СПОСОБ ПРЕДДЕФЕКАЦИИ ДИФФУЗИОННОГО СОКА Российский патент 1997 года по МПК C13D3/02 

Изобретение относится к сахарной промышленности, а именно, к процессу очистки диффузионного сока известью и сатурационным газом в свеклосахарном производстве.

Известен способ прогрессивной преддефекации диффузионного сока, включающий смешивание диффузионного сока и известкового молока при противоточном их движении в аппарате с повышением щелочности сока в несколько стадий до достижения pH₂₀ 10,0-11,8, отбор сока с данным pH, его сатурацию до pH₂₀ 7,0-9,0 и возврат отсатурированного сока на стадию преддефекации с pH₂₀ 7,0-9,0 [1]
Недостатком способа является недостаточно хорошая дегидратация частиц карбоната кальция, возвращаемого на преддефекацию с суспензией осадка сока I или II сатурации, получение преддефекационного осадка неоднородной структуры, плохо отделяемого до основной дефекации без вспомогательных операций, особенно при переработке свеклы длительного хранения, что отрицательно отражается на работе сокоочистительного отделения и качестве очистки соков.

Ближайшим техническим решением к предложенному является способ преддефекации диффузионного сока, предусматривающий его прогрессивное подщелачивание в несколько стадий известковым молоком в преддефекаторе, отбор из него преддефекованного сока с pH 10,8-11,6, смешивание его суспензией сока I или II сатурации, сатурирование смеси и возврат ее на соответствующую по pH сока стадию преддефекации [2]
Способ обеспечивает улучшение фильтрационно-седиментационных свойств преддефекационного осадка за счет введения дополнительного количества карбоната кальция и его активирования в ходе прямоточной сатурации. Недостатком способа является неполная дегидратация и активация частиц карбоната кальция суспензии осадка сока I или II сатурации вследствие того, что лишь незначительная часть ее подвергается сатурированию с преддефекованным соком. В этой связи преддефекационный осадок имеет неоднородную структуру, невысокие сорбционные свойства, что ухудшает качество очистки сока в сокоочистительном отделении.

Достигаемым техническим результатом заявленного способа является улучшение фильтрационно-седиментационных свойств осадка преддефекованного сока и качества очистки диффузионного сока.

Это достигается тем, что в предложенном способе преддефекации диффузионного сока, предусматривающем его прогрессивное подщелачивание в несколько стадий известковым молоком в преддефекаторе, отбор из него преддефекованного сока с pH 10,8-11,6, смешивание его с суспензией сока I или II сатурации, сатурирование смеси и возврат ее на соответствующую по значению pH сока стадию преддефекации, осуществляют отбор из преддефекатора сока с pH 9,2-9,6 и его также смешивают с суспензией сока I или II сатурации и смесь сатурируют до pH 7,4-8,8 с последующим возвратом на стадию преддефекации с тем же значением pH сока, при этом сатурирование смеси преддефекованного сока с pH 10,8-11,6 и суспензии сока I или II сатурации проводят до достижения pH сока 7,8-9,6.

Изобретение поясняется технологической схемой, изображенной на чертеже.

Способ преддефекации диффузионного сока заключается в следующем.

Диффузионный сок подают в преддефекатор 1, в секциях которого подвергают прогрессивной противоточной щелочной обработке известковым молоком, отбирают из последней секции преддефекатора преддефекованный сок с pH 10,8-11,6 и смешивают его с суспензией сока I или II сатурации. Проводят сатурирование этой смеси до достижения pH 7,8-9,6 и возвращают ее на соответствующую по значению pH сока стадию преддефекации. Сатурирование смеси проводят при ее прямоточном движении с потоком сатурационного газа в трубе колонного сатуратора 2.

Из преддефекатора отбирают также сок с pH 9,2-9,6, смешивают с суспензией сока I или II сатурации.

