Способ очистки сахарсодержащегоРАСТВОРА Советский патент 1981 года по МПК C13D3/18 

Изобретение относится к области очистки растворов, содер сацих взвешенные, цветные и коллоидные вещества, и может быть использовано в технологии сахарного производства для очистки высококонцентрированных сахарных растворов, таких как сироп и межкристальные оттеки. В состав несахаров, полупродуктов сахарного производства, помимо электролитов входят органические вещества, образующие в процессе производства сахара растворы цветных и коллоидных веществ. Накапливаясь по ходу производства сахара, цветные и коллоидные вещества, совместно с минеральной частью несахаров, связывают сахарозу и образуют отход производства - мелассу, являкицуюся основным источником потерь сахара в производстве. Известен способ очистки сахаросодержащего раствора, предусматриваккди пропускание его через слои гранулированного материала, катионита и ани онита, размещенного в рабочих камерах электродиализатора. Смесь катионита и анионита в равном соотношении загружают в рабочие камеры многосекционного электродиализатора, отделенные от камер концентрирования анионообменными и катионообменными мембранами, накладывают на электроды постоянное электрическое напряжение и пропускают раствор с.некоторой скоростью. При этом раствор очищается от содержащихся электролитов за счет их диализа через мембраны в камеры концентрирования l. Однако при использовании известного способа очистки,некоторая часть миграционного несаха1 а, а также цветные и коллоидные вещества остаются в растворе и обуславливают потери сахара в мелассе. К недостаткам известного способа относится также большой расход электроэнергии иа удаление электролитов, неизбежность периодической замены ноиитов, ввиду их отравления и разруиения, а также необходимость частых регенерация, что в условиях существующего оформлеиия процесса очистки связано с определенными практически трудностями. Цель изобретения - повьвиение эффекта очистки саха1юсодер:хащего раствора. Поставленная цель достигается тем, что в качестве гранулированного материала используют непроводящий электрический ток фильтрующий материал, при этом пропускание раствора ведут со (0,5-1,0) м/с при температуре 75-85 0 и концентрации сахарозы 60-70%. В качестве непроводящего электрический ток фильтрующего материеша целесообразно использовать керамзит, силикагель с диаметром гранул 2-3 мм или обожженную глину. Способ заключается в слеяукядем. Используют электролитическую ячейку, разделенную ионообменными мембранами на три камеры: анодную, среднюю (рабочую) и катодную. Электродами служат графитовые, титановые или платиновые электроды. Через электродные камеры прокачивают с целью предупреждения газовой пол.рйзации электродов 0,1 н.раствор NaCE со скоростью 0,03-0,05 м/с. Через среднюю камеру пропускают очищаемый раствор, содержащий 60-70% сахарозы со скоростью (0,5-1)10 м/с Используемый гранулированный мате риал и раствор, содержащий сахарозу высоких концентраций, обеспечивают не обходимый градиент потенциала 80-90 ВЗсм э рабочей камере ячейки и в связи с этим - высокий эффект удаления цветных и коллоидных веществ из раст воров, содержащих значительное количество электролитов. Очистку осуществляют при 75-85 С. Время пребывания раствора в слое фил труквдего материала составляет 1,5-2,2 ч. В конце цикла работы электролитической ячейки, определяемого по коли честву удер;хиваемоК примеси или по концентрации их в фильтрованном раст воре, прекращают подачу раствора,снимают электрическое напряжение и дают в рабочую камеру воду. При этом осадок разруиается и выносится из межзернового пространства слоя потоком воды. Затем цикл повторяется. В качестве гранулированного материала используют непроводящий электрический ток фильтрующий материал, например керамзит, или силикагель с диаметром гранул 2-3 мм, или обожзхенную глину. Пример. В среднюю камеру электролитической ячейки, выполненной из фторопласта, размером 28 х 10 X 64 мм, помещают силикагель с диаметром гранул 2-3 мм и раствор карамелина (продукта термического разложения сахарозы) с концентрацией 2 г/л, содержащий различное количество сахарозы (0-71%). Через электродные кгииеры, отделенной от средней мембранами М-40,МА-40, прокачивают 0,1 н.раствор NaC. Расстояние между электродами 20 мм. На электроды подают постоянное электрическое напряжение и вьодерживают раствор в ячейке при температуре в течение 20 мин, необходимых для установления динамического равновесия. В процессе опытов определяют с помощью платиновых зондов, установленных в примембранных областях рабочей камеры ячейки, падение напряжения. По истечении времени процесса очистки раствора сливают и определяют калориметрически концентрацию карамелина в зависимости от содержания сахарозы в расггврре . Результаты этих определений представлены в табл. 1. Таблица 1

Как видно из табл. 1, с увеличени- 0 ем концентрации сахарозы в растворе увеличивается электрическое сопротивление слоя силикагеля и соответственно ему растет напряженность поля и эффект удаления карамелина.

