СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ САХАРА ИЗ СВЕКЛОВИЧНОЙ СТРУЖКИ Российский патент 1997 года по МПК C13D1/08 

Изобретение относится к сахарной промышленности, а именно к процессу обессахаривания свекловичной стружки.

Все известные современные способы экстракции сахара из свекловичной стружки основаны на противоточном процессе, в котором движение стружки навстречу экстрагенту осуществляется с помощью тех или иных механических транспортных средств, главным образом шнеков. С целью предотвращения чрезмерного измельчения стружинок и нарушения их омывания экстрагентом под механическим воздействием транспортирующих устройств прибегают к работе с грубой толстой стружкой длиной 12 15 м в 100 г, что влечет за собой удлинение времени экстракции, ухудшение качества и увеличение количества получаемого диффузионного сока.

Известен способ получения сахара из свекловичной стружки, предусматривающий ее предварительную обработку ионами кальция, содержащимися в водном растворе сахара, кальция при температуре ниже 15^oC и последующую противоточную экстракцию обработанной стружки водой в диффузионном аппарате [1]
Ближайшим техническим решением к предложенному является способ получения сахара из свекловичной стружки, включающий обработку стружки известкованным сахарным раствором, полученным путем смешивания известкового молока с диффузионным соком, и противоточное экстрагирование стружки водой в колонном экстракторе [2]
Недостатком известных способов является недостаточно высокое качество полученного сока и необходимость транспортирования стружки в колонном экстракторе при помощи механических устройств, что приводит к ее измельчению и тем самым к повышению содержания несахаров в соке. В известных способах нельзя проводить процесс с более тонкой стружкой.

Технический результат предложенного способа заключается в улучшении качества сока и возможности проведения процесса в колонном экстракторе без наличия транспортирующего устройства на тонкой стружке.

Это достигается тем, что в предложенном способе получения сахара из свекловичной стружки, включающем ее обработку известкованием сахарным раствором и противоточное экстрагирование стружки водой в колонном экстракторе, обработку стружки ведут до pH 10,6 11,0 и смесь стружки с раствором сатурируют до pH 7,5 8,0, после чего ее нагревают до температуры 60 70^oC и процесс экстрагирования стружки проводят при ее всплывании в верхнюю часть экстрактора.

Способ поясняется технологической схемой, изображенной на чертеже.

Способ получения сахара из свекловичной стружки заключается в следующем.

Свеклу изрезывают в тонкую стружку с сечением, не превышающим по линейным размерам 1,5 мм. Полученную стружку подают в смеситель 1, в котором проводят обработку стружки известкованным сахарным раствором до достижения pH 10,6 11,0. В качестве раствора используют диффузионный сок с введенным в него известковым молоком. В смесителе в результате воздействия на стружку гидроксида кальция она упрочняется и одновременно стерилизуется.

Гидроксид кальция при диффузии вглубь стружки по механически вскрытым каналам укрепляет клеточные стенки, образуя прочный нерастворимый пектинат кальция. Проникая в наполненные клеточным соком вакуоли, гидроксид кальция проводит все те реакции осаждения, которые происходят на преддефекации диффузионного сока, выпадают в осадок нерастворимые соединения кальция с белком, в том числе с белками протоплазмы, разрушая ее и облегчая последующую диффузию сахара из клеток в экстрагент. Такие же соединения возникают с другими веществами коллоидной дисперсности клеточного сока жирами, сапонином и пр. Наконец, протекают реакции обменного разложения со щелочными солями органических кислот, образуя при этом малорастворимые соли кальция, выпадающие в осадок, и накапливая в клеточном соке гидроксиды калия и натрия. В таком же виде гидроксидов находятся и щелочные металлы известкованного сока, используемого для смешивания со стружкой.

Из смесителя 1 смесь стружки с известкованным соком подают в карбонизатор 2, где ее сатурируют диоксидом углерода до достижения pH 7,5 8,0.

Сатурация смеси до pH 7,8 8,0 переводит все гидроксиды в соответствующие гидрокарбонаты, причем гидрокарбонат кальция осаждает коллоидные вещества до конца. Поэтому сок в вакуолях клетки уже полностью свободен от несахаров, осаждаемых ионом кальция.

Отсатурированную смесь насосом 3 подают в теплообменник 4, в котором ее нагревают до температуры 60 70^oC, в результате чего образовавшиеся гидрокарбонаты начинают разлагаться с образованием карбонатов и углекислого газа.

Выделяющийся в вакуолях клеток свеклы газ накапливается в них, вытесняя сок, благодаря чему стружка превращается в пористую трефазную систему с плотностью меньшей, чем плотность окружающего раствора, и она начинает всплывать вверх. Газ, выделяющийся из окружающего раствора, также частично удерживается на поверхности стружки и также способствует ее всплытию.