Количество этой суспензии, рециркулируемой на преддефекацию делят на две равные части, одну из которых, как указывалось выше, смешивают с преддефекованным соком с pH 10,8-11,6, а другую с соком, имеющим pH 9,2-9,6.

Последнюю смесь также сатурируют при прямоточном движении потоков жидкости и газа в трубе колонного сатуратора 3 до достижения pH 7,8 9,6 с последующим ее возвратом в преддефекатор на стадию преддефекации с тем же значением pH сока. Раздельное сатурирование смесей, приведенных выше при прямоточном движении потоков в трубах сатураторов 2 и 3 обеспечивает глубокую десорбцию с поверхности частиц осадка слабо связанных ионов несахаров. Их замещают ионы бикарбоната, образующиеся в процессе сатурирования, что приводит к формированию на внешней поверхности осадка слоя противоионов. Процесс замещения ионов калия и натрия на менее гидратированный ион кальция, сопровождающийся перезарядкой мицеллы, приводит к повышению абсолютного значения электрокинетического потенциала и эффективной сорбции веществ коллоидной дисперсности диффузионного сока. При этом ранее десорбированные с поверхности частиц осадка несахара вновь им сорбируются, но более полно, что объясняется повышением сорбционной способности осадка после подобной обработки. Лучший результат достигается при раздельном возврате отсатурированных смесей на стадию преддефекации с pH₂₀ соответственно 7,8-9,6 и 7,4-8,8.

Известно, что с понижением ξ-потенциала частиц веществ коллоидной степени дисперсности их гидратная оболочка утончается, при этом снижается устойчивость коллоидной системы сока в целом. Однако процесс дегидратации частиц осадка проходит намного медленнее, чем снижение их x-потенциала. Это, по-видимому, объясняется следующим. Мицеллы карбоната кальция, образовавшиеся в условиях недостатка ионов кальция и имеющие отрицательный заряд, содержат в своем составе катионы калия и натрия. При высокой концентрации ионов кальция и оптимальной pH преддефекации мицеллы будут стремиться достроить свое ядро менее гидратированными ионами кальция. Этот процесс будет сопровождаться реакциями обмена. Выдержав в этот момент золь максимально возможное время без коагуляции, можно обеспечить глубокую дегидратацию осадка. Этот эффект можно достигнуть путем раздельного возврата отсатурированной смеси суспензии сока I и II сатурации с преддефекованным соком в зоны с pH₂₀ 7,8-9,6 и 7,4-8,8, соответствующие нижней границе коагуляции.

Частички карбоната кальция сока I и II сатурации практически через 10-20 мин после образования утрачивают свой электрокинетический потенциал, сорбционные свойства, при этом структура их осадка уплотняется. Поэтому раздельное сатурирование ее в трубе позволяет помимо образования новых, более глубоко активировать ранее образованные частички карбоната кальция. При этом активированные частички осадка приобретают тем больший положительный заряд, чем выше степень пересатурирования суспензии осадка.

Введение отсатурированных до значений pH₂₀ 7,8-9,6-7,8 и 7,4-8,8 смесей суспензии сока I и II сатурации с преддефекованным соком в соответствующие по pH зоны преддефекатора повышает эффективность образования центров коагуляции отрицательно заряженных молекул высокомолекулярных соединений на основе положительно заряженных частичек карбоната кальция. Дальнейшее их подщелачивание приводит к образованию конгломератов осадка высокомолекулярных соединений, обладающих более высокой скоростью осаждения. По мере возрастания щелочности сока по зонам преддефекатора наблюдается понижение заряда до инертного состояния частиц сатурационного осадка, что, в свою очередь, способствует улучшению фильтрационно-седиментационных свойств сока.

Во всех примерах конкретного выполнения способа используют диффузионный сок чистотой 85-85,3% и pH₂₀ 6,0. Преддефекацию проводят при температуре 58^oC и расходе известкового молока на подщелачивание диффузионного сока в преддефекаторе 0,25-0,35% к массе свеклы. Возврат суспензии осадка сока 11 сатурации во всех примерах составлял 20% к массе свеклы.