П р и м е р 2. Раствор, содержащий 1,23 г/л карамелина, 60% сахарозы и 110 -IlO моль/л хлористого натрия помещают в среднюю камеру электролитической ячейки, предварительно заполненной гранулированным кергшзитом, и выдерживают в ней при и напряжении на электродах В в течение 20 мин. Через электродные камеры, отделенные от средней ионообменными мембранами, прокачивают 0,1 н.раствор NaCf. По истечении времени процесса определяют величину Из табл. 2 видно, что при использовании в качестве фильтруюоего слоя керамзита н.раствора с бо}1ьаюй концентрацией сахарозы обеспечивается высокое падение напряжения в рабочей камере ячейки (90-92 В из 100 подана емих на электроды) и соответственно ему эффект удаления карамелина независимо от концентрации электролита в очищаемом растворе. П р и мер 3. Очищенный методом электродиалиэа раствор мелассы с содержанием сухих веществ (СВ) 40% и доброкачественностью (ДБ) 73,6 ед. (ДБ исходной мелассы 57,8 ед) уваривают под вакуумом (600 мм.рт.ст.)до содерх ания и пропускают при 80°С со скоростью 0,72 х 10 м/с через среднкж камеру электролитической ячейки размером 15x20x1450 мм, предварительно заполненной керамзито Через электродные камеры, отделен ные от средней мембранами МК 40 и МА-40, прокачивают 0,1 н.раствор

падения напряжения и концентрацию карамелина в очищенном растворе в зависимости от концентрации электролита в исходном растворе.

Результаты проведенных исследований представлены в табл. 2.

Таблица2 NaCt и подгиот на электроды постоянное электрическое напряжение. По истечении некоторого времени, определяемого по концентрации цветных веществ на выходе из ячейки, подачу раствора мелассы прекращают, отключают ток и прокивают среднюю xzutepy ячейки водой при 25°С до появления на выходе бесцветного раствора. Затем цикл повторяют, увеличивая постещенно величину подаваемого на элект роды напряжения и подвергая очистке раствор мелассы, очищенный уже в предыдущем цикле. В каждом цикле определяют эффект очистки по изменению доброкачественности раствора и эффект обеспечивания его по концентрации цветных веществ. В процессе опытов контролируют с помощью платиновых зондов напряженность электрического поля в рабочей камере ячейки. Результаты проведенных опытов приведены в табл. 3. Таблица 3 Из приведенных примеров видно, что введением в поле постоянного эле тричесОого поля керамзита вместо ионообменных смол сахарозы большой кон центрации можно достигнуть высоких значений напряженности электрического поля и за счет этого удалять из растворов, содержащих значительные количества электролитов, коллоидные и цветные вещества. При этом предста ляется возможность увеличить эффект очистки раствора мелассы на 70-80% и получить практически бесцветный, высокодоброкачественный продукт,пригодный для дальнейшей переработки в условиях сахарного производства. Согласно расчету экономической эффективности известным способом пре дставляется возможным удалять из растворов 0,75% по массе свеклы микрационного несахара и за счет этого увеличить выход сахара на 0,99%. Предлагаемый способ очистки позволяет дополнительно удалить 0,55% органического несахара (в основном цветных и коллоидных веществ), неудаляеNbjx известным способом и дополнитель но получить 0,73% сахара по массе свеклы. При совместном использовании двух способов можно практически полностью извлечь сахар из мелассы. Экономический эффект от внедрения предлагаемого способа составит около 630-тыс.руб. в год. Формула изобретения .1. Способ очистки сахаросодержащего раствора, предусматривающий пропускание его через слой гранулированного материала, размещенного в злектродиализаторе, отличающийся тем, что, с целью повьшения эффекта очистки раствора, в качестве гранулированного материала используют непроводящий электрический ток фильтрующий материсш, при этом пропускание раствора ведут со скоростью (0,5-1,0) м/с при температуре 75-85°С и концентрации сахарозы 60- 70%. 2.Способ по п. 1, отличающий с я тем, что в качестве непроводящего электрический ток фильтрующего материала используют керамзит. 3.Способ по п. 1, отличающий с я тем, что в качетсве непроводящего электрический ток фильтрующего материала используют силикагель с диаметром гранул 2-3 мм. 4.Способ по п. 1, о тл и ч ающ и и с я тем, что в качестве непроводящего электрический ток фильтрующего материала используют обожженную глину. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент Англии 1050960, кл. В 01 D, опублик. 1966.