способ очистки сахаросодержащего раствора

Формула изобретения

СПОСОБ ОЧИСТКИ САХАРОСОДЕРЖАЩЕГО РАСТВОРА, предусматривающий дефекацию раствора и его сатурацию в несколько спупеней с введением извести в раствор между ними, отличающийся тем, что известь на дефекацию и между степенями сатурации вводят в количестве, обеспечивающем только ее растворение, при этом процесс сатурации на каждой ступени ведут до достижения степени карбонизации 20 - 60%.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сахарной промышленности, а именно к технологии очистки сахаросодержащих растворов, в частности диффузионного сока.

Известен способ очистки диффузионного сока, предусматривающий преддефекацию, дефекацию и сатурацию с периодическим пропусканием сатурационного газа через слой дефекованного сока, до тех пор, пока щелочность сока в аппарате достигнет оптимальной величины (периодическая сатурация) [1]. По мере пропускания газа происходит снижение щелочности дефекованного сока от исходной до оптимальной сока I сатурации.

Недостатком способа является то, что для его осуществления требуются несколько емкостей, число которых достигает пяти, и связанная с этим трудность автоматизации процесса.

Известен способ очистки сахаросодержащих растворов, предусматривающий прогрессивную преддефекацию, дефекацию и сатурацию. Согласно способу в дефекованный сок вводят поочередно гидроксид кальция и диоксид углерода со стадиями появления центров кристаллизации. Способ осуществляют в дефекосатураторе, разделенном по высоте горизонтальными массообменными тарелками на секции [2] . Гидроксид кальция подводится в каждую секцию. Для осуществления способа необходимо строго поддерживать противоток по всему объему аппарата таким образом, чтобы сок с высокой щелочностью соприкасался с газом низкого содержания углекислого газа.

Недостатком способа является образование недостаточного количества центров кристаллизации карбоната кальция, так как сок с высокой щелочностью контактирует с газом низкого содержания CO₂.

Ближайшим техническим решением к предложенному является способ, по которому диффузионный сок без подогрева последовательно проходит стадии обработки в преддефекаторе и дефекаторе, куда соответственно добавляют 2,5-3,0 г и 6,5-7,0 г CaO на 1 л раствора. Затем сок нагревают до 70-80^оС и сатурируют в аппарате специальной конструкции, состоящем из четырех последовательно расположенных камер. В нижнюю часть камер в противотоке к соку вводят углекислый газ. Сок переходит из камеры в камеру. При переходе сока из камеры в камеру добавляют гидроксид кальция. При выходе из первой камеры сок содержит 0,11% CaO, из второй - 0,09% CaO, из третьей - 0,08% CaO и из четвертой - 0,07% CaO [3].

К недостаткам способа относится высокая степень карбонизации каждой введенной фракции извести до состояния выросших кристаллов CaCO₃, что снижает эффект очистки, а также контактирование осадка извести с сатурационным газом.

Целью изобретения является повышение эффекта очистки сахаросодержащего раствора.

Цель достигается тем, что в предложенном способе очистки, предусматривающем дефекацию раствора, его сатурацию в несколько ступеней с введением извести в раствор между ними, известь на дефекацию и между ступенями сатурации вводят в количестве, обеспечивающем ее растворение, при этом процесс сатурации на каждой ступени ведут до достижения степени карбонизации 20-60%.

Способ очистки сахаросодержащего раствора заключается в следующем.

С диффузионным соком осуществляют прогрессивную преддефекацию с использованием гидроксида кальция, затем дефекацию с тем количеством извести, которое способно раствориться в данных условиях. После дефекации сок сатурируют до степени карбонизации 20-60%, после чего осуществляют по ступеням ввод гидроксида кальция и диоксида углерода, причем гидроксид кальция в каждой порции содержится в таком количестве, чтобы раствор оказался только насыщенным, т.е. до появления Ca(OH)₂ в осадке. Количество ступеней зависит от взятой на очистку извести и ее растворимости. После каждой порции Ca(OH)₂ в раствор вводят диоксид углерода (сатурационный газ) до степени карбонизации каждой порции 20-60% и таким образом столько раз, пока не будет израсходована вся взятая на очистку известь. Последняя ступень завершается в существующем аппарате I сатурации.

