СПОСОБ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ДЕФЕКАЦИИ ДИФФУЗИОННОГО СОКА Российский патент 1995 года по МПК C13D3/02 

Изобретение относится к очистке диффузионного сока в свеклосахарном производстве.

Известен способ предварительной дефекации на холоде диффузионного сока, согласно которому сок медленно доводят до оптимальной точки коагуляции коллоидных веществ путем добавления извести небольшими порциями при тщательном перемешивании сока, при этом выдерживаются рН-паузы, в результате чего отдельные фракции коллоидных веществ получают возможность терять стабилизирующую водную оболочку при соответствующих промежуточных значениях рН и уплотняться так, что приобретают способность менее пептизироваться на дефекации [1]
К недостаткам данного способа относятся сравнительно невысокая дегидратация коагулята и его способность переходить в раствор на дефекации в условиях высокой щелочности.

Известен способ предварительной дефекации, предусматривающий смешивание сока с гидроксидом кальция до достижения оптимальной зоны коагуляции в турбулентном режиме (принудительное перемешивание), который позволяет увеличить массу удаляемых несахаров из раствора при одновременном уплотнении преддефекованного осадка [2] При осуществлении этого способа в диффузионный сок при температуре 35-40^оС и принудительном перемешивании (турбулентный режим) в один прием вводят такое количество гидроксида кальция, которое необходимо для достижения оптимальной зоны коагуляции (рН 10,8-11,0). По достижении оптимальной точки коагуляции происходит образование коагулята. При этом особое значение имеет рН-пауза после коагуляции в оптимальной точке при перемешивании с целью вызревания коагулята, в результате чего он дегидратируется и уплотняется. Такой прием дает возможность снизить пептизацию и набухание осадка при последующей энергичной обработке его на основной дефекации.

Недостатком приведенных выше способов является использование перемешивания в турбулентном режиме на протяжении всего цикла проведения преддефекации, включая коагуляцию и время выдержки (вызревание коагулята). Причем интенсивность принудительного перемешивания как в начале преддефекации, так и по ее завершении меняется мало, хотя преддефекация завершается глубокими физико-химическими превращениями, характеризуемыми образованием коагулята. Осадок образуется не совсем дегидратированный.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ, включающий смешивание сока с температурой 35-45^оС с суспензией сока II сатурации, наращивание щелочности сока при перемешивании и введении извести в несколько стадий, осуществление перемешивания сока по достижении рН 10,8-11 в ламинарном режиме, рН-паузу в течение 5-10 мин, коагуляцию коллоидных веществ и введение карбоната кальция [3]
Недостатком способа являются невысокие качественные показатели очищаемого сока.

Задача изобретения заключается в увеличении седиментационных и фильтрационных свойств преддефекованного осадка и снижении содержания веществ коллоидной дисперсности в очищенном соке.

Технический результат достигается тем, что по предложенному способу предварительной дефекации, включающему смешивание сока с температурой 35-45^оС с суспензией сока II сатурации, наращивание щелочности сока при перемешивании и введении извести в несколько стадий, осуществление перемешивания сока по достижении рН 10,8-11 в ламинарном режиме, рН-паузу в течение 5-10 мин, коагуляцию коллоидных веществ и введение карбоната кальция, последнее проводят в две ступени, при этом карбонат кальция делят на две части, большую из которых, составляющую 70-80% от общего его количества, вводят на первой ступени в течение 2-3 мин в процессе коагуляции коллоидных веществ, а меньшую часть, составляющую 20-30% от общего количества, вводят на второй ступени после проведения коагуляции, причем эту меньшую часть карбоната кальция предварительно активируют известковым молоком. Общее количество вводимого карбоната кальция должно составлять 1,5-1,7% к массе сока.

Способ осуществляют следующим образом.

В диффузный сок с температурой 35-45^оС при энергичном перемешивании вводят осадок суспензии II сатурации в количестве 0,4-0,6% СаСО₃ к массе сока, затем вводят известковое молоко в таком количестве, чтобы плавно достигнуть оптимальной зоны коагуляции (рН 10,8-11). После этого турбулентный режим перемешивания переводят в ламинарный и проводят при этом режиме рН-паузу 5-10 мин, поддерживая число Re в пределах 1300-2000. По прошествии 5-10 мин начинается стадия коагуляции, которая длится 2-3 мин. На этой стадии постепенно вводят 1,2-1,3% СаСО₃ (70-80% от общего количества). После завершения коагуляции коллоидных веществ вводят оставшуюся порцию в количестве 0,3-0,4% СаСО₃ (30-20% от общего количества), предварительно активировав ее известковым молоком путем смешивания.

