способ очистки диффузионного сока

Формула изобретения

Способ очистки диффузионного сока, предусматривающий его нагревание до 55-60°С, смешивание с сатурационным осадком, известью и рециркулируемым предсатурационным соком, предсатурацию смеси, теплую и горячую дефекацию, I сатурацию и фильтрацию, отличающийся тем, что рециркулируют предсатурационный сок в количестве 300-500% к объему диффузионного сока и его перед рециркуляцией подвергают пересатурированию до достижения рН 7,0-7,5, при этом предсатурацию указанной смеси проводят до рН 8,8-9,5, после предсатурации отделяют осадок отстаиванием и осветленный предсатурационный сок подвергают теплой прогрессивной предварительной дефекации.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сахарной промышленности.

Известен способ очистки диффузионного сока, предусматривающий нагревание диффузионного сока до температуры 85-88°С, предсатурацию с расходом извести 0,5-0,6% СаО к объему сока до рН 8,8-9,5 и рециркуляцией предсатурационного сока, нагревание предсатурационного сока до температуры 85-88°С, отделение осадка отстаиванием, горячую дефекацию с расходом извести 1,5-1,8% СаО к массе свеклы, I и II сатурацию и фильтрацию между ними (Сапронов А.Р. Технология сахарного производства. - М.: Колос, 1999. - С.260-262).

Недостатком данного способа является то, что нагревание сока до температуры 85-88°С перед введением извести снижает ее растворимость, что приводит к исключению реакции осаждения несахаров диффузионного сока. В результате образуются высокоокрашенные продукты щелочного разложения редуцирующих сахаров и амидов, что ухудшает качество очищенного сока.

Ближайшим аналогом предложенного способа является способ очистки диффузионного сока, предусматривающий его нагревание до температуры 55-60°С, смешивание с фильтрационным осадком сока I и II сатурации и рециркулируемым предсатурационным соком в количестве 500-700% к массе сока и известью до рН 8,5-9,0, предсатурацию смеси до достижения рН 11,2-11,8, теплую и горячую дефекацию, I сатурацию, отделение осадка, дефекацию, II сатурацию и фильтрацию сока II сатурации (SU 1147754 А, 30.03.1985).

Недостатком указанного способа является то, что перед предсатурацией диффузионный сок смешивают с фильтрационным осадком сока I и II сатурации, при этом с осадком I сатурации вводятся и адсорбированные на нем несахара, тем самым, ухудшая качество диффузионного сока. Необоснованно велик расход извести на предсатурацию 1,0-1,5% СаО к массе сока. Проведение предсатурации до достижения рН 11,2-11,8 не обеспечивает образование осадка с низким коэффициентом фильтрации, что требует увеличение количества фильтрационного оборудования и большого количества рециркулируемого сока (500-700% к объему диффузионного сока).

Технический результат изобретения заключается в повышении степени удаления несахаров диффузионного сока, улучшении седиментационно-фильтрационных свойств осадка и снижении цветности продуктов сахарного производства.

Этот результат достигается тем, что в предложенном способе очистки диффузионного сока, предусматривающем его нагревание до 55-60°С, смешивание с сатурационным осадком, известью и рециркулируемым предсатурационным соком, предсатурацию смеси, теплую и горячую дефекацию, I сатурацию и фильтрацию, рециркулируют предсатурационный сок в количестве 300-500% к объему диффузионного сока и его перед рециркуляцией подвергают пересатурированию до достижения рН 7,0-7,5, при этом предсатурацию указанной смеси проводят до рН 8,8-9,5 и после предсатурации отделяют осадок отстаиванием, и осветленный предсатурационный сок подвергают теплой прогрессивной предварительной дефекации.

Изобретение поясняется технологической схемой, изображенной на чертеже.

Способ осуществляют следующим образом.

