способ очистки сахарсодержащего раствора

Формула изобретения

Способ очистки сахаросодержащего раствора, предусматривающий приготовление известкового молока путем гашения извести водой с добавкой, введение известкового молока в сахарсодержащий раствор и сатурацию, отличающийся тем, что в качестве добавки вводят поверхностно-активное вещество - ацетилированный моноглицерид стеариновой кислоты, или лецитин, или фосфатиды растительного масла, или оксиэтилированные высшие жирные спирты, в количестве 1 - 5% к массе извести.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам очистки сахарных соков и может быть использовано в сахарной промышленности.

Известен способ очистки сахарсодержащего раствора, предусматривающий очистку диффузионного сока известковым молоком, полученным путем гашения извести водой с добавкой HCl, или NH₄NO₃, или CH₃COOH, или NH₄Cl, или H₃PO₄, или NH₄OH, или NaOH [SU 1293225 A1, C 13 D 3/02, 1987, Б.И. N 8].

Недостатком известного способа является невысокая степень очистки, так как при добавлении NH₄OH или NaOH в растворе происходит увеличение концентрации OH^--ионов, вызывающее смещение равновесия в сторону уменьшения числа ионов кальция, и, как следствие, - снижение растворимости Ca(OH)₂. Другие добавки, являясь активными мелассообразователями, способствуют увеличению потерь сахара в мелассе.

Известен также способ очистки сахарсодержащего раствора, включающий приготовление известкового молока путем гашения извести водой с добавкой раствора электролита, в качестве которого используют соль щелочного металла из ряда: NaCl, KCl, NaNO₃, KNO₃, NaI, KI, NaBr, KBr [SU 1708851 A1, C 13 D 3/00, 1992, Б.И. N 4].

Недостатком указанного способа является недостаточно высокое качество очистки, так как соли щелочноземельных металлов являются активными мелассообразователями. Оставаясь в соке после проведения процессов основной дефекации и сатурации, они накапливаются в мелассе, повышая растворимость сахарозы и увеличивая тем самым потери сахара.

Ближайшим техническим решением к предложенному является способ очистки сахарсодержащего раствора, предусматривающий приготовление известкового молока путем гашения извести водой с добавлением мелассы до 7% к массе извести [SU 1013478 A, C 13 D 3/02, 1983, Б.И. N 15].

К недостаткам известного способа следует отнести то, что с мелассой вводятся вещества, вызывающие снижение термоустойчивости, увеличение цветности соков и повышение потерь сахара в мелассе.

Технический результат изобретения заключается в повышении эффекта очистки сахарсодержащего раствора.

Для достижения этого результата в предложенном способе очистки сахарсодержащего раствора, включающем приготовление известкового молока путем гашения извести водой с добавкой, введение известкового молока в сахарсодержащий раствор и сатурацию, в качестве добавки вводят поверхностно-активное вещество - ацетилированный моноглицерид стеариновой кислоты, или оксиэтилированные высшие жирные спирты, или лецитин, или фосфатиды растительного масла, в количестве 1-5% к массе извести.

Способ осуществляют следующим образом.

Готовят известковое молоко путем гашения извести водой с добавлением поверхностно-активного вещества - ацетилированного моноглицерида стеариновой кислоты (АМГС), или оксиэтилированных высших жирных спиртов (ОЭЖС), или лецитина, или фосфатидов растительного масла (ФПМ) в, количестве 1-5% к массе извести.

Поверхностно-активное вещество, понижая межфазную поверхностную энергию, улучшает условия образования частиц Ca(OH)₂, обеспечивая его высокую дисперсность и тем самым повышая растворимость гидроксида кальция. В таблице 1 приведены данные по влиянию ПАВ на растворимость гидроксида кальция. Гашение извести водой и с добавлением ПАВ осуществляют при 80^oC, затем суспензию охлаждают до температуры насыщения. Анализ данных таблицы 1 показывает, что АМГС-100 концентрацией 0,01% к массе раствора увеличивает растворимость Ca(OH)₂ в воде при температуре 80^oC на 8,6%, оксиэтилированные жирные спирты (степень спирта - 10-13, степень оксиэтилирования - 22) - на 18,6%, лецитин - на 10%, фосфатиды подсолнечного масла - на 7,1%.

