СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ПИТАТЕЛЬНОЙ ВОДЫ НА ДИФФУЗИЮ Российский патент 1997 года по МПК C13D1/10 

Изобретение относится к технологии получения сахара из свеклы.

Получение диффузионного сока с высокими качественными показателями (ДБ, содержание РВ, содержание коллоидов) во многом зависит от качества питательной воды.

Известен способ приготовления питательной воды на диффузию [1] предусматривающий подщелачивание гидрооксидом кальция аммиачной воды до pH 11,0 11,5, последующей обработки ее диспергированным воздухом в количестве 870 930 м³/ч. при 80 85^oC и сульфитации до pH 6,0 6,3, которую затем смешивают с сульфитированной до pH 6,0 6,3 барометрической водой и направляют на питание диффузионных аппаратов.

Недостатком данного способа является ухудшение качества диффузионного сока из-за отсутствия предварительной обработки барометрической воды. Обработанного количества аммиачной воды (расход 5,0 5,3 м³/ч) явно недостаточно для питания диффузионной установки, поэтому недостающие 90 95% воды дополняются за счет барометрической воды, которая, кроме значительного содержания солей жесткости (7 10 мг•экв/л), содержит много аммиака (30-50 мг/л) [3]
Наиболее близким к предложенному по технической сущности является способ приготовления питательной воды на диффузию [2] включающий подщелачивание гидроксидом кальция аммиачной или барометрической воды, ее сульфитацию и деаммонизацию, осуществляемую путем пропускания диспергированного воздуха, содержащего 12 18 г/м³ озона, при этом расход воздуха составляет 13 - 17 м³/ч. а длительность процесса составляет 12 18 мин для окисления и минерализации примесей обрабатываемой воды.

Недостатком данного способа является снижение качественных показателей диффузионного сока в результате использования питательной воды недостаточно высокого качества.

Известно, что подщелачивание воды, содержащей аммиак, необходимо потому, что при высокой концентрации OH^- ионов равновесие электролитической диссоциации аммиака смещено в сторону образования нерастворимого NH₃↑ в соответствии с уравнением:
NH+4

+OH^-⇆ NH₄OH ⇆ NH₃↑+H₂O.
Именно при pH 10,8 11,5 и целесообразно проводить удаление аммиака или продуванием воздуха, или под вакуумом.

В известном способе [2] после подщелачивания проводят сульфитацию, а только потом осуществляют деаммонизацию. Сульфитирование среды, содержащей аммиак, приводит, во-первых, к образованию аминосульфиновых кислот
NH+4

+SOOH^-_→ NH₂SOOH _→ NH(SOOH)₂,
которые увеличивают скорость инверсии сахарозы, а, во-вторых, снижает pH среды, что приведет к снижению эффективности деаммонизации.

Кроме того, известно, что максимальный эффект деаммонизации достигается при интенсивности аэрации 0,01 0,015 м³/(м²•c) [3] В известном способе расход воздуха составляет 13 17 м³/ч. в течении 12 18 мин. что соответствует интенсивности аэрации 0,0013 м³/м²•c, что более чем в 10 раз ниже рекомендуемого оптимального значения. Учитывая и то, что сульфитация перед деаммонизацией снижает эффект удаления NH₃, то эквивалентное количество воздуха будет в 12-15 раз меньше оптимального.

Технический результат изобретения заключается в улучшении качества питательной воды и, таким образом, качества диффузионного сока.

Способ приготовления питательной воды на диффузию включает подщелачивание гидрооксидом кальция аммиачной воды до pH 10,8 11,5, смешивание ее с барометрической водой с последующим нагревом смеси до 70 80 ^oC, при этом для удаления аммиака, присутствующих в воде органических примесей и микроорганизмов смесь обрабатывают диспергированным воздухом в количестве 0,015 0,025 ³/м²•c с содержанием озона 5 30 г/м³, а после деаммонизации воду сатурируют углекислым газом до pH 8,0 9,2, после чего проводят добавление механически очищенной жомопрессовой воды, и полученную питательную воду подвергают сульфитации до pH 5,4-6,4.

Способ осуществляют следующим образом.

