СПОСОБ ОЧИСТКИ ДИФФУЗИОННОГО СОКА Российский патент 1996 года по МПК C13D3/02 

Изобретение относится к технике очистки сахаросодержащих растворов, в частности диффузионного сока, путем образования карбоната кальция.

Известен способ очистки диффузионного сока, предусматривающий пропускание диоксида углерода (СО₂) через сок, вследствие чего гидроксид кальция превращается в осадок СаСО₃ [1] При вводе СО₂ в сок сначала происходит его гидратация (растворение) с образованием угольной кислоты, а затем взаимодействие в гидроксидом кальция. Т.е. гидратация диоксида углерода происходит в присутствии как растворенного гидроксида кальция и сахаратов кальция, так и находящегося в осадке гидроксида кальция. При этом щелочность в процессе ввода СО₂ снижается постепенно до получения нормально отсатурированного сока.

Известен также способ очистки сока, включающий обработку раствора в непрерывной струе диоксида углерода при одновременном добавлении гидроксида кальция, количество которого регулируется таким образом, что в течение всей сатурации поддерживается оптимальная конечная щелочность [2] Гидратация диоксида углерода осуществляется в присутствии растворенного гидроксида кальция.

Основными недостатками указанных способов являются появление Са(ОН)₂ в растворе из осадка гидроксида кальция в недостаточном количестве. При этом концентрация растворенного гидроксида изменяется незначительно (при всех прочих равных условиях), несмотря на наличие разного количества гидроксида кальция в осадке. От количества растворенного гидроксида кальция в данный момент во многом зависят быстрота работы сатурации и эффект ее очистки.

Известен способ очистки сока по схеме Дорра, включающий рециркуляцию нормально отсатурированного сока из нижней части аппарата в верхнюю, куда также вводится гидроксид кальция. Гидратация диоксида углерода протекает в присутствии растворенного гидроксида кальция [3]
К недостаткам данного способа относится снижение адсорбционной способности карбоната кальция и эффекта очистки в целом, хотя улучшаются седиментационные свойства осадка. При этом растворенный Са(ОН)₂ образуется из осадка вводимого гидроксида кальция, полученного при гидратации оксида кальция.

Известен способ очистки диффузионного сока, который предусматривает добавление к соку, нагретому до 50-90^оС, при перемешивании молотой извести в количестве 0,25-0,4% СаО на преддефекацию и 0,95-1,6% СаО при температуре 80^оС на дефекацию. Дефекованный сок затем подвергают I и II сатурации [4]
Недостатком способа являются гидратация введенного сатурационного газа и его взаимодействие с уже гидратированным ранее оксидом кальция в виде растворенного гидроксида кальция. Сначала осуществлены процесс гидратации СаО и образование Са(ОН)₂, затем гидратации СО₂ и образование Н₂СО₃ на сатурации, что приводит к недостаточному использованию введенной извести на очистку.

Целью изобретения является повышение эффекта очистки сока в процессе образования карбоната кальция.

Это достигается тем, что в способе очистки диффузионного сока, предусматривающем преддефекацию его путем введения молотой сухой извести до оптимальной щелочности, дефекацию молотой сухой известью, I сатурацию, фильтрацию и II сатурацию, отличием является то, что на дефекацию вводят 0,5-0,8% СаО и перед I сатурацией в поток сатурационного газа вводят 0,5-0,8% порошковой извести, и процесс I сатурации осуществляют этой смесью.

Известные технические решения (аналоги), имеющие признаки, сходные с признаками, отличающими заявляемое решение от прототипа, не обнаружены. В частности, не выявлены аналоги, предусматривающие осуществление гидратации (растворение) диоксида углерода в растворе сахара, содержащего гидроксид кальция, в присутствии молотого оксида кальция.

Заявляемое решение соответствует критерию "Существенные отличия".

Способ осуществляют следующим образом. В нагретый до 50-90^оС диффузионный сок при перемешивании постепенно добавляют молотую известь в количестве 0,25-0,45% СаО (предварительная дефекация), затем в преддефекованный сок вводят 0,5-0,8% СаО при температуре 80^оС (основная дефекация). Оставшуюся часть молотой извести 0,5-0,8% СаО смешивают с сатурационным газом и смесь направляют на I сатурацию, где обрабатывают углекислым газом до рН 11,0. Затем сок фильтруют, нагревают и обрабатывают на II сатурации, после чего фильтруют.

Смешивание молотой сухой извести с сатурационным газом производится путем эжектирования (засасывание) порошка сатурационным газом в его собственную струю.

Повышение эффекта очистки сока путем увеличения адсорбционной способности карбоната кальция достигается в результате того, что гидратацию (растворение) диоксида углерода производят в присутствии молотого оксида кальция.

При соприкосновении диоксида углерода с водным раствором сахарозы сначала происходит его гидратация (растворение) с образованием угольной кислоты. Одновременно происходит гидратация (гашение) молотого оксида кальция и превращение его в гидроксид кальция. Продукты гидратации, взаимодействуя, образуют карбонат кальция.

