СПОСОБ КОМПЛЕКСНОЙ ОЧИСТКИ ГУСТЫХ САХАРОСОДЕРЖАЩИХ РАСТВОРОВ С ЦЕЛЬЮ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ИЗ НИХ САХАРОЗЫ Российский патент 2017 года по МПК C13B35/00 

Изобретение относится к сахарной промышленности, а именно к методам очистки сахаросодержащих растворов, в частности густых полупродуктов сахарного производства, от несахаров с целью извлечения сахарозы.

Известен способ очистки мелассы, предусматривающий введение в нее реагента, осаждающего несахара, и фильтрование для удаления образовавшегося осадка несахаров. Перед введением реагента мелассу разбавляют водой до 40-50% сухих веществ и нагревают до температуры 55-65°C, при этом в качестве реагента используют перекись водорода в количестве 1,0-1,5 мас. % к массе мелассы и после фильтрования в мелассу вводят 10-15%-ный раствор перманганата калия в количестве 1,0-1,5 мас. % к массе мелассы для образования частиц диоксида марганца, адсорбирующих несахара с последующей фильтрацией (RU 2301266 C1, C13J 1/02, 20.06.2007).

Недостатком этого способа является то, что он не обеспечивает достаточное извлечение из мелассы сахарозы ввиду высокой концентрации в мелассе солей щелочных и щелочноземельных металлов, таких как калий, натрий, магний, кальций, препятствующих процессу ее кристаллизации. Также недостатком этого способа является то, что он не применим к мелассе невысокого качества с пониженным содержанием сахарозы и высоким содержанием солей кальция.

Наиболее близким аналогом является способ комплексной очистки мелассы и извлечения из нее сахарозы, при котором мелассу разбавляют до 20-50% сухих веществ водой или очищенным сахаросодержащим соком, вводят в раствор реагенты, обесцвечивающие его и осаждающие несахара, и удаляют образовавшийся осадок несахаров. В качестве реагентов используют смесь неорганического коагулянта, кислого реагента, неанионного флокулянта, реагента, ускоряющего процесс флокуляции, обесцвечивающего реагента и некатионного флокулянта, нагревают его до температуры 45-95°C и подают в отстойник-декантатор, в котором его выдерживают до формирования осадка. Затем осадок удаляют, раствор фильтруют и направляют на электродиализную очистку от солей щелочных и щелочноземельных металлов, при этом в качестве мембран используют анионообменные и катионообменные мембраны, а в качестве электродов - любые проводящие материалы. После электродиализной очистки очищенный раствор возвращают в технологический поток на стадию преддефекации, или стадию 1-й сатурации, или стадию 2-й сатурации, или стадию выпарки (RU 2556894 C1, С13В 50/00, 20.07.2015).

Недостатком способа - наиболее близкого аналога - является большая продолжительность процесса, обусловленная необходимостью дополнительной очистки в случае неудовлетворительных качественных параметров сахарсодержащего раствора, заключающейся в том, что очищенный раствор подвергается еще одной или нескольким стадиям очистки и в зависимости от достигнутых качественных параметров подается в начальные стадии технологического потока - на стадию преддефекации, или стадию 1-й сатурации, или стадию 2-й сатурации, или стадию выпарки. Указанная последовательность операций требует значительного времени, приводит к увеличению потерь сахарозы, накоплению несахаров и увеличению количества полупродуктов в продуктовом отделении и, в целом, к снижению коэффициента извлечения сахарозы из сырья. Кроме того, данный способ не обеспечивает высокого уровня обесцвечивания растворов, а содержание сухих веществ в пределах 20-50% ограничивает возможные точки ввода (стадия преддефекации, или стадия 1-й сатурации, или стадия 2-й сатурации, или стадия выпарки) раствора в технологический поток.

В основу настоящего изобретения положена задача повышения эффективности технологического процесса производства сахара, в частности наиболее полного извлечения сахара из сырья.