Диффузионный сок смешивают в циркуляционном сборнике 1 с сатурационным осадком, рециркулируемым пересатурированным до рН 7,0-7,5 предсатурационным соком в количестве 300-500% к объему диффузионного сока и известью в количестве 0,25 - 0,45% СаО к массе сока (что соответствует 0,3-0,5% СаО к массе свеклы при откачке диффузионного сока, равной 120%). Смесь нагревают до температуры 55-60°С в теплообменнике 2 и насосом 3 подают в сатуратор 4 для проведения процесса предсатурации до достижения рН 8,8-9,5. Проведение процесса предсатурации до указанного рН и при температуре 55-60°С обеспечивает большую растворимость извести, что приводит к достаточно полному осаждению веществ коллоидной степени дисперсности и снижению цветности сока, при этом образуется осадок, имеющий хорошие седиментационные и фильтрационные свойства.

После предсатурации 300-500% предсатурационного сока к объему диффузионного сока подвергают пересатурированию до рН 7,0-7,5 в бикарбонизаторе 5. При пересатурировании рециркулируемого предсатурационного сока до рН 7,0-7,5 образовавшийся при предсатурационной обработке карбонат кальция переходит в гидрокарбонат кальция, который в растворе диссоциирует на Са ²⁺ и НСО₃ ^- (Решетова Р.С. Разработка эффективных режимов предварительной обработки диффузионного сока. Автореферат дис. канд. техн. наук. - М., 1985. - 26 с.).

При смешивании диффузионного сока с пересатурированным предсатурационным соком, двухзарядный ион кальция вступает в реакции осаждения малорастворимых солей в отсутствии иона гидроксила, что приводит к более полному осаждению несахаров и способствует образованию натуральной щелочности, играющей положительную роль при дальнейших операциях.

Осадок II сатурации имеет нулевой или слабоположительный заряд. (Хомичак Л.М., Решетова Р.С., Даишев М.И. Электрохимические характеристики карбоната кальция при сатурировании//Известия вузов. Пищевая технология. - 1985. - №1. - С.31-33).

При смешивании с пересатурированным до рН 7,0-7,5 предсатурационным соком его заряд повышается за счет присутствия в соке двухзарядных ионов кальция, что повышает его адсорбционную способность. Это способствует более полному удалению несахаров, а также формированию осадка с хорошими фильтрационно-седиментационными свойствами.

Основную часть потока предсатурационного сока направляют в отстойник 6 предсатурационного сока для отделения осадка, что позволяет существенно повысить эффект очистки.

Сгущенную суспензию осадка предсатурационного сока подают на вакуум-фильтры 7, а осветленный предсатурационный сок из отстойника 6 предсатурационного сока и фильтрат из вакуум-фильтров 7 направляют в сборник 8 осветленного предсатурационного сока, откуда насосом 9 подают в преддефекатор Бригель-Мюллера 10 для проведения теплой прогрессивной предварительной дефекации с расходом извести в количестве 0,25-0,3% СаО к массе свеклы.

Теплая прогрессивная предварительная дефекация позволяет доосадить те высокомолекулярные соединения, которые не были осаждены на стадии проведения предсатурации, что повышает эффект очистки диффузионного сока.

Преддефекованный сок подвергают теплой дефекации с расходом извести 0,8-1,2% СаО к массе свеклы, нагревают до температуры 87°С и проводят горячую дефекацию.

Далее дефекованный сок делят на две части в соотношении 1:(5-7). Одну часть сатурируют до щелочности 0,6-0,9% СаО (снижение щелочности дефекованного сока на 20-30%), а 5-7 других частей пересатурируют до рН 7,0-7,4. Обе части смешивают и смесь подвергают сатурированию до рН 8,8-9,5 (I сатурация). Сок, соответствующий основному потоку (1 часть), направляют на фильтрование, а 5-7 кратное количество сока (500-700% к массе основного потока) пересатурируют и направляют на смешивание с дефекованным соком, у которого снижена щелочность на 20-30%.

При сатурировании до щелочности 0,6-0,9% СаО (снижение щелочности дефекованного сока на 20-30%) анионы кислот дефекованного сока переходят в ацидокарбонаты кальция, а анионы многоосновных кислот оказываются в центре кальцийкарбонатных цепочек, концевыми группами которых являются анионы гидроксикальция СаОН^- . При пересатурировании до рН 7,0-7,4 концевыми становятся анионы гидрокарбоната. Смешивание таких растворов приводит к взаимной их нейтрализации и связыванию в единый конгломерат через кальций карбонатную цепочку. При кратности рециркуляции 1:(5-7) с пересатурированием до рН 7,0-7,4 размеры таких конгломератов увеличиваются, создавая условия для легкой фильтрации.