В диффузионный сок с массовой долей сухих веществ CB 10,5-15%, чистотой Ч 75-89%, pH 5,5-6,5 на преддефекации добавляют приготовленное с применением ПАВ известковое молоко в количестве 0,2-0,3% CaO к массе свеклы, при этом pH сока повышается до 10,8-11,6. Повышенное содержание Ca(OH)₂ в растворе улучшает коагуляцию несахаров, обеспечивает более эффективное протекание реакции нейтрализации и осаждения кальциевых солей ряда кислот. Затем в сок вводят известковое молоко по предлагаемому способу в количестве 2,5-2,8% к массе свеклы и проводят основную дефекацию, в процессе которой pH сока повышается до 12,1-12,3 и более эффективно осуществляется разложение ряда несахаров. Далее сок подвергают первой сатурации, pH сока понижается до 10,8-11,6. При этом в процессе сатурации осуществляют физико-химическую очистку адсорбцией несахаров на осадке карбоната кальция. Количество адсорбированных несахаров зависит от поверхности адсорбента и его дисперсности. Поверхностно-активное вещество способно адсорбироваться на поверхности раздела фаз, улучшая условия образования CaCO₃, обеспечивая его высокую дисперсность и адсорбционную способность. Карбонат кальция с адсорбированными несахарами отделяют фильтрованием.

Для ускорения сатурационного процесса и увеличения адсорбционной поверхности карбоната кальция в сок перед второй сатурацией добавляют известковое молоко (0,3-0,6% CaO к массе свеклы), приготовленное по предложенному способу. Повышение концентрации OH^--ионов способствует быстрому образованию тонкодисперсной суспензии CaCO₃ с большой адсорбционной способностью.

Затем сок подвергают второй сатурации. При этом pH сока понижается до 9,2-9,5, в результате химических реакций осаждаются соли кальция и другие растворимые несахара, после чего осуществляют фильтрование сока второй сатурации.

В таблице 2 приведены сравнительные данные результатов очистки сока, полученного по предложенному и известному способам. Известковое молоко, используемое в контроле, приготовляют путем гашения извести водой, используемое в известном способе - путем гашения извести водой с добавлением мелассы в количестве 2% к массе CaO и в предлагаемом способе - путем гашения извести водой с добавлением поверхностно-активного вещества (например, смеси оксиэтилированных жирных спиртов) в количестве 2% к массе извести.

В каждом опыте проводят преддефекацию, основную дефекацию приготовленным с равной плотностью (1,16 г/см²) известковым молоком, затем первую сатурацию, фильтрование, затем вводят известковое молоко и осуществляют вторую сатурацию и фильтрование. В фильтрованном соке второй сатурации определяют чистоту, цветность, выраженную через оптическую плотность и содержание солей кальция.

Анализ полученных результатов показывает, что гашение извести с добавлением поверхностно-активного вещества в приведенном количестве способствует увеличению чистоты по сравнению с контролем на 1,7 ед., по сравнению с известным - на 1,2 ед.

Оптическая плотность (D_ед на 100 СВ), измеренная с помощью фотоэлектроколориметра на длине волны 540 нм при длине кюветы 3,115 см, уменьшается на 16,2% по сравнению с контролем и на 10,5% по сравнению с известным способом.

Содержание солей кальция в фильтрованном соке второй сатурации также снижается по сравнению с контролем на 15,2%, по сравнению с известным способом - на 9,7%.