Техническим результатом предложенного изобретения является сокращение времени очистки сахаросодержащих растворов при сохранении ее высокой степени, повышение степени очистки раствора от солей щелочных и щелочноземельных металлов и снижение его цветности, обеспечение возможности применения на стадии электродиализной очистки анионных и катионных мембран любого типа, в том числе биполярных мембран, и электродов из любых электропроводящих материалов, а также использования для очистки исходного сырья любого качества.

Указанный технический результат достигается предложенным способом комплексной очистки густых сахаросодержащих растворов с целью извлечения из них сахарозы, при котором густой сахаросодержащий раствор разбавляют водой или очищенным сахарным соком, осуществляют реагентную очистку полученного раствора от несахаров посредством введения в него реагентов, представляющих собой смесь неорганического коагулянта, кислого реагента, катионного флокулянта, реагента, ускоряющего процесс флокуляции, обесцвечивающего реагента и анионного флокулянта, нагревают раствор до температуры 45-95°C, удаляют образовавшийся осадок несахаров, направляют раствор на электродиализную очистку от солей щелочных и щелочноземельных металлов и затем вводят в технологический поток производства сахара, при этом густые полупродукты разбавляют до 20-55% сухих веществ, после электродиализной очистки очищенный раствор либо сгущают до 60-75% сухих веществ и вводят его в технологический поток производства сахара на стадию уваривания утфеля II и/или III кристаллизации, либо вводят на стадию приготовления клеровки сахаров II и III кристаллизации.

Основной причиной образования мелассы в сахарном производстве является наличие несахаров, увеличивающих растворимость сахарозы. Наиболее активными мелассообразователями являются соли щелочных и щелочноземельных металлов, удаление которых из сахарсодержащих производственных растворов посредством электрохимических процессов является одним из самых важных критериев повышения коэффициента извлечения сахарозы из сырья.

Как и способ-прототип, данный способ обеспечивает возможность использования для электродиализной очистки анионообменных, и катионообменных, и биполярных мембран любого типа, а также электродов из любых электропроводящих материалов за счет предварительной реагентной очистки сахаросодержащего раствора, в результате которой из раствора удаляется существенная часть высокомолекулярных несахаров и веществ коллоидной дисперсности, присутствие которых в растворе делает фактически невозможным проведение электродиализа, поскольку мембраны, изготовленные с применением ионообменных смол, быстро зарастают высокомолекулярными соединениями, а на используемых электродах образуются значительные отложения.

Таким образом, возможность использования в электродиализных аппаратах мембран и электродов любого типа обеспечивается за счет эффективного сочетания физико-химических и механических процессов (таких как реакции замещения, присоединения, коагуляция, флокуляция, осаждение, фильтрация) на стадии реагентной очистки и, как следствие, высокого эффекта очистки растворов.

При неудовлетворительных качественных показателях (чистота сахарсодержащего раствора, цветность, плохая фильтруемость и осаждение) сырья в процессе реагентной очистки в раствор вводят частицы карбоната кальция.

Частицы карбоната кальция в производственном технологическом потоке представляют собой фильтрационный осадок, сформировавшийся после обработки дефекованного сока сатурационным газом CO₂ на стадии 1-йI или 2-йI сатурации в виде сгущенной суспензии или твердого осадка после фильтр-прессов.

Введение в раствор щелочного реагента - известкового молока - позволяет нейтрализовать избыточную кислотность среды во избежание разложения сахарозы. Кроме того, ионы кальция, связывая избыточные фосфат-ионы и образуя фосфат кальция, создают дополнительную адсорбционную поверхность наряду с карбонатом кальция. Вводимые, в зависимости от качества исходного сырья (при низкой чистоте сахарсодержащего раствора, высокой цветности, неудовлетворительного осаждения и фильтруемости), в раствор частицы карбоната кальция (в виде сгущенной суспензии сока 2-й сатурации или фильтрационного осадка), поверхность которых обладает хорошей адсорбционной активностью по отношению к несахарам раствора, являются одновременно центрами частиц скоагулированного и сформированного под влиянием вводимого комплекса реагентов осадка с разветвленной структурой, легко удаляемого посредством отстаивания и фильтрования.

