способ получения диффузионного сока

Формула изобретения

Способ получения диффузионного сока, предусматривающий нагревание свекловичной стружки, экстрагирование из нее сахарозы водой, содержащей кислоту или соль, взаимодействующую с несахарами стружки, в экстракторе с постепенным увеличением сухих веществ в диффузионном соке до 12 - 16% к его массе, отличающийся тем, что при достижении содержания сухих веществ в соке 1,0 - 6,0% к его массе диффузионный сок подвергают ультрафильтрации и полученный при этом фильтрат возвращают в экстрактор в зону отбора сока.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии сахарного производства, в частности технологии получения диффузионного сока в экстракторах.

Известен способ получения диффузионного сока, согласно которому для поддержания прочности стружки в последнюю секцию экстрактора вводят питательную воду с pH 5,6-6,2, что позволяет снизить переход несахаров в сок /Ж. Сахарная промышленность, 1978, N 8, с. 20-22).

К недостаткам способа относится увеличение неучтенных потерь сахарозы при ее гидролизе в кислой среде.

Известен способ получения диффузионного сока, предусматривающий обработку стружки нагретым до 80-85^oC пересатурированным до pH 6,0-8,0 соком, содержащим гидрокарбонат кальция с последующим ее ошпариванием паром и экстрагированием сахарозы в диффузионном аппарате (ж. Сахарная промышленность, 1994, N 5, с. 2).

Недостатком способа является снижение эффективности действия гидрокарбоната на несахара ткани стружки к концу экстракции.

Ближайшим техническим решением к предложенному является способ получения диффузионного сока, предусматривающий нагревание свекловичной стружки, экстрагирование из нее сахарозы водой, содержащей кислоту или ее соль, взаимодействующую с несахарами стружки, в экстракторе с постепенным увеличением сухих веществ в диффузионном соке до 12-16% к его массе (DE 3105178, C 13 D 1/08, 09.09.1982). Недостатком способа является невысокая скорость проникновения катионов в стружку и вследствие этого экстрагирование достаточно большого количества несахаров, что ухудшает качество диффузионного сока.

Технический результат изобретения заключается в повышении чистоты диффузионного сока путем уменьшения количества несахаров в нем и увеличении фильтрующей способности сокостружечного слоя.

Для получения этого технического результата в предложенном способе получения диффузионного сока, предусматривающем нагревание свекловичной стружки, экстрагирование из нее сахарозы водой, содержащей кислоту или соль, взаимодействующую с несахарами стружки в экстракторе, с постепенным увеличением сухих веществ в диффузионном соке до 12-16% к его массе, при достижении содержания сухих веществ в соке 1,0-6,0% к его массе, диффузионный сок подвергают ультрафильтрации и полученный при этом фильтрат возвращают в экстрактор в зону отбора сока.

Изобретение поясняется технологической схемой, изображенной на чертеже.

Способ осуществляют следующим образом. Стружку нагревают до температуры 70-75^oC паром и направляют в первую секцию экстрактора. Питательную воду на диффузию готовят путем добавления к ней раствора кислоты или соли (H₃PO₄, CaCO₃, H₂SO₃ и др.) в количестве 0,001-0,01% к массе свеклы и направляют в последнюю секцию экстрактора.

Экстрагирование сахарозы и сопутствующих несахаров осуществляют в противотоке. Диффузионный сок с содержанием сухих веществ 1-6% к массе свеклы в количестве 100-120% направляют на ультрафильтрацию. Перед пуском системы производят заполнение мембранных фильтров экстрагентов. Время пребывания сока на ультрафильтрации составляет 7-8 минут.

Очищенный на ультрафильтрах от высокомолекулярных веществ сок возвращают в экстрактор в зону его отбора, а экстрагирование сахарозы продолжают до содержания сухих веществ 12-16% к массе сока.

Возвращаемый сок подают в виде распределенных по окружности экстрактора фонтанирующих струй, направленных под острым углом к его осевой линии в сторону движения экстрагента.

Струи сока проникают в толщу стружки с разных направлений, взрыхляют ее и растекаются, теряя кинетическую энергию, по многочисленным каналам и омывают стружку в широком спектре скоростей, снижающихся по длине экстрактора до исходного значения.