При введении диоксида углерода в дефекованный сок, содержащий избыток гидроксида кальция, реакция протекает по двум направлениям: с растворенным Ca(OH)₂ и находящимся в осадке. Содержание растворенного Ca(OH)₂ при этом понижается и достигает минимального значения при 30-35% степени карбонизации гидроксида кальция. Поскольку известь имеется в осадке, она должна восстановить ушедший из раствора на образование CaCO₃ гидроксид кальция. Однако такого восстановления не наблюдается. В данном случае имеем как раз тот случай, когда известь, находящаяся в избытке (в осадке), теряет свою активность ввиду ее взаимодействия с диоксидом углерода. Активность такой извести соответствует активности суспензии Ca(OH)_2, полученной из известняка низкого качества, либо при грубых нарушениях режима обжига, приведшие к образованию перепала. Количество такой извести может составлять 1,5-2,0% к массе сока, т.е. большую ее часть от исходного количества, если принять общий расход извести в 2,2-2,5%.

В предлагаемом способе, во-первых, избыток извести (осадок) не контактирует с CO₂, потому что не допускается образования осадка, во-вторых, после добавления в сок Ca(OH)₂ и его растворения вводят CO₂ и, таким образом, воздействуют на сок с высокой концентрацией Ca(OH)₂ сатурационным газом с высоким содержанием CO₂; в-третьих, можно считать, что вся взятая на очистку известь переведена сначала в раствор, после чего образованы центры кристаллизации, концентрация которых достигает максимальной величины; в-четвертых, взятую на очистку известь целиком и полностью используют только в активной форме, т.е. в той форме, в которой образовано известковое молоко и которая соответствует использованию извести на первой стадии периодической сатурации.

П р и м е р 1. Способ-прототип. Берут 2 л диффузионного сока (Дб=84,6%) с температурой 40^оС, добавляют 0,5% суспензии CaCO₃, затем порциально вводят в течение 10 мин известковое молоко в количестве 0,3% CaO к массе сока так, что щелочность сока прогрессивно нарастает до pH 11,2 (прогрессивная преддефекация). Затем в преддефекованный сок при перемешивании добавляют 0,7% CaO к массе сока, выдерживают 10 мин (холодная дефекация), нагревают до 80^оС и в течение 10 мин при перемешивании снова выдерживают (горячая дефекация). После этого дефекованный сок сатурируют до щелочности 0,11% CaO (степень карбонизации 82%) - первая ступень сатурации. Затем в сок вводят 0,5% CaO к массе сока и сатурируют же до щелочности 0,09% CaO (степень карбонизации 84%) - вторая ступень. Далее в этот же сок снова вводят 0,5% CaO к массе сока и сатурируют до щелочности 0,08% CaO (степень карбонизации 86% ) - третья ступень. Вводят в сок последнюю порцию извести - 0,5% CaO к массе сока и производят окончательное сатурирование до щелочности 0,07% CaO (ступень карбонизации 88%) - четвертая ступень. После ступенчатой I сатурации сок фильтруют. Фильтрат нагревают до 90^оС, добавляют 0,25% CaO к массе сока, выдерживают 3 мин (дефекация перед II сатурацией), затем проводят II сатурацию до pH 9,3. После фильтрации в соке определяют доброкачественность и эффект очистки. Имеют следующие результаты: доброкачественность сока II сатурации составила 89,4%, эффект очистки 35,2%.

П р и м е р 2. Предлагаемый способ. Берут 2 л диффузионного сока (Дб= 84,6%) с температурой 40^оС, добавляют 0,5% суспензии CaCO₃, затем порциально вводят в течение 10 мин известковое молоко в количестве 0,3% CaO к массе сока так, что щелочность сока прогрессивно нарастает до pH 11,2 (прогрессивная преддефекация). Затем в преддефекованный сок при перемешивании добавляют 0,7% CaO к массе сока, выдерживают 10 мин (холодная дефекация), нагревают до 80^оС и в течение 10 мин при перемешивании снова выдерживают (горячая дефекация). После этого дефекованный сок сатурируют до щелочности 0,4% CaO (степень карбонизации 40%) - первая ступень сатурации. Затем в сок вводят 0,5% CaO к массе сока и сатурируют до щелочности 0,3% CaO (степень карбонизации 40%) - вторая ступень. Далее в этот же сок снова вводят известь в количестве 0,5% CaO к массе сока и сатурируют до щелочности 0,3% CaO (степень карбонизации 40%)- третья ступень. И, наконец, вводят в сок последнюю порцию извести 0,5% CaO к массе сока и производят окончательное сатурирование до щелочности 0,07% CaO (степень карбонизации 88%). После этого осадок отфильтровывают. Фильтрат нагревают до 90^оС, добавляют 0,25% CaO к массе сока, выдерживают 3 мин (дефекация перед II сатурацией), затем проводят II сатурацию до pH 9,3 и фильтрацию. После фильтрации в соке определяют доброкачественность и эффект очистки. Имеют следующие результаты: доброкачественность сока II сатурации составила 90,0%, эффект очистки 38,7%. Повышение эффекта очистки в сравнении с прототипом составило 3,5%.