При неудовлетворительных качественных показателях (чистота сахарсодержащего раствора, цветность, плохая фильтруемость и осаждение) сырья до электродиализной очистки нагретый сахаросодержащий раствор можно дополнительно обработать с помощью растительной клетчатки, угля или их смеси. Для этого в процессе предварительной очистки раствор пропускают через клетчатку, уголь или их смесь. В зависимости от качества сырья (мелассы, оттеков и т.д.) расход клетчатки и активированного угля может составлять до 5% от массы очищаемого раствора. Использование этой стадии позволяет исключить повторные реагентную и электродиализную обработки раствора, поскольку предварительная очистка растительной клетчаткой и/или активированным углем обеспечивает дополнительное удаление несахаров за счет поверхностной адсорбции красящих веществ и веществ коллоидной дисперсности на их поверхности и достаточное для проведение процесса электродиализной очистки в оптимальном режиме.

Уваривание очищенного раствора после электродиализной очистки до 60-75% сухих веществ позволяет направлять сгущенный очищенный раствор, в зависимости от полученных качественных показателей, непосредственно на уваривание утфелей I, и/или II, и/или III кристаллизации, что позволяет повысить эффективность извлечения сахара в процессе перекристаллизации и сократить количество полупродуктов, участвующих в перекристаллизации на последующих ступенях, и максимально обессахарить межкристальный оттек последней ступени кристаллизации. Кроме того, возврат на 1-ю, и/или 2-ю, и/или 3-ю ступени кристаллизации обеспечивает при высоких концентрациях сухих веществ минимальное разбавление утфеля на стадиях его уваривания, что, в свою очередь, снижает потери сахарозы при уваривании, сокращает расход пара и длительность процесса уваривания.

Также возможен возврат очищенного раствора после электродиализной очистки в технологический поток на стадию клерования сахара II и/или III кристаллизации, что позволяет, в отличие от использования в качестве клерующего раствора очищенного диффузионного сока, получать клеровку с незначительным остаточным содержанием солей щелочных и щелочноземельных металлов. Возврат полученной клеровки на уваривание утфеля I кристаллизации приводит к сокращению длительности уваривания, потерь сахарозы при уваривании продуктов и снижению их количества.

В промышленном производстве процесс получения сахара из сахарной свеклы представляет собой последовательность следующих основных стадий. Вначале идет подготовка сахарной свеклы: корнеплоды моют, очищают от примесей и измельчают в стружку. Затем загружают в диффузионный аппарат, где при температуре 70-75°C противотоком подается вода. При этом из клетчатки свекловичной стружки происходит диффузия растворимых веществ в воду с образованием диффузионного сока темно-серого цвета, который, кроме сахарозы, содержит множество других веществ (несахаров). Последующая очистка диффузионного сока проходит следующим образом. Вначале сок проходит стадию преддефекации: он обрабатывается известняковым молоком с постепенным увеличением рН примерно до 11,4. На этой стадии протекают реакции нейтрализации содержащихся в соке органических кислот гидроксидом кальция, коагуляции и осаждения высокомолекулярных несахаров в виде пектинов, белков и продуктов деструкции белков, а также реакции осаждения большей части анионов фосфорной, щавелевой, уксусной, лимонной, оксилимонной, яблочной, винной кислот и катионов магния, алюминия, железа. Кроме того, в щелочной среде высокомолекулярные несахара осаждаются, переходя в полианионную форму. Но реакции разложения ряда органических несахаров, содержащихся в диффузионном соке, на стадии преддефекации только начинаются, и для их завершения необходимы более высокие щелочность, температура и продолжительность процесса.