Сатурационный осадок после фильтрования основного потока сока направляют на смешивание с диффузионным соком.

Пример 1. Процесс очистки диффузионного сока проводят по известному способу. В диффузионный сок, нагретый до температуры 87°С, добавляют 1,0% СаО к массе свеклы и 500% предсатурированного сока с рН 9,2, затем проводят предсатурацию до рН 9,2. Предсатурированный сок нагревают до температуры 87°С и отделяют осадок отстаиванием. Декантат подогревают до температуры 87°С, добавляют 1,5% СаО к массе свеклы и проводят основную дефекацию в течение 10 минут.После этого сок подвергают I сатурации до рН 11,0, фильтруют, нагревают до температуры 95°С, сатурируют до рН 9,2 и снова фильтруют.

Пример 2. Проводят очистку диффузионного сока по предлагаемому способу. Диффузионный сок смешивают с 300% отсатурированного до рН 7,0 предсатурированного сока к объему диффузионного сока, предварительно смешанного с сатурационным осадком, и добавляют известковое молоко в количестве 0,3% СаО к массе свеклы. Смесь подогревают до температуры 55°С и подвергают предсатурации при рН 9,2. Затем отделяют осадок отстаиванием. Осветленный предсатурационный сок подвергают теплой прогрессивной предварительной дефекации с расходом 0,25% СаО к массе свеклы в течение 15 минут. В преддефекованный сок добавляют 1,0% СаО к массе свеклы, проводят теплую основную дефекацию в течение 15 минут, затем сок нагревают до температуры 87°С и проводят горячую дефекацию в течение 7 минут. Далее дефекованный сок делят на две части в соотношении 1:5. Одну часть сатурируют до щелочности 0,6% СаО (снижение щелочности дефекованного сока на 20%), а 5 других частей пересатурируют до рН 7,0. Обе части смешивают и смесь подвергают сатурированию до рН 8,8 (I сатурация). Сок, соответствующий основному потоку (1 часть), направляют на фильтрование, а 5-кратное количество сока (500% к массе основного потока) пересатурируют и направляют на смешивание с дефекованным соком, у которого снижена щелочность на 20%.

Пример 3. Способ осуществляют аналогично примеру 2. Диффузионный сок смешивают с 400% отсатурированного до рН 7,2 предсатурированного сока к объему диффузионного сока, предварительно смешанного с сатурационным осадком, и добавляют известковое молоко в количестве 0,4% СаО к массе свеклы. Эту смесь нагревают до температуры 60°С и подвергают предсатурационной обработке при рН 9,2. Предсатурированный сок отстаивают и проводят сначала теплую прогрессивную предварительную дефекацию с расходом 0,25% СаО к массе свеклы в течение 15 минут, а затем теплую основную дефекацию с расходом 1,0% СаО к массе свеклы в течение 15 минут. Затем сок нагревают до температуры 87°С и подвергают горячей основной дефекации в течение 7 минут. Далее дефекованный сок делят на две части в соотношении 1:6. Одну часть сатурируют до щелочности 0,75% СаО (снижение щелочности дефекованного сока на 25%), а 6 других частей пересатурируют до рН 7,2. Обе части смешивают и смесь подвергают сатурированию до рН 9,0 (I сатурация). Сок, соответствующий основному потоку (1 часть), направляют на фильтрование, а 6-кратное количество сока (600% к массе основного потока) пересатурируют и направляют на смешивание с дефекованным соком, у которого снижена щелочность на 25%.