Сокостружечную смесь подают в колонный экстрактор 5, в котором процесс экстрагирования стружки водой проводят при ее всплывании в верхнюю часть экстрактора, из которой обессахаренная стружка жом при помощи устройства 6 выгружается из колонны.

Подъемная сила позволяет сформировать хорошо проницаемый, но не перемешивающийся слой стружки, движущийся вверх. Омывание слоя экстрагентом, движущимся вниз, обуславливает противоточность, близкую к идеальной. Обогащающийся сахаром экстрагент распределяется в экстракционном слое в соответствии с его плотностью, обеспечивая в каждом сечении максимально возможную разность концентраций сахара в стружке и экстрагента. С учетом малой толщины каждой стружинки высота экстракционного слоя во много раз меньше, чем в современных аппаратах с транспортными устройствами. Все вместе это интенсифицирует экстракционный процесс с малыми потерями сахара в жоме и низкой откачкой.

Осажденные малорастворимые соли и соединения кальция остаются в тканях внутри стружки. Они еще более закрепляются в них образующимся при нагревании карбонатом кальция, который обволакивает их и ткани наподобие защитного панциря. Поэтому при экстракции получается очищенный сок, полностью свободный от несахаров, осаждающихся под воздействием иона кальция. Последние остаются в обессахаренном жоме, улучшая его кормовые свойства.

Экстракция осуществляется водой, подаваемой в верхнюю выгрузочную часть экстрактора. Полученный экстракт вместе с соком, подаваемым на смешивание в смеситель 1, отводится из нижней части экстракционной секции. Часть полученного сока направляется на известкование и смешивание со стружкой, остальная на последующие технологические операции.

Пример. Пробу свеклы с помощью корнерезки изрезывают в пластинчатую стружку шириной 2 мм и толщиной 1 1,5 мм, длина ее 100 г составляет 36 м. Отжатый из средней пробы стружки клеточный сок анализируют на содержание сухих веществ (СВ), сахара (СХ), доброкачественность (Дб) и pH.

Пробу стружки заливают подогретой до 80^oC дистиллированной водой при соотношении 2 1, смесь выдерживают в водяной бане при 70^oC 10 мин, сливают сок, нагревают до 80^oC и заливают им новую порцию стружки при соотношении 2 1, выдерживают в водяной бане при 70^oC 10 мин, сливают сок, нагревают до 80^oC и заливают им новую порцию стружки при соотношении 2 1. Выдерживают в водяной бане при 70^oC 10 мин и сливают сок. Диффузионный сок, полученный известным способом, анализируют. Его показатели являются базой для сравнения.

В дистиллированную воду добавляют известь до щелочности 0,015 CaO, подогревают до 55^oC, смешивают со стружкой при соотношении 2 1 в течение 15 мин, после чего смесь сатурируют углекислым газом до pH 7,7 и нагревают до 70^oC. Всплывшую стружку отделяют от сока. Полученный разбавленный экстракт обрабатывают известью до щелочности 0,15 CaO и после охлаждения до 55^oC смешивают с новой порцией стружки при соотношении 2 1 в течение 15 мин и сатурируют до pH 7,7, после чего нагревают до 70^oC. Всплывшую стружку отцеживают от экстракта. Экстракт анализируют по тем же показателям. Суммарный расход извести на обработку стружки составляет 0,3 CaO к ее массе.

Экстракт нейтрализуют известковым молоком до pH 9,2, фильтруют и анализируют.

Средние результаты трех серий опытов приведены в таблице.

Как видно, описанная обработка стружки обеспечивает подъем стружки в экстрагенте для организации противоточной экстракции с получением экстракта, свободного от компонентов, образующих с ионом кальция малорастворимые соединения и соли.

Использование: изобретение относится к сахарной промышленности. Сущность: способ получения сахара из свекловичной стружки предусматривает обработку последней известкованным сахарным раствором до pH 10,6 - 11,0, сатурирование смеси стружки с раствором до pH 7,5 - 8,0, нагревание ее до температуры 60 - 70^oC, подачу ее в нижнюю часть колонного экстрактора и проведение процесса экстрагирования в экстракторе при ее всплывании в верхнюю часть экстрактора противоточно экстрагенту. 1 табл., 1 ил.

Способ получения сахара из свекловичной стружки, включающий обработку стружки известкованным сахарным раствором и противоточное экстрагирование стружки водой в колонном экстракторе, отличающийся тем, что обработку стружки ведут до рН 10,6 11,0 и смесь стружки с раствором сатурируют до рН 7,5 8,0, после чего ее нагревают до 60 70^oС и процесс экстрагирования стружки проводят при ее всплывании в верхнюю часть экстрактора.