Сразу после стадии преддефекации проводят основную дефекацию. На этой стадии проводят разложение амидов кислот, солей аммония, редуцирующих сахаров, омыление жиров, доосаждение анионов кислот, образующихся в реакциях разложения, а также создание избытка извести, необходимой для получения достаточного количества частиц карбоната кальция на последующей стадии сатурации.

В результате проведения стадий преддефекации и дефекации образуется нерастворимый в воде осадок, содержащий карбонат кальция, соли органических кислот и коагулянт, состоящий из высокомолекулярных несахаров. В дефекованном соке остаются растворенными гидроксиды кальция, калия и натрия, соли высокомолекулярных несахаров, сахарат кальция и сахароза.

Далее дефекованный сок с хлопьевидным осадком проходит следующую стадию - стадию сатурации, во время которой сок насыщается сатурационным газом - углекислым газом CO₂. На этой стадии в результате карбонизации образуется нерастворимый СаСО₃. Зарождающиеся при этом положительно заряженные частицы СаСО₃ служат центрами адсорбции отрицательно заряженных несахаров - водорастворимых продуктов распада редуцирующих сахаров, красящих веществ, солей высокомолекулярных несахаров и органических кислот, а также полианионов коагулянта высокомолекулярных несахаров. Взаимодействие полианионов с катионами Са²⁺ на поверхности частиц карбоната кальция вытесняет из них связанную воду и уплотняет образующиеся агрегаты, состоящие из органической оболочки, содержащей в основном несахара, и ядра из СаСО₃. При этом образуется твердый осадок, легко удаляющийся с помощью механической фильтрации.

Далее проводят фильтрацию сока. В итоге очищенный от осадка сок имеет примерно следующий состав: сухие вещества 13-18 вес. %; сахароза 11-16 вес. %; азотистые вещества 0,4-0,5 вес. %; зола 0,5-0,6 вес. %; соли кальция 0,015-0,025 вес. %. Чистота сока составляет 89-92%, а цветность 12-20 усл. ед.

Далее фильтрованный сок проходит стадию сульфитации (в случаях, если такая стадия есть на сахарном заводе). Сульфитацией называют обработку сахарных растворов диоксидом серы SO₂. Растворенный в воде SO₂ находится в виде неионизированного гидрата сернистой кислоты H₂SO₃, ионов HSO₃^- и небольшого количества SO₃^2-. Сернистая кислота одновременно служит как антисептик и восстанавливает вещества, относящиеся к непредельным соединениям, и превращает их в бесцветные соединения. Сок при этом не очищается, т.к. обесцвеченные вещества остаются в растворе. Кроме того, сернистая кислота и ион HSO₃^- блокируют карбонильные группы редуцирующих соединений (моносахаридов, триоз, продуктов их распада), препятствуя образованию красящих веществ. Это вызвано дегидратацией этих соединений с образованием непредельных соединений с двойной связью, превращающегося далее в присутствии гидросульфита натрия NaHSO₃ в сульфонаты.

Очищенный таким образом сок отправляют в выпарную камеру, где за счет выпаривания воды происходит его сгущение до сахарного сиропа, содержащего 60-65% сухих веществ.

Следующей стадией является стадия кристаллизации. Ее цель - выделить сахар, растворенный в сиропе, в виде кристаллов. Выделение кристаллов сахарозы проводят в 2-3 этапа. 1-й этап представляет собой уваривание сахарного сиропа с получением утфеля I кристаллизации - смеси кристаллов сахара и оттека (межкристальной жидкости). После первого этапа производят отделение кристаллов от оттека утфеля I кристаллизации методом центрифугирования. 2-й этап представляет собой уваривание оттека утфеля I кристаллизации с получением утфеля II кристаллизации, также представляющего собой смесь кристаллов сахара с оттеком утфеля II кристаллизации, которые в дальнейшем разделяются методом центрифугирования. 3-й этап представляет собой уваривание оттека утфеля II кристаллизации с получением кристаллов сахара и конечного отхода - мелассы.