Известно, что чем меньше осадок органических несахаров (коагулят) дигидратирован на преддефекации, тем в большем количестве этот осадок переходит в раствор на дефекации. Дегидратация осадка сопровождается образованием плотных и крупных хлопьев коагулята, образованием грубодисперсного осадка. Хорошо дегидратированный на преддефекации осадок улучшает фильтрационные свойства сока I сатурации, способствуя повышению производительности завода.

При переработке любой свеклы всегда лучший эффект по скорости фильтрования дает не холодная, а горячая преддефекация, поскольку проведение преддефекации при высокой температуре дает возможность получить более дегидратированный осадок, чем при холодной преддефекации.

Если процесс с применением холодной преддефекации позволяет получить лучший эффект очистки, чем горячей, то с точки зрения скорости фильтрования (уплотнение преддефекационного осадка) предпочтение следует отдать горячей преддефекации, хотя эффект очистки сока при этом ниже. Следовательно, использовать улучшение эффекта очистки сока по схеме с холодной преддефекацией можно только при условии повышения уплотнения (дегидратации) осадка холодной преддефекации.

Теплая преддефекация (60^оС) повышает дегидратацию осадка в соке по сравнению с холодной преддефекацией, однако возрастает концентрация красящих веществ в сиропе на 10% т.е. улучшая фильтрационные свойства осадка путем повышения температуры, снижают эффект очистки сока, даже в условиях тепловой преддефекации. Повышение температуры до 90^оС приводит к нарастанию цветности еще на 11%
Задача состоит в том, как, сохранив высокий эффект холодной преддефекации, присовокупить к нему образование плотного хорошо дегидратированного осадка на холоде.

Свойство гидрофильных коллоидных веществ, когда концентрация осаждающих ионов достаточна для коагуляции, но коагуляции некоторое время не происходит, проявляется в условиях низкой температуры системы (не выше 45^оС) и причем Re не выше 2000. При иных условиях, например температуре 50-55^оС и Re 3000 и выше (на практике такие условия постоянны), в этой системе при рН 10,8-11 незамедлительно происходит коагуляция.

Обнаруженные новые свойства коллоидных веществ сразу не коагулировать на стадии рН 10,8-11 при указанных условиях и те приемы, с помощью которых достигаются эти условия, способствуют тому, что процесс коагуляции коллоидных веществ замедляется на 5-10 мин и приближается к состоянию самокоагуляции. Последняя наступает тогда, когда коллоидные вещества теряют стабилизационные факторы при их полной дегидратации и когда самокоагуляция становится явлением неизбежным.

Состояние самокоагуляции характеризуется прежде всего некоторой длительностью коагуляции, исчисляемой 2-3 мин. Самокоагуляция это такое состояние системы, когда четко (визуально) просматривается как начало коагуляции (рост конгломератов), так и ее завершение с появлением прозрачного декантата соломенного цвета. Это стало возможно благодаря рН-паузе на стадии рН 10,8-11 в течение 5-10 мин.

После того, как достигнуто состояние начала и окончания коагуляции в течение 2-3 мин, открывается возможность вмешиваться в процесс коагуляции путем введения суспензии карбоната кальция на всей стадии коагуляции. Этот момент является решающим для формирования не только крупных конгломератов, но и жестких. Равномерность скорости коагуляции должна сопровождаться равномерным подводом суспензии карбоната кальция. На каждую долю скоагулированных веществ необходимо вводить определенную долю карбоната кальция. Соотношение долей примерно 1 1.

После завершения коагуляции и ввода 70-80% суспензии карбоната кальция от общего количества рН системы снижается на 0,2-0,3 ед. и может достигать 10,5-10,6. При таком рН не могут быть скоагулированы все оставшиеся коллоидные вещества. Для завершения коагуляции необходимо повысить рН до 11. Поэтому оставшуюся порцию карбоната кальция в количестве 30-20% от общего количества предварительно активируют (смешивают) с известковым молоком. После ввода оставшейся в порции карбоната кальция рН повышается до 11. Прозрачность сока возрастает, а скоагулированные при этом коллоидные вещества совместно с карбонатом кальция последней порции закрепляется на уже образовавшихся ранее конгломератах.