Пример 1. Диффузионный сок подвергают прогрессивному подщелачиванию в горизонтальном преддефекаторе известковым молоком с возвратом на преддефекацию суспензии сока II сатурации. Перед вводом суспензии в преддефекованный сок ее делят на две равные части, одну из которых смешивают с соком последней стадии подщелачивания с pH₂₀11,6, а вторую с соком со стадии подщелачивания с pH₂₀9,6 и затем раздельно сатурируют при прямоточном движении смеси и сатурационного газа в трубе колонного сатуратора до достижения величины их pH₂₀ соответственно 9,6 и 8,8. Затем отсатурированные смеси суспензии осадка сока II сатурации и преддефекованного сока возвращают в преддефекатор в зоны с соответствующим им значением pH и проводят подщелачивание до получения преддефекованного сока с pH₂₀ 11,6.

Преддефекованный сок отбирают на выходе из преддефекатора, анализируют с определением скорости его осаждения через 5 мин (S₅), объема осадка через 25 мин (V₂₅) и фильтрационного коэффициента F_k по общепринятым методикам анализа.

После этого преддефекованный сок подвергают основной дефекации, обрабатывая его известковым молоком в течение 10 мин до pH₂₀ 12,3 при 85^oC и затем сатурируют при этой же температуре до pH₂₀ 11,2. Полученный сок 1 сатурации фильтруют, проводят II сатурацию, а потом выпаривают до состояния полусиропа с 45%-ным содержание сухих веществ.

На всех стадиях обработки определяются основные технологические и качественные показатели сока, а также общий эффект его очистки.

Параллельно диффузионный сок подвергают очистке согласно известному способу. С этой целью исходный диффузионный сок подщелачивают известковым молоком до pH₂₀10,9, смешивают с суспензией сока II сатурации плотностью 1,19 г/см³ в количестве 0,8% к массе сока и сатурируют в трубе колонного сатуратора до pH₂₀ 8,0. Полученный таким образом сок возвращают в преддефектор, где прогрессивно подщелачивают до pH₂₀ 10,9. Преддефекованный сок отбирают на выходе из преддефекатора, анализируют и подвергают последующей очистки как описано выше для предлагаемого способа.

Технологические показатели и результаты обработки диффузионного сока по предлагаемому (пример 1) и известному способу приведены соответственно в табл. 1 и 2.

Пример 2. Способ осуществляют аналогично примеру 1. Перед вводом суспензии сока II сатурации в преддефекатор ее делят на две равные части, одну из которых смешивают с соком последней стадии подщелачивания с pH₂₀ 11,2, а вторую с соком стадии подщелачивания с pH₂₀ 9,4 и затем подвергают раздельному сатурированию при прямоточном движении смеси и сатурационного газа в трубе колонного сатуратора до величины pH₂₀ соответственно 8,7 и 8,1. После этого отсатурированные смеси направляют в преддефекатор в зоны с соответствующим им pH и проводят прогрессивное подщелачивание до pH₂₀ 11,2. Преддефекованный сок отбирают на выходе из преддефекатора, анализируют и подвергают последующей очистке, как в примере 1.

Технологические параметры и результаты обработки диффузионного сока по предлагаемому (пример 2) и известному способу приведены соответственно в табл. 1 и 2.

Пример 3. Способ осуществляют аналогично примеру 1. Перед вводом суспензии сока II сатурации в преддефекатор ее делят на две равные части, одну из которых смешивают с соком последней стадии подщелачивания с pH₂₀ 10,8, а вторую с соком стадии подщелачивания с pH₂₀ 9,2 и затем подвергают раздельному сатурированию при прямоточном движении смеси и сатурационного газа в трубе колонного сатуратора до величины pH₂₀ соответственно 7,8 и 7,4. После этого отсатурированные смеси направляют в преддефекатор в зоны с соответствующим им pH и проводят прогрессивное подщелачивание до конечного значения pH преддефекованного сока. Преддефекованный сок отбирают на выходе из преддефекатора, анализируют и подвергают последующей очистке, как в примере 1.

