СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИФФУЗИОННОГО СОКА ИЗ СВЕКЛЫ Российский патент 1996 года по МПК C13D1/08 

Изобретение относится к способам экстрагирования сахара из свекловичной стружки и может быть использовано в условиях свеклосахарного производства.

Известен способ извлечения сока из сахаросодержащего растительного сырья, например, сахарной свеклы и сахарного тростника [1] согласно которому к стружке и/или чистой и/или жомопрессовой воде добавляют полифосфорную кислоту H/PO₃H/_xОН при концентрации Р₂О₅ более 72,4 мас. и производят экстрагирование ошпаренной стружки при рН 7,0. При растворении Р₂О₅ в воде образуется гамма фосфорных кислот, содержащих до 10 атомов фосфора в молекуле. Растворы полифосфорных кислот при экстрагировании из стружки катализируют процесс адсорбции красящих веществ и других несахаров на поверхность стружки, что позволяет получить диффузионный сок с малым содержанием коллоидных веществ и высокомолекулярных соединений (ВМС).

Однако при промышленной реализации указанного способа в условиях кислой среды, создаваемой в экстракционном аппарате, происходит некоторое образование продуктов разложения сахарозы, что отрицательно влияет на величину потерь сахара при экстрагировании и доброкачественность диффузионного сока.

Известен также способ экстрагирования сахара из свекловичной стружки, предусматривающий подкисление питательной воды (экстрагента) до рН 4,0-7,0 с помощью серной кислоты, сульфата алюминия и хлорида алюминия [2]
Подкисление водопроводной воды до рН 5,0-5,5 солью сульфата алюминия дает возможность получить диффузионный сок с относительно малым содержанием веществ коллоидной дисперсности (ВКД) и общего азота, не недостаточно высоким показателем доброкачественности. При этом регулирование рН, и, как следствие, обеспечение оптимальных условий проведения экстрагирования осуществляют путем введения различного количества соли (АlCl₃, Аl₂(SO₄)₃) или кислоты (Н₂SO₄).

Однако как известно, снижение водородного показателя в экстракторе ниже 0,5 повышает объем влажного жома, приводит к увеличению коррозии в аппарате и отрицательно сказывается на доброкачественности получаемого диффузионного сока.

Цель изобретения повышение доброкачественности диффузионного сока.

Цель достигается тем, что в способе получения диффузионного сока из свеклы, предусматривающем измельчение последней в стружку, ошпаривание ее и экстракцию ошпаренной стружи экстрагентом, в качестве которого используют раствор сульфата или хлорида соли поливалентных металлов предложено соль вводить в водный раствор с концентрацией 0,01-0,05 М и экстрагент перед экстракцией подвергать n-кратному омагничиванию в постоянном магнитном поле путем пропускания его потока через постоянные магниты со скоростью 0,8-1,0 м/с. Кратность омагничивания n определяют по формуле
n где А коэффициент, зависящий от типа и концентрации соли, а также от скорости прокачивания раствора, Тл; В единичная индуктивность, Тл.

Использование предлагаемой совокупности существенных признаков позволяет достичь технический результат повышение доброкачественности диффузионного сока.

Предлагаемый способ заключается в следующем.

В воду (экстрагент) перед экстрагированием вводят соль поливалентного металла (на основе Al³⁺, Fe³⁺, Fe²⁺, Ca²⁺) в количестве 0,01-0,05 М. Полученный раствор пропускают через несколько последовательно соединенных кольцевых магнитов, имеющих единичную индуктивность 30 мТл со скоростью 0,8-1,0 м/с, в результате чего происходят положительные изменения в свойствах растворенной соли. Были исследованы растворы солей сульфата железа, сульфата алюминия и хлорида кальция. Омагниченный водный раствор нагревают до оптимальной температуры экстрагирования (70-72^оС) и подают в экстрактор (диффузор) для извлечения сахара. Экстрагирование ошпаренной стружки осуществляют методом однократного равновесного настаивания при общепринятых условиях температуры (70±2^оС), длительности процесса (60 мин), соотношении твердой и жидкой фаз (1:2). По окончании экстрагирования сок отделяют от свекловичного жома и в нем аналитически определяют содержание сухих веществ и сахара. Анализ контролируемых показателей осуществляли по стандартным методикам (Силин П. М. Силина Н.П. Химический контроль свеклосахарного производства. М. Пищевая промышленность, 1977, 240 с.).