Сахар, полученный на 2-м и 3-м этапах кристаллизации, не соответствует требованиям, предъявляемым к качеству готовой продукции, и подлежит дальнейшей переработке. Для этого смесь этих сахаров растворяют в фильтрованном соке 2-й сатурации, полученную клеровку направляют на сульфитацию вместе с сахарным сиропом, полученным на выпарной установке до стадии кристаллизации, с целью получения сахара высокого качества.

Предложенный способ осуществляют следующим образом.

Густой сахаросодержащий раствор (оттек I кристаллизации, и/или оттек II, и/или III кристаллизации) разбавляют водой или очищенным сахарсодержащим соком до содержания сухих веществ 20-55%. Данный диапазон содержания сухих веществ рабочего раствора обусловлен максимальной эффективностью реагентной и безреагентной очистки в зависимости от исходного качества растворов сахарсодержащего сырья (вязкости, чистоты, цветности, фильруемости и осаждения).

Затем в раствор вводят реагенты, обесцвечивающие и осаждающие несахара, и удаляют образовавшийся осадок несахаров. При необходимости вводят карбонат кальция, служащий адсорбционной поверхностью по отношению к несахарам. Вводимые в раствор реагенты представляют собой смесь неорганического коагулянта, кислого реагента, катионного флокулянта, регента, ускоряющего процесс флокуляции, обесцвечивающего реагента и анионного флокулянта, а также известняковое молоко. Раствор с рН 7,5-9,0 нагревают до температуры 45-95°C и направляют в отстойник, где выдерживают его до формирования осадка. Затем осадок удаляют, раствор фильтруют и направляют на электродиализную очистку от солей щелочных и щелочноземельных металлов. При этом в качестве мембран используют анионообменные и катионообменные мембраны любого типа, а также биполярные мембраны, а в качестве электродов - любые электропроводящие материалы.

В зависимости от качества рабочего раствора перед электродиализной очисткой можно провести фильтрование с использованием активированных углей и/или растительной клетчатки или их смеси. После электродиализной очистки очищенный раствор направляют в выпарную установку для сгущения до СВ 60-75% с последующим возвратом его на стадию уваривания утфеля I, и/или II, и/или III кристаллизации. Также возможно использовать очищенный раствор и без предварительного сгущения в качестве клерующего раствора для растворения сахара II и III кристаллизаций.

Обозначенные отличительные особенности предложенного способа позволяют повысить эффективность перекристаллизации полупродуктов и обеспечить более полное извлечение сахарозы из сиропа в продуктовом отделении.

Примеры осуществления

Пример 1

В исходный сахаросодержащий раствор - разбавленную водой мелассу свекловичную с концентрацией сухих веществ 40,42%, нагретую до температуры 75°C, добавили следующие реагенты: сульфат алюминия (неорганический коагулянт) 0,007 мас. % к массе раствора мелассы, ортофосфорную кислоту (кислый реагент) в количестве 80 мг/л раствора мелассы, поликатионит - полидиаллилдиметиламмоний хлорид (катионный флокулянт) 0,02 мас. % к массе раствора мелассы, активную кремниевую кислоту (реагент, ускоряющий процесс флокуляции частиц несахаров) 0,015 мас. % к массе раствора мелассы, перманганат калия в количестве 0,5 мас. % к массе раствора мелассы, 30%-ный раствор перекиси водорода (обесцвечивающий реагент) в количестве 0,8 мас. % к массе раствора мелассы и полиакриламид (анионный флокулянт) в количестве 40 мг/л раствора мелассы. Затем раствор довели известковым молоком до рН 7,9 и подали в отстойник, в котором его выдержали 2 часа 30 минут. После этого осадок удалили механическим способом, а раствор нагрели до температуры 80°C и поочередно пропустили через слой клетчатки, в качестве которой использовалась измельченная древесина (опилки: смесь 1:1 древесина лиственных и хвойных пород (береза, ель)), и активированный уголь марки АГ-3 (ГОСТ20464-75) и отфильтровали через фильтровальную ткань. Общая длительность обработки клетчаткой и углем составила 1 час 40 мин.

