способ очистки сахаросодержащих растворов

Формула изобретения

1. Способ очистки сахаросодержащих растворов, предусматривающий нагревание последнего, введение флокулянта - водорастворимого полимера и отделение образовавшегося осадка несахаров, отличающийся тем, что из водорастворимых полимеров используют сверхвысокомолекулярное элементорганическое соединение с активными функциональными и комплексообразующими группами, общая формула которого

где m=1-9;

радикалы: R ₁=(CH₂)_nPol, где n=2-4;

R₂=R₃ =Н; СН₃; С₂Н ₅; С₃Н₅; С ₃Н₇; С₄Н ₉;

R₄=R₅ =СН₃; С₂Н ₅; С₃Н₅; С ₃Н₇; С₄Н ₉; С₆Н₅; ОН; ОМ;

M=Na; К; Cs;

R₆=(CH ₂)_k, О; где k=1-4;

R ₇=R₄; [NR₁R ₂R₃]O;

Pol = органический полимер из ряда поливиниламинов, полиаллиламинов, поли-N-виниламидов, полидиметилдиаллиламмоний галогенидов, полиакрилатов, полиметилакрилатов, а также сополимеры и блоксополимеры из мономеров, соответствующих вышеперечисленным полимерам.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что очистку ведут в присутствии щелочных агентов, таких как гидроксиды натрия и кальция.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что в очищаемую среду вводят отбеливающее вещество, например серную кислоту, фосфорную кислоту, полифосфорную кислоту, перекись водорода, гипохлорид натрия или кальция.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сахарной промышленности.

Известен способ очистки сахаросодержащего раствора, а именно клеровки сахара-сырца, предусматривающий приготовление последней, ее нагревание, введение фосфорной кислоты, известкового молока, флокулянта для агрегирования выпавшего осадка и отделение его от клеровки, при этом фосфорную кислоту вводят в количестве 0,01-0,06% Р ₂О₅, известковое молоко 0,01-0,1% СаО к массе сахара-сырца, а в качестве флокулянта используют гетероциклический катионный полимер в количестве 0,01-0,07% к массе сахара-сырца, в частности водорастворимый полиэлектролит катионного типа ВПК-402, представляющий собой высокомолекулярное соединение, полученное путем полимеризации мономера диметилдиаллиламмонийхлорида (RU 2061047 С1, 27.05.1996).

Недостатком способа является его ограниченная применимость только для сахаросодержащих растворов с высоким содержанием сухих веществ и чистотой не ниже 98%, необходимость использования СаО для формирования коллоидных частиц в результате его химической реакции нейтрализации с фосфорной кислотой, которая, в свою очередь, является кислотой средней силы и требует использования специального аппаратурного оформления.

Ближайшим аналогом предложенного способа является способ очистки сахаросодержащих растворов, предусматривающий нагревание последнего, введение флокулянта - водорастворимого полимера и отделение образовавшегося осадка несахаров. Из водорастворимых полимеров используют кремнийорганическое полимерное соединение с активными функциональными и комплексообразующими группами (RU 2249048 С1, 27.03.2005).

Недостаток известного способа заключается в том, что используемое кремнийорганическое полимерное соединение с активными функциональными и комплексообразующими группами имеет низкую гидролитическую стабильность в щелочной среде, а также в присутствии солей металлов, что приводит к снижению молекулярной массы этого флокулянта. Это, в свою очередь, снижает флокулирующую способность и не обеспечивает стабильно высокий эффект очистки.

Технический результат изобретения заключается в достижении стабильно высокого эффекта очистки при изменении качественных показателей исходного сахаросодержащего раствора и снижении расхода флокулянта.

Этот технический результат достигается тем, что в предложенном способе очистки сахаросодержащих растворов, предусматривающем нагревание последнего, введение флокулянта - водорастворимого полимера и отделение образовавшегося осадка несахаров, из водорастворимых полимеров используют сверхвысокомолекулярное элементорганическое вещество с активными функциональными и комплексообразующими группами общей формулы

где m=1-9;

Радикалы: R ₁=(CH₂)_nPol, где n=2-4;

R₂=R₃ =Н;СН₃;С₂Н ₅;С₃Н₅;С ₃Н₇;С₄Н ₉;

R₄=R₅ =СН₃;С₂Н ₅;С₃Н₅;С ₃Н₇;С₄Н ₉;С₆Н₅;ОН;ОМ;

M=Na;K;Cs;

R₆=(CH ₂)_k,O;где k=1-4;

R ₇=R₁;[NR1R2R₃ ]O;

Pol=Органический полимер из ряда поливиниламинов, полиаллиламинов, поли-N-виниламидов, полидиметилдиаллиламмоний галогенидов, полиакрилатов, полиметилакрилатов, а также сополимеры и блоксополимеры из мономеров, соответствующих вышеперечисленным полимерам.