П р и м е р 1. Навеску свекловичной стружки 1500 г делят на три порции по 500 г, ошпаривают водой и помещают в три термостатированных стакана для проведения экстрагирования. В питательную воду (экстрагент) в количестве 2000 г вводят 91,2 г (0,03 М) сульфата железа. Полученный раствор с рН 4,75 делят на две порции по 1000 г. Одну из них направляют на экстрагирование ошпаренной стружки. Другую порцию экстрагента по предлагаемому способу пропускают через 20 кольцевых магнитов с единичной индуктивностью 30 мТл, расстоянием между полюсами (диаметром зазора для прокачивания солевого раствора) 0,01 м и шириной одного магнита 0,05 м. Скорость прокачивания раствора через постоянное магнитное поле составляет 0,9 м/с. Омагниченный раствор нагревают до 71^оС и направляют на экстрагирование ошпаренной стружки. Оставшуюся порцию стружки (500 г) ошпаривают водой и экстрагируют типовым способом, т.е. водой без применения химических веществ и электрофизических способов воздействия на экстрагент.

Технологические показатели полученных диффузионных соков по типовому способу (способ N 1), с использованием 0,03 М раствора FeSO₃, т.е. при n 0 (способ N 2), с использованием омагниченного раствора 0,03 М FeSO₄ приведены в табл.1.

П р и м е р 2. Навеску стружки 500 г ошпаривают водой и направляют на экстрагирование. Предварительно готовят экстрагент воду смешивают с 0,01 М Al₂(SO₄)₃, при этом рН раствора достигает 4,95. Полученный раствор омагничивают с кратностью n 50 путем прокачивания через кольцевые постоянные магниты согласно примеру 1 со скоростью 0,8 м/с. Омагниченный раствор нагревают до 70^оС и подают на экстрагирование ошпаренной стружки. Показатели диффузионного сока составили: рН 5,70 Содержание сухих веществ, 6,5 Содержание сахарозы, 5,65 Доброкачественность, 86,9 Эффект очистки на диффузии, 23,9
П р и м е р 3. Производят экстрагирование по предлагаемому способу аналогично примеру 1 с использованием 0,05 М раствора СаСl₂, прокаченного сквозь 20 постоянных магнитов с геометрическими параметрами согласно примеру 1 со скоростью 1,0 м/с и нагретого до 72^оС. Результаты анализов даны в сравнении с необработанным постоянными магнитами 0,05 М раствором СаCl₂ (n 0). Результаты анализов представлены в табл.2.

Аналогичные результаты по показателю доброкачественности получены и для других концентраций указанных типов солей при следующих параметрах обработки в постоянном магнитном поле:
скорость прокачивания
через постоянное маг- нитное поле 0,8-1,0 м/с
расстояние между полю- сами магнитов 0,01 м ширина одного магнита 0,05 м единичная индуктивность 0,03 Тл приводит к увеличению доброкачественности (Дб) полученного диффузионного сока. При этом оптимальная кратность омагничивания n для различных концентраций солей принимает различные значения (табл.3).

Максимальное значение доброкачественности соков достигнуто для 0,01 М Al₂(SO₄)₃ при n 20 и n 50; 0,05 М Al₂(SO₄)₃ 10; для 0,05 М FeSO₄ n 20; для 0,05 М СаCl₂ n 10.

При пропускании 0,01 0,05 М раствора соли поливалентных металлов через зазор между полюсами постоянного магнита с единичной индуктивностью 30 мТл в обрабатываемом водном растворе происходит перестраивание структуры, выражающееся в существенном изменении совокупности физических и электрохимических свойств. Изменение вязкости оптической плотности электропроводности, диэлектрической проницаемости, поверхностного натяжения, а также адсорбционной и коагуляционной способности n-кратно омагниченным со скоростью 0,8-1,0 м/с экстрагента в целом проявляется в повышенной экстракционной и растворяющей способности экстрагента, что выражается в получении диффузионного сока с высокой доброкачественностью.