В результате воздействия на стружку струй экстрагента в зоне ввода изменяется гидродинамическая обстановка, в ней достигается высокий коэффициент диффузии сахарозы. Это позволяет значительно интенсифицировать диффузионный процесс, снизить в 2-3 раза потери сахара в жоме. Диффузионный сок получают при длительности процесса экстракции 50-60 мин.

Основная масса несахаров (пектиновые вещества, белки, бетаин, вещества коллоидной дисперсности и др.) экстрагируется в диффузионный сок в основном в последних секциях аппарата, где температура сохраняется достаточно высокой, а упругость стружки снижается в несколько раз. Применение мембранной фильтрации сока с низким содержанием сухих веществ, возврат очищенного сока в зону его отбора, повышает качество получаемого диффузионного сока.

Получаемый в процессе ультрафильтрации диффузионного сока концентрат, общий объем которого не превышает 1-2% к массе свеклы, перерабатывают вместе с жомом в гранулированный корм.

Пример 1.

Проводят получение диффузионного сока по известному способу.

Стружку в количестве 400 г нагревают до 75^oC и направляют в лабораторный экстрактор. В питательную воду вводят 0,005% к массе воды H₂SO₃ и смешивают в экстракторе со стружкой. Длительность экстракции составляет 80 мин. По окончании экстракции в диффузионном соке определяют сухие вещества, чистоту, содержание веществ коллоидной дисперсности. Сухие вещества - 14,6%, чистота - 86,8%, содержание веществ коллоидной дисперсности - 5,4 г на 100 г СВ.

Пример 2.

Проводят получение диффузионного сока согласно предложенному способу. Стружку в количестве 400 г помещают в лабораторный экстрактор и обрабатывают в течение 30 сек паром с температурой 112^oC, при этом температура стружки составляет 70^oC. В питательную воду вводят 0,005% H₂SO₃ (к массе воды) и заполняют экстрактор со стружкой и ультрафильтрационную установку, подключенную по входу и выходу к средней части экстрактора, в котором происходит экстрагирование сахарозы. При достижении в средней части экстрактора 4% сухих веществ в соке его пропускают через ультрафильтрационную установку. Фильтрат под давлением 0,3 МПа направляют на дальнейшую экстракцию по месту отбора сока через щелевое сопло, увеличивающее скорость истечения струи сока с 1,5 м/с в трубопроводе до 15 м/с на его выходе. Длительность экстрагирования составляет 60 мин.

Содержание веществ коллоидной дисперсности (ВКД) до фильтрации составляет 4,1 г на 100 г СВ, после - 1,9 г на 100 г СВ. По окончании экстракции в диффузионном соке определяют сухие вещества, чистоту, содержание ВКД. В соке с 14,6% СВ содержание веществ коллоидной дисперсности 2,8 г на 100 г СВ, чистота его 87,1%.

Пример 3.

Способ проводят также, как и в примере 2, при тех же условиях. Только сок пропускают через ультрафильтрационную установку при достижении в нем сухих веществ 1 и 6%. До фильтрации при СВ 1% содержание веществ коллоидной дисперсности составляет 1,3 г на 100 г СВ, а при СВ 6% - 4,6 г на 100 г СВ. После фильтрации - 0,6 и 1,8 г соответственно, на - 100 г СВ. Содержание веществ коллоидной дисперсности в диффузионном соке при СВ 14,6% - 2,8 г на 100 г СВ.

Пример 4.

Способ проводят, как в примере 2. Сок пропускают через ультрафильтрационную установку с СВ 6,5%. Содержание веществ коллоидной дисперсности до ультрафильтрации составляет 4,65 г на 100 г СВ, после - 2,1 г на 100 г СВ.

Полученные данные (примеры 1-4) представлены в таблице. Из приведенных данных следует, что промежуточная ультрафильтрация при СВ сока 1-6% и возврат полученного фильтрата в экстрактор в зону отбора сока позволяет снизить содержание вещества коллоидной дисперсности в диффузионном соке с 5,4 г на 100 г СВ до 2,8 г на 100 г СВ и увеличить чистоту сока на 1% и выход сахара на 0,15-0,20%, а также сократить время экстрагирования на 25%.