способ определения коэффициента насыщения сахарных растворов
| Классы МПК: | C13D3/02 с использованием соединений щелочноземельных металлов G01N33/02 пищевых продуктов |
| Автор(ы): | Громковский Анатолий Иванович[RU], Фарид Хаммуд[SY] |
| Патентообладатель(и): | Воронежский технологический институт |
| Приоритеты: |
подача заявки:
1991-06-10 публикация патента:
30.12.1994 |
Назначение: контроль и регулирование процессов сахарного производства, в частности, определение параметров насыщенных сахарных растворов. Сущность изобретения: при определении коэфициента насыщения сахарных растворов из функциональной зависимости вязкости раствора от температуры определяют температуру, соответствующую состоянию насыщения раствора с данным содержанием сахара и сухих веществ, а коэффициент насыщения рассчитывают по формуле 
= Cx/(100-CB)Hotн, где 
- коэффициент насыщения; Cx - содержание сахара в растворе, %; CB - содержание сухих веществ в растворе, %; Hotн - растворимость сахарозы в воде при температуре tн , соответствующей состоянию насыщения раствора, кг сахарозы/кг воды. 1 ил., 2 табл.
Рисунок 1, Рисунок 2

= Cx/(100-CB)Hotн, где 
- коэффициент насыщения; Cx - содержание сахара в растворе, %; CB - содержание сухих веществ в растворе, %; Hotн - растворимость сахарозы в воде при температуре tн , соответствующей состоянию насыщения раствора, кг сахарозы/кг воды. 1 ил., 2 табл.
Формула изобретения
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА НАСЫЩЕНИЯ САХАРНЫХ РАСТВОРОВ с учетом установленных значений количества сахара и сухих веществ в исследуемой пробе сахарного раствора, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени и трудоемкости, дополнительно в исследуемой пробе устанавливают значение вязкости в диапазоне температур, соответствующих температурам пересыщенного и ненасыщенного сахарных растворов, и значение вязкости насыщенного сахарного раствора с последующей фиксацией соответствующего ему значения температуры, а определение коэффициента насыщения осуществляют по формуле
=
,где

- коэффициент насыщения;Cx - содержание сахара в растворе, %,
СВ - содержание сухих веществ в растворе, %;
Hotн - растворимость сахарозы в воде при температуре tн, соответствующей состоянию раствора, кг сахарозы/кг воды.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к контролю и регулированию процессов сахарного производства, в частности процессов кристаллизации в вакуум-аппаратах и в мешалках-кристаллизаторах, а также процессов растворения и центрифугирования. Известен способ определения температуры насыщения [1], предусматривающий наблюдение за лучом света, отраженным поверхностью кристалла в исследуемом растворе; определенное изменение угла отражения связано с температурой насыщения. Способ дает хорошие результаты для растворов чистой сахарозы. Для темноокрашенных растворов способ не получил широкого применения. Известен способ определения параметров насыщения сахарных растворов [2] , предусматривающий смешивание трех проб раствора с кристаллами сахара, длительное перемешивание суспензии в течение 3-4 сут. при постоянной температуре с последующим отделением оттека, определением в нем содержания сахара, сухих веществ и расчета коэффициента насыщения
" и доброкачественности насыщенного раствора по формулам
=
, (1)Dбн =
100 , (2) где Схн - содержание сахара в насыщенном растворе, %;CBн - содержание сухих веществ в насыщенном растворе, %;
Но - растворимость сахарозы в воде при температуре опыта, кг сахарозы/кг воды. Недостатками данного способа являются длительность и трудоемкость. Целью изобретения является сокращение длительности и трудоемкости определения параметров насыщенных сахарных растворов. Это достигается тем, что в способе определения параметров насыщенных сахарных растворов, включающем определение сахара, сухих веществ и расчета коэффициента насыщения, новым является то, что из функциональной зависимости вязкости раствора от температуры определяют температуру, соответствующую состоянию насыщения раствора с данным содержанием сахара и сухих веществ, а коэффициент насыщения рассчитывают по формуле