При сатурации пересыщенных растворов гидроксида кальция образуется более мелкодисперсный осадок СаСО₃, адсорбционная способность которого выше по сравнению с грубодисперсным осадком. Эффект очистки при этом возрастает, увеличивается также скорость сатурации.

Наиболее доступным приемом достижения пересыщенного состояния гидроксида кальция в сахарных растворах является растворение частиц гидроксида при низкой температуре с последующим быстрым нагревом сока. На некоторое время достигается высокое пересыщение либо растворение гидроксида в повышенных концентрациях сахарозы.

Пересыщение достигается путем перевода мелкодисперсных частиц гидроксида кальция в раствор с использованием соответствующих приемов, без которых возможно только насыщенное состояние.

Осуществление, например, I сатурации, когда гидратация СО₂ протекает в присутствии Са(ОН)₂ в осадке, как правило, связано с растворением частиц Са(ОН)₂ и образованием насыщенного раствора при условии вывода частиц растворенного гидроксида в виде карбонатов, т.е. частицы Са(ОН)₂ из осадка переходят в раствор в одностороннем порядке. Достижение пересыщенного состояния гидроксида в данных условиях невозможно.

И, наоборот, когда гидратация СО₂ совершается в присутствии молотого СаО, то одновременно протекает и гидратация оксида кальция, которая, как правило, связана с образованием пересыщенного раствора Са(ОН)₂. Т.е. протекают параллельно два процесса гидратации СО₂ и гидратации СаО, причем гидратация СаО связана с образованием сначала пересыщенного раствора Са(ОН)₂.

Продукты гидратации обоих процессов, взаимодействуя, дают мелкодисперсный карбонат кальция.

Если при гидратации СО₂ в присутствии осадка Са(ОН)₂ образуется СаСО₃ при условии насыщенного состояния Са(ОН)₂, то при гидратации СО₂ в присутствии молотого СаО образуется СаСО₃ при условии пересыщенного состояния Са(ОН)₂. Дисперсность образовавшегося СаСО₃ выше там, где имело место большее пересыщение Са(ОН)₂. Следовательно, адсорбционная способность СаСО₃ во втором случае выше, чем в первом.

Кроме того, по предлагаемому способу увеличивается скорость гидратации СО₂, так как вследствие гидратации СаО образуются пересыщенные растворы Са(ОН)₂. С повышением содержания растворенного гидроксида кальция в системе растет скорость гидратации СО₂, как определяющей скорости всего процесса сатурации. Следовательно, с увеличением скорости гидратации СО₂ возрастает скорость сатурации, повышается эффект очистки.

Таким образом, эффект очистки на сатурации по предлагаемому способу увеличивается за счет повышения дисперсности образующегося карбоната кальция, чему исключительно способствует его получение из пересыщенных растворов гидроксида кальция, и быстроты работы сатурации вследствие роста скорости гидратации диоксида углерода. В данном случае продукт гидратации молотого СаО катализирует процесс гидратации СО₂, способствуя ускорению сатурации в целом.

Присутствие молотого СаО в процессе гидратации СО₂ возможно в том случае, когда захваченные газовым потоком СО₂ частицы СаО совместно вводятся в сок.

При соприкосновении СО₂ и СаО с окружающим ее кальциевым потоком жидкости происходит одновременная гидратация СО₂ и СаО. При этом образование пересыщенных растворов Са(ОН)₂ способствует (катализирует) повышению гидратации СО₂ и ускорению сатурации в целом.

Предлагаемый способ, как и прототип, осуществляется на диффузионном соке одинакового качества (Дб 85,7%) в сопоставительных условиях.

П р и м е р 1 (по известному способу). Берут 1 л диффузионного сока, нагревают до 70^оС и постепенно в течение 10 мин добавляют 0,3% СаО к массе сока молотую известь (предварительная дефекация). Затем преддефекованный сок нагревают до 85^оС, добавляют в течение 3 мин 1,3% СаО к массе сока и выдерживают 3 мин, после чего сок подвергают I сатурации в течение 10 мин, фильтрации, II сатурации в течение 10 мин и фильтрации.

Полученный по известному способу фильтрованный сок II сатурации имеет следующие показатели: Дб 90,4% Цв. 11,3 ед. Шт, соли Са 2,03 г на 100 СВ. Эффект очистки составляет 36,3%
П р и м е р 2 (по предлагаемому способу). Берут 1 л диффузионного сока, нагревают до 70^оС и постепенно в течение 10 мин добавляют молотой извести в количестве 0,3% СаО к массе сока (предварительная дефекация). Затем преддефекованный сок нагревают до 85^оС, добавляют в течение 3 мин молотую известь в количестве 0,65% СаО к массе сока, выдерживают 3 мин, после чего сок подвергают I сатурации в течение 10 мин путем ввода в аппарат смеси сатурационного газа с 0,65% СаО к массе сока молотой извести, фильтрации, II сатурации в течение 10 мин и фильтрации.

