Спосіб знебарвлення клеровок цукру-сирцю

С 13D 3/08 СПОСІБ ЗНЕБАРВЛЕННЯ КЛЕРОВОК ЦУКРУ-СИРЦЮ Винахід стосується цукрової промисловості і пропонує метод зменшення колірності напівпродуктів переробки цукру-сирцю. Аналогом запропонованого методу може бути спосіб знебарвлення цукрового соку пероксидом водню Н2О2 Precede de decoloration de jus sucre; Заявка 2652093 Франція, МКИ5 С 13 D3/08. С 13 F 1/00 (Boussely JeanFrancois, Pouillot. Michhel; - Ш 8912615, 21.09.89). В сік або сироп цукрового буряку або тростини (рН 8,0-9,5; і 20-150°С) вводять Н2Р2 в кількості 50-100 г/т, що дає значний ефект знебарвлення цукрових соків та сиропу. Але такий спосіб вимагає правильного підбору системи сік або сироп/НгОг, для того, щоб запобігти інверсії сахарози та утворенню нових колірних речовин внаслідок амінокарбонільної реакції, яка забезпечується високим вмістом нецукрів і підвищеними температурами. Недоліками цього методу можна вважати високу вартість пероксиду Н2О2 та його здатність знижувати рН розчинів, що спричиняє розклад значної кількості сахарози. Прототипом запропонованого методу можна вважати спосіб знебарвлення колірних речовин продуктів переробки цукру-сирцю під час дії окисників і відновників (Бугаенко И.Ф., Булгакова И.П., Действие окислителей и восстановителей на отдельные группы красящих веществ. Сахарная промышленность, 1971? № 4, с.25-27), Визначено, що додавання окисника хлорного вапна (0,1% до маси сухих речовин) в розчини, що містять різні групи колірних речовин цукру-сирцю, і подальше нагрівання (t 75-80°С) на протязі ЗО хв. призводить до зменшення колірності: ефект знебарвлення меланоїдинів складає 60%, продуктів лужного розпаду - 2 % і продуктів карамелізації - 40%. Проте недоліком можна вважати обмеженість способу дослідженням знебарвлення лише формальних груп колірних речовин цукру-сирцю, до речі, вміст яких в цукрі-сирцю можна вважати суперечним. В основу винаходу поставлено задачу удосконалити спосіб знебарвлення клеровок цукру-сирцю шляхом введення на дефекацію окисника як суміші хлорного вапна з надлишком кисня повітря, забезпечити розщеплення подвійних зв'язків хромофорів колірних речовин, які містяться у вихідному цукрі-сирцю, з утворенням напівпродуктів з поліпшеними якісними характеристиками. Поставлена задача вирішується тим, що в способі знебарвлення клеровки цукру-сирцю передбачається увід додатково на дефекацію окисника і який відрізняється тим, що як окисник використовується суміш хлорного вапна у кількості 0,1-0,5% до маси клеровки і надлишку кисню повітря^ яка безперервно подається на протязі 10-15 хв. Причинно-наслідковий зв'язок між запропонованим способом та очікуваним технічним результатом є таким. Тростинний цукор-сирець, що йде на виробництво білого цукру, поперше, має в десятки разів більшу колірність, ніж такий самий буряковий цукор. До того ж він містить значну кількість різних нецукрів, в тому числі і редукуючих речовин, що в процесі подальшої переробки призводить до збільшення колірності. Отже, якість готової продукції, її вихід в значній мірі визначаються ефективністю очистки сировини від нецукрів і колірних речовин. Найбільша колірність проміжних продуктів простежується у такій послідовності: клеровка цукру-сирцю, перший відтік утфелю І кристалізації, сульфітована клеровка цукру-сирцю, клеровка цукру II кристалізації. Тому доцільнішим є використання знебарвлюючих реагентів при утворенні саме цих продуктів, починаючи з клеровки цукру-сирцю. Зменшення колірності проміжних продуктів можна досягти використовуючи відновники (наприклад, сульфіти) або окисники (наприклад, кисень О2, пероксид Н2О2, перманганат калію