способ очистки диффузионного сока

Формула изобретения

Способ очистки диффузионного сока, предусматривающий коагуляцию несахаров реагентом с образованием осадка в виде хлопьев и его отделение от сока, отличающийся тем, что последний перед коагуляцией нагревают до 85 - 90^oС и в качестве реагента используют раствор хлористого алюминия, при этом его вводят до достижения рН 3,5 - 4,5, причем после окончания процесса коагуляции в сок добавляют щелочной раствор гидроксоалюмината натрия до рН 7,1 - 7,3 для осаждения избытка ионов алюминия, образования осадка гидрата окиси алюминия и сорбции несахаров образовавшимся осадком.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сахарной промышленности.

Известен способ очистки диффузионного сока, предусматривающий введение коагулянта для осаждения несахаров на стадии преддефекации, дефекацию, первую сатурацию, фильтрование, вторую сатурацию и фильтрование, при этом в качестве коагулянта используют сульфат алюминия в количестве 0,04 - 0,08% к массе сока (SU 1240785 A1, 30.06.86).

Недостатком способа является его сложность, больший расход используемых реагентов.

Ближайшим техническим решением к предложенному является способ очистки диффузионного сока, предусматривающий приготовление раствора коагулянта - коллоидного соединения окиси хлорида алюминия /(Al₂O₃) Al₂O₂Cl₂/, коагуляцию несахаров этим реагентом с образованием осадка в виде хлопьев и его отделение (US 2015375 A, 24.09.35). Недостатком этого способа является недостаточно высокая степень очистки сока от красящих веществ и высокомолекулярных соединений, что препятствует дальнейшей мембранной очистке сока из-за быстрой деградации мембран.

Технический результат изобретения заключается в повышении эффективности очистки диффузионного сока от красящих веществ и высокомолекулярных соединений.

Этот результат достигается тем, что в предложенном способе, предусматривающем коагуляцию несахаров реагентом с образованием осадка в виде хлопьев и его отделение от сока, последний перед коагуляцией нагревают до 85 - 90^oC и в качестве реагента используют раствор хлористого алюминия. Его вводят до достижения pH 3,5 - 4,5. После окончания процесса коагуляции в сок добавляют щелочной раствор гидроксоалюмината натрия до pH 7,1 - 7,3 для осаждения избытка ионов алюминия, образования осадка гидрата окиси алюминия и сорбции несахаров образовавшимся осадком.

Способ заключается в следующем.

Диффузионный сок нагревают до 85 - 90^oC, вводят реагент - раствор хлористого алюминия до достижения pH 3,5 - 4,5 и проводят коагуляцию белков, красящих веществ и высокомолекулярных соединений. Сок выдерживают при указанной температуре 1,0 - 1,5 минут и охлаждают до температуры не выше 30^oC.

После окончания процесса коагуляции в сок добавляют щелочной раствор гидроксоалюмината натрия до достижения pH сока 7,1 - 7,3. При этом образуется осадок гидроокиси алюминия, который сорбирует несахара. Коагуляция красящих веществ, белков и высокомолекулярных соединений вызывается совместным воздействием повышенной температуры и добавляемым кислым раствором коагулянта, который смещает величину pH исходного раствора ниже 4,5 и вводит в раствор способствующие коагуляции ионы алюминия, удаляемые далее в осадок добавлением щелочного раствора реагента-доосадителя.

Единственной примесью, привносимой в результате данного процесса в обрабатываемый раствор, является хлорид натрия (поваренная соль), образующийся в результате взаимодействия избытка хлорида алюминия и гидроксоалюмината натрия по уравнению:

AlCl₃ + Na₃/Al(OH)₆/ = 2Al(OH)₃+3NaCl.

Такая примесь, какой является хлористый натрий, не представляет проблемы для работы аппаратов, использующих мембранные процессы разделения.

При давлении к диффузионному соку, имеющему величину pH, как правило, в пределах 6,0 - 6,7, раствора хлорида алюминия вначале образуется небольшое количество гидроокиси алюминия, которое растворяется по мере достижения величины pH около 4. Коагуляция белков и некоторых других соединений эффективна как раз при таких значениях pH, а повышенная температура способствует ускорению процесса и образованию более крупных хлопьев. Дополнительное удаление примесей из сахаросодержащего раствора происходит при адсорбции их на частицах гидроокиси алюминия, образующейся при осаждении избытка алюминийсодержащего коагулянта добавлением щелочного реагента - доосадителя, также содержащего алюминий. Образовавшийся осадок отделяют от сока.