Таким образом, в предлагаемом способе, осуществляемом на холоде (35-45^оС), повышенный эффект очистки, характерный для холодной преддефекации, вполне сочетается с образованием осадка, способного отфильтроваться на типовом оборудовании сахарного завода.

Предлагаемый способ, как и известный, осуществляют на диффузионном соке одинакового качества (Дб 86,0%) в сопоставительных условиях.

П р и м е р 1 (по известному способу). В диффузионный сок с температурой 40^оС вводят при энергичном перемешивании суспензию сока II сатурации в количестве 0,5% к массе сока, затем в смесь добавляют в турбулентном режиме известковое молоко в количестве 0,25% СаО, наращивая щелочность в несколько стадий в течение 7 мин. На стадии рН 10,8 осуществляют рН-паузу в течение 7 мин при числе Re 1650. После паузы наступает коагуляция, по окончании которой вводят суспензию сока I сатурации в количестве 0,5% к массе сока.

Полученный по известному способу преддефекованный сок имеет следующие показатели: скорость отстаивания V 6,9 см/мин, фильтрационный коэффициент Fк 3,7, остаточное содержание коллоидных веществ в очищенном соке Q 2,93 г на 100 г сухого вещества (СВ).

П р и м е р 2. В диффузионный сок с температурой 40^оС вводят при энергичном перемешивании суспензию сока II сатурации в количестве 0,5% к массе сока. Затем в смесь добавляют в турбулентном режиме известковое молоко в количестве 0,25% СаО, наращивая щелочность в несколько стадий в течение 7 мин, при числе Re 1650. После паузы наступает коагуляция, которая протекает в течение 2,5 мин. Одновременно с началом коагуляции в систему вводят суспензию сока I сатурации. Введение суспензии осуществляют равномерно пока протекает коагуляция и с ее окончанием прекращают ввод суспензии. Количество вводимой суспензии составляет 75% от общего количества, т.е. 1,25% к массе сока. По окончании коагуляции вводят оставшуюся порцию 25% т.е. 0,35% к массе сока, предварительно активировав ее известковым молоком.

Полученный по предлагаемому способу преддефекованный сок имеет следующие показатели: V 8,2 см/мин, F_к 2, Q 2,24 г на 100 г СВ.

П р и м е р 3. В диффузионный сок с температурой 40^оС вводят при энергичном перемешивании суспензию сока II сатурации в количестве 0,5% к массе сока. Затем в смесь добавляют в турбулентном режиме известковое молоко в количестве 0,25% наращивая щелочность в несколько стадий в течение 7 мин. На стадии рН 10,8 осуществляют рН-паузу продолжительностью 7 мин при числе Re 1650. После паузы наступает коагуляция продолжительностью 2 мин. Одновременно с началом коагуляции в систему вводят суспензию сока I сатурации. Введение суспензии осуществляют равномерно пока протекает коагуляция и с ее окончанием прекращают ввод суспензии. Количество вводимой суспензии составляет 70% от общего количества, т.е. 1,2% к массе сока. По окончании коагуляции вводят оставшуюся порцию 30% т.е. 0,4% к массе сока, предварительно активировав ее известковым молоком.

Полученный по предлагаемому способу преддефекованный сок имеет следующие показатели: V 8 см/мин, F_к 2,2, Q 2,30 г на 100 г СВ.

П р и м е р 4. Способ осуществляют аналогично примеру 3, однако после паузы наступает коагуляция продолжительностью 3 мин. Одновременно с началом коагуляции в систему вводят суспензию сока I сатурации и вводят равномерно пока протекает коагуляция. Количество вводимой суспензии составляет 30% от общего количества, т. е. 1,3% к массе сока. По окончании коагуляции вводят оставшуюся порцию 20% т.е. 0,30% к массе сока, предварительно активировав ее известковым молоком.

Полученный по предлагаемому способу преддефектованный сок имеет следующие показатели: V 8,1 см/мин, F_к 2,1, Q 2,20 г на 100 г СВ.

