способ очистки сахарсодержащего раствора

Формула изобретения

Способ очистки сахарсодержащего раствора, предусматривающий преддефекацию, дефекацию, введение поверхностно-активного вещества в количестве 0,001-0,005% к массе раствора и сатурацию, отличающийся тем, что в качестве указанного вещества используют эфиры сахарозы, полученные переэтерификацией триглицеридов, содержащихся в подсолнечном масле, и сахарозы в присутствии катализатора карбоната калия.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам очистки сахарсодержащих растворов путем введения в них поверхностно-активных веществ и может быть применено в сахарной промышленности. В качестве сахарсодержащего раствора используется диффузионный сок или клеровка сахара-сырца.

Известен способ очистки сахарсодержащего раствора, предусматривающий преддефекацию до рН 10,8-11,4 с введением поверхностно-активного вещества, в качестве которого используют ацетилированный моноглицерид стеариновой кислоты (АМГС). Далее проводят основную дефекацию и сатурацию. При этом преддефекованный осадок отделяют в поле центробежных сил [SU №1659489 A1, C 13 D 3/02, 30.06.91].

Недостатком указанного способа является недостаточно высокое качество очистки, так как поверхностно-активное вещество удаляется большей частью вместе с осадком и не участвует в процессе выделения несахаров на стадии сатурации. При этом также используют дорогостоящее дополнительное оборудование, что обусловливает повышение энергозатрат.

Известен также способ очистки сахарсодержащего раствора, предусматривающий дефекосатурацию диффузионного сока, введение раствора полиакриламида для коагуляции высокополимеров, преддефекацию, дефекацию, введение поверхностно-активного вещества - моноглицерида стеариновой кислоты и затем сатурацию дефекованного сока [SU №977493, C 13 D 3/04, 30.11.82].

Недостатком указанного способа является введение перед дефекосатурацией острого пара, что вызывает местные перегревы и повышение цветности сока за счет образования меланоидинов и приводит к увеличению энергозатрат. Кроме того, введение различных химических реагентов (полиакриламид, поверхностно-активное вещество, фильтровальный порошок), использование дополнительного оборудования усложняет технологию и увеличивает затраты.

Ближайшим техническим решением к предложенному является способ очистки сахарсодержащего раствора, предусматривающий преддефекацию, основную дефекацию, введение поверхностно-активного вещества - фосфатидов растительного масла в количестве 0,001-0,005% к массе сока и затем сатурацию дефекованного сока [RU №2130972, С 13 D 3/04, 27.05.99].

К недостаткам известного способа следует отнести недостаточно высокое качество очистки и зависимость технологии сахарного производства от ритмичности сезонной работы маслоэкстракционных заводов по производству рафинированного растительного (подсолнечного) масла.

Технический результат изобретения заключается в повышении эффекта очистки сахарсодержащего раствора.

Для достижения этого результата в предложенном способе очистки сахарсодержащего раствора, предусматривающем преддефекацию, дефекацию, введение поверхностно-активного вещества в количестве 0,001-0,005% к массе раствора и сатурацию, в качестве указанного вещества используют эфиры сахарозы, полученные переэтерификацией триглицеридов, содержащихся в подсолнечном масле, и сахарозы в присутствии катализатора карбоната калия.

Способ осуществляют следующим образом. В диффузионный сок с массовой долей сухих веществ 10,2-15,0%, чистотой Ч=75-89%, рН 5,5-6,5 по типовой технологической схеме при проведении преддефекации добавляют 0,2-0,3% СаО к массе свеклы. При этом рН сока медленно повышается до 10,8-11,4. В процессе преддефекации происходит коагуляция значительной части коллоидных веществ, протекают реакции нейтрализации и осаждения кальциевых солей. Затем в сок вводят 2,5-2,8% СаО к массе свеклы и проводят основную дефекацию, при этом рН сока повышается до 12,3-12,4 и осуществляется разложение ряда несахаров.

После дефекации в сок добавляют поверхностно-активное вещество - эфиры сахарозы в количестве 0,001-0,005% к массе сока. Далее сок подвергают сатурации, и рН сока понижается до 10,8-11,4. В процессе сатурации происходит физико-химическая очистка адсорбцией несахаров на осадке карбоната кальция.

Эфиры сахарозы получены переэтерификацией триглицеридов, содержащихся в подсолнечном масле, и сахарозы в присутствии катализатора карбоната калия по известной методике [Состояние производства и перспективы развития пищевых ПАВ. - М.: АгроНИИТЭИПП, Пищевая промышленность, серия 14, вып. 9 (обзорная информация), 1991, С.14-15]. Полученные эфиры выделены из реакционной смеси при помощи растворителя, в качестве которого использовался этилацетат [Меннинг А.Р. Эфиры сахарозы - пищевые поверхностно-активные вещества (обзор). - М., 1966, с.8].