КМпО4 тощо). Винахід пропонує метод знебарвлення з використанням сильного окисника, дія якого призводить до розщеплення кон'югованих подвійних зв'язків, які формують хромофорну систему колірних речовин, що вже утворилися в тростинноцукровому виробництві і є складовою цукру-сирцю в подальшій переробці його в рафінований цукор. Внаслідок руйнування хромофору, колірність супутніх речовин зменшується, а фрагменти, що утворюються, мають аніонний характер і легко адсорбуються, особливо полярними адсорбентами. Вибір хлорного вапна як окисника обумовлений його властивостями (недорогий, з антисептичною дією, має сильні окиснювальні якості) і до того ж, його застосування в цукровій промисловості офіційно дозволено. Дія хлорного вапна в першу чергу визначається утворенням гшохлоритної кислоти НСІО, яка є сильним окисником, і саме її аніон дає той окиснювальний, бактеріцидний ефект, який збільшується при наявності надлишку кисню повітря. 2СаОСІ2 + Н2 О І= 2 НСІО + Са(ОН) 2 + CaCfe Гіпохлоритна кислота НСІО - слабка кислота (константа дисоціації 4.10"). В розчинах вона швидко розкладається і, залежно від умов, переважає утворює відповідних продуктів: НСІО і: = НСІ + О 2 НСІО - * Н2 О + СІ 2О 3 НС10 ^^ 2 НСІ + (на с вітлі) (при наявності водові дні маючих с полук ) НС Юз (під час нагрівання) Лужне середовище сприяє реакції окиснення, оскільки призводить до утворення простих і комплексних аніонів. Колірні речовини цукру-сирцю, що містяться, в основному, в плівці кристалів цукру-сирцю мають структурні фрагменти з ізольованими та кон'югованими подвійними зв'язками, які здатні розщеплюватися під дією окисників, утворюючи безбарвні або малозабарвлені проміжні сполуки. ; Кисень повітря виявляє окиснювальну дію під час вдування в лужні гарячі соки. У такому разі в процесах перетворень редукованих речовин починають переважати реакції окиснення продуктів їх розпаду до карбоксилвмісних сполук внаслідок чого реакції колірутворення сповільнюються. Увід хлорного вапна разом з повітрям інтенсифікує реакції окиснювального розщеплення етиленових зв'язків хромофорних фрагментів колірних речовин. Можливо атомарний кисень окисника активує кисень повітря і допомагає транспортувати його до подвійних зв'язків, прискорюючи їх розщеплення. Фрагменти, що утворюються, мають переважно аніонний характер, тому легко адсорбуються поверхнею карбонату кальцію, який в момент утворення під час сатурації дефекованої клеровки має позитивний поверхневий заряд, чим забезпечується інтенсивна хемосорбція колірних речовин. Дослід 1. Дефековану клеровку цукру-сирцю розділяли на три частини: № 1 -необроблена клеровка; № 2 - клеровка, в яку додавали 0,25% CaOCh; № 3 - клеровка, в яку додавали 0,25% CaOCh і продували повітря. Попередніми дослідженнями було доведено, що найбільший ефект знебарвлення мав місце у разі концентрації CaOCh 0,25% до маси клеровки. Проби нагрівали на киплячій водяній бані протягом 15 хв.(ї 85°С), після чого сатурували до рН 8,5, фільтрували, вимірювали оптичну густину O.D.X490HM і визначали вміст кальцієвих солей зворотним комплексометричним методом (табл.1). Табл.1 Характеристика досліджуваних проб дефекованої клеровки Показники клеровки після сатурації Необроблена клеровка Клеровка, оброблена окисниками CaOCh CaOCh + О 2 0,371 0,263 0,187 28,9 49,5 0,17 0,33 Колірність, O.D.X490HM 0,158 0,283 0,18 0,33 Зниження колірності, % %СаО(соліСа); до маси клеровки наСР Отже, дія суміші кисню повітря з хлорним вапном дає найбільший ефект зниження колірності (49,5%), а вміст кальцієвих солей в цьому разі залишається незмінним порівняно з контролем. Дослід 2. Дефековану клеровку цукру-сирцю