Использованную аммиачную воду подщелачивают гидроксидом кальция до pH 10,8 11,5, смешивают с барометрической и нагревают до 70-80^oC.

Удаление аммиака осуществляют путем продувания через слой диспергированного воздуха, содержащего озон, при этом количество воздуха составляет 0,015-0,025 м³/м²•c, а содержание озона 5 30 г/м³.

После деаммонизации воду сатурируют углекислым газом до pH 8,0 9,2, после чего проводят добавление механически очищенной жомопрессовой воды и полученную питательную воду подвергают двухступенчатой сульфитации до pH 5,4
6,4.

Дополнительный нагрев аммиачной и барометрической воды до 70 80^oC необходим, во-первых, для создания оптимальных условий деаммонизации, а во-вторых для обеспечения требуемой температуры питательной воды после обработки при подаче в диффузионный аппарат без дополнительного подогревания. Снижение температуры нагрева менее 70^oC приведет к тому, что после провидения мероприятий по комплексной очистке воды ее температура снизится на 15 20 ^oC, что сделает необходимым дополнительный нагрев. Поскольку в качестве греющего пара используют экстрапары III IV корпуса выпарной установки, со значительным содержанием аммиака, а процесс осуществляется в пароконтактном подогревателе, содержание аммиака в подготовленной питательной воде вновь возрастет. Увеличение температуры нагрева более 80^oC нецелесообразно из увеличения энергетических затрат, а также из-за увеличения температуры получаемой питательной воды выше оптимального значения, что может привести к развариванию свекловичной стружки.

Полученную смесь аммиачной и барометрической воды обрабатывают диспергированным воздухом в количестве 0,015 0,025 м³/м²•c, что обеспечивает удаление аммиака на 85 90% Уменьшение количества продуваемого воздуха менее 0,015 м³/м²•c приведет к снижению эффекта удаления аммиака, а увеличение более чем 0,025 м³/м²•c будет снижать температуру питательной воды ниже оптимального значения, а также приведет к неоправданным с технологической точки зрения энергетическим затратам на компрессорной станции.

В воздухе содержится 5 30 г/м³ озона, который нейтрализует присутствующие в воде микроорганизмы, минерализует органические примеси и окисляет как органические, так и неорганические компоненты.

Содержание озона менее 5 г/м³ не позволит эффективно реализовать обозначенные выше мероприятия, а содержание более 30 г/м³ нецелесообразно из-за значительного технологического эффекта при резком увеличении коррозии металла трубопроводов и аппаратуры. Столь значительный интервал допустимой концентрации озона в воздухе (5 30 г/м³) объясняется различным количественным соотношением видов вод, используемых для приготовления питательной. Так, например, при увеличении возврата на диффуцию жомопрессовой воды концентрация озона в воздухе будет приближаться к максимальным значениям в силу высокой загрязненности и инфицированности жомопрессовой воды.

Обработка смеси аммиачной и барометрической воды углекислым газом необходима для удаления присутствующих в воде примесей путем адсорбции последних на поверхности свежеобразованного карбоната кальция.

Сатурация смеси вод до значения pH, превышающего 9,2, нецелесообразна, так как оставшуюся избыточную щелочность будет крайне сложно снизить сульфитацией, а снижать значение pH ниже 8,0 нежелательно, так как необходим достаточный минимум активной известковой щелочности для осаждения основной массы несахаров жомопрессовой воды, а также создания гарантированных условий получения в результате последующей сульфитации оптимальной концентрации ионов бисульфита (гидросульфита) кальция, который способствует уменьшению гидролиза пектина, что улучшает качество диффузионного сока.

При проведении сульфитации смесь вод дополнительно очищается от микроорганизмов, поскольку сернистый газ является сильным антисептиком, и в растворе накапливаются ионы сульфита кальция антипептизатора веществ коллоидной дисперсности.

Последовательная двухступенчатая сульфитация необходима для получения устойчивого значения pH питательной воды в диапазоне от 5,4 до 6,4.

Получение питательной воды с pH меньше, чем 5,4, нецелесообразно в силу резкого увеличения интенсивности корродирования металла внутренних конструкций диффузионной установки, а поддержание pH воды более, чем 6,4 нежелательно, так как ведет к увеличению перехода в сок пектиновых веществ.

