після дифузійного апарату має температуру 75°C. Після віджиму цього жому на жомовіджимних пресах температура жомопресової води, що надходить на очистку становить 73°C. Для вивчення впливу температури жомопресової води перед очисткою, проводили дослідження на визначення кількості пектинових речовин в цій воді очищуваній по заявляємому способу при слідуючих температурах: 73, 60, 50 і 46°C. Температура жомопресової води 60, 50 і 46°C досягалась за рахунок охолодження цієї води в трубчастому теплообміннику. Очищувана охолоджена вода оброблялась вапняним молоком і в кількості 0,25% CaO до маси води одночасно з організацією циркуляційного потоку в кількості 350% до маси очищуваної води, сатурувалась,до слідуючих величин pH: 11,3; 10,6; 9,2; 8,6. Оброблена таким чином жомопресова вода в кількості 100м3/час надходила на відстоювання у відстійник з поверхнею відстоювання 90м2 і об'ємом біля 70м3. В освітленій після відстійника жомопресовій воді проводились визначення вмісту пектинових речовин. При цьому було встановлено, що: при обробці жомопресової води з температурою 73°C і вмістом початковим пектинових речовин в ній 13,3% до маси сухих речовин води способом одночасної дефекосатурації з організацією циркуляційного потоку в кількості 350% до маси води, до pH = 11, вміст пектинових речовин у цій воді після відстійника підвищився до 32,6% до маси сухих речовин води, тобто збільшився в 2,45 раз порівняно з вмістом їх у вихідній воді; при обробці охолодженої жомопресової води до температури 46°C заявляємим способом одночасної дефекосатурації до pH = 8,6 вміст пектинових речовин у цій воді після відстійника зменшився до 1,3% до маси сухих речовин води, тобто зменшився в 25 раз. Таким чином показано, що поєднання 2 - х факторів, що визначають режим обробки жомопресової води, а саме: температура води, що надходить на обробку і pH води після обробки її способом сполученої дефекосатурації дозволяє досягти нової якості в очищенні жомопресової води. Розглянемо нижче як кожний із цих факторів (температура і pH води після очистки) окремо впливає на ефективність очистки жомопресової води. Ефективність очистки жомопресової води по вмісту пектинових речовин у цій воді після очистки, порівняно з їх вмістом у воді до очистки, що становив 13,3% до маси сухих речовин води. Розглянемо вплив такого фактору як температура. Вміст пектинових речовин у жомопресовій воді, очищенній запропонованим способом для різних температур її перед дефокосатурацією і різних pH води після дефекосатурації (перед відстійником) представлені в табл.1. Із даних цієї таблиці видно, що зниження тільки температури жомопресової води з 73°C до 46°C не забезпечує необхідної очистки води. Так при даному зниженні температури води при pH води після дефекосатурації, що становить pH = 11,3 вміст пектинових речовин у освітленій у відстійнику воді становив 22,1% до маси сухих речовин води, тобто збільшився в 1,66 рази порівняно з вмістом цих речовин у воді до очистки. Таким чином показано, що зміна тільки одного фактору температури не приводить до досягнення нового позитивного в процесі очистки води, а навпаки призводить до погіршення цієї очистки. Із даних табл.1 можна також провести оцінку впливу на якість очистки жомопресової води другого фактору - pH води після дефекосатурації при.селективній зміні його в ході реалізації способу очистки без зміни температури. Так при зміні pH води після дефекосатурації від 11,3 до 8,6 вміст пектинових речовин в жомопресовій воді після відстійника становив 24,6% до маси сухих речовин води, тобто збільшився в 1,84 рази порівняно з вмістом цих речовин у воді до очистки. Це підтверджує неефективність зміни тільки одного із факторів, що визначають процес очистки, а також необхідність зміни для досягнення нової якості в процесі очистки по заявляемому способу обох факторів: температури і pH. Тільки зміна обох факторів дозволяє вилучити способом дефекосатурації нецукри, що містяться в жомопресовій воді, а також запобігти термолужному розкладу мілких частинок жому (пульпи) в жомопресовій воді в ході її відстоювання у відстійнику, Із даних представлених в табл.1, що характеризують зміну пектинових речовин у дифузійному соці, а також доброякісність дифузійного соку, одержаного при використанні в екстракційному процесі жомопресової води, очищуваної по заявляемому способу можна зробити висновок, що тільки поєднання 2 - х факторів, що визначають режим обробки жомопресової води, а саме: температура води, що поступає на обробку і pH води після її обробки способом