Далее раствор направили на очистку в электродиализный аппарат. В качестве электродов использовали стальные пластины размером 230×100×3 мм.

В качестве катионообменной использовали гетерогенную мембрану МК-40, представляющую собой композит из ионообменной смолы КУ-2 и полиэтилена. В качестве анионообменной использовали гетерогенную мембрану МА-40, представляющую собой композит из полистирола, сшитого дивинилбензолом, и полиэтилена. Заданная плотность тока составляла 10 мА/см². Скорость потока раствора мелассы через ячейку составляла 1 л/час.

Растворы анализировали с определением содержания сухих веществ (рефрактометрическим методом) и сахарозы (поляриметрическим методом), чистоты, рН (потенциометрическим методом) и цветности (колориметрическим методом).

Свойства исходного сахаросодержащего раствора и раствора, полученного после электродиализной очистки, приведены в таблице 1.

Сравнительные данные по содержанию щелочных и щелочноземельных металлов в исходном и очищенном растворах приведены в таблице 2.

Пример 2

Пример 2 проводили аналогично примеру 1, однако перед добавлением в раствор мелассы с СВ 38,75% комплекса реагентов в него вводили разбавленный до 25% СВ фильтрационный осадок и доводили его рН известковым молоком до значения 8,1. Дальнейшую очистку раствора мелассы проводили аналогично примеру 1.

Пример 3

Пример 3 проводили аналогично примеру 1, однако в качестве исходного сахаросодержащего раствора использовали раствор мелассы тростникового сахара-сырца с водой с концентрацией сухих веществ 45,28%.

До электродиализной очистки нагретый до температуры 85°C сахаросодержащий раствор поочередно пропускали через слой клетчатки, в качестве которой использовалась измельченная древесина (опилки): смесь 1:1 (древесина лиственных пород деревьев - березы и ольхи), и активированный уголь марки ОУ-В (ГОСТ 4453-74).

В процессе электродиализной очистки в качестве катионообменной использовали сульфокатионитную мембрану МФ-4СК. В качестве анионообменной использовали мембрану МА-40. Заданная плотность тока составляла - 15 мА/см². Скорость потока раствора мелассы через ячейку составляла 3 л/час. В качестве электродов использовали титановые пластины размером 230×100×3 мм.

Пример 4

Пример 4 проводили аналогично примеру 3, однако в качестве исходного сахаросодержащего раствора использовали смесь 1:1 раствора мелассы свекловичной с очищенным соком и раствора зеленого оттека 1-го продукта с очищенным соком с концентрацией сухих веществ 35,12%.

В процессе предварительной очистки в качестве клетчатки использовали измельченную солому злаковых культур (пшеницу), а в качестве угля - активированный уголь марки ОУ-Б (ГОСТ 4453-74).

В процессе электродиализной очистки использовали биполярные мембраны МБ-1 и МБ-2, которые представляют собой бислойную систему, состоящую из совмещенных в один лист катионо- и анионообменных мембран. Заданная плотность тока при электродиализной очистке составляла 50 мА/см². Скорость потока раствора мелассы через ячейку составляла 5 л/час. В качестве электродов использовали графитовые пластины размером 230×100×3 мм.

Пример 5

Пример 5 проводили аналогично примеру 3, однако в качестве исходного сахаросодержащего раствора использовали раствор оттека II кристаллизации с очищенным соком с концентрацией сухих веществ 45,04%. Для проведения реагентной очистки в раствор добавили следующие реагенты: сульфат алюминия (неорганический коагулянт) 0,005 мас. % к массе раствора, ортофосфорная кислота (кислый реагент) в количестве 0,3 мас. % к массе раствора, поликатионит - полидиаллилдиметиламмоний хлорид 0,02 мас. % к массе раствора, 30%-ный раствор перекись водорода (обесцвечивающий реагент) в количестве 0,8 мас. % к массе раствора.