Пример: (по известному способу). Аммиачную воду подщелачивают гидроксидом кальция до pH 11,2 и сульфитируют диоксидом серы до pH 6,0 6,3, после чего осуществляют деаммонизацию воды путем пропускания через слой диспергированного воздуха, содержащего 15 г/м³ озона, при этом расход воздуха составляет 14 м³/ч. а пропускание идет в течении 15 мин.

Качественные показатели полученной питательной воды и диффузионного сока приведены в табл. 1, кол.3.

Пример 1: Аммиачную воду подщелачивают гидроксидом кальция до pH11,2, смешивают с барометрической водой нагревают до 70^oC. Затем осуществляют деаммонизацию смеси путем пропускания через слой воды диспергированного воздуха, содержащего 5 г/м³ озона, при этом интенсивность аэрации составляет 0,015 м³/м²•c. Затем воду сатурируют углекислым газом до pH 8,0, смешивают с механически очищенной жомопрессовой водой и подвергают последовательной двухступенчатой сульфитации до pH 5,4.

Результаты анализов, характеризующих качественные показатели питательной воды и диффузионного сока приведены в кол. 4, табл.1.

Пример 2: Способ осуществляют аналогично примеру 1. Смесь вод подогревают до 80^oC и продувают диспергированный воздух, содержащий 30 г/м³ озона, при этом интенсивность аэрации составляет 0,025 м³/м²•c. Затем воду сатурируют углекислым газом до pH 9,2, смешивают с механически очищенной жомопрессовой водой и сульфитируют до pH 6,4.

Результаты анализов, характеризующих качественные показатели питательной воды и диффузионного сока приведены в кол. 5, табл.1
Пример 3: Способ осуществляют аналогично примерам 1,2. Смесь вод нагревают до 75^oC и продувают диспергированный воздух, содержащий 15 г/м³ озона, при этом интенсивность аэрации составляет 0,020 м³/м²•c. Затем воду сатурируют углекислым газом до pH 8,5, смешивают с механически очищенной жомопрессовой водой и сульфитируют до pH 5,8.

Результаты анализов, характеризующих качественные показатели питательной воды и диффузионного сока приведены в кол.6, табл. 1.

Из табл. 1 видно, что реализация способа при данных режимах позволяет получить положительный эффект. Использование предложенного способа, по сравнению с известными, дает возможность улучшить качество питательной воды, повысить доброкачественность диффузионного сока на 0,5 0,9% создать стерильные условия на диффузии, увеличить степень сжатия жома на 25 30%

Использование: изобретение относится к производству сахара из свеклы. Сущность: способ приготовления питательной воды на диффузию предусматривает следующее. Аммиачную воду подщелачивают гидрооксидом кальция до pH 10,8-11,5, смешивают с барометрической водой и нагревают до 70-80^oC. После нагрева осуществляют деаммонизацию воды путем пропускания через слой диспергированного воздуха в количестве 0,015-0,025м³/м²с, содержащего 5 - 30 г/м³ озона, а затем проводят обработку углекислым газом до pH 8,0 - 9,2. Обработанную газами смесь вод смешивают с механически очищенной жомопрессовой водой и полученную питательную воду подвергают двухступенчатой сульфитации до pH 5,4 - 6,4. 1 табл.

Способ приготовления питательной воды на диффузию, предусматривающий подщелачивание аммиачной воды гидрооксидом кальция, смешивание ее с барометрической водой, деаммонизацию смеси путем пропускания через воду диспергированного воздуха, содержащего озон, и сульфитацию, отличающийся тем, что воду после подщелачивания нагревают до 70 80^oС, при этом для деаммонизации используют воздух в количестве 0,015 0,025 м³/(м² • с) с содержанием озона 5 30 г/м³, после деаммонизации воду сатурируют углекислым газом до рН 8,0 9,2, причем в отсатурированную воду добавляют механически очищенную жомопрессовую воду и полученную питательную воду подвергают двухступенчатой сульфитации до рН 5,4 6,4.