сумісної дефекосатурації, дозволяє досягнути нової якості в очищенні жомопресової води, якої не можна було б досягти зміною кожного окремого параметру в визначеному діапазоні зміни. Обгрунтованість вибраних числових величин параметрів заявляемого способу слідує з табл.2 і 3. В табл.2 представлені експериментальні дані зміни ефекту очистки жомопресової води від пектинових речовин, що характеризують технічний результат, при температурі її перед відстійником 46°C по заявляемому способу при різних числових значеннях параметру "pH". Із даних табл.2 видно, що при зміні величин параметру "pH" в діапазоні близькому до 8,6 при здійсненні запропонованого способу досягнутий технічний результат, ефект очистки жомопресової води від пектинових речовин збільшується на незначну величину, тобто досягає оптимальної величини параметру при pH = 8,6. В табл.3 представлені експериментальні дані, що характеризують технічним результат - зміну ефекту очистки жомопресової води від пектинових речовин при pH її перед відстійником 8,6 по заявляемому способу при різних числових значеннях параметру "температура". Із даних табл.3 видно, що при зміні величин параметру "температура" в діапазоні близькому до 46°C при здійсненні запропонованого способу досягнутий технічний результат - ефект очистки жомопресової води від пектинових речовин, збільшується на незначну величину, тобто досягає оптимальної величини параметру при температурі 46°C. Приклад 2. В прикладі 2 показаний вплив на досягнуті технічні результати очистки жомопресової води по заявляемому способу при різних числових значеннях кількості води, що перекачується в циркуляційному контурі, що з'єднує сатуратор і дефекатор. Жомопресова вода цукрового заводу охолоджувалась до температури 46°C, оброблялась способом одночасної дефекосатурації до pH = 8,6, а потім надходила на відстоювання у відстійник. Під час проведення процесу дефекосатурації кількість води, що циркулює в контурі, що з'єднує сатуратор і дефекатор, змінювалась від 26 до 450% від кількості води, що надходила на очистку. В жомопресовій воді після відстійника, очищеній по даному способу із зміною кількості її в циркуляційному контурі в діапазоні, вказаному вище, визначалась кількість пектинових речовин. Знайдена кількість пектинових речовин порівнювалась з їх кількістю в жомопресовій воді, що надходила на очистку. Одержані дані представлені в табл.4. Із даних табл.4 видно, що при зміні значень параметру "кількість води в циркуляційному контурі" більше 350% при здійсненні запропонованого способу досягнутий технічний результат - ефект очистки жомопресової води від пектинових речовин збільшився незначно. При зміні значень параметру "кількість води в циркуляційному контурі" менше 350% при здійсненні пропонованого способу ефект очистки води значно збільшується із ростом кількості води в контурі до 350%. Таким чином кількість води в циркуляційному контурі на рівні 350% є оптимальною величиною даного параметру. Приклад 3. В прикладі 3 показаний вплив різних значень параметру pH закисленої сірчистим газом жомопресової води після відстійника, очищуваної по заявляемому способу, на ефект очистки клітинного соку буряку в дифузійному апараті, втрати цукру в жомі, збільшення вмісту сухих речовин у відпресованому жомі. Жомопресова вода цукрового заводу з температурою 75°C охолоджувалась до температури 46°C, оброблялась способом одночасної дефекосатурації з організацією циркуляційного контуру в кількості 350%, до pH = 8,6, відстоювалась у відстійнику, а потім закислялась сірчистим газом від 8,6 до 5,0 і подавалась на живлення похилого дифузійного апарату ДС-12 для добування цукру із бурякової стружки дифузійним способом. В ході експлуатації дифузійного апарату з використанням для живлення жомопресової води, очищеної по заявляємому способу, визначались: ефект очистки клітинного соку в дифузійному апараті, втрати цукру в невіджатому жомі, а також вміст сухих речовин у пресованому жомі. Одержані дані представлені у табл.5. Із даних табл.5 видно, що при зміні значень параметру "pH жомопресової води після закислення сірчистим газом" з 8,6 до 5,0 ефект очистки клітинного соку в дифузійному апараті підвищився на 1,4%, втрати цукру в жомі зменшились на 0,01 до маси буряків, вміст сухих речовин підвищився на 0,5% до маси сухих речовин порівняно із закисленням цієї води до pH 6,2 (2). Зниження pH жомопресової води після очистки шляхом закислення її сірчистим газом до величин нижче 5,0 неможливе із-за інвертного розкладу цукру і небезпеки корозії апаратури.