В процессе предварительной очистки в качестве клетчатки использовали измельченную солому злаковых культур: смесь 1:1 (пшеница, овес), а в качестве угля использовали активированный уголь марки ОУ-А (ГОСТ 4453-74).

В процессе электродиализной очистки в качестве катионообменной использовали гомогенную мембрану nafion-117, которая представляет собой сополимер тетрафторэтилена и перфторированного сульфосодержащего винилового эфира. В качестве анионообменной использовали мембрану МА-41И.

Заданная плотность тока составляла 100 мА/см². Скорость потока раствора мелассы через ячейку составляла 12 л/час. В качестве электродов использовали платинированные титановые пластины размером 230×100×3 мм.

Пример 6

Пример 6 проводили без дополнительной очистки раствора.

В качестве исходного использовали раствор зеленого оттека I кристаллизации с очищенным соком с содержанием СВ 42,35%.

Реагентную очистку раствора проводили аналогично способу 1. При этом рабочий раствор доводили известковым молоком до значения рН 8,3 без проведения дополнительной обработки с помощью вспомогательных материалов. Дальнейшую электродиализную очистку рабочего раствора зеленого оттека I кристаллизации с очищенным соком проводили аналогично примеру 3.

Пример 7 (по прототипу)

В водный раствор свекловичной мелассы с содержанием СВ 40,42% добавили следующие реагенты: сульфат алюминия (неорганический коагулянт) 0,007 мас. % к массе раствора мелассы, ортофосфорная кислота (кислый реагент) в количестве 80 мг/л раствора мелассы, поликатионит - полидиаллилдиметиламмоний хлорид (катионный флокулянт) 0,02 мас. % к массе раствора мелассы, активная кремниевая кислота (реагент, ускоряющий процесс флокуляции частиц несахаров) 0,015 мас. % к массе раствора мелассы, перманганат калия в количестве 0,5 мас. % к массе раствора мелассы, 30%-ный раствор перекись водорода (обесцвечивающий реагент) в количестве 0,8 мас. % к массе раствора мелассы и полиакриламид (анионный флокулянт) в количестве 40 мг/л раствора мелассы. Раствор подали в отстойник, в котором его выдерживали 2 часа 30 минут. После этого осадок удалили механическим способом, а раствор направили на очистку в электродиализный аппарат. В качестве электродов использовали стальные пластины размером 230×100×3 мм.

В качестве катионообменной использовали гетерогенную мембрану МК-40, представляющую собой композит из ионообменной смолы КУ-2 и полиэтилена. В качестве анионообменной использовали гетерогенную мембрану МА-40, представляющую собой композит из полистирола, сшитого дивинилбензолом, и полиэтилена. Заданная плотность тока составляла 10 мА/см². Скорость потока раствора мелассы через ячейку составляла 1 л/час.

Из представленных результатов видно, что способ позволяет получить высокие результаты очистки густых сахарсодержащих растворов при использовании мембран и электродов различного типа, что не ограничивает работу электродиализной установки в узком диапазоне используемых мембран и электродов. Способ обеспечивает эффективную очистку густых сахаросодержащих производственных растворов, полученных из любого вида сырья (сахарная свекла, тростниковый сахар-сырец) и любой стадии их уваривания (оттеки I, II кристаллизаций, меласса, их смесь).

Как показал анализ чистоты исходного и очищенного по способу-прототипу растворов, в том числе сравнительный анализ по содержанию щелочных и щелочноземельных металлов, очищенный способом-прототипом раствор ввиду невысоких качественных параметров требует дополнительной очистки, что влечет за собой увеличение трудоемкости и увеличение продолжительности процесса, поскольку в данном случае очищенный сахаросодержащий раствор подвергается еще одной или нескольким стадиям очистки, переходя в одну из начальных стадий технологического потока - на стадию преддефекации, или стадию 1-й сатурации, или стадию 2-й сатурации, или стадию выпарки.