Полученный по предлагаемому способу фильтрованный сок II сатурации имеет следующие показатели: Дб 90,8% Цв. 9,4 ед. Шт. соли Са 1,46 г на 100 СВ. Эффект очистки составляет 39,2%
П р и м е р 3. Берут 1 л диффузионного сока, нагретого до 70^оС, и постепенно в течение 10 мин добавляют молотую известь в количестве 0,3% СаО к массе сока (предварительная дефекация). Затем преддефекованный сок нагревают до 85^оС, добавляют в течение 3 мин молотую известь в количестве 0,5% СаО к массе сока, выдерживают 3 мин, после чего сок подвергают I сатурации в течение 10 мин путем ввода в аппарат смеси сатурационного газа с 0,5% СаО к массе сока молотой извести, фильтрации, II сатурации в течение 10 мин и фильтрации.

Полученный по предлагаемому способу фильтрованный сок II сатурации имеет следующие показатели: Дб 90,75% Цв. 9,5 ед. Шт. Соли Са 1,53 г на 100 СВ. Эффект очистки составляет 38,9%
П р и м е р 4. Берут 1 л диффузионного сока, нагревают до 70^оС и постепенно в течение 10 мин, добавляют молотую известь в количестве 0,3% СаО к массе сока (предварительная дефекация). Затем преддефекованный сок нагревают до 85^оС, добавляют в течение 3 мин молотую известь в количестве 0,8% СаО к массе сока, выдерживают 3 мин, после чего сок подвергают I сатурации в течение 10 мин путем ввода в аппарат смеси сатурационного газа с 0,8% СаО молотой извести, фильтрации, II сатурации в течение 10 мин и фильтрации.

Полученный по предлагаемому способу фильтрованный сок II сатурации имеет следующие показатели: Дб 90,85% Цв. 9,1 ед. Шт. Соли Са 1,50 г на 100 СВ. Эффект очистки составляет 39,4%
П р и м е р 5. Берут 1 л диффузионного сока, нагревают до 70^оС и постепенно в течение 10 мин добавляют молотую известь в количестве 0,3% СаО к массе сока (предварительная дефекация). Затем преддефекованный сок нагревают до 85^оС, добавляют в течение 3 мин молотую известь в количестве 0,4% СаО, выдерживают 3 мин, после чего сок подвергают I сатурации в течение 10 мин путем ввода в аппарат смеси сатурационного газа с 0,4% СаО молотой извести, фильтрации, II сатурации в течение 10 мин и фильтрации.

Полученный по предлагаемому способу фильтрованный сок II сатурации имеет следующие показатели: Дб 90,6% Цв. 10,7 ед. Шт. соли Са 1,78 г на 100 СВ. Эффект очистки составляет 37,8%
П р и м е р 6. Берут 1 л диффузионного сока, нагревают до 70^оС и постепенно в течение 10 мин добавляют молотую известь в количестве 0,3% СаО к массе сока (предварительная дефекация). Затем преддефекованный сок нагревают до 85^оС, добавляют в течение 3 мин молотую известь в количестве 0,9% СаО к массе сока, выдерживают 3 мин, после чего сок подвергают I сатурации в течение 10 мин путем ввода в аппарат смеси сатурационного газа с 0,9% СаО молотой извести, фильтрации, II сатурации в течение 10 мин и фильтрации.

Полученный по предлагаемому способу фильтрованный сок II сатурации имеет следующие показатели: Дб 90,8% Цв. 9,0 ед. Шт. соли Са 1,44 г на 100 СВ. Эффект очистки составляет 39,3%
Данные примеров показывают, что эффект очистки диффузионного сока по предлагаемому способу выше известного способа на 3% При этом смешении молотой извести с сатурационным газом более 0,8 СаО к массе сока связано с перерасходом оксида кальция без существенного повышения эффекта очистки, менее 0,5 СаО к массе сока также неэффективно, т.к. одновременно снижается эффект очистки и приближается к эффекту очистки по известному способу вследствие недостатка осаждающего реагента.

Использование предлагаемого способа позволяет увеличить выход сахара на 0,08-0,1 к массе свеклы.

Использование: изобретение относится к технологии сахарного производства, преимущественно к очистке соков. Сущность изобретения: способ очистки диффузионного сока включает постепенный ввод молотой извести на преддефекацию до оптимальной щелочности, дефекацию, I сатурацию, фильтрацию и II сатурацию. На дефекацию вводят молотую известь в количестве 0,5 - 0,8% CaO. Перед I сатурацией в поток сатурационного газа вводят 0,5 - 0,8% CaO порошковой извести и процесс I сатурации осуществляют этой смесью. Способ позволяет увеличить выход сахара на 0,06 - 0,08% к массе свеклы.

СПОСОБ ОЧИСТКИ ДИФФУЗИОННОГО СОКА, предусматривающий преддефекацию его путем введения молотой сухой извести до оптимальной щелочности, дефекацию молотой сухой известью, I сатурацию, фильтрацию и II сатурацию, отличающийся тем, что на дефекацию вводят 0,5 - 0,8% CaO и перед I сатурацией в поток сатурационного газа вводят 0,5 - 0,8% CaO порошковой извести и процесс I сатурации осуществляют этой смесью.