розділяли на шість проб. Першу (без обробки) вважали контрольною, в другу - на протязі 5 хв, додавали хлорне вапно і пропускали повітря, решту проб обробляли окиснювальною сумішшю протягом відповідно 10, 12, 15 та 20 хв. Всі проби нагрівали під час обробки, потім сатурували до рН 8,5, фільтрували, вимірювали оптичну густину O.D.X49QHM і визначали змшення останньої (табл.2). Табл.2 Характеристика досліджуваних проб дефекованої клеровки Показники клеровки після сатурації Коліртсть, Необроблен. клеровка Клеровка, оброблеи а сумішшю ЭОТЯ31 Хв. CaOCh+O2 на п 0,83 5 0,52 10 0,46 12 0,45 15 0,44 20 0,56 37,4 44,6 45,8 47,0 32,5 O.D.X490 HM Зниження колірності, % Отже, найбільший ефект зниження колірності дефекованої клеровки має місце під час взаємодії її з окиснювальною сумішшю {(ZaOQh^Oi) про тягом 10-15 хв. Попередніми дослідженями встановлено, що одноразове введення хлорного вапна, достатньо сильного окисника, призводить до утворення водночас значної кількості реакційноздатних фрагментів розщеплення (карбонілвмісних сполук), які швидко формують нові хромофори, що супроводжується підвищенням колірності. Поступове введення хлорного вапна малими дозами не спричиняє такої сильної окиснювальної дії і дає інший результат: за таких умов окисник встигає тільки зруйнувати подвійні зв'язки вже існуючого хромофору, що призводить до зниження колірності. Отже, запропонований метод поступового уводу суміші хлорного вапна з киснем повітря на дефекацію клеровки дозволить отримати максимальний технологічний результат, а саме: зниження колірності напівпродуктів і повнішого вилучення колірних речовин, що в подальшому зменшатиме навантаження на адсорбенти, які використовуються після дефекосатурації. Інтенсифікуючи процес дефекації та сатурації, спосіб знебарвлення клеровки сприятиме вдосконаленню подальших процесів її обробки і поліпшенню технологічних показників. Спосіб здійснюється так; розчин хлорного вапна (0,1-0,2% до маси клеровки) безперервно, на протязі 10-15 хв., надходить на дефекацію. Одночасно з хлорним вапном, компресором або ежектором в барботери дефекатора подається повітря. Після такої обробки окиснювальною сумішшю клеровка йде далі на сатурацію. Приклад здійснення способу. В усіх дослідах (за винятком контрольної проби) дефековану клеровку цукру-сирцю (СР 56; рН і 1,8) на протязі 15 хв. обробляли сумішшю різної кількості хлорного вапна CaOCh з постійним об'ємом повітря (t 85°C), потім всі проби сатурували до рН 8,5, фільтрували, вимірювали оптичну густину O.D.MMHM, визначали доброякісність та вміст кальцієвих солей і оцінювали змінення колірності порівняно з необробленою клеровкою (табл.3). Табл.3 Характеристика досліджуваних проб дефекованої клеровки Показники клеровки після сатурації Коліршсть, Необроблен клеровка Клеровка, оброблена сумішшю постійного об'єму повітря і CaOCh (в % до маси клеровки) 0,05 0,1 0,29 0,25 0525 0,22 0,5 0,7 0,23 0,32 33,8 42,9 49,7 47,5 26,9 94,0 94,0 94,1 94,1 94,1 94,1 0,18 0,33 ОДЗ 0,13 0,23 0,25 0,17 0,32 0,19 0,35 0,21 0,37 0,438 O.D.X490 HM Зниження котрності, % Доброякісність, % %СаО(солгСа): до маси клеровки на С? Результати проведених дослідження показують , що оптимальною кількістю хлорного вапна, при якій с постерігається найбільший ефект знебарвлення, має бути 0,1-0,5% до маси клеровки. В такому разі колірність клеровки зменшує ться на ^43-50%, хоча дещо збільшує ться вміст кальціє вих солей і підвищується доброякісність. Отже, запропонований спосіб дає значний ефект зменшення колірності клеровки і сприяє вдосконаленню подальших адсорбційних процесів її очистки _________________________________________________________