Пример 4. Способ осуществляют аналогично примеру 2,3. Диффузионный сок смешивают с отсатурированным до рН 7,4 предсатурированным соком в количестве 500% к объему диффузионного сока, предварительно смешанным с сатурационным осадком, и добавляют 0,5% СаО к массе свеклы. Затем смесь нагревают до температуры 58°С, проводят предсатурацию при рН 9,2 и отделяют осадок отстаиванием. Осветленный предсатурационный сок подвергают теплой прогрессивной предварительной дефекации с расходом 0,25% СаО к массе свеклы в течение 15 минут. Затем в преддефекованный сок добавляют 1,0% СаО к массе свеклы, проводят теплую основную в течение 15 минут, нагревают до температуры 87°С и подвергают горячей дефекации в течение 7 минут. Далее дефекованный сок делят на две части в соотношении 1:7. Одну часть сатурируют до щелочности 0,9% СаО (снижение щелочности дефекованного сока на 30%), а 7 других частей пересатурируют до рН 7,3. Обе части смешивают и смесь подвергают сатурированию до рН 9,2 (I сатурация). Сок, соответствующий основному потоку (1 часть), направляют на фильтрование, а 7-кратное количество сока (700% к массе основного потока) пересатурируют и направляют на смешивание с дефекованным соком, у которого снижена щелочность на 30%.

Пример 5. Способ осуществляют аналогично примеру 2, 3, 4. Диффузионный сок смешивают с 400% отсатурированного до рН 7,5 предсатурированного сока к объему диффузионного сока, предварительно смешанного с сатурационным осадком, и добавляют известковое молоко в количестве 0,3% СаО к массе свеклы. Смесь нагревают до температуры 55°С, подвергают предсатурации при рН 9,2, отделяют осадок отстаиванием. Осветленный предсатурационный сок подвергают теплой прогрессивной предварительной дефекации с расходом 0,25% СаО к массе свеклы в течение 15 минут. В преддефекованный сок обрабатывают 1,0% СаО к массе свеклы и в течение 15 минут проводят теплую основную дефекацию, затем сок нагревают до температуры 87°С и проводят горячую основную дефекацию в течение 7 минут. Далее дефекованный сок делят на две части в соотношении 1:6. Одну часть сатурируют до щелочности 0,9% СаО (снижение щелочности дефекованного сока на 30%), а 6 других частей пересатурируют до рН 7,4. Обе части смешивают и смесь подвергают сатурированию до рН 9,5 (I сатурация). Сок, соответствующий основному потоку (1 часть), направляют на фильтрование, а 6-кратное количество сока (600% к массе основного потока) пересатурируют и направляют на смешивание с дефекованным соком, у которого снижена щелочность на 30%.

Показатели соков, очищенных согласно примерам 1-5, представлены в таблице.

Таблица Качественные показатели соков
№ п.п.		Качественные показатели	По известному способу пример 1		По предложенному способу
					Пример 2		Пример 3		Пример 4		Пример 5
1		2	3		4		5		6		7
Диффузионного сока
1	Содержание коллоидов. К, на 100 частей сухих веществ		6,05		6,05		6,05		6,05		6,05
2	Содержание редуцирующих веществ, на 100 частей сухих веществ		0,98		0,98		0,98		0,98		0,98
3	чистота, %		81,5		81,5		81,5		81,5		81,5
Предсатурационного сока
1	Скорость отстаивания,85, см/мин		2,9		4,6		4,5		4,3		4,0
2	Фильтрационный коэффициент, FK, с/см2		6,4		4,2		4,4		4,7		4,8
Очищенного сока
1	Содержание коллоидов, К, на 100 частей сухих веществ		2,98	1,94		1,88		2,02		2,05

Продолжение таблицы

1	2	3	4	5	6	7
2	Содержание редуцирующих веществ, на 100 частей сухих веществ	0,29	0,097	0,094	0,12	0,12
3	Цветность, усл. ед.	26,58	17,59	17,45	17,60	17,72
4	Чистота, %	85,48	87,12	87,23	87,09	86,98
5	Эффект очистки, %	25,16	34,87	35,51	34,70	34,06

Из данных таблицы видно, что использование предлагаемого способа очистки диффузионного сока по сравнению с известным, дает возможность улучшить седиментационно-фильтрационные свойства предсатурационного осадка, снизить цветность очищенного сока и повысить его чистоту на 1,5-1,75.