=
, где
" - коэффициент насыщения; Сх - содержание сахара в исходном растворе, %; СВ - содержание сухих веществ в исходном растворе, %; Ноtн- растворимость сахарозы в воде при температуре tн, соответствующей состоянию насыщения раствора, кг сахарозы/кг воды. На основании исследований, проведенных по источникам патентной и научно-технической литературы, можно сделать вывод, что совокупность существенных признаков является новой и позволяет сократить длительность и трудоемкость способа, следовательно, заявляемое техническое решение соответствует критерию "существенные отличия". Способ осуществляется следующим образом. Проводят исследование вязкости раствора с известным содержанием сахара и сухих веществ от температуры. Полученные данные обрабатываются методом математической статистики в виде функции ln
= f
. При этом для каждого СВ получают две зависимости: одна - для разбавленного раствора, другая - для пересыщенного. Эти зависимости являются линейными и пересекаются в точке насыщения, в которой и находится для данного СВ температура насыщения (чертеж). Зависимость ln
= f
для ненасыщенной части будет описываться уравнением прямой типаln
1= a1+b1
103 (3) а для пересыщенной части - уравнением прямой типаln
2= a2+b2
103 (4)В точке насыщения значения ln
1и ln
2 будут равны, т.е. a1+b1
103 = a2+b2
103, откуда T =
,тогда tн =
- 273,15 , (5)где Т - абсолютная температура, К;
tн - температура, соответствующая состоянию насыщения, оС;
b1, b2 - тангенсы угла наклона прямых к оси абсцисс, которые определяются по двум значениям вязкости при двух температурах для каждого участка зависимости по формуле
b1,2= tg
1,2=
, (6)а1, а2 - точки пересечения прямых с осью ординат, которые определяются по формуле
a1,2= ln
i1-b
103 , (7)Для каждого СВ при найденной температуре, соответствующей состоянию насыщения, рассчитывается коэффициент насыщения
" по формуле
=
, (8) где Сх - содержание сахара в исходном растворе, %;СВ - содержание сухих веществ в исходном растворе, %;
Ноtн - растворимость сахарозы в воде при найденной температуре насыщения tн. Исследовав таким образом три-пять проб раствора с различным СВ от 80 до 85% по трем-пяти значениям
" методом математической статистики определяются коэффициенты уравнения
" = а + bN, (9) где N - отношение несахара к воде в исследуемых пробах, определяется по формулеN =
, (10)П р и м е р осуществления способа. Мелассу Рамонского сахарного завода подвергают анализу. Поляpиметрически определяют содержание сахара Сх1 = 42,13%, рефрактометрически - содержание сухих веществ СВ1 = 80% рассчитывают доброкачественность Дб = 52,66% и отношение несахара к воде
N1=
= 1,894 . Приготавливают из исходного раствора выпариванием два раствора с содержанием сухих веществ СВ2 = 82,3; СВ3 = 83,4, при этом N2 = 2,201; N3 = 2,378. Проводят для каждого раствора четыре измерения вязкости при четырех разных температурах 18, 21, 50 и 60оС. Результаты определений представлены в табл. 1. 1. Находят коэффициенты а1, b1, a2, b2 и tн1 для раствора с СВ1 = 80%. b1=
=
= 9,91,a1= ln
50-b
= -0,276-9,91
3,0945 = -30,94,b2=
=
= 11,714 ,a2= ln
21-b
= -37,01 . Тогдаtн1=
- 273,15 = 24
C , растворимость сахарозы в воде при этой температуре будет Но24 = 2,08 кг сахарозы/кг воды. Коэффициент насыщения
=
= 1,013 . 2. Находят коэффициенты a1, b1, a2, b2 и tн2 для раствора с СВ = 82,3b2=
= 11,43a2 = 4,40 - 11,430
3,40 = -34,860b1=
= 9,1056a1 = 0,78 - 9,1056
3,0945 = -27,38tн2=
- 273,15 = 38,0
CHo38 = 2,385 кг сахарозы/кг воды
=
= 1,0533. Находят коэффициенты а1, b1, a2, b2 и tн3 для раствора с СВ = 83,4%. b2=
= 11,714a2 = 4,66 - 11,56
3,4 = -35,1686b1=
=9,806a1 = 1,20 - 9,73
3,0945 = -29,14tн3=
- 273,15 = 43,34
CHo43, 34 = 2,47 кг сахарозы/кг воды
=
= 1,071Обработав полученные данные
" от N методом математической статистики получают уравнение
" = 0,851 + 0,09
N. Сравнение предлагаемого способа с прототипом представлено в табл. 2. Как видно из табл. 2, разница между двумя способами очень незначительна, и абсолютное отклонение двух способов не превышает 2%. Преимущества заявляемого способа. Косвенное определение параметров насыщения значительно сокращает длительность определения с 3-4 сут. до 2-3 ч, что делает возможным оперативное регулирование процессов центрифугирования и кристаллизации сахарных утфелей и разработку оптимальных режимов их ведения, а также сокращается трудоемкость из-за того, что нет необходимости в подготовке растворов, их насыщении, что требует длительного времени и специального оборудования.
Класс C13D3/02 с использованием соединений щелочноземельных металлов
Класс G01N33/02 пищевых продуктов