Наряду с этим анализ чистоты исходного и очищенного предложенным способом растворов показал высокие результаты, ввиду чего можно сделать вывод о том, что предложенный способ не требует проведения повторной очистки и, следовательно, значительно сокращает общее время очистки сахаросодержащих растворов. Кроме того, как показали экспериментальные данные, он значительно повышает степень очистки раствора от солей щелочных и щелочноземельных металлов.

Несколько лучших результатов очистки предложенным способом можно достичь добавлением на реагентной стадии частиц карбоната кальция, что улучшает также и фильтруемость растворов. При этом совокупность физико-химических способов очистки позволяет получать готовый продукт - очищенный сахаросодержащий раствор, обладающий высокими качественными показателями (цветностью и чистотой), что делает возможным его введение в технологический поток на этапах с более высокими требованиями к качеству полупродуктов без потери торгового достоинства готовой продукции - сахара. Совокупность отличительных признаков предлагаемого способа позволяет обеспечить наиболее полное извлечение сахара из сырья, что и является целью применения.

Изобретение относится к сахарной промышленности. Способ комплексной очистки густых сахаросодержащих растворов с целью извлечения из них сахарозы предусматривает разбавление густого сахаросодержащего раствора водой или очищенным сахарным соком. Затем осуществляют реагентную очистку полученного раствора от несахаров посредством введения в него реагентов. Реагенты представляют собой смесь неорганического коагулянта, кислого реагента, катионного флокулянта, реагента, ускоряющего процесс флокуляции, обесцвечивающего реагента, анионного флокулянта и известкового молока. Нагревают раствор до температуры 45-95°С, удаляют образовавшийся осадок несахаров, направляют раствор на электродиализную очистку от солей щелочных и щелочноземельных металлов и затем вводят в технологический поток производства сахара. Сахаросодержащий раствор разбавляют до 20-55% сухих веществ. После электродиализной очистки очищенный раствор либо сгущают до 60-75% сухих веществ и вводят его в технологический поток производства сахара на стадию уваривания утфеля II и/или III кристаллизации, либо вводят на стадию приготовления клеровки сахаров II и III кристаллизации. Изобретение позволяет сократить время очистки, повысить степень очистки раствора от солей щелочных и щелочноземельных металлов и снизить его цветность. 2 з.п. ф-лы, 2 табл., 7 пр.

1. Способ комплексной очистки густых сахаросодержащих растворов с целью извлечения из них сахарозы, при котором густой сахаросодержащий раствор разбавляют водой или очищенным сахарным соком, осуществляют реагентную очистку полученного раствора от несахаров посредством введения в него реагентов, представляющих собой смесь неорганического коагулянта, кислого реагента, катионного флокулянта, реагента, ускоряющего процесс флокуляции, обесцвечивающего реагента, анионного флокулянта и известкового молока, нагревают раствор до температуры 45-95°С, удаляют образовавшийся осадок несахаров, направляют раствор на электродиализную очистку от солей щелочных и щелочноземельных металлов и затем вводят в технологический поток производства сахара, отличающийся тем, что сахаросодержащий раствор разбавляют до 20-55% сухих веществ, после электродиализной очистки очищенный раствор либо сгущают до 60-75% сухих веществ и вводят его в технологический поток производства сахара на стадию уваривания утфеля II и/или III кристаллизации, либо вводят на стадию приготовления клеровки сахаров II и III кристаллизации.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в процессе реагентной очистки в раствор вводят частицы карбоната кальция.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что перед электродиализной очисткой проводят фильтрование раствора посредством его пропускания через растительную клетчатку и/или активированный уголь.