При прокачивании 0,01 0,05 М раствора соли поливалентного металла ионам раствора (в том числе присутствующих в воде примесей Са и Fe) сообщают механическую энергию, за счет которой они преодолевают силовые линии магнитного поля. Силы Лоренца, возникающие при прокачивании растворов и действующие перпендикулярно направлению потока за время пребывания растворов в поле (0,1 с) действуют на 1 моль ионов с энергией в несколько сот Джоулей. Под действием сил Лоренца ионы преобразуют сообщенную им механическую энергию потока в потенциальную энергию изменения структуры воды. Эти изменения выражаются в изгибе связей О Н, изменении угла между линиями, соединяющими центры ближайших молекул воды, а также в некотором "разрыхлении" структуры воды, сопровождаемому упорядочением и увеличением числа долгоживущих "мерцающих" групп. Для релаксации измененные, структурированные молекулы воды должны пройти потенциальный барьер. Для этого им необходимо получить энергию активации, которую они отнимают от обычных растворов электролитов. Эта энергия является некоторым добавочным источником изменения изобарно-изотермического потенциала раствора при его обработке в постоянном магнитном поле с единичной индуктивностью 30 мТл.

Получение диффузионного сока с хорошими технологическими показателями обеспечивается благодаря n-кратному омагничиванию экстрагентов. При этом кратность омагничивания зависит от вида и концентрации соли, скорости обработки и индуктивности одного магнита. Увеличение кратности омагничивания исследуемых 0,01-0,05 М растворов солей поливалентных металлов с исходными значениями рН 4,5-5,0 сопровождается направленным изменением их кислотно-основных и электрохимических свойств.

Высокие показатели диффузионного сока достигнуты благодаря изменению физико-химических и термодинамических свойств и структуры воды, происходящих в растворах солей поливалентных металлов, прошедших n-кратную обработку в постоянном магнитном поле. Вследствие изменения структурной организации молекул растворов повышается активность присутствующих в нем ионов, характеризуемая высоким уровнем потенциальной энергии ионов. Присутствие в растворе ионов поливалентных металлов катализирует адсорбируемость большого комплекса несахаров в клеточной ткани, что снижает содержание сухих веществ и коллоидов и, следовательно, повышает доброкачественность диффузионного сока. Присутствие в омагниченном 0,01-0,05 М растворе солей поливалентных металлов целого ряда высокоактивных продуктов (в том числе химически активного кислорода) активирует бактерицидные свойства экстрагента, за счет чего значительно снижаются потери сахара от микробиологического разложения, что также отражается на увеличении доброкачественности диффузионного сока. Получение сока с высоким показателем доброкачественности в условиях предложенного способа достигается с малым расходом соли при подготовке экстрагента и связано с минимальными затратами энергии исключительно на прокачивание растворов в постоянном магнитном поле.

1. Патент ФРГ N 1300079, 1969г.

2. Kubiak I. Ekstrakcija sacharose z zrajanki buraczanej z zasstosowaniem soli glinu H Gaz. Cukrown. 1986.-N9-10.-s. 125-128.

Использование: в свеклосахарном производстве. Сущность изобретения: способ получения диффузионного сока из свеклы предусматривает измельчение последней в стружку, ошпаривание ее и экстракцию ошпаренной стружки экстрагентом, в качестве которого используют раствор сульфата или хлорида соли поливалентных металлов, предлагается соль вводить в водный раствор с концентрацией 0,01 - 0,05 М. Экстрагент перед экстракцией подвергают n-кратному омагничиванию в постоянном магнитном поле путем пропускания его потока через постоянные магниты со скоростью 0,8 - 1,0 м/с. Кратность омагничивания n определяют по формуле:

где A - коэффициент, зависящий от типа и концентрации соли, а также от скорости прокачивания раствора, Тл; B - единичная индуктивность, Тл. 3 табл.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИФФУЗИОННОГО СОКА ИЗ СВЕКЛЫ, предусматривающий измельчение последней в стружку, ошпаривание ее и экстракцию ошпаренной стружки экстрагентом, в качестве которого используют водный раствор сульфата или хлорида соли поливалентных металлов, отличающийся тем, что концентрация соли в водном растворе составляет 0,01 - 0,05 М и экстрагент перед экстрацией подвергают n-кратному омагничиванию в постоянном магнитном поле путем пропускания его потока через постоянные магниты со скоростью 0,8 - 1,0 м/с, при этом кратность омагничивания определяют из формулы

где A - коэффициент, зависящий от типа и концентрации соли, а также от скорости прокачивания раствора, Тл;
B - единичная индуктивность, Тл².