Пример 1.

Один литр темноокрашенного диффузионного сока сахарной свеклы с CB 15,5%, Дб 85% и pH₂₀ 6,3 нагревают до температуры 85^oC, вводят при перемешивании 20%-ный раствор хлорида алюминия (pH 0,55) до установления величины pH₂₀ 4,5, выдерживают при температуре 85^oC в течение 1,5 минуты и охлаждают до температуры 25^oC. Затем вводят раствор гидроксоалюмината натрия /Na₃/Al(OH)₆/, содержащий 16 г алюминия в литре (pH 11,8) до достижения pH₂₀ 7,2. Полученный сок, содержащий взвешенные хлопья скоагулировавших веществ, центрифугируют в течение 10 минут на центрифуге типа OC-6M при частоте вращения 2500 об/мин и центробежном поле около 1300 g, отделяют осадок декантацией и получают около 0,90 литра прозрачного слабоокрашенного сока с показателями: CB 14,9%, Дб 88,5%, оптическая плотность (при толщине кюветы 10 мм и длине волны 590 нм) равна 0,165, концентрацией кальция в пересчете на CaO - 0,012%.

Пример 2.

Один литр темноокрашенного диффузионного сока сахарной свеклы с CB 16,4%, Дб 84,5% и pH₂₀ 6,2 нагревают до температуры 85^oC, вводят при перемешивании 30%-ный раствор хлорида алюминия (pH 0,4) до достижения величины pH₂₀ 3,5, выдерживают при температуре 85^oC в течение 1 минуты и охлаждают до температуры 30^oC. Затем вводят раствор гидроксоалюмината натрия /Na₃/Al(OH)₆/, содержащий 20 г алюминия в литре, до pH₂₀ 7,2. Полученный сок, содержащий взвешенные хлопья скоагулировавших веществ, фильтруют через четыре слоя фильтровальной бумаги на лабораторном друк-фильтре при давлении около 5 кгс/см² и получают около 0,92 литра прозрачного слабоокрашенного сока с показателями: CB 15,5%, Дб 89,3%, оптическая плотность (при толщине кюветы 10 мм и длине волны 590 нм) равна 0,15; концентрацией кальция в пересчете на CaO - 0,010%.

Пример 3.

Параллельно порцию этого сока обрабатывают по способу, предлагаемому в патенте США N 2015375. В диффузионный сок в количестве 0,5 л вводят при 26^oC растворы хлористого алюминия концентрацией 20% и гидроксида натрия концентрацией 10% в таком соотношении, чтобы поддерживать величину pH около 5,2. После выдержки 20 минут сок, содержащий взвешенные хлопья, фильтруют через четыре слоя фильтровальной бумаги на лабораторном друк-фильтре при давлении 5 кг/см² и получают около 0,43 л слабоокрашенного сока: Дб 87,7%, оптическая плотность (при толщине кюветы 10 мм и длине волны 590 нм) равна 0,192, концентрация кальция в пересчете на CaO - 0,03%.

Сравнение полученных растворов по содержанию высокомолекулярных веществ проводили косвенным методом, по скорости фильтрования растворов через ультрафильтрационную мембрану УФМ-2 на лабораторном друк-фильтре при давлении 3 кг/см². Пониженные скорости фильтрации соответствуют повышенному содержанию высокомолекулярных веществ.

Средняя скорость фильтрования 30 см³ раствора через мембрану площадью 10 см² составила: для примера 1 - 35 л/м² час; для примера 2 - 48 л/м² час; для примера 3 - 20 л/м²час.

Предложенный способ эффективнее всего использовать в нетрадиционных методах производства сахара без применения извести и углекислого газа. Возможность применять достаточно концентрированные реагенты для обработки сока и отсутствие оборудования, связанного с подачей и сепарацией газа, позволяют уменьшить размеры оборудования на стадии химической очистки сока, что особенно важно для мини-заводов по переработке сахарной свеклы. В очищенном соке уменьшается содержание кальция в 3 - 4 раза по сравнению с традиционными способами и соответственно повышается ресурс работы мембранных аппаратов за счет уменьшения отложения малорастворимых солей кальция на мембранах.