П р и м е р 3. Берут 2 л диффузионного сока (Дб=84,6%) с температурой 40^оС и очищают как в примере 2, но на первой сатурации сатурирование после введенных порций извести проводят до степени карбонизации, равной 20%. После этого осадок отфильтровывают. Фильтрат нагревают до 90^оС, добавляют 0,25% CaO к массе сока, выдерживают 3 мин (дефекация перед II сатурацией), затем проводят II сатурацию до pH 9,3 и фильтруют. После фильтрации в соке определяют доброкачественность и эффект очистки. Имеют следующие результаты: доброкачественность сока II сатурации составила 89,8%, эффект очистки 37,8% . Повышение эффекта очистки в сравнении с прототипом (пример 1) составило 2,6%.

П р и м е р 4. Берут 2 л диффузионного сока (Дб=84,6%) с температурой 40^оС и очищают как в примере 2, но на первой сатурации сатурирование после введенных порций извести проводят до степени карбонизации, равной 60%. После этого осадок отфильтровывают. Фильтрат нагревают до 90^оС, добавляют 0,25% CaO к массе сока, выдерживают 3 мин (дефекация перед II сатурацией), затем проводят II сатурацию до pH 9,3 и фильтруют. После фильтрации в соке определяют доброкачественность и эффект очистки.

Имеют следующие результаты: доброкачественность сока II сатурации составила 90,0%, эффект очистки 38,4%. Повышение эффекта очистки в сравнении с прототипом составило 3,2%.

П р и м е р 5. Берут 2 л диффузионного сока (Дб=84,6%) с температурой 40^оС и очищают как в примере 2, но на первой сатурации сатурирование после введенных порций извести проводят до степени карбонизации, равной 18%. После этого осадок отфильтровывают. Фильтрат нагревают до 90^оС, добавляют 0,25% CaO к массе сока, выдерживают 3 мин (дефекация перед II сатурацией), затем проводят II сатурацию до pH 9,3 и фильтруют. После фильтрации в соке определяют доброкачественность и эффект очистки. Имеют следующие результаты: доброкачественность сока II сатурации составила 89,6%, эффект очистки 36,0% . Повышение эффекта очистки в сравнении с прототипом (пример 1) составило всего 0,8%.

П р и м е р 6. Берут 2 л диффузионного сока (Дб=84,6%) с температурой 40^оС и очищают как в примере 2, но на первой сатурации сатурирование после введенных порций извести проводят до степени карбонизации равной 62%. После этого осадок отфильтровывают. Фильтрат нагревают до 90^оС, добавляют 0,25% CaO к массе сока, выдерживают 3 мин (дефекация перед II сатурацией), затем проводят II сатурацию до pH 9,3 и фильтруют. После фильтрации в соке определяют доброкачественность и эффект очистки.

Имеют следующие результаты: доброкачественность сока II сатурации составила 89,6%, эффект очистки 35,9%.

Повышение эффекта очистки в сравнении с прототипом (пример 1) составило всего 0,7% . Как видно из примеров 5 и 6 за пределами интервала степени карбонизации 20-60% эффект очистки повышается незначительно, всего на 0,7-0,8% . Одновременно из примеров 2-4 следует, что наибольшее увеличение эффекта очистки наблюдается в интервале степени карбонизации 20-60% и колеблется в пределах 2,6-3,5%.

Таким образом, преимущества предлагаемого способа состоят в повышении эффекта очистки сахаросодержащего раствора на 2,6-3,5% . Использование предлагаемого способа позволит увеличить выход сахара на 0,02-0,04% к массе переработанной свеклы.