Технологические параметры и результаты обработки соков по предлагаемому (пример 3) и способы по прототипу приведены соответственно в табл. 1 и 2.

Из табл. 1 и 2 следует, что по предлагаемому способу в сравнении с известным улучшаются фильтрационно-седиментационные свойства преддефекованного сока: скорость осаждения твердой фазы сока возрастает в 1,3-1,4 раза, объем осадка уменьшается на 11-28% а фильтрационный коэффициент в 1,4-1,7 раза. Улучшение аналогичных показателей наблюдается и после сатурационной обработки преддефекованного сока. Очищенный по предлагаемому способу диффузионный сок имеет более высокую чистоту (Ч,), менее окрашен и содержит в полтора раза меньше солей кальция. При этом эффект очистки сока в 1,9-3,3% выше чем по прототипу.

Однако, при запредельных значениях осуществления способа, то есть при смешивании одной из частей суспензии сока I или II сатурации с преддефекованным соком с pH₂₀ менее 10,8 или более 11,6 с последующим сатурированием смеси до pH₂₀ менее 7,8 или более 8,0, а также при смешивании второй части суспензии с преддефекованным соком со стадии подщелачивания с pH₂₀ менее 9,4 или более 9,6 с последующим сатурированием до pH₂₀ менее 8,6 или более 8,8 фильтрационные показатели преддефекованного сока I сатурации ухудшаются, возрастает цветность и содержание солей кальция в соке, при этом эффект очистки и чистота сока II сатурации снижаются.

Таким образом, предлагаемый способ не только улучшает качественные показатели сока, но и работу сокоочистительного отделения в целом.

Источники информации.

1. Гаврилов А.М. Повышение эффективности осаждения несахаров диффузионного сока на преддефекации: Автореф. дис. М. 1990, с. 7-20.

2. Славянский А.А. Совершенствование технологии очистки сахарсодержащих растворов, кристаллизации ицентрифугирования с целью повышения выхода и качества сахара-песка: Автореф. дис. М. 1994, с. 7-11.

Использование: изобретение относится к сахарной промышленности, а именно, к процессу очистки диффузионного сока известью и сатурационным газом в свеклосахарном производстве. Сущность изобретения заключается в том, что диффузионный сок прогрессивно подщелачивают известковым молоком в преддефекаторе в несколько стадий с возвратом на преддефекацию суспензии сока I или II сатурации. Перед вводом указанной суспензии в преддефекованный сок ее делят на две равные части, одну из которых смешивают с соком с pH₂₀ 10,8-11,6, а вторую с соком стадии подщелачивания с pH₂₀ 9,2-9,6 и затем смеси подвергают раздельному сатурированию при прямоточном движении смеси и сатурационного газа в трубе до достижения величины pH₂₀ соответственно 7,8-9,6 и 7,4-8,8, а потом их возвращают в преддефекатор в зоне с соответствующими значениями pH преддефекованного сока. 1 ил., 2 табл.

Способ преддефекации диффузионного сока, предусматривающий его прогрессивное подщелачивание в несколько стадий известковым молоком в преддефекаторе, отбор из него преддефекованного сока с pH 10,8 11,6, смешивание его с суспензией сока I или II сатурации, сатурирование смеси и возврат ее на соответствующую по значению pH сока стадию преддефекации, отличающийся тем, что осуществляют отбор из преддефекатора сока с pH 9,2 - 9,6, также смешивают его с суспензией сока I или II сатурации и смесь сатурируют до pH 7,4 8,8 с последующим возвратом на стадию преддефекации с тем же значением pH сока, при этом сатурирование смеси преддефекованного сока с pH 10,8 11,6 и суспензии сока I или II сатурации проводят до достижения pH 7,8 9,6.