П р и м е р 5. Способ осуществляют аналогично примеру 3, однако после паузы наступает коагуляция продолжительностью 1 мин. Одновременно с началом коагуляции в систему вводят суспензию сока I сатурации и вводят равномерно пока протекает коагуляция. Количество вводимой суспензии составляет 82% от общего количества, т.е. 1,36% к массе сока. По окончании коагуляции вводят оставшуюся порцию 18% т.е. 0,27% к массе сока, предварительно активировав ее известковым молоком.

Полученный по предлагаемому способу преддефекованный сок имеет следующие показатели: V 6,8 см/мин, F_к 3,4, Q 2,92 г на 100 г СВ.

П р и м е р 6. Способ осуществляют аналогично примеру 3, однако после паузы наступает коагуляция продолжительностью 4 мин. Одновременно с началом коагуляции в систему вводят суспензию сока 1 сатурации и вводят равномерно пока протекает коагуляция. Количество вводимой суспензии составляет 68% от общего количества, т.е. 1,18% к массе сока. По окончании коагуляции вводят оставшуюся порцию 32% т.е. 0,42% к массе сока, предварительно активировав ее известковым молоком.

Полученный по предлагаемому способу преддефекованный сок имеет следующие показатели: V 6,5 см/мин, F_к 3,2, Q 3,1 г на 100 г СВ.

П р и м е р 7. Способ осуществляют аналогично примеру 3, однако количество вводимой суспензии составляет 1,4% к массе сока. При этом первая порция составляет 1,2% вторая 0,2% к массе сока. Последнюю перед вводом активируют известковым молоком.

Полученный по предлагаемому способу преддефекованный сок имеет следующие показатели: V 6 см/мин, F_к 3,6, Q 3,17 г на 100 г СВ.

П р и м е р 8. Способ осуществляется аналогично примеру 3, однако количество вводимой суспензии составляет 1,8% к массе сока. При этом первая порция составляет 1,3% вторая 0,5% к массе сока. Последнюю перед вводом активируют известковым молоком.

Полученный по предлагаемому способу преддефекованный сок имеет следующие показатели: V 6,9 см/мин, F_к3,4, Q 3,3 г на 100 г СВ.

Данные примеров показывают, что максимальная скорость отстаивания, минимальное остаточное содержание коллоидных веществ в очищенном соке и коэффициент фильтрации соответствуют длительности коагуляции 2-3 мин, введению карбоната кальция в количестве 1,5-1,7% к массе сока на стадии коагуляции или 70-80% от общего количества и 30-20% сразу после коагуляции, причем последнюю порцию предварительно подвергают активизации известковым молоком.

Изобретение относится к очистке диффузионного сока в свеклосахарном производстве. Сущность: способ предварительной дефекации диффузионного сока включает смешивание сока с суспензией II сатурации, наращивание щелочности известью в несколько стадий, изменение режима перемешивания жидкости на стадии pH 10,8 11, pH-паузу 5 10 мин, стадию коагуляции и введение карбоната кальция. Введение карбоната кальция осуществляют в две ступени: первую порцию его в количестве 70 80% вводят постепенно на стадии коагуляции в течение 2 3 мин, а вторую в количестве 20 30% от общего количества сразу после коагуляции, предварительно активировав ее известковым молоком. Изобретение позволяет отделить преддефекованный осадок на холоде и повысить качество очищаемого сока. 1 з.п. ф-лы.

1. СПОСОБ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ДЕФЕКАЦИИ ДИФФУЗИОННОГО СОКА, включающий смешивание сока с температурой 35 45^oС с суспензией сока II сатурации, наращивание щелочности сока при перемешивании и введении извести в несколько стадий, осуществление перемешивания сока при достижении pH 10,8 -11,0 в ламинарном режиме, pH-паузу в течение 5 10 мин, коагуляцию коллоидных веществ и введение карбоната кальция, отличающийся тем, что последнее проводят в две ступени, при этом карбонат кальция делят на две части, большую из которых, составляющую 70 80% общего его количества, вводят на первой ступени в течение 2 3 мин в процессе коагуляции коллоидных веществ, а меньшую часть, составляющую 20 30% общего количества, вводят на второй ступени после проведения коагуляции, причем эту меньшую часть карбоната кальция предварительно активируют известковым молоком. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что количество вводимого карбоната кальция составляет 1,5 1,7% к массе сока.