Поверхностно-активные вещества, адсорбируясь на поверхности раздела фаз, снижают поверхностное натяжение на границе твердое тело - жидкость [Зимон А.Д., Лещенко Н.Ф. Коллоидная химия: Учебник для вузов. - М.: Агар, 2001, с.75], в результате уменьшается масса критического зародыша кристалла карбоната кальция Р_кр [Попов В.Д. Основы теории тепло- и массообмена при кристаллизации сахарозы. - М.: Пищевая промышленность, 1973, с.188]:

и радиус критического зародыша кристалла r [Бажал И.Г., Куриленко О.Д. Переконденсация в дисперсных системах. - Киев: Наукова Думка, 1975, с.82]:

В уравнениях (1) и (2) приняты обозначения: М - молекулярная масса; b -константа; - поверхностное натяжение на границе раствор - кристалл, Н/м; N - число Авогадро; Т - температура, К; П - коэффициент пересыщения; - плотность кристалла.

Таким образом, при одинаковых условиях проведения процесса сатурации в случае применения поверхностно-активных веществ увеличивается количество кристаллов карбоната кальция, что обеспечивает высокую дисперсность и адсорбционную способность сатурационного осадка.

Данные результатов очистки сока, проведенной по типовой технологической схеме с применением поверхностно-активного вещества - эфиров сахарозы, по сравнению с известным способом, в котором в качестве поверхностно-активного вещества используются фосфатиды растительного масла, приведены в примерах.

Пример 1. Проверку способа проводят с заводским соком, полученным при переработке свеклы в октябре 2002 г.

Берут 1000 г дефекованного сока с СВ=14,0%, Ч=87,2%, рН 12,1 и делят на две пробы. Затем в каждую пробу дефекованного сока при температуре 85°С добавляют в количестве 0,005% к массе сока поверхностно-активное вещество: в первую фосфатиды растительного (подсолнечного) масла, во вторую - эфиры сахарозы. Затем в пробах проводят сатурацию до рН 10,8, фильтрование, вторую сатурацию до рН 9,1 и фильтрование. Получают фильтрованный сок и определяют чистоту, цветность, выраженную через оптическую плотность, и содержание солей кальция. Во второй пробе СВ=11,9%; Ч=90,3%, цветность 0,62 ед. на 100 СВ, содержание солей кальция 0,261% СаО на 100 СВ, что по чистоте на 0,5 ед. больше, по цветности на 3,3% меньше и по содержанию солей кальция на 4,7% меньше по сравнению с известным способом.

Пример 2. Берут 1000 г дефекованного сока с СВ=13,6%, Ч=87,7%, рН 12,3 и делят на две пробы. Затем в каждую пробу дефекованного сока при температуре 85°С добавляют в количестве 0,001% к массе сока поверхностно-активное вещество: в первую фосфатиды подсолнечного масла, во вторую - эфиры сахарозы. Затем в пробах проводят сатурацию до рН 11,2, фильтрование, вторую сатурацию, до рН 9,1 и фильтрование. Получают фильтрованный сок во второй пробе с СВ=12,4%; Ч=92,2%, цветностью 0,71 ед. на 100 СВ, содержанием солей кальция 0,265% СаО на 100 СВ, что по чистоте на 0,4 ед. больше, по цветности на 3,8% меньше и по содержанию солей кальция на 4,3% меньше по сравнению с известным способом.

Пример 3. Берут дефекованный сок с СВ=14,4%, Ч=88,6%, рН 12,2 и делят на две пробы. Аналогично добавляют 0,003% поверхностно-активного вещества к массе сока в каждую пробу, как в примере 1. При этом рН сока I сатурации 11,1, рН сока II сатурации 8,8. В фильтрованном соке второй пробы СВ=13%, Ч=93,9%, содержание солей кальция 0,252% СаО на 100 СВ, цветность 0,58 ед. на 100 СВ, что по чистоте на 0,8 ед. выше, по цветности на 5,0% ниже, по содержанию солей кальция на 4,9% ниже по сравнению с известным способом.

Пример 4. Берут заводской дефекованный сок с СВ=13,8%, Ч=87% рН=12,0 и делят на две пробы. Аналогично добавляют 0,005% поверхностно-активного вещества к массе сока в каждую пробу, как и в примере 1. При этом рН сока первой сатурации 10,9, рН сока второй сатурации 9,3. Во второй пробе массовая доля СВ=12,5%; Ч=88,9%, содержание солей кальция 0,268% СаО на 100 СВ, цветность 0,61 ед. на 100 СВ, что по чистоте на 0,5 ед. выше, по цветности на 4,1% ниже, по содержанию солей кальция на 4,5% меньше по сравнению с известным способом.

Предлагаемый способ позволяет улучшить качество очистки диффузионного сока: повысить чистоту сахарсодержащего раствора, снизить цветность и содержание солей кальция в соке второй сатурации. Эфиры сахарозы являются доступными и эффективными поверхностно-активными веществами по сравнению с фосфатидами растительного масла, получение которых зависит от сезонности работы маслоэкстракционных заводов, кроме того, фосфатиды растительного масла обладают высокой пищевой ценностью и используются в качестве кормовой добавки для молодняка сельскохозяйственных животных.