Сверхвысокомолекулярный элементорганический флокулянт (СВЭФ), содержащий в качестве одного из радикалов соединение комплексной природы четвертичную аммониевую соль, обеспечивает синергизм межмолекулярных взаимодействий дисперсных и коллоидных частиц, снижение величины градиента потенциала электрических зарядов, обеспечивает разрушение структурно-механических барьеров и сцепление с поверхностью частиц, одновременно сохраняя связь с другими высокомолекулярными молекулами. Функциональные группы, содержащиеся в обрамлении полимерной цепи, обеспечивают растворимость СВЭФ в различных средах, образование прочных связей не только с поверхностью дисперсной фазы, но и с другими макромолекулами.

В раствор вводят СВЭФ с активными функциональными и комплексообразующими группами в одну или несколько стадий с выдержкой смеси между ними и при необходимости удалением образовавшегося осадка несахаров центрифугированием, фильтрацией или отстаиванием.

Сахаросодержащие растворы могут быть очищены по этому способу в одну или несколько стадий, включающих обработку их при перемешивании СВЭФ и последующем отделении образовавшегося осадка в присутствии щелочных агентов, таких как: гидроксиды натрия и кальция, или без них, при следующих значениях: R₄=R₅=СН ₃; С₂Н₅; С ₃Н₅; С₃Н ₇; С₄Н₉; С ₆Н₅; ОН; ОМ, m=1-9. Значение R ₆ зависит от рН среды. Для рН<7R₆ =О, для других значений водородного показателя R ₆=(СН₂)_k. Предложенный способ позволяет проводить очистку сахаросодержащих растворов с чистотой менее 76%, причем в случае очистки диффузионного сока в технологическом процессе переработки сахарной свеклы большинство несахаров выводится со стружкой уже в процессе экстракции сахарозы в диффузионном аппарате. Кроме того, предложенная технология позволяет стабилизировать технологический процесс и сделать его менее чувствительным к изменению качества сырья и других технологических параметров. За счет высокого эффекта очистки (45-60%) отпадает необходимость в таких стадиях технологического процесса, как сульфитация, вторая дефекация и сатурация и т.п. При высокой цветности очищаемых растворов на первой и последующих стадиях очистки при необходимости вводят отбеливающее вещество, например ортофосфорная кислота, серная кислота, перекись водорода и др.

Предложенный способ обеспечивает упрощение процесса за счет исключения таких стадий технологического процесса, как сульфитация, дефекация, вторая сатурация, снижение затрат за счет снижения расхода или даже полного исключения ряда расходных материалов, например антисептиков, пеногасителей, антинакипинов и СаО, а также увеличивает эффект очистки сахаросодержащих растворов, что существенно снижает энергозатраты и вредные выбросы в окружающую среду.

Пример 1. К 1 кг клеровки сахара-сырца СВ=57%, СХ=54%, Ч=94,7%, нагретой до 40-55°С, добавляют при перемешивании 0,0001 кг 10% раствора СВЭФ, перемешивают 10 минут, добавляют 0,0002 кг СаО и при перемешивании нагревают смесь до 75-80°С, после чего добавляют 0,00005 кг СВЭФ при следующих значениях индексов в общей формуле: R₁=(CH ₂)₂Pol, R₂=СН ₃, R₃=С₃Н ₅, R₄=СН₃, R₅=С₂Н ₅, R₆=О, R₇ =[NR₁R₂R ₃]O; m=9, Pol=поли-N-виниламид. Смесь перемешивают 10 минут, образовавшийся осадок удаляют фильтрацией или центрифугированием, после чего смесь направляют на упаривание и кристаллизацию для получения сахара. Фильтрат сахаросодержащего раствора имеет СВ=54,5%, СХ=54%, Ч=99,1%, Эффект очистки ЭФ=83,8%.

Пример 2. К 1 кг диффузионного сока СВ=18,0%, СХ=14,6%, Ч=81,1%, нагретого до 45-55°С, добавляют 0,00005 кг 10% раствора СВЭФ, перемешивают 5 минут, после чего добавляют тремя равными порциями при перемешивании и с интервалом 5 минут 0,001 кг СаО, смесь нагревают до 75-80°С, после чего добавляют 0,00005 кг СВЭФ при следующих значениях индексов в общей формуле: (СН₂) ₃Pol, R₂=С₂ Н₅, R₃=С ₃Н₇, R₄=СН ₃, R₅=С₆Н ₅, R₆=О, R₇ =[NR₁R₂R ₃]O; m=3, Pol=полидиметилдиаллиламмоний хлорид. Смесь перемешивают 10 минут, образовавшийся осадок удаляют фильтрацией или центрифугированием, после чего смесь направляют на упаривание и кристаллизацию для получения сахара. Фильтрат сахаросодержащего раствора имеет СВ=15,8%, СХ=14,6%, 4=92,4%, Эффект очистки ЭФ=64,7%.