Пример 1. Проверку способа проводят с заводским соком, полученным при переработке свеклы в ноябре 1998 года. Берут 1000 г диффузионного сока с СВ 13,2%, чистотой 78,7%, нагревают до 45^oC, делят на две пробы и проводят преддефекацию. Для этого в каждую пробу диффузионного сока добавляют известковое молоко плотностью 1,18 г/см³ до pH 10,9. При этом в первую пробу добавляют известковое молоко, полученное гашением CaO водой при температуре 80^oC с добавлением мелассы в количестве 1% к массе извести, а во вторую - известковое молоко, полученное гашением CaO водой с добавлением неионогенного поверхностно-активного вещества - смеси оксиэтилированных жирных спиртов (степень спирта - 10-13, степень оксиэтилирования - 22), в количестве 1% к массе извести. Далее обе пробы нагревают до температуры 88^oC и проводят основную дефекацию соответствующим известковым молоком, полученным как указано выше, до pH 12,2, затем сатурируют до pH 11,1, нагревают до 90^oC и фильтруют. В пробы фильтрованного сока добавляют соответственно то же известковое молоко до pH 11,5, проводят вторую сатурацию до pH 9,0 и фильтрование. Получают фильтрованный сок во второй пробе с СВ 12,5%, Ч 90,1%; цветностью 0,63 ед. на 100 СВ, содержание солей кальция 0,029% CaO, что по чистоте на 0,8 ед. больше, по цветности на 9,3% меньше и по содержанию солей кальция на 10% меньше по сравнению с известным способом.

Пример 2. Берут 1000 г диффузионного сока с СВ 13,0%, чистотой 79,6% и нагревают до 45^oC, делят на две пробы и проводят преддефекацию. Для этого в каждую пробу диффузионного сока добавляют известковое молоко плотностью 1,18 г/см³ до pH 11,0. При этом в первую пробу добавляют известковое молоко, полученное гашением CaO водой при температуре 80^oC с добавлением 2% мелассы к массе извести, а во вторую - известковое молоко, полученное гашением CaO водой с добавлением 2% к массе извести оксиэтилированного жирного спирта. Далее обе пробы нагревают до температуры 88^oC и проводят основную дефекацию соответственно известковым молоком, полученным как указано выше, до pH 12,1, затем сатурируют до pH 11,0, подогревают до 90^oC и фильтруют. В пробы фильтрованного сока добавляют известковое молоко, как в примере 1, до pH 11,4, затем проводят вторую сатурацию до pH 9,2 и фильтрование. Получают фильтрованный сок во второй пробе с СВ 12,3%, Ч 91,8%, цветностью 0,51 ед. на 100 СВ, содержание солей кальция 0,022% CaO, что по чистоте на 1,6 ед. выше, по цветности на 16,3% меньше и по содержанию солей кальция на 12,1% меньше по сравнению с известным способом.

Пример 3. Берут 1000 г диффузионного сока с СВ 13,4%, чистотой 80,1% и нагревают до 45^oC, делят на две пробы и проводят преддефекацию. Для этого в каждую пробу диффузионного сока добавляют известковое молоко, приготовленное как указано в примере 1. При этом на гашении CaO используют добавки в количестве 5% к массе извести. Далее обе пробы нагревают до температуры 88^oC и проводят основную дефекацию соответственно известковым молоком, полученным как указано выше, до pH 12,2, затем сатурируют до pH 11,2, подогревают до 90^oC и фильтруют. В пробы фильтрованного сока добавляют известковое молоко до pH 11,5, затем проводят вторую сатурацию до pH 9,3 и фильтрование. Получают фильтрованный сок во второй пробе с СВ 12,6%, Ч 91,1%, цветностью 0,65 ед. на 100 СВ, содержание солей кальция 0,030% CaO, что по чистоте на 0,6 ед. больше, по цветности на 8% меньше и по содержанию солей кальция на 9,8% меньше по сравнению с известным способом.

Предлагаемый способ позволяет улучшить качество очистки, повысить чистоту сахарсодержащего раствора, снизить цветность, содержание солей кальция в очищенном соке второй сатурации. Кроме того, для достижения одинакового значения pH при добавлении известкового молока расход последнего снижается в предлагаемом способе, вследствие увеличения растворимости гидроксида кальция в